DE10218094A1

DE10218094A1 - Wärmetauscherrohr mit Steinschutzansatz

Info

Publication number: DE10218094A1
Application number: DE10218094A
Authority: DE
Inventors: Gregory Alan Whitlow; Wen Fei Yu
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-06-05
Also published as: GB0211471D0; US20030094260A1; GB2382133A; GB2382133B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscherrohr zur Verwendung in einem Fahrzeug, das sich in einer axialen Richtung erstreckt und ein gerades Ende aufweist. An dem Ende sind zum Schutz des Rohres erste und zweite Ansätze angebracht. Die ersten und zweiten Ansätze sind voneinander derart beabstandet, dass sie zusammen keinen geschlossenen Raum bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmetauscherrohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen flachen Wärmetauscherrohrs dieser Art. Das Wärmetauscherrohr 11 wird hergestellt durch Strangspritzen eines Aluminiumprodukts. Das Rohr 11 weist eine Umfangswandung 12 mit einem länglichen kreisförmigen Querschnitt und mehrere Unterteilungswände 13, 13a auf, die flache Wandungsabschnitte 12a der Umfangswandung 12 verbinden. Die Unterteilungswände 13 unterteilen einen Innenraum des Rohrs 11 zur Bildung mehrerer Einheitsdurchlässe 14, 15, die in Lateralrichtung des Rohrs 11 angeordnet sind. Jede Unterteilungswand 13, 13a weist konstante Dicke entlang ihrer Höhe auf, so dass ein Kontaktbereich bzw. eine Kontaktfläche mit dem Wärmetauschmedium vergrößert werden kann, wodurch das Wärmetauschvermögen des Rohrs 1 verbessert wird. Das Rohr 11 umfasst am weitesten außenliegende Einheitsdurchlässe 14 und Zwischeneinheitsdurchlässe 15, die zwischen den am weitesten außenliegenden Einheitsdurchlässen 14 zu liegen kommt. Jeder Zwischeneinheitsdurchlass 15 weist rechteckigen Querschnitt auf und jeder am weitesten außenliegende Einheitsdurchlass 14 weist einen halbkreisförmigen Querschnitt an einem lateralen Außenabschnitt und rechteckigen Querschnitt an einem lateralen Innenabschnitt auf. Jeder Abschnitt des Rohrs 11, d. h. die Umfangswandung 12 und die Unterteilungswände 13, 13a sind so gebildet, dass sie so dünn wie möglich sind, um das Gewicht des Rohrs 11 so niedrig wie möglich zu halten.
Wenn das vorstehend genannte Rohr 11 in einem Verflüssiger verwendet wird, der in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, kann es mitunter passieren, dass das Rohr 11 beschädigt wird und dass Wärmetauschmedium ausleckt, wenn ein Stein oder dergleichen das Rohr 11 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs trifft.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, sowohl einen Schutz für das Rohr gegenüber Steinschlag oder dergleichen bereitzustellen, wie ein hervorragendes Wärmetauschvermögen zu gewährleisten, indem eine große Kontaktfläche mit dem Wärmetauschmedium aufrechterhalten wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 hinsichtlich eines Wärmetauscherrohrs und durch die Merkmale des Anspruchs 15 hinsichtlich eines Wärmetauschersystems.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe demnach ein Wärmetauscherrohr mit einem axialen Ende. Das Ende weist einen ersten und einen zweiten Ansatz auf, der daran angebracht ist, so dass der erste Ansatz und der zweite Ansatz voneinander beabstandet sind, während der zweite Ansatz mit dem ersten Ansatz keinen geschlossenen Raum bildet.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ein Wärmetauscherrohr zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage, wobei das Rohr ein axiales Ende aufweist. Das Ende sind erste und zweite Ansätze derart angebracht, dass der erste Ansatz und der zweite Ansatz voneinander beabstandet sind, während der zweite Ansatz keinen geschlossenen Raum mit dem ersten Ansatz bildet.
Mit der Erfindung gemäß dem beiden vorstehend genannten Aspekten wird der Rohrkörper gegenüber einer Beschädigung geschützt durch Verwendung des Nasenende-Ansatzes. Wenn ein Gegenstand, wie etwa ein Stein, das Rohr trifft, bricht das Nasenende nicht ein. Vielmehr wird der Ansatz verformt und absorbiert Energie des auftreffenden Gegenstands. Obwohl die vorliegende Erfindung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit Vorteil zum Ansatz kommt, kann die Erfindung auch für andere Einsatzzwecke verwendet werden, wie etwa in einem Radiator- Ölkühler, und wie vorstehend angeführt, kann die Erfindung auch in einem Restwärmetauscher zum Ansatz kommen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines bekannten Wärmetauscherrohrs,
Fig. 2A eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohrs,
Fig. 2B eine vergrößerte Schnittansicht des Wärmetauscherrohrs von Fig. 2A,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohrs,
Fig. 4 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauscherrohrs,
Fig. 5 eine alternative Konfiguration des Wärmetauscherrohrs von Fig. 4,
Fig. 6 eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauschers, der eines der Rohre gemäß Fig. 2 bis 5 in Übereinstimmung mit der Erfindung enthält,
Fig. 7A eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Wärmetauscher versehen ist, der eines der Wärmetauscherrohre gemäß Fig. 2 bis 5 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweist, und
Fig. 7B ein Wohnhaus mit einer Klimaanlage, die eines der Wärmetauscherrohre gemäß Fig. 2 bis 5 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
Fig. 6 zeigt einen Wärmetauscher vom sogenannten Mehrstrom- Typ, der mehrere flache Mehrfachbohrungsrohre 1 aufweist, von denen jedes eine bestimmte Länge aufweist, wobei Rippen 2 zwischen den Rohren 1 angeordnet sind, und ein Paar von Verteilerkästen 3, mit welchen die Enden der Rohre 1 verbunden sind. Jeder Verteilerkopf 3 ist durch eine Trennwand 4 unterteilt. Im Betrieb strömt Medium in den rechten Verteilerkasten 3 durch einen Einlass 5, der mit dem oberen Abschnitt des Verteilerkastens verbunden ist, durchsetzt den linken Verteilerkasten 3 durch einen Auslass 6, der mit dem unteren Abschnitt des Verteilerkastens 3 verbunden ist.
Fig. 2A zeigt eine Ausführungsform eines Wärmetauscherrohrs 20 zur Verwendung in einem Fahrzeug. Das Wärmetauscherrohr 20 ist aus Aluminium spritzgeformt. Wie in Fig. 2A und 2B gezeigt, erstreckt sich das Wärmetauscherrohr 20 in axialer Richtung und weist Nasenenden 21 auf. Die typische Länge L des Wärmetauscherrohrs 20 ist so bemessen, dass sie im Bereich von 10, 0 mm bis 25, 0 mm liegt. Eine Umfangswandung 22 ist gebildet und besitzt länglichen kreisförmigen Querschnitt. Mehrere Unterteilungswände 23 sind in dem Wärmetauscherrohr 20 zur Bildung mehrerer Abteile 24, 24a vorgesehen, die in axialer Richtung des Wärmetauscherrohrs 20 angeordnet sind. Die Unterteilungswände 23 verbinden flache Wandabschnitte 25 der Umfangswände 22 miteinander unter einer bestimmten Distanz. Die Dicke t1 der Unterteilungswände 23 kann im Bereich von 0,15 mm bis 0,45 mm liegen, während die Dicke t2 der flachen Wandabschnitte 25 im Bereich von 0,27 mm bis 0,60 mm liegen kann.
Die Innenseite von jedem der am weitesten außenliegenden Abteile 24a ist so gebildet, dass sie im Querschnitt umfangsmäßig gleichmäßig gekrümmte Form aufweist. In dieser Ausführungsform ist jedes Abteil 24a so gebildet, dass es eine verrundete oder halbkreisförmige Innenseite auf der am weitesten außenliegenden Abteilseite und ein Rechteck an der anderen Seite aufweist. Die Breite cw des Abteils 24a beträgt typischerweise von 0,30 mm bis 3,0 mm. Die Höhe ch des Abteils 24a beträgt typischerweise von 0,6 mm bis 3,5 mm. Das Abteil 24a kann so gebildet sein, dass es einen länglichen kreisförmigen Querschnitt, eine elliptische Form oder eine perfekte Kreisform aufweist.
Die mehreren inneren Abteile 24 sind typischerweise mit rechteckigem Querschnitt gebildet. Die Breite w eines inneren Abteils 24a misst typischerweise 1,4 mm. Die inneren Abteile 24 sind jedoch nicht auf eine rechteckige Querschnittsform beschränkt. Vielmehr können die inneren Abteile 24 so konstruiert sein, dass sie einen dreieckigen, einen trapezförmigen, einen kreisförmigen Querschnitt oder Sternform aufweisen. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung in jeder Ausführungsform besteht darin, dass ein Hauptteil des Wärmetauscherrohrs 20 bezüglich seiner Konstruktion unkritisch ist.
Angebracht an jedem der Nasenenden 21 befinden sich Ansätze 26a, 26b. Jede der Ansätze 26a, 26b ist von dem anderen derart beabstandet, dass der Ansatz 26a und der Ansatz 26b miteinander keinen geschlossenen Raum festlegen. In dieser Ausführungsform ist jeder der Ansätze 26a, 26b im wesentlichen gerade und integral mit den flachen Wandabschnitten 25 gebildet. Die Ansätze 26a, 26b verlaufen im wesentlichen parallel zueinander. Die Dicke 13 von jedem der Ansätze 26a, 26b beträgt von 0, 2 mm bis 0, 5 mm. Die Dicke t4 von jedem der Nasenenden 21 beträgt typischerweise von 0,30 mm bis 0,65 mm. Jeder der Ansätze 26a, 26b erstreckt sich um 0,5 mm ausgehend von den Nasenenden 21. Die Höhe h, gemessen ausgehend von der Oberseite des Ansatzes 26a zum Fuß des Ansatzes 26b, beträgt typischerweise 2,01 ± 0,04 mm.
Wenn das vorstehend genannte Wärmetauscherrohr 20 in einem Verflüssiger für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet wird, kann das Wärmetauscherrohr 20 durch einen Gegenstand, wie etwa einen Stein, getroffen werden, der ein Kühlergitter des Kraftfahrzeugs durchschlägt. In diesem Fall verhindern die Ansätze 26a, 26b, dass die Nasenenden 21 beschädigt werden, weil diese Ansätze 26a, 26b typischerweise auf der Anströmungsseite des Wärmetauschers zu liegen kommen und damit zuerst getroffen und eingedrückt werden und Energie von dem aufprallenden Stein absorbieren bzw. vernichten, wodurch das Wärmetauscherrohr 20 geschützt wird.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauscherrohrs 20. In dieser Ausführungsform sind die geraden Ansätze 26a, 26b von Fig. 3A durch Ansätze 31 ersetzt.
Die Ansätze 31 sind im Zentrum der Nasenenden 21 angebracht. In dieser Ausführungsform verlaufen die Ansätze 31 im wesentlichen gerade und sind integral mit den Nasenenden 21 gebildet. Die Ansätze 31 erstrecken sich 0,5 mm ausgehend vom Vorderende der Nasenenden 21 und besitzen typischerweise eine Dicke t5 von 0,44 mm.
Wenn das vorstehend genannte Wärmetauscherrohr 20 in einem Verflüssiger für eine Kraftfahrzeugklimaanlage verwendet wird, kann das Wärmetauscherrohr 20 durch einen Gegenstand, wie etwa ein Stein, getroffen werden, der ein Kühlergitter des Kraftfahrzeugs durchsetzt bzw. durchschlägt. In diesem Fall verhindern die Ansätze 31 jedoch, dass die Nasenenden 21 beschädigt werden, weil typischerweise die Ansätze 31 auf der angeströmten Seite des Wärmetauschers als erste getroffen werden und durch Absorption der Energie des auftreffenden Gegenstands eingedrückt werden, wodurch das Wärmetauscherrohr 20 geschützt wird.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Wärmetauscherrohrs 20 in Übereinstimmung mit der Erfindung. In dieser Ausführungsform sind die geraden Ansätze 26a, 26b von Fig. 2A durch Ansätze 41a, 41b ersetzt.
Die Ansätze 41a, 41b sind an den Nasenenden 21 angebracht. Jeder der Ansätze 41a, 41b ist von dem anderen so beabstandet, dass der Ansatz 41a und der Ansatz 41b miteinander keinen geschlossenen Raum bilden. In dieser Ausführungsform ist jeder der Ansätze 41a, 41b mit einem Krümmungsradius typischerweise zwischen 0,6 und 1,5 gekrümmt und integral gebildet ausgehend von den flachen Wandabschnitten 25. Die Ansätze 41a, 41b weisen aufeinander zu und enden in einer Spitze. Jeder der Ansätze 41a, 41b erstreckt sich 0,5 mm ausgehend von den Nasenenden 21. Der Abstand bzw. Raum S zwischen jedem Ansatz 41a, 41b beträgt bevorzugt 1,0 mm.
Wenn das vorstehend genannte Wärmetauscherrohr 20 in einem Verflüssiger für eine Kraftfahrzeugklimaanlage verwendet wird, kann das Wärmetauscherrohr 20 durch einen Gegenstand, wie ein Stein, getroffen werden, der ein Kühlergitter des Kraftfahrzeugs durchsetzt bzw. durchschlägt. In diesem Fall verhindern jedoch die Ansätze 41a, 41b, dass die Nasenenden 21 beschädigt werden, weil typischerweise die Ansätze 41a, 41b auf der angeströmten Seite des Wärmetauschers als erstes getroffen werden und kollabieren und dabei die Energie des auftreffenden Gegenstands absorbieren, wodurch das Wärmetauscherrohr 20 geschützt wird. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erbringt einen hervorragenden Schutz für das Wärmetauscherrohr 20 aufgrund der Größe des Zwischenraums S. so dass Steine größer als etwa 1,0 mm das Wärmetauscherrohr 20 nicht beschädigen können.
Fig. 5 zeigt eine alternative Konfiguration der Ausführungsform des in Fig. 4 gezeigten Wärmetauscherrohrs 20 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind die geraden Ansätze 26a, 26b von Fig. 2A ersetzt durch Ansätze 51a, 51b.
Die Ansätze 51a, 51b sind an den Nasenenden 21 angebracht. Jeder der Ansätze 51a, 51b ist von dem anderen derart beabstandet, dass der Ansatz 51a und der Ansatz 51b miteinander keinen geschlossenen Raum bilden. In dieser Ausführungsform ist jeder der Ansätze 51a, 51b mit einem Krümmungsradius typischerweise zwischen 0,6 und 1,5 gekrümmt und integral gebildet ausgehend von den flachen Wandabschnitten 25. Die Ansätze 51a, 51b weisen aufeinander zu und enden in einem flachen Teil 52. Jeder der Ansätze 51a, 51b erstreckt sich 0,5 mm ausgehend von den Nasenenden 21. Der Raum bzw. Zwischenraum oder Abstand S zwischen jedem Ansatz 51a, 51b beträgt bevorzugt 0,79 mm.
Wenn das vorstehend genannte Wärmetauscherrohr 20 in einem Verflüssiger für eine Kraftfahrzeugklimaanlage verwendet wird, kann das Wärmetauscherrohr 20 durch einen Gegenstand, etwa einen Stein, getroffen werden, der ein Kühlergitter des Kraftfahrzeugs durchsetzt bzw. durchschlägt. In diesem Fall verhindern die Ansätze 41a, 41b jedoch, dass die Nasenenden 21 beschädigt werden, weil typischerweise die Ansätze 41a, 41b auf der angeströmten Seite des Wärmetauschers als erste getroffen werden und kollabieren und dabei Energie des auftreffenden Gegenstands absorbieren, wodurch das Wärmetauscherrohr 20 geschützt wird. Diese Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erbringt einen maximalen Schutz für das Wärmetauscherrohr 20, weil aufgrund der Größe des Zwischenraums S Steine größer als oder gleich 0,79 mm des Wärmetauscherrohrs 20 nicht beschädigen können.
Wie in Fig. 7A schematisch gezeigt, können die Wärmetauscherrohre gemäß Fig. 2 bis 5 und der Wärmetauscher 7 gemäß Fig. 6 in einem Kraftfahrzeug 70 installiert sein, wo der Wärmetauscher 7 Teil eines Kühlsystems und/oder einer Klimaanlage für das Kraftfahrzeug bildet. Die Wärmetauscherrohre gemäß Fig. 2 bis 5 und der Wärmetauscher 7 gemäß Fig. 6 können jedoch auch in einer Klimaanlage installiert sein, die in einem Wohnhaus 71 vorgesehen ist, wie in Fig. 7B gezeigt.
Die vorstehend angeführten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich, die sämtlich im Umfang der anliegenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Wärmetauscherrohr zur Verwendung in einem Fahrzeug, aufweisend:
Ein Rohr, das sich in axialer Richtung erstreckt und ein Ende aufweist,
einen ersten Ansatz, der an dem Ende angebracht ist, und
einen zweiten Ansatz, der an dem Ende angebracht ist,
wobei der erste Ansatz und der zweite Ansatz voneinander beabstandet sind und keinen Raum einschließen.

2. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1, wobei der erste Ansatz gekrümmt ist.

3. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 2, wobei der zweite Ansatz gekrümmt ist.

4. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 3, wobei die ersten und zweiten Ansätze aufeinander zu weisen.

5. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1, wobei der erste Ansatz gerade ist.

6. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 5, wobei der zweite Ansatz gerade ist.

7. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 6, wobei die ersten und zweiten Ansätze im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

8. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 1, wobei das Rohr außerdem ein zweites Ende aufweist,
einen dritten Ansatz, der an dem zweiten Ende angebracht ist,
einen vierten Ansatz, der an dem zweiten Ende angebracht ist,
wobei der dritte Ansatz und der zweite Ansatz voneinander beabstandet sind und keinen Raum untereinander einschließen.

9. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 8, wobei der dritte Ansatz gekrümmt ist.

10. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 9, wobei der vierte Ansatz gekrümmt ist.

11. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 10, wobei die dritten und vierten Ansätze aufeinander zu weisen.

12. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 8, wobei der dritte Ansatz gerade ist.

13. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 12, wobei der vierte Ansatz gerade ist.

14. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 13, wobei die ersten und vierten Ansätze im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

15. Wärmetauschersystem, aufweisend:
Einen Verflüssiger,
ein Rohr, das sich in axialer Richtung erstreckt und ein Ende aufweist,
ein Seitenrohr, das benachbart zu dem Verflüssiger angeordnet ist,
einen ersten Ansatz, der an dem Ende angebracht ist, und
einen zweiten Ansatz, der an dem Ende angebracht ist,
wobei der erste Ansatz und der zweite Ansatz voneinander beabstandet sind und untereinander keinen Raum einschließen.

16. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 15, wobei der erste Ansatz gekrümmt ist.

17. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 16, wobei der zweite Ansatz gekrümmt ist.

18. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 17, wobei die ersten und zweiten Ansätze aufeinander zu weisen.

19. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 15, wobei der erste Ansatz gerade ist.

20. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 19, wobei der zweite Ansatz gerade ist.

21. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 20, wobei die ersten und zweiten Ansätze im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

22. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 15, wobei der Verflüssiger in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.

23. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 15, wobei der Verflüssiger ein Verflüssiger für ein Wohnhaus ist.

24. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 15, wobei der Verflüssiger ein Radiator-Ölkühler ist.

25. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 15, wobei das Rohr außerdem ein zweites Ende aufweist,
einen dritten Ansatz, der an dem zweiten Ende angebracht ist,
einen vierten Ansatz, der an dem zweiten Ende angebracht ist, und
wobei der dritte Ansatz und der vierte Ansatz voneinander beabstandet sind und keinen Raum untereinander einschließen.

26. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 25, wobei der dritte Ansatz gekrümmt ist.

27. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 26, wobei der vierte Ansatz gekrümmt ist.

28. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 27, wobei die dritten und vierten Ansätze aufeinander zu weisen.

29. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 25, wobei der dritte Ansatz gerade ist.

30. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 29, wobei der vierte Ansatz gerade ist.

31. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 30, wobei die dritten und vierten Ansätze im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.