DE10230659A1

DE10230659A1 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE10230659A1
Application number: DE2002130659
Authority: DE
Inventors: Ian James Rawley; Jayesh Ravat
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-07-07
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2003-02-06
Also published as: GB2377268A; GB0116618D0

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einer Anzahl in sich abgeschlossener Kühlkreisläufe. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft sie eine Wärmeübertragereinheit für ein Kraftfahrzeug, das mit einem Kühlkreislauf für den Betrieb als Kondensator in einer Klimaanlage und mit einem Kühlkreislauf ausgestattet ist, der als Ölkühler für das Getriebe oder andere Kühlung benötigende Systeme betrieben wird. Die Erfindung bildet einen Wärmeübertrager aus, der zwei Rohranschlussstücke enthält, die mit einem eine Vielzahl von Rohren besitzenden Wärmeübertragerkern verbunden sind, wobei jedes Rohranschlussstück ein Paar von auf beiden Seiten eines überzähligen Rohrs angeordneter Trennwände aufweist, so dass zwei in sich abgeschlossene Kreisläufe gebildet werden, wobei das überzählige Rohr kein Teil eines der beiden Kreisläufe ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einer Anzahl in sich abgeschlossener Kühlkreisläufe. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft sie eine Wärmeübertragereinheit für ein Kraftfahrzeug, das mit einem Kühlkreislauf für den Betrieb als Kondensator in einer Klimaanlage und mit einem Kühlkreislauf ausgestattet ist, der als Ölkühler für das Getriebe oder andere Systeme, die Kühlung benötigen, betrieben wird. Wärmeübertrager der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, haben Rohranschlussstücke, an denen eine große Anzahl von Kältemittel-/Kühlrohren angeschlossen ist. Die Kältemittel-/Kühlrohre haben üblicherweise zwischen den Rohren angebrachte Rippen, und Rohre und Rippen zusammen bilden einen Wärmeübertragerkern. Eine als ein Kältemittel oder ein Kühlmittel ausgebildete Flüssigkeit strömt vom Rohranschlussstück aus durch die Kältemittel-/Kühlrohre und steht, wenn sie die Rohre durchströmt, in einer Wärmeübertragungsbeziehung mit einer anderen, an den Rohren entlang fließenden Flüssigkeit.
In einem typischen Kraftfahrzeugkühlkreislauf durchströmt Kühlmittel den Fahrzeugmotor, und seine Temperatur steigt an. Es strömt dann durch den Kühler, wobei es über das Rohranschlussstück in den Kühler eintritt und anschließend Kühlrohre durchströmt, an denen Luft zur Aufnahme von Wärme aus dem Kühlmittel und zur Senkung der Temperatur des Kühlmittels vorbeiströmt, bevor es über einen zweiten Verteiler in den Fahrzeugmotor zurückgeführt wird.
In einer typischen Klimaanlage nimmt ein Kältemittel über einen Verdampfer Wärme aus dem Fahrzeuginnenraum auf. Das gasförmige Kältemittel wird dann zu einem überhitzten Dampf komprimiert, der in einen als Kondensator fungierenden Kühlkreislauf eintritt. Wenn der Dampf den Kühlkreislauf durchströmt, wird durch die über die Rohre strömende Luft zur Verringerung seiner Temperatur dem Kältemittel Wärme entnommen, so dass das gasförmige Kältemittel kondensiert und als unter hohem Druck stehendes flüssiges Kältemittel den Kondensator verlässt. Zur Druckreduzierung strömt das flüssige Kältemittel durch ein Entspannungssystem und setzt dann den Klimatisierungszyklus fort, damit der gewünschte Komfort für die Fahrzeuginsassen erreicht wird.
Von Wärmeübertragern ist bekannt, dass sie mehr als einen in sich abgeschlossenen Kühlkreislauf haben körnen. Beispielsweise benutzt US 6082447 eine zweifache Trenneinrichtung, um einen Klimatisierungskreislauf von einem Ölkühlkreislauf zu trennen. Solche Wärmeübertrager bieten den Vorteil einer thermischen Barriere zwischen den beiden Wärmeübertragungskreisläufen. In DE 195 36 116 wird zur Errichtung einer Barriere zwischen zwei Kreisläufen ein Stab mit Vollquerschnitt verwendet, und in FR 9313893 wird analog ein gekürztes Rohr als thermische Barriere zwischen Kühlkreisläufen benutzt.
Ein Problem derartiger bekannter Wärmeübertrager mit zwei Kühlkreisläufen besteht darin, dass als thermische Barriere zwischen den beiden Kreisläufen speziell gefertigte Kernbaugruppen benötigt werden.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmeübertrager ausgebildet, der zwei Rohranschlussstücke besitzt, die mit einem aus einer Vielzahl von Rohren bestehenden Wärmeübertragerkern verbunden sind und in dem jedes Rohranschlussstück ein beiderseits eines überzähligen Rohrs angeordnetes Abteil aufweist, so dass zwei voneinander isolierte Kreisläufe gebildet werden, wobei das überzählige Rohr kein Teil eines der beiden Kreisläufe ist.
Für die Dichtheitsprüfung ist es vorteilhaft, wenn eines der beiden Rohranschlussstücke zur Verwendung bei der Dichtheitsprüfung eine Öffnung hat, die sich zwischen dem Trennwandpaar befindet. Vorzugsweise hat jedes Rohranschlussstück eine zwischen dem Trennwandpaar befindliche Öffnung zur Verwendung bei der Dichtheitsprüfung.
In einer Vorzugsausführung der Erfindung ist der Wärmeübertrager für die Verwendung in einem Automobil ausgebildet, wobei einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Kühlkreislauf für eine Klimaanlage und einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Getriebeölkühler für ein Getriebe ist.
In einer weiteren Ausführung ist der Wärmeübertrager für die Verwendung in einem Automobil ausgebildet, wobei einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Kältemittelkreislauf für eine Klimaanlage und einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Ölkühler zur Verwendung durch ein Servolenksystem ist.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben, wobei zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen Teil eines Wärmeübertragers 1 für ein Automobil, das einen Kühlkreislauf 2 zum Betrieb als Kondensator für eine Klimaanlage und einen Kühlkreislauf 3 besitzt, der als Getriebeölkühler für ein Getriebesystem betrieben wird.
Der Wärmeübertrager 1 besitzt ein Rohranschlussstück 4, das mit einem Wärmeübertragerkern 5 verbunden ist. Der Wärmeübertragerkern 5 besitzt eine Vielzahl von Rohren 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. In der schematischen Darstellung von Fig. 1 werden die mit den Rohren verbundenen Rippen nicht gezeigt. An den beiden Seiten von Rohr 9 ist ein Paar von Trennwänden 14, 15 angeordnet. In analoger Weise ist ein zweites Rohranschlussstück 16 mit dem Wärmeübertragerkern 5 verbunden. Das zweite Rohranschlussstück 16 besitzt ebenfalls ein Paar von an den beiden Seiten von Rohr 9 angeordneten Trennwänden 17, 18. Damit ist Rohr 9 zu dem jeweiligen Raum zwischen dem Paar von Trennwänden 14, 15 und dem Paar von Trennwänden 17, 18 offen.
Das Kältemittel der Klimaanlage strömt in einen Teil des Rohranschlussstücks 4 über den Zulauf 19. Das Kältemittel strömt durch die Rohre 6, 7, 8 (und weitere nicht gezeigte Rohre), wo es von über die Rohre und damit verbundene Rippen strömender Luft gekühlt wird. Der Kältemittel-Flüssigkeitskreislauf kann im gesamten Wärmeübertrager eine Vielzahl von Ausprägungen besitzen. Fig. 1 ist ein Beispiel mit einem einströmigen Flüssigkeitskreislauf. Das kondensierte Kältemittel wird dann in das Klimaanlagensystem zurückgeführt, wobei es aus dem Kühlkreislauf 2 über einen Teil des zweiten Rohranschlussstücks 16 und den Auslauf 20 strömt.
Getriebeöl strömt in einen Teil des Behälters 4 über den Zulauf 21. Es fließt durch die Rohre 10, 11, 12, 13 (und weitere nicht gezeigte Rohre), wo es analog zum Kältemittel der Klimaanlage durch über die Rohre und damit verbundene Rippen strömende Luft gekühlt wird. Das gekühlte Öl wird dann in das Fahrzeuggetriebe zurückgeführt, wobei es aus dem Kühlkreislauf 3 über einen Teil des zweiten Rohranschlussstücks 16 und den Auslauf 22 strömt.
Das überzählige Rohr 9 bildet keinen Teil eines der beiden Kühlkreisläufe. Rohr 9 dient als thermische Barriere zwischen dem Klimaanlagenkühlkreislauf 2 und dem Getriebeölkühlkreislauf 3. Es ist von Vorteil, dass zur Bildung einer thermischen Barriere mehr als ein überzähliges Rohr verwendet werden kann und dass mehr als zwei in sich abgeschlossene Kühlkreisläufe gebildet werden können, indem an einer entsprechenden Stelle im Kern 5 ein zweites überzähliges Rohr angeordnet wird.
Das Rohranschlussstück 4 besitzt eine Öffnung 23 im Raum zwischen Trennwand 14 und Trennwand 15. Diese Öffnung dient zusammen mit den Trennwänden 14, 15 und dem überzähligen Rohr 9 zur Unterstützung der Dichtheitsprüfung. Eine Dichtheitsprüfung wird ausgeführt, indem Helium in den zu prüfenden Kühlkreislauf gepumpt wird. Wenn z. B. Kreislauf 2 zu prüfen ist, wird Helium in den Zulauf 19 gepumpt und der Wärmeübertrager 1 auf Heliumleckage geprüft. Ein etwa vorhandenes Leck in der Trennwand 14 wird festgestellt, weil Helium durch die Öffnung 23 austritt. Analog wird bei der Prüfung von Kreislauf 3 ein etwa vorhandenes Leck in der Trennwand 15 festgestellt, weil Helium durch die Öffnung 23 austritt.
Damit hat die beschriebene Anordnung mit zwei Abteilen zusammen mit einem an geeigneter Stelle befindlichen Prüfpunkt (das ist die Öffnung 23) einen Vorteil hinsichtlich der Leckprüfung im Vergleich mit zur Realisierung von Zweifach-Kühlkreisläufen vorgesehenen Anordnungen mit einem Abteil. Lecks in einer einfachen Trennwand bzw. bei Anordnungen mit zwei Trennwänden, bei denen zwischen den Trennwänden kein Raum vorhanden ist, sind äußerst schwer festzustellen, weil eine geeignete Leckprüfstelle nur mit Schwierigkeiten zur Verfügung gestellt werden kann.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das Rohranschlussstück 16 ebenfalls eine Öffnung 24 im Raum zwischen Trennwand 17 und Trennwand 18. Auch die Öffnung 24 dient zusammen mit den Trennwänden 17, 18 und dem überzähligen Rohr 9 zur Unterstützung der Druckdichtheitsprüfung, weil ein Leck in einer der Trennwände 17, 18 leichter durch die Feststellung eines Leckstroms durch die Öffnung 24 festgestellt werden kann, obgleich es von Vorteil ist, dass solche Lecks an der Öffnung 23 festgestellt werden könnten, weil das Prüfgas über das überzählige Rohr 9 durch die Öffnung 23 strömen würde.

Claims

1. Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rohranschlussstücke (4, 16) vorhanden sind, die mit einem eine Vielzahl von Rohren (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) enthaltenden Wärmeübertragerkern (5) verbunden sind, wobei jedes Rohranschlussstück (4, 16) ein Paar von Trennwänden (14, 15, 17, 18) besitzt, die an den beiden Seiten eines überzähligen Rohrs (9) so angeordnet sind, dass zwei in sich abgeschlossene Kreisläufe gebildet werden und das überzählige Rohr (9) kein Teil eines der beiden Kreisläufe bildet.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Rohranschlussstück (4, 16) eine zwischen dem Trennwandpaar (14, 15, 17, 18) befindliche Öffnung (23, 24) zur Verwendung bei der Leckprüfung besitzt.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Rohranschlussstück (4, 16) zwischen den Trennwandpaaren (14, 15, 17, 18) befindliche Öffnung (2; 3, 24) zur Verwendung bei der Leckprüfung angeordnet sind.

4. Wärmeübertrager nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Anwendung in einem Automobil, dadurch gekennzeichnet, dass einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Kühlkreislauf für eine Klimaanlage und einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Getriebeölkühler zur Anwendung in einem Motorölsystem ist.

5. Wärmeübertrager nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Anwendung in einem Automobil, dadurch gekennzeichnet, dass einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Kühlkreislauf für eine Klimaanlage und einer der in sich abgeschlossenen Kreisläufe ein Ölkühler zur Anwendung in einem Servolenksystem ist.