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Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager
mit einer Anzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander
beabstandeten Flachrohren, insbesondere für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs.
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Üblicherweise
werden heute in Fahrzeugen Wärmeübertrager
eingesetzt, welche Wärme
von einem diesen primärseitig
durchströmenden
Fluid, z.B. Kohlendioxid, Wasser oder Kältemittel, an eine den Wärmeübertrager
sekundärseitig
durchströmenden Luft
abgeben. Umgekehrt kann das den Wärmeübertrager durchströmende Fluid
Wärme von
der Luft aufnehmen. Dazu weist der Wärmeübertrager insbesondere parallel
zueinander und voneinander beabstandete Flachrohre auf. Für eine hinreichend
feste und vor allem gegenüber
mechanischen Beanspruchungen stabile Anordnung des Wärmeübertragers
sind zwischen den Flachrohren Rippen oder Verstärkungsstege angeordnet.
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Zur gemeinsamen Speisung der Flachrohre mit
dem Fluid sind diese endseitig mit sogenannten Sammelkästen oder
Sammelverteilern verbunden. Dabei strömt das als Kühl- oder
Kältemittel
ausgebildete Fluid durch in den Flachrohren verlaufenden Kanäle und wird
anschließend
in den Sammelkästen oder
-rohren gesammelt und gegebenenfalls in benachbarte Flachrohre des
Wärmeübertragers
umgelenkt. Hierzu weisen die Sammelkästen üblicherweise Trennwände auf.
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Ein derartiger Wärmeübertrager mit von sogenannten
Kapillaren oder kleinen Kanälen
durchsetzten Flachrohren, welche über den Sammelkasten bespeist
werden, ist beispielsweise aus der
EP 0 654 645 B1 bekannt.
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Die Flachrohre haben den Vorteil,
dass sehr kleine Kanäle,
auch Kühl-
oder Fluidkanäle
genannt, vorgesehen sein können,
welche besonders druckstabil sind. Daraus resultierend ist der eine
Fluidsammel- und/oder Fluidverteilerfunktion ausübende Sammelkasten oder Sammelverteiler
besonders großvolumig
auszuführen.
Dabei muss der Wärmeübertrager
einem besonders erhöhten
Innendruck standhalten, wobei ein sogenannter Berstdruck jedoch
deutlich über
einem maximal zulässigen
Betriebsdruck liegt. Daher wird bei der Auslegung und Konstruktion
des Wärmeübertragers
hinsichtlich seiner maximal zulässigen
Druckfestigkeit darauf geachtet, dass insbesondere der Sammelkasten
oder das Sammelrohr eine hinreichend dicke Wandstärke aufweist.
Insbesondere bei einer Verwendung des Wärmeübertragers für einen
Klimakreislauf mit Kohlendioxid oder dem sogenannten R 134 A-Fluid
als Kühlmedium
weist der Wärmeübertrager
und dessen Sammelkasten aufgrund der hierbei üblichen hohen Drücke sehr
dickwandige Sammelrohre oder Sammelverteiler mit zum Teil ausgeprägten Sicken
auf. Nachteilig dabei ist, dass hierdurch gerade im Bereich des
Sammelkastens, bedingt durch die große Dickwandigkeit, ein hoher
Materialeinsatz gegeben ist, welcher bei einem Verlöten der
Flachrohre mit dem Sammelkasten besonders zeitaufwändig ist. Darüber hinaus
ist ein derartig ausgebildeter Wärmeübertrager
besonders kostenintensiv und hinsichtlich der Konstruktionsfreiheit,
insbesondere für
den zugrundeliegenden Sammelkasten begrenzt. Des Weiteren weist
ein derartig ausgebildeter Wärmeübertrager
ein besonders hohes Gewicht auf.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Wärmeübertrager,
insbesondere für eine
Klimaanlage eines Fahrzeuges, anzugeben, welcher besonders einfach
ausgebildet ist und ein geringes Gewicht aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst bei einem
Wärmeübertrager
mit einer Anzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander
beabstandeten Flachrohren, welche über mindestens ein Ende über einen
Sam melverteiler mit einem Fluid bespeisbar sind, wobei die Flachrohre
im Sammelverteiler zumindest teilweise formschlüssig angeordnet sind.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass eine aufgrund von stark unterschiedlichen mechanischen Belastungen
besonders dickwandige Ausbildung eines Sammelkastens oder eines
Sammelverteilers für
von einem Fluid, insbesondere Kühlmedium
durchströmbaren
Flachrohren eines Wärmeübertragers
dahingehend dimensioniert werden sollten, dass diese besonders einfach
und leicht ausgebildet sind. Darüber
hinaus sollten die im Sammelverteiler mündenden und dort gehaltenen
Flachrohre gleichzeitig eine Aussteifung des Sammelverteilers ermöglichen,
so dass dieser zusätzlich über die
Auslegung oder Ausformung der Enden der Flachrohre druckfest oder
druckstabil ausgebildet ist. Hierzu sind die Flachrohre im Sammelverteiler
bevorzugt zumindest teilweise formschlüssig angeordnet. Insbesondere
sind dabei die Flachrohre weitgehend vollständig im Sammelverteiler geführt, so
dass diese neben einen Formschluss auch einen Kraftschluss, insbesondere
eine Zug- und/oder Druckkraft aufnehmen können.
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Für
einen möglichst
vollständigen
Formschluss der Flachrohre im Sammelverteiler bei deren Halterung
ist eine das Ende des jeweiligen Flachrohres repräsentierende
Außenkontur
zumindest teilweise an eine den Sammelverteiler repräsentierende
Innenkontur angepasst. Durch eine derartige den gesamten Umfang
des Sammelkastens oder -rohres ausnutzende Anordnung der Flachrohre
im Sammelverteiler sind die Flachrohre in der Art eines Zug- und/oder
Verbundankers im Wärmeübertrager
angeordnet.
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In einer alternativen Ausführungsform
des Wärmeübertragers,
insbesondere dessen Flachrohre, ist vorzugsweise eine das Ende des
jeweiligen Flachrohres repräsentierende
Außenkontur
zumindest teilweise an eine den Sammelverteiler repräsentierende
Außenkontur
angepasst. Alternativ zu der an die Innenkontur des Sammelverteilers
angepasste Außenkontur
des Flachrohres ist bei einer Anpassung mindestens eines Endes eines
der Flachrohre an die Außenkontur
des Sammelverteilers das betreffende Flachrohr von außen in den
Wärmeübertrager
einsetzbar und somit montierbar. Hierzu ist zweckmäßigerweise
der Sammelverteiler mit mindestens einer Aussparung zum Durchführen eines der
Flachrohre versehen. Die Aussparung ist zur Aufnahme des Flachrohres
insbesondere als schlitzartige Aussparung ausgebildet. Zweckmäßigerweise
ist das Ende des betreffenden Flachrohres an der Aussparung des
Sammelverteilers stoffschlüssig
gehalten. Beispielsweise ist das Ende des Flachrohres zusammengedrückt oder
gequetscht und in der Aussparung des Sammelverteilers mit diesem
zusammen verlötet.
Durch eine derartige Zulötung
von außen
der Flachrohre mit dem Sammelverteiler ist eine hinreichend gute
Dichtigkeit des Wärmeübertragers bzgl.
des diesen durchströmenden
Fluids sichergestellt, so dass eine Befeuchtung der den Wärmeübertrager
sekundärseitig
durchströmenden
Luft sicher vermieden ist.
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Zur Erhöhung der Steifigkeit und Druckfestigkeit
des Wärmeübertragers
ist ein Ende mindestens eines der Flachrohre mit außenseitigen
Stegen versehen. Alternativ zu einer derartig halbprofilartigen
Ausbildung des Flachrohrendes kann das Flachrohr endseitig als komplett
umlaufende Versteifung und Stützung
des Sammelverteilers oder Sammelrohres dienen. Dazu ist das Ende
des betreffenden Flachrohres mit einer Öffnung oder Aussparung versehen.
Eine derartige, rahmenartige Ausbildung des Endes des jeweiligen
Flachrohres durch einen umlaufenden Rahmen oder ein umlaufendes
Profil bzw. durch ein Halbrahmen- oder Halbprofil in Form von Stegen
ist je nach Einsatz des Wärmeübertragers eine
entsprechende Versteifung oder Druckfestigkeit des Wärmeübertragers
einstellbar. Beim Herstellen von derartigen mit einer Öffnung versehenen
Flachrohre oder derartigen außenseitige
Stege aufweisenden Flachrohre wird die Öffnung bzw. werden die Stege
durch Stanzen, Lochen oder Wasserstrahlverfahren gebildet. Gleichzeitig
dient die gelochte Öffnung
oder die durch die Stege gebildete Öffnung zum Zuführen des
Fluids, insbesondere zum Kühl-
oder Kältemitteldurchtritt
in die durch die Öffnung
offengelegten Kapillaren oder Kanäle des Flachrohres. Hierbei
werden die in dem jeweiligen Flachrohr verlaufenden Bohrungen oder
Kapillare über
das in der Öffnung
des Flachrohrendes geführte
Fluid bespeist. Mit anderen Worten: Ein derartig ringförmiges (=
ausgestanzte Öffnung)
oder u-förmiges
Ende (= seitlich ausgestanzte Stege) der Flachrohre, welche mittels des
jeweiligen Endes vollständig
formschlüssig
oder zumindest teilweise formschlüssig im Sammelverteiler angeordnet
sind, bildet dabei selbst jeweils einen Teil eines Sammel- oder
Verteilerkanals des Sammelverteilers zum Bespeisen und/oder Abführen des Fluids.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Ende mindestens
eines der Flachrohre mit einem weiteren mittig angeordneten Steg
versehen. Je nach Grad der Einführung
des Flachrohres in den Sammelverteiler kann durch ein zwei äußere und einen
mittleren Steg aufweisendes Ende des Flachrohres bei dessen vollständiger Einführung und
somit dessen vollständigen
Formschluss mit dem Sammelverteiler in besonders einfacher Art und
Weise ein zweigeteilter Sammelverteiler gebildet werden, wobei eine
durch die Zweiteilung gebildete Kammer zum Zuführen des Fluids und die andere
Kammer zum Abführen
des Fluids verwendet werden kann. Alternativ können bei gleichgesinnter Bespeisung
der Kammern eines derartig geteilten Sammelverteilers mehrere zu
einer Gruppe zusammengefasste Flachrohre getrennt voneinander bespeist
werden, wodurch verschiedene Durchströmungsarten des Wärmeübertragers
ermöglicht
sind.
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Für
eine weitgehend genaue Positionierung der Flachrohre im Sammelverteiler
ist das Ende des jeweiligen Flachrohres vorzugsweise zumindest teilweise
in einer in der Innenkontur verlaufenden Ausnehmung geführt. Beispielsweise
weist der Sammelverteiler innenseitig eine rinnenförmige Sicke
oder eine Nut auf, in welcher das Ende des jeweiligen Flachrohres
geführt
und gesteckt ist. Hierdurch ist neben einer besonders bündigen und
formschlüssigen
Anordnung der Flachrohre im Sammelverteiler auch eine hinreichend
gute Fixierung der Flachrohre ermöglicht.
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Für
eine druck- und/oder zugstabile Anordnung des Flachrohres im Sammelverteiler
ist zweckmäßigerweise
das Ende des jeweiligen Flachrohres stoffschlüssig am Sammelverteiler gehalten.
Beispielsweise ist dabei das Ende des jeweiligen Flachrohres mit
oder ohne Zusatzwerkstoff am Sammelverteiler gehalten. In einer
bevorzugten Ausführungsform
ist das Ende des Flachrohres entlang der Ausnehmung des Sammelverteilers
verlötet.
Alternativ oder zusätzlich
kann das Ende des jeweiligen Flachrohres geklebt oder geschweißt sein.
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Für
eine differenzierte Bespeisung des Wärmeübertragers mit dem Fluid, z.B.
im Kreuzgegenstrom oder Kreuzgleichstrom ist zweckmäßigerweise der
Sammelverteiler in mindestens zwei Bereiche längs und/oder quer unterteilt.
Bevorzugt ist der Sammelkasten oder Sammelverteiler zwei- oder mehrfach
geteilt. Hierzu ist je nach Art und Ausbildung des Wärmeübertragers
eine Trennwand im Sammelverteiler angeordnet. Zweckmäßigerweise
ist das Ende mindestens eines der Flachrohre mit einem Schlitz zur
Aufnahme der Trennwand versehen. Für eine variable Einstellung
des den Wärmeübertrager
durchströmenden
Fluids weist die Trennwand zweckmäßigerweise eine Durchtrittsöffnung auf.
Bei einer besonders einfachen und kostengünstigen Auslegung des Wärmeübertragers
für verschiedene
Durchströmungsarten
sind die Enden der Flachrohre verschiedenartig ausgebildet. Beispielsweise
sind eine Anzahl von Flachrohren, welche benachbart zueinander angeordnet
sind, mindestens an einem Ende mit der ring- und/oder u-förmigen Durchtrittsöffnung für das Fluid
versehen, wobei ein nächstes
Flachrohr endseitig als Vollprofil und somit nicht durchgestanzt
ausgebildet ist, so dass dieses die Funktion einer Trennwand übernimmt.
Hierdurch kann das Einbringen von zusätzlichen Trennwänden entfallen.
Dies ermöglicht eine
nochmals gegenüber
dem Stand der Technik leichtere Ausbildung des Wärmeübertragers.
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Je nach Art und Ausbildung des Wärmeübertragers
können
die Flachrohre endseitig in jeweils einen zugehörigen Sammelverteiler münden. Dabei können die
Flachrohre einseitig und/oder beidseitig bespeist werden, d. h.
bei einer einseitigen Bespeisung der Flachrohre ist beispielsweise
ein zweigeteilter Sammelverteiler mit einer Kammer zum Zu- und einer
weiteren Kammer zum Abführen
des Fluids auf einem Ende der Flachrohre angeordnet. Bei einer beidseitigen
Bespeisung der Flachrohre ist endseitig jeweils ein einzelner Sammelverteiler
auf der einen Seite zum Bespeisen und auf der anderen Seite zum Abführen des
Fluids vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann bei einer u-förmigen Durchströmung des
Fluids durch den Wärmeübertrager
einer der Sammelverteiler als Zu- und Abführung und der gegenüberliegende
Sammelverteiler als Umlenkkanal zur Umlenkung des Fluids zwischen
zwei benachbarten Flachrohren dienen. Bevorzugt sind die endseitig an
den Flachrohren angeordneten Sammelverteiler gleichförmig ausgebildet.
Hierdurch ist eine hinreichend gute und gleichmäßige Durchströmung der Flachrohre
mit dem Fluid sichergestellt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
bestehen insbesondere darin, dass durch eine formschlüssige Anordnung
der Flachrohre im Sammelverteiler oder Sammelrohr, insbesondere
durch einen vollständigen
Formschluss in Umfangsrichtung des Sammelverteilers dieser mit deutlich
geringeren Wandstärken
ausgebildet ist. Durch eine derartige farmschlüssige Anordnung der Flachrohre
im Sammelverteiler werden auf den Wärmeübertrager wirkende Zug- und/oder
Druckkräfte
in der Art eines Zug- bzw. Verbundankers in die Flachrohre abgeleitet.
Des Weiteren sind derartige, auf Anschlag oder Bündigkeit in den Sammelverteiler
eingefügte
Flachrohre besonders einfach zu montieren und leicht handhabbar.
Durch Verlöten
der jeweils ein offenes (= ringförmiges)
oder halboffenes (= u-förmiges)
oder geschlossenes Ende aufweisenden Flachrohre an der Innenkontur
und/oder Außenkontur
des Sammelverteilers ist eine zusätzliche Versteifung des Sammelverteilers
und somit des Wärmeübertragers
in der Art von Versteifungsrippen gegeben. Des Weiteren können durch
derartig form- und/oder
stoffschlüssig angeordnete
Flachrohre zusätzliche
Trennwände
zur Umlenkung des Kühl-
oder Kältemittels
entfallen, da durch die verschiedenartig endseitig ausgebildeten Flachrohre
mit und/oder ohne Öffnung
oder Aussparung diese selbst Trennwände zur Umlenkung des Kühl- oder
Kältemittels
bilden. Hierdurch sind neben der besonders leichten Ausführung des
Wärmeübertragers
auch die Kosten bzgl. des erforderlichen Materialeinsatzes deutlich
verringert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
Darin zeigen:
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1A – 1C schematisch einen Wärmeübertrager
mit einer Mehrzahl von formschlüssig
in einem Sammelverteiler angeordneten Flachrohren,
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2 schematisch
einen Wärmeübertrager mit
einem geteilten Sammelkasten,
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3A – 3C schematisch einen Wärmeübertrager
mit endseitig mit Stegen versehenen Flachrohren,
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4 schematisch
einen Wärmeübertrager nach
den 3A – 3C in perspektivischer Darstellung,
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5A – 5B sowie 6A – 6B schematisch verschiedene
Wärmeübertrager
mit verschiedene Querschnittsformen aufweisenden Sammelverteilern,
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7A – 7B schematisch einen Wärmeübertrager
mit von außen
eingeführten
Flachrohren,
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8A – 8B schematisch einen Wärmeübertrager
mit zwei Öffnungen
aufweisenden Flachrohren,
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9 schematisch
einen Wärmeübertrager mit
einer für
verschiedene Durchströmungen
vorgesehenen Trennwand im Sammelverteiler, und
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10 schematisch
einen Wärmeübertrager mit
zwei endseitig der Flachrohre angeordneten Sammelverteilern.
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Einander entsprechende Teile sind
in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1A bis 1C zeigen eine Wärmeübertrageranordnung 1 mit
einer Anzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander
beabstandeten Flachrohren 2. Die Flachrohre 2 sind
mit Fluidkanälen 4 zur
Durchströmung
dieser mit einem Fluid F, z.B. einem Kühlmittel- oder Kältemittelstrom
für eine Klimaanlage
eines Fahrzeuges, versehen. Die Fluidkanäle 4 weisen einen
besonders kleinen Durchmesser auf und sind in der Art von Kapillaren
ausgeführt. Zur
Bespeisung der Fluidkanäle 4 der
jeweiligen Flachrohre 2 sind diese über einen Sammelverteiler 6 mit
dem Fluid F bespeisbar. Für einen
möglichst einfachen
und ein besonders geringes Gewicht aufweisenden Wärmeübertrager 1 sind
die Flachrohre 2 im Sammelverteiler 6 zumindest
teilweise formschlüssig
angeordnet. Dazu ist das Ende 8 des jeweiligen Flachrohres 2 und
eine dieses Ende 8 repräsentierende
Außenkontur 10 an
eine den Sammelverteiler 6 repräsentierende Innenkontur 12 angepasst.
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Für
eine besonders dünnwandige
und somit materialsparende Ausbildung des Sammelverteilers 6 ist
das Ende 8 mindestens eines der Flachrohre 2 mit
einer Öffnung 13 versehen
(1B ). Eine derartige,
rahmenartige, z.B. ringförmige
Ausbildung des Flachrohrendes 8 ermöglicht bei vollständigem Formschluss
der Außenkontur 10 mit
der Innenkontur 12 des Sammelverteilers 6 einen
diesen gegenüber
mechanischen Beanspruchungen hinreichend guten Schutz durch eine
den Sammelverteiler 6 weitgehend vollständig umschließende Aussteifung
und Stützung.
Dies führt
zu einer besonders dünnwandigen
Ausbildung des Sammelverteilers 6. Die am Endes 8 des
betreffenden Flachrohres 2 eingebrachte Öffnung 13 dient
dabei selbst als Strömungskanal des
Sammelverteilers 6 zum Zu- und/oder Abführen des Fluids F. Je nach
Art und Ausbildung der Flachrohre 2 kann die Öffnung 13 durch
Lochen, Stanzen, Bohren oder eine andere geeignete Art hergestellt werden.
Bei beispielsweise bereits aneinander gefügten und eine Komponente des
Wärmeübertragers 1 bildenden
Flachrohren 2, welche hinsichtlich der Öffnung 13 gleichartig
ausgebildet sind, kann die Öffnung 13 in
einem einzigen Verfahrensschritt durch Ausstanzen oder Lochen eingebracht
werden. Alternativ bei verschiedenartig durchströmbaren Flachrohren 2 eines
einzelnen Wärmeübertragers 1,
welche endseitig verschiedenartig ausgebildet sind, d.h. mit und/oder
ohne Öffnung 13,
können
die Flachrohre 2 getrennt oder gruppenweise hergestellt
werden.
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2 zeigt
einen alternativen Wärmeübertrager 1 mit
einem Flachrohr 2, dessen Ende 8 mit seiner Außenkontur 10 an
die Innenkontur 12 des Sammelverteilers 6 angepasst
ist. Zur sicheren Positionierung ist das Ende 8 des jeweiligen
Flachrohres 2 zumindest teilweise in einer in der Innenkontur 12 verlaufenden
Ausnehmung 14 des Sammelverteilers 6 geführt. Je
nach Art und Ausbildung der Ausnehmung 14 kann diese als
eine rinnenförmige
Sicke oder Nut ausgebildet sein. Dabei kann die Ausnehmung 14 teilweise
oder vollständig
entlang der Innenkontur 12 des Sammelverteilers 6 verlaufen.
D.h. die Ausnehmung 14 kann die gesamte Innenkontur 12 des
Sammelverteilers 6 umlaufen, wobei die Ausnehmung 14 nur
im Bereich der Zuführung
des Flachrohres 2 als eine Öffnung ausgebildet ist. Im
Bereich der Fixierung des Flachrohres 2 am Sammelverteiler 6 ist die
Ausnehmung 14 als Sicke oder Nut ausgeführt.
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Das Ende 8 des jeweiligen
Flachrohres 2 wird zur Montage in den Wärmeübertrager 1 durch die
Ausnehmung 14 gesteckt und im Sammelverteiler 6 formschlüssig gehalten.
Für einen
besonders guten Kraftschluss der Halterung des Flachrohres 2 im
Sammelverteiler 6 ist das Ende 8 des jeweiligen Flachrohres 2 stoffschlüssig am
Sammelverteiler 6 gehalten. Hierzu ist das Ende 8 des
jeweiligen Flachrohres 2 bevorzugt entlang der Ausnehmung 14 des Sammelverteilers 6 verlötet. Alternativ
kann das Ende 8 verklebt oder verschweißt werden. Wie in der 2 dargestellt, ist der Sammelverteiler 6 hier
in zwei Bereiche 16 unterteilt, welche quer zur . Luftströmungsrichtung
L verlaufen. Ein derartig zweigeteilter Sammelverteiler 6,
auch zweigeteilter Sammelkasten genannt, ermöglicht eine differenzierte und
separate Bespeisung der einzelnen Flachrohre 2. Für eine besonders
druckfeste und stabile Anordnung des Wärmeübertragers 1 ist zwischen
den voneinander beabstandeten Flachrohren 2 eine Rippe 18 angeordnet.
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Die 3A bis 3C zeigen eine alternative Ausführungsform
für den
Wärmeübertrager 1.
Dabei ist das Ende 8 des jeweiligen Flachrohres 2 mit
außenseitigen
Stegen 20 versehen, welche bei einem für einen geringen Druck ausgelegten
Wärmeübertrager 1 ausreichend
für eine
gute Festigkeit und Steifigkeit sind. Je nach Art und Ausbildung
der Stege 20 kann die diese repräsentierende Öffnung 13 des
Endes 8 des betreffenden Flachrohres 2 ebenfalls
durch Stanzen oder Lochen hergestellt werden. Dabei ist das Flachrohr 2 im
Bereich der Stege 20 formschlüssig mit dem Sammelverteiler 6 verbunden. In
der 4 ist der Wärmeübertrager 1 gemäß den 3A bis 3C in perspektivischer Darstellung gezeigt,
wobei dieser Wärmeübertrager 1 lediglich
einen einfachen Sammelverteiler 6 aufweist.
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Die 5A bis 5B sowie 6A bis 6B zeigen verschiedene
Querschnittsformen für
den Sammelverteiler 6 und daraus resultierend für die im
Ende 8 des jeweiligen Flachrohres 2 vorgesehene Öffnung 13.
In den 5A bis 5B weist der Sammelverteiler 6 z.B.
eine runde Querschnittsform auf. In den 6A und 6B ist
der Sammelverteiler 6 hinsichtlich seines Querschnitts
als ein Rechteck oder Quadrat ausgebildet.
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Die 7A und 7B zeigen eine alternative Ausführungsform
für den
Wärmeübertrager 1.
Dabei ist das Ende 8 des jeweiligen Flachrohres 2,
insbesondere dessen Außenkontur 10,
zumindest teilweise an eine den Sammelverteiler 6 repräsentierende Außenkontur 22 angepasst.
Dabei wird das Flachrohr 2 über eine von außen zuführbare Aussparung 24 des
Sammelverteilers 6 und/oder über die in Richtung der Flachrohre 2 mündende Ausnehmung 14 des
Sammelverteilers 6 in diesen eingeführt, wobei das Flachrohr 2 bei
der Montage im Wärmeübertrager 1 mit
seinem Ende 8 über
die Oberfläche
des Sammelverteilers 6 hinausragt. Das den Sammelverteiler 6 überragende
Ende 8 des Flachrohres 2 wird anschließend zusammengedrückt und/oder
mit der Außenkontur 22 des
Sammelverteilers 6 verlötet.
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Die 8A und 8B zeigen eine alternative Ausführungsform
für den
Wärmeübertrager 1.
Dabei ist der Sammelverteiler 6 einteilig ausgebildet.
Das Ende 8 des jeweiligen Flachrohres 2 ist für eine differenzierte
Beströmung
der Fluidkanäle 4 mit
einer geteilten Öffnung 13 versehen.
Diese geteilte Öffnung 13 wird
in einem Herstellungsschritt beispielsweise durch Stanzen von Löchern in
das Ende 8 des jeweiligen Flachrohres 2 bewirkt.
Durch eine derartige profil- oder rahmenartige Ausbildung des Endes 8 des jeweiligen
Flachrohres 2 bewirkt dieses bei der formschlüssigen Anordnung
im Sammelverteiler 6 eine zusätzliche Aussteifung des Sammelverteilers 6. Darüber hinaus
ist durch die Öffnungen 13 selbst
ein den Sammelverteiler 6 durchlaufender Strömungskanal 36 gebildet.
Dabei können
beide Öffnungen 13 gleichartig – mit gleichem
Sinn – durchströmt werden. Alternativ
kann eine der Öffnung 13 zum
Zuführen des
Fluids F und die andere Öffnung 13 zum
Abführen
des Fluids F verwendet werden.
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9 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform für einen
Wärmeübertrager 1 mit
einem rechteckig ausgebildeten Sammelverteiler 6, in welchem
mehrere, gleichförmige
Enden 8 aufweisende Flachrohre 2 formschlüssig und/oder
stoffschlüssig
gehalten sind. Für
eine Durchströmung
der Kanäle 4 von
benachbarten Flachrohren 2 im Gegenstromprinzip ist der Sammelverteiler 6 mittels
einer Trennwand 26 längs und
quer in Bereiche 16a bis 16d unterteilt. Dabei
ist der Sammelverteiler 6 durch die Unterteilung in die Bereiche 16a bis 16d als
vierteiliger Sammelverteiler 6 ausgeführt, so dass ein daraus resultierender
Wärmeübertrager 1 lediglich
einen an einem Ende 8 der Flachrohre 2 angeordneten
Sammelverteiler 6 zum Zu- und Abführen des Fluids F aufweist.
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Der Sammelverteiler 6 umfasst
einen Eingangskanal 28 und einen Ausgangskanal 30 zum
Zu- bzw. Abführen
des Fluids F in durch die Trennwand 26 voneinander getrennte
Bereiche 16a bis 16d, in welchen die darin angeordneten Öffnungen 13 der betreffenden
Flachrohre 2 als Strömungskanal 36 dienen.
Bedingt durch die Einführung
der Trennwand 26 und der daraus resultierenden Unterteilung
in in Längsrichtung
verlaufende Bereiche 16a, 16c und 16b, 16d werden
die innerhalb eines einzelnen Flachrohres 2 angeordneten
Kanäle 4 ebenfalls
im Gegenstrom vom Fluid F durchströmt. Durch die in Querrichtung
verlaufende Unterteilung des Sammelverteilers 6 in die
Bereiche 16a, 16b und 16c, 16d werden
benachbarte Flachrohre 2 im Gegenstromprinzip durchströmt. Für eine gleichgesinnte
Durchströmung
der Kanäle 4 eines
einzelnen Flachrohres 2 umfasst die Trennwand 26 mindestens
eine Durchtrittsöffnung 32.
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Zur Aufnahme der Trennwand 26 im
Sammelverteiler 6 ist das jeweilige Flachrohr 2 mit
einem Schlitz 34 versehen. Der Schlitz 34 dient
dabei sowohl der Führung
der Trennwand 26 als auch der Befestigung dieser, z.B.
durch Verlöten
oder Verkleben. Je nach Art und Ausbildung des Wärmeübertragers 1, insbesondere
der Ausgestaltung der Trennwand 26 mit und/oder ohne Durchtrittsöffnungen 32 bzw. Unterteilungen
können
die Flachrohre 2 unterschiedlich beströmt werden, z.B. im Kreuzgegenstrom,
im Kreuzgleichstrom, im Gegenstrom und/oder im Gleichstrom.
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10 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
für einen
Wärmeübertrager 1,
dessen Flachrohre 2 mit unterschiedlichem Richtungssinn durchströmt werden.
Dabei kann die Trennwand 26 nach 9 entfallen, indem die Flachrohre 2 durch eine
entsprechend unterschiedliche Ausbildung der betreffenden Enden 8 selbst
als Trennwand dienen. Dazu sind mehrere Flachrohre 2a endseitig
mit Öffnungen 13 zur
Durchströmung
dieser mit dem Fluid F versehen. Ein als Trennwand dienendes Flachrohr 2b weist
demgegenüber
ein geschlossenes Ende 8 auf. Darüber hinaus münden die
Flachrohre 2 mit ihren Enden 8 jeweils in einen
Sammelverteiler 6a und 6b, wobei der untere Sammelverteiler 6b lediglich
der Umlenkung des Fluids F von im Gegenstrom durchströmten Flachrohren 2a und 2b dient.
Der obere Sammelverteiler 6a dient sowohl der Zu- als auch
der Abführung
des Fluids F über
einen einzigen als Eingangskanal 28 und Ausgangskanal 30 ausgebildeten und
durch die Öffnungen 13 der
betreffenden Flachrohre 2 gebildeten Strömungskanal 36,
wobei das Fluid F in Längsrichtung
gesehen u-förmig
den Wärmeübertrager 1 durchströmt.
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- 1
- Wärmeübertrager
- 2,
2a,
- 2b
Flachrohre
- 4
- Fluidkanäle
- 6
- Sammelverteiler
- 8
- jeweiliges
Ende eines Flachrohres 2
- 10
- Außenkontur
des Flachrohres 2
- 12
- Innenkontur
des Sammelverteilers 6
- 13
- Öffnung
- 14
- Ausnehmung
- 16a
bis 16d
- zwei
Bereiche des Sammelverteilers 6
- 18
- Rippe
- 20
- außenseitige
Stege
- 22
- Außenkontur
des Sammelverteilers 6
- 24
- Aussparung
- 26
- Trennwand
- 28
- Eingangskanal
- 30
- Ausgangskanal
- 32
- Durchtrittsöffnung
- 34
- Schlitz
- 36
- Strömungskanal
- F
- Fluid
- L
- Luftströmungsrichtung