DE10339072A1 - Heat exchanger with integrated inlet and outlet - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (10) mit einem Kernbereich (12) mit mehreren Rohrbündeln, die seriell von einem Fluid durchströmt werden. Die Umlenkung des Fluidstroms zwischen zwei aufeinanderfolgenden, in gegenläufiger Richtung durchströmten Rohrbündeln sowie die Zu- und Abführung des Fluids zu dem Kernbereich (12) erfolgt über ein speziell ausgebildetes Sammelrohr (16), das aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist.The present invention relates to a heat exchanger (10) having a core region (12) with a plurality of tube bundles, which are flowed through in series by a fluid. The deflection of the fluid flow between two successive, through-flow in the opposite direction tube bundles and the supply and discharge of the fluid to the core region (12) via a specially designed manifold (16), which is composed of two half-shells.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Fluid mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a heat exchanger for a fluid with the features of the preamble of patent claim 1.
Wärmetauscher der vorgenannten Art finden Anwendung beispielsweise in den Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, in denen über die Vielzahl von Rohren und die daraus resultierende große Oberfläche ein Wärmeübergang zwischen dem in den Rohren zirkulierenden Fluid und der Außenluft vorgenommen wird. Bei den verschiedenartigen Anwendungen kann es sich sowohl um Temperaturänderungen des Fluids als auch um Wärmeänderungen durch Phasenübergänge des Fluids handeln.heat exchangers the aforementioned type are used, for example, in the air conditioners of motor vehicles in which over the variety of pipes and the resulting large surface area Heat transfer between the fluid circulating in the pipes and the outside air is made. In the various applications it can itself about temperature changes of the fluid as well as heat changes through phase transitions of the Fluids act.
Ein
solcher Wärmetauscher
ist beispielsweise aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher konstruktiv einfach und mit einer minimalen Anzahl von an den Wärmetauscher anzubauenden Bauteilen auszubilden.Of the present invention is based on the object, a heat exchanger structurally simple and with a minimum number of to the heat exchanger form components to be mounted.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher vorgeschlagen, diesen mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 auszubilden.to solution This object is proposed in a generic heat exchanger, this with the features of the characterizing part of claim 1 form.
Mit der Aufteilung des zumindest einen Sammelrohrs entsteht neben dem Bereich, in dem die Steuerung und Umlenkung des über die seriellen Rohrbündel mäandernden Fluidstroms erfolgt, ein zweiter Bereich, der einen Bypass zu den Rohrbündeln bildet. Mit dieser Anordnung ist es möglich, den gesamten Fluidstrom innerhalb des Wärmetauschers allein mit den Rohren des Kernbereichs und den jeweils stirnseitig an den Rohren angeordneten Sammelrohren zu steuern. Indem das oder die Sammelrohre die Funktion der Zu- und Ableitungen zu dem Kernbereich des Wärmetauschers übernehmen, sind weitere, hierauf gerichtete, funktionale Bauteile entbehrlich.With the division of the at least one manifold arises in addition to the Area where the control and deflection of the meandering across the serial tube bundle Fluid flow takes place, a second area that bypasses the tube bundles forms. With this arrangement, it is possible to use the entire fluid flow inside the heat exchanger alone with the tubes of the core area and the front of each of the Pipes arranged collecting pipes to control. By the or the Hoppers the function of the inlets and outlets to the core area take over the heat exchanger, are further, directed to this, functional components unnecessary.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist an einem Ende des Sammelrohrs ein Block mit den Zu- und Ableitungen zu dem Wärmetauscher angeordnet. Über diesen Block wird das Fluid dem Wärmetauscher zugeführt und nach der Führung durch die einzelnen Rohre oder Rohrbündel und die entsprechenden Bereiche in dem Sammelrohr wieder von dem Wärmetauscher abgeleitet.In An advantageous development is at one end of the manifold arranged a block with the supply and discharge lines to the heat exchanger. About this Block the fluid to the heat exchanger supplied and after the leadership through the individual tubes or tube bundles and the corresponding ones Regions in the manifold again derived from the heat exchanger.
Weiter mit Vorteil, weist die Längstrennwand des Sammelrohrs zumindest zwei Durchtrittsöffnungen auf, durch die das Fluid von dem Leitbereich des Sammelrohrs durch die Durchtrittsöffnung und über den Umlenkbereich des Sammelrohrs geleitet und in umgekehrter Richtung zurückgeführt werden kann. Je nach Wahl der Position der Durchtrittsöffnungen kann der Fluidaustausch zwischen dem Leitbereich des Sammelrohrs und den Rohren an einer weitgehend frei wählbaren Stelle über die Länge des Sammelrohrs erfolgen, womit auch der Fließweg des Fluids durch die Rohrbündel beeinflussbar ist.Further with advantage, the longitudinal dividing wall of the Collector at least two through openings, through which the Fluid from the guide region of the manifold through the passage opening and over the Direction of deflection of the manifold and directed in the reverse direction to be led back can. Depending on the choice of the position of the passage openings, the fluid exchange between the guide region of the manifold and the tubes at one largely freely selectable Place over the length of the manifold, whereby the flow path of the fluid influenced by the tube bundle is.
Dabei ist dadurch zumindest eine erste der Durchtrittsöffnungen in der Längstrennwand eine Verbindung zu einem Rohrbündel und durch zumindest eine zweite der Durchtrittsöffnungen eine Verbindung zu den Anschlüssen des Blocks gebildet. Das heißt, dass der Fluidstrom von dem Block in den Umlenkbereich des Sammelrohrs geführt, dann mäandernd durch das Rohrsystem geleitet und über den Leitbereich des Sammelrohrs zurück zu dem Block geführt werden kann. Der Fluidstrom kann in gleicher Weise auch in umgekehrter Richtung geführt werden.there is characterized at least a first of the passage openings in the longitudinal partition wall a connection to a tube bundle and by at least a second of the passage openings to a connection the connections of the block formed. This means, that the fluid flow from the block into the deflection region of the manifold guided, then meandering passed through the pipe system and over the guide area of the manifold back led to the block can be. The fluid flow can in the same way in reverse Directed become.
Dabei ist es günstig, den Block mit den Zu- und Ableitungen fest an dem Sammelrohr anzuordnen, um den gesamten Wärmetauscher ohne weitere zusätzliche Bauteile in einem Stück montieren zu können.there is it cheap to arrange the block with the inlets and outlets fixed to the manifold, around the entire heat exchanger without further additional Components in one piece to mount.
Weiter ist es sinnvoll, das Sammelrohr aus einer offenen und einer geschlossenen Halbschale zusammenzusetzen, die in einfacher Weise fest verbunden werden können.Further it makes sense to the manifold of an open and a closed Half shell to assemble, which firmly connected in a simple manner can be.
In einer ersten alternativen Ausbildung ist der zweite Bereich über die Länge des Sammelrohrs offen, so dass der Fluidstrom über die ganze Länge des Sammelrohrs zwischen dem Block und wahlweise dem Anfangspunkt oder dem Endpunkt des Fluidstroms in dem Wärmetauscher geleitet werden kann.In In a first alternative embodiment, the second area is over the Length of the Manifold open so that the fluid flow over the entire length of the Collecting pipe between the block and optionally the starting point or be passed to the end point of the fluid flow in the heat exchanger can.
In einer zweiten, alternativen Ausführungsform ist der den Rohren abgewandte Bereich des Sammelrohrs in zwei getrennte Bereiche unterteilt, wodurch in dem Bereich zumindest zwei unabhängige Fluidströme geführt werden können. Mit dieser Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, den Fluidstrom an zwei verschiedenen Stellen in das System von Rohren bzw. Rohrbündeln ein- bzw. auszuleiten und die daraus resultierenden Fluidströme in dem zweiten Bereich des Sammelrohrs vollkommen unabhängig voneinander führen zu können.In a second alternative embodiment, the region of the pipe facing away from the pipes Dividing manifold divided into two separate areas, whereby at least two independent fluid streams can be performed in the area. With this configuration, it is possible, the fluid flow at two different locations in the system of pipes or tube bundles on or out and to be able to perform the resulting fluid flows in the second region of the manifold completely independent of each other.
In vorteilhafter Ausbildung dieser zweiten Alternative ist der Bereich in zwei parallel angeordnete Kanäle unterteilt. In einem einfachen Herstellungsprozess kann somit ein Sammelrohr hergestellt werden, mit dem mehrere Ein- und Ausleitungen des Fluidstroms in den Leitbereich des Sammelrohrs an einer frei wählbaren Stelle vorgenommen werden können, ohne dass der Zu- und Rückfluss des Fluidstroms von dem Block beeinträchtigt würde.In Advantageous training of this second alternative is the area in two parallel channels divided. In a simple manufacturing process can thus a Manifold are made, with the several inlets and outlets the fluid flow in the guide region of the manifold at a free selectable Place can be made without the inflow and return the fluid flow from the block would be compromised.
In sinnvoller Weiterbildung ist dabei die geschlossene Halbschale in konstruktiv einfacher Weise als Doppelkammer ausgebildet.In meaningful development is the closed half shell in structurally simple manner designed as a double chamber.
In der Gesamtheit der Erfindung sind mit Vorteil die Sammelrohre zum Einschieben in eine Führungsschiene zur Halterung des Wärmetauschers ausgebildet. Eines der Kriterien für die vorteilhafte Ausgestaltung des Wärmetauschers liegt darin, diesen auf eine Mindestzahl notwendiger Bauteile zu limitieren und mit diesen notwendigen Bauteilen alle Funktionen zu erfüllen.In the entirety of the invention are advantageously the headers for Insertion into a guide rail designed to hold the heat exchanger. One of the criteria for the advantageous embodiment of the heat exchanger is therein, this to limit to a minimum number of necessary components and with To fulfill all necessary functions of these necessary components.
In sinnvoller Ausbildung der Erfindung ist der Wärmetauscher ein Klimakondensator, in dem ein Kühl- oder Kältemittel aus einer gasförmigen Phase unter Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft in eine flüssige Phase überführt wird.In useful embodiment of the invention, the heat exchanger is a climate condenser, in which a cooling or refrigerant from a gaseous Phase with release of heat to the ambient air in a liquid Phase is transferred.
In alternativer Weise kann der Wärmetauscher auch als Gaskühler ausgebildet sein.In Alternatively, the heat exchanger also as a gas cooler be educated.
Bei einem Klimakondensator ist es besonders vorteilhaft, den letzten Durchgang durch eines der Rohre oder Rohrbündel als Überkühlungsstrecke auszubilden, wobei bei der zweiten Alternativausbildung des Sammelrohrs die Überkühlungsstrecke nicht an einem der Endstücke des Sammelrohrs angeordnet sein muss, sondern frei über die gesamte Länge des Sammelrohrs angeordnet werden kann.at An air condenser, it is particularly advantageous, the last Form passage through one of the tubes or tube bundles as overcooling path, but in the second alternative embodiment of the manifold, the overcooling section is not on one of the end pieces of the manifold must be arranged, but free on the whole length of the manifold can be arranged.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung zu den Figuren sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden.Further Advantages and features of the invention can be found in the following description to the figures and the individual claims are taken.
Dabei zeigt:there shows:
In
dem Klimakondensator
Der
Klimakondensator
Die
einzelnen Rohre des Kernbereichs
Der
Klimakondensator
Die
Blockverschraubung
Mit
Ausnahme der notwendigen Anschlüsse (
In
Die
Längsteilung
des Sammelbehälters
Durch
die Trennwände
Der
Fluidstrom (gestrichelt dargestellt) tritt über die Zuleitung
Über die Öffnungen
Nach
Durchquerung dieser Rohre und Umlenkung in dem nicht gezeigten Sammelbehälter
Das
mäandernde
Durchfließen
der Rohre des Kernsbereichs
Die
Anzahl der ein Bündel
bildenden Einzelrohre kann durch die Positionierung der Trennwände
Nach
Durchfluss aller vorgesehenen Rohrbündel wird der Fluidstrom über die
Ausleitung
Die
beiden als Doppelrohrhälften
ausgebildeten Teilbereiche
Gemäß dem in
Durch
die einfache Konstruktion des Klimakondensators mit den zwei Sammelbehältern
Der
geänderte
Fluidfluss wird allein durch eine konstruktive Änderung des Teilbereichs
Wie
in
Nach
der Durchtrittsöffnung
Wie
aus dieser Anwendung gemäß
Bei einer herkömmlich angeordneten Klimaanlage ist dem unteren Bereich des Klimakondensators oftmals der Ladeluftkühler benachbart, so dass bei einer hohen Motorleistung eine hohe Wärmeabstrahlung auftritt, die eine Verlegung der Überkühlungsstrecke notwendig macht.at a conventional arranged air conditioning is the lower part of the air conditioning condenser often the intercooler adjacent, so that at high engine power high heat radiation occurs, which makes a relocation of the overcooling necessary.
Eine
Verlegung der Überkühlstrecke
ist ohne zusätzliche
bauliche Maßnahmen
mit dem gemäß
Wie
des Weiteren aus
Die
Kammer
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