DE112008000114T5

DE112008000114T5 - Heat exchanger and method

Info

Publication number: DE112008000114T5
Application number: DE112008000114T
Authority: DE
Inventors: Steven P. Racine Meshenky; Dan R. Burlington Raduenz
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2010-02-25
Also published as: US20100025024A1; CN101589286B; CN101589286A; BRPI0807410A2; WO2008091918A1

Abstract

Wärmetauscher (10), der Folgendes umfasst:
einen ersten Strömungsweg (34) für ein erstes Arbeitsfluid;
einen zweiten Strömungsweg (36) für ein zweites Arbeitsfluid;
einen gewellten Einsatz (66), der entlang dem ersten Strömungsweg (34) positioniert ist;
eine Sollbruchstelle (78), die so am Einsatz (66) an einer Stelle vorgesehen ist, dass ein Versagen der Konstruktion vorzugsweise an dieser Stelle und nicht an anderen Stellen am Einsatz (66) auftritt; und
ein Rohr (26), das mindestens teilweise den ersten oder den zweiten Strömungsweg (34; 36) definiert, wobei der Einsatz (66) am Rohr (26) gesichert ist.A heat exchanger (10) comprising:
a first flow path (34) for a first working fluid;
a second flow path (36) for a second working fluid;
a corrugated insert (66) positioned along the first flow path (34);
a predetermined breaking point (78) provided on the insert (66) at a location such that failure of the structure preferably occurs at that location and not at other locations on the insert (66); and
a tube (26) at least partially defining the first or second flow path (34; 36), the insert (66) being secured to the tube (26).

Description

VERWANDTE ANMELDUNGENRELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der am 23. Januar 2007 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/881,919.These Registration claims priority across from US Provisional Application No. 60 / 881,919 filed January 23, 2007.

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmetauscher und insbesondere einen Abgasumlaufkühler, ein Verfahren zur Montage desselben sowie ein Verfahren zum Betreiben desselben.The The present invention relates to heat exchangers and more particularly, an exhaust gas recirculation cooler, a method of assembly and a method of operating the same.

In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher, der einen Strömungsweg für ein erstes Arbeitsfluid und einen Strömungsweg für ein zweites Arbeitsfluid definiert, ein Rohr, das mindestens teilweise den ersten oder den zweiten Strömungsweg definiert, sowie einen gewellten Einsatz bereit, der am Rohr gesichert und entlang dem Strömungsweg des ersten Arbeitsfluids positioniert ist. In einigen Ausführungsformen ist an einer Stelle am Einsatz eine Sollbruchstelle vorgesehen, so dass ein Versagen an dieser Stelle auftritt.In some embodiments The present invention provides a heat exchanger that has a flow path for a first working fluid and a flow path for a second working fluid defines a tube that at least partially the first or the second flow path defined, as well as a corrugated insert, which is secured to the pipe and along the flow path the first working fluid is positioned. In some embodiments If a predetermined breaking point is provided at one point on the insert, so that a failure occurs at this point.

Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Wärmetauscher mit einem Kopfteil und einem am Kopfteil gesicherten Rohr bereit. Ein gewellter Einsatz kann an einer Oberfläche des Rohrs gesichert sein und eine Nut beinhalten, die mindestens entlang einem Abschnitt einer Länge des Einsatzes ausgebildet und von der Oberfläche des Rohrs, an dem der Einsatz gesichert ist, beabstandet ist. In einigen Ausführungsformen kann der gewellte Einsatz zwischen zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Rohrs gesichert und die Nut auf halbem Weg entlang einer Höhe des Einsatzes ausgebildet sein.The The present invention also provides a heat exchanger having a header and a tube secured to the headboard. A wavy insert can on a surface be secured to the tube and include a groove that at least along a section of a length formed of the insert and from the surface of the pipe to which the insert is secured, is spaced. In some embodiments, the corrugated Insert between two opposite surfaces secured to the pipe and the groove half way along a height of the insert be educated.

In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher mit einem Rohr und einem durch das Rohr abgestützten Einsatz bereit. Der Einsatz kann eine gewellte Form mit einem Gipfel und einem angrenzenden Tal sowie eine Nut aufweisen, die entlang einer Längsabmessung des Einsatzes zwischen dem Gipfel und dem Tal so verläuft, dass ein Versagen der Konstruktion an einer bevorzugten Stelle zwischen dem Gipfel und dem Tal auftritt.In some embodiments the present invention provides a heat exchanger with a tube and one supported by the pipe Ready to use. The insert can be a wavy shape with a summit and an adjacent valley and a groove along a longitudinal dimension the insert between the summit and the valley runs so that a failure of the construction at a preferred location between the summit and the valley occurs.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Montage eines Wärmetauschers bereit, das das Bereitstellen eines Wärmetauscherrohrs und das Positionieren eines Einsatzes im Rohr beinhaltet. Das Verfahren kann auch die Schritte des Verbindens des Einsatzes mit einer Oberfläche des Rohrs und des Ausbildens einer Sollbruchstelle mindestens entlang einem Abschnitt einer Länge des Einsatzes in einer maximalen Distanz von einem Verbindungspunkt zwischen dem Einsatz und der Oberfläche des Rohrs beinhalten, so dass ein Versagen entlang der Sollbruchstelle auftritt.The The present invention also provides a method for assembling a heat exchanger ready to provide a heat exchanger tube and positioning an insert in the tube includes. The procedure can also be the Steps of connecting the insert to a surface of the Pipe and the formation of a predetermined breaking point at least along a section of a length use at a maximum distance from a connection point between the insert and the surface of the pipe, causing a failure along the predetermined breaking point occurs.

Andere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung sowie aus den beiliegenden Zeichnungen.Other Aspects of the invention will become apparent from the detailed description as well as from the accompanying drawings.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 1 FIG. 13 is a perspective view of a heat exchanger according to some embodiments of the present invention. FIG.

2 ist eine teilweise weggeschnittene Ansicht eines Abschnitts des in 1 dargestellten Wärmetauschers. 2 is a partially cutaway view of a portion of the in 1 illustrated heat exchanger.

3 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Rohrs des in 1 dargestellten Wärmetauschers. 3 is a perspective view of a portion of a tube of the in 1 illustrated heat exchanger.

4 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Abschnitts eines Rohrs und eines Einsatzes des in 1 dargestellten Wärmetauschers. 4 is an exploded view of a portion of a pipe and an insert of the in 1 illustrated heat exchanger.

5 ist eine Endansicht eines Abschnitts eines Rohrs und eines Einsatzes des in 1 dargestellten Wärmetauschers. 5 is an end view of a portion of a pipe and an insert of the in 1 illustrated heat exchanger.

6 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Rohrs und eines Einsatzes eines Wärmetauschers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 Figure 11 is an exploded view of a tube and insert of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.

7 ist eine Endansicht eines Abschnitts eines Rohrs und eines Einsatzes des in 6 dargestellten Wärmetauschers. 7 is an end view of a portion of a pipe and an insert of the in 6 illustrated heat exchanger.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung detailliert erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die technischen Details und die Anordnung von Bauteilen, wie sie sich aus der nachstehenden Beschreibung sowie aus den nachstehenden Zeichnungen ergeben, beschränkt ist. Die Erfindung ermöglicht auch andere Ausführungsformen und kann auf verschiedene Arten realisiert oder durchgeführt werden. Es versteht sich außerdem, dass die hierin verwendete Ausdrucksweise und Terminologie nur beschreibenden Charakter hat und nicht als einschränkend angesehen werden soll. Die Verwendung der Begriffe „beinhalten”, „umfassen” oder „haben” und Variationen davon sollen die nachstehend aufgeführten Begriffe und Äquivalente davon sowie zusätzliche Begriffe umfassen und beinhalten.Before any embodiments the invention explained in detail It should be noted that the invention is not in its application on the technical details and the arrangement of components, such as from the description below and from the following Drawings are limited is. The invention allows also other embodiments and can be realized or carried out in various ways. It goes without saying the phraseology and terminology used herein are descriptive only Character and should not be considered as limiting. The use of the terms "include", "include" or "have" and variations of which are the terms and equivalents listed below of it as well as additional Include and include terms.

Die Begriffe „montiert”, „verbunden”, „abgestützt” und „gekoppelt” sowie Variationen davon sind, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist oder Einschränkungen vorgenommen werden, weitgefasst zu verstehen und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Montagen, Verbindungen, Abstützungen und Kopplungen. Weiterhin sind die Begriffe „verbunden” und „gekoppelt” nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.The Terms "mounted", "connected", "supported" and "coupled" as well as Variations thereof are unless otherwise specified or restrictions be made to comprehend comprehensively and include both direct and indirect installations, connections, supports and couplings. Furthermore, the terms "connected" and "coupled" are not based on physical or limited mechanical connections or couplings.

Es versteht sich außerdem, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, die hierin unter Bezugnahme auf die Orientierung von Vorrichtungen oder Elementen verwendet werden (beispielsweise Begriffe wie „zentral”, „obere”, „untere”, „vordere”, „hintere” und dergleichen) lediglich dazu dienen, die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen, und dass sie nicht allein darauf hinweisen oder daraus schlussfolgern lassen, dass die Vorrichtung oder das Element, auf die bzw. das Bezug genommen wird, eine besondere Orientierung haben muss. Zusätzlich dienen hierin verwendete Begriffe wie „erste” und „zweite” lediglich der Beschreibung und stellen keinen Hinweis oder eine Schlussfolgerung hinsichtlich einer relativen Wichtigkeit oder Bedeutung dar.It is also understood that the language and terminology referred to herein used on the orientation of devices or elements (such as "central", "upper", "lower", "front", "rear" and the like) are merely serve to simplify the description of the present invention, and that they are not alone pointing out or deducing from it leave that device or element on the or Reference, must have a special orientation. Additionally serve Terms used herein as "first" and "second" merely for description and do not provide any indication or inference regarding any relative importance or meaning.

Die 1–5 zeigen einen Wärmetauscher 10 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen, zu denen auch die dargestellte Ausführungsform der 1–5 zählt, kann der Wärmetauscher 10 als ein Abgasumlaufkühler (EGRC) arbeiten und mit dem Abgassystem eines Fahrzeugs betrieben werden. In anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 auch für andere Anwendungen (z. B. Nicht-Fahrzeug-Anwendungen) eingesetzt werden, beispielsweise zur Elektronikkühlung, in Industrieanlagen, in der Gebäudeheizung und Klimatisierung und dergleichen. Zusätzlich versteht es sich, dass der Wärmetauscher 10 der vorliegenden Erfindung in vielen Formen eingesetzt, einen weiten Bereich von Materialien nutzen und in viele andere Systeme integriert werden kann.The 1 - 5 show a heat exchanger 10 according to some embodiments of the present invention. In some embodiments, including the illustrated embodiment of 1 - 5 counts, the heat exchanger can 10 operate as an exhaust gas recirculation cooler (EGRC) and operate with the exhaust system of a vehicle. In other embodiments, the heat exchanger 10 also be used for other applications (eg non-vehicle applications), for example for electronic cooling, in industrial plants, in the building heating and air conditioning and the like. In addition, it is understood that the heat exchanger 10 of the present invention can be used in many forms, utilize a wide range of materials, and be integrated with many other systems.

Während des Betriebs, und wie nachstehend ausführlicher erläutert, kann der Wärmetauscher 10 Wärmeenergie von einem eine hohe Temperatur aufweisenden ersten Arbeitsfluid (z. B. Abgas, Wasser, Motorkühlmittel, CO₂, ein organisches Kältemittel, R12, R245fa, Luft und dergleichen) auf ein eine niedrigere Temperatur aufweisendes zweites Arbeitsfluid (z. B. Abgas, Wasser, Motorkühlmittel, CO₂, ein organisches Kältemittel; R12, R245fa, Luft und dergleichen) übertragen. Obwohl hierin auf den Austausch von Wärmeenergie zwischen zwei Arbeitsfluiden Bezug genommen wird, kann der Wärmetauscher 10 in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusätzlich Wärmeenergie zwischen drei oder mehr Fluiden austauschen. Alternativ oder zu sätzlich kann der Wärmetauscher 10 als ein Rekuperator betrieben werden und Wärmeenergie von einer eine hohe Temperatur aufweisenden Stelle eines Heizkreislaufs auf eine eine niedrige Temperatur aufweisende Stelle desselben Heizkreislaufs übertragen. In einigen dieser Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 Wärmeenergie von einem Arbeitsfluid, das durch einen ersten Abschnitt des Wärmeübertragungskreislaufs strömt, auf dasselbe Arbeitsfluid, das durch einen zweiten Abschnitt des Wärmeübertragungskreislaufs strömt, übertragen.During operation, and as explained in more detail below, the heat exchanger 10 Heat energy from a high temperature first working fluid (eg, exhaust gas, water, engine coolant, CO ₂ , organic refrigerant, R 12, R 2 45fa, air, and the like) to a lower temperature second working fluid (eg, exhaust gas, Water, engine coolant, CO ₂ , organic refrigerant, R12, R245fa, air, and the like). Although reference is hereby made to the exchange of heat energy between two working fluids, the heat exchanger 10 in some embodiments of the present invention, additionally exchange heat energy between three or more fluids. Alternatively or additionally, the heat exchanger 10 are operated as a recuperator and transfer heat energy from a high temperature point of a heating circuit to a low temperature point of the same heating circuit. In some of these embodiments, the heat exchanger 10 Heat energy from a working fluid, which flows through a first portion of the heat transfer circuit, to the same working fluid, which flows through a second portion of the heat transfer circuit, transmitted.

Wie aus 1 ersichtlich, kann der Wärmetauscher 10 ein erstes Kopfteil 18 und ein zweites Kopfteil 20 beinhalten, die an einem jeweiligen ersten bzw. zweiten Ende 22, 24 eines Bündels von Wärmetauscherrohren 26 positioniert sind. In der dargestellten Ausführungsform der 1–5 beinhaltet das erste Kopfteil 18 einen ersten Sammelbehälter 30, und das zweite Kopfteil 20 beinhaltet einen zweiten Sammelbehälter 32. In anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 ein einzelnes Kopfteil 18, das sich am ersten oder am zweiten Ende 22, 24 oder an einer anderen Stelle am Wärmetauscher 10 befindet, beinhalten.How out 1 can be seen, the heat exchanger 10 a first headboard 18 and a second header 20 include, at a respective first and second end 22 . 24 a bundle of heat exchanger tubes 26 are positioned. In the illustrated embodiment of the 1 - 5 includes the first headboard 18 a first collection container 30 , and the second headboard 20 includes a second sump 32 , In other embodiments, the heat exchanger 10 a single headboard 18 that is at the first or second end 22 . 24 or elsewhere on the heat exchanger 10 is included.

Wie aus den 1–5 ersichtlich, kann jedes der Rohre 26 so am ersten bzw. zweiten Kopfteil 18, 20 gesichert sein, dass ein erstes Arbeitsfluid, das den Wärmetauscher 10 durchströmt, von einem zweiten Arbeitsfluid, das den Wärmetauscher 10 durchströmt, getrennt gehalten wird. Genauer gesagt: Der Wärmetauscher 10 definiert einen ersten Strömungsweg (dargestellt durch Pfeile 34 in 1) für das erste Arbeitsfluid sowie einen zweiten Strömungsweg (dargestellt durch Pfeile 36 in 1) für ein zweites Arbeitsfluid, und der erste und der zweite Strömungsweg 34, 36 sind so getrennt, dass das erste Arbeitsfluid daran gehindert wird, in den zweiten Strömungsweg 36 einzuströmen, und dass das zweite Arbeitsfluid daran gehindert wird, in den ersten Strömungsweg 34 einzuströmen.Like from the 1 - 5 As can be seen, each of the tubes 26 so on the first or second headboard 18 . 20 be sure that a first working fluid, which is the heat exchanger 10 flows through, from a second working fluid, which is the heat exchanger 10 flows through, is kept separate. More precisely: the heat exchanger 10 defines a first flow path (represented by arrows 34 in 1 ) for the first working fluid and a second flow path (represented by arrows 36 in 1 ) for a second working fluid, and the first and second flow paths 34 . 36 are separated so that the first working fluid is prevented from entering the second flow path 36 to flow in, and that the second working fluid is prevented from entering the first flow path 34 to flow.

In einigen Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, sind die Rohre 26 so am ersten bzw. am zwei ten Kopfteil 18, 20 gesichert, dass das erste Arbeitsfluid in den Wärmetauscher 10 durch eine erste Einlassöffnung 40 im ersten Kopfteil 18 einströmt, den Wärmetauscher 10 entlang dem ersten Strömungsweg 34 durchströmt und daran gehindert wird, in den zweiten Strömungsweg 36 einzuströmen. In diesen Ausführungsformen können die Rohre 26 so am ersten bzw. am zweiten Kopfteil 18, 20 gesichert sein, dass das zweite Arbeitsfluid in den Wärmetauscher 10 durch eine zweite Einlassöffnung 42 im zweiten Kopfteil 20 einströmt, den Wärmetauscher 10 entlang dem zweiten Strömungsweg 36 durchströmt und daran gehindert wird, in den ersten Strömungsweg 34 einzuströmen.In some embodiments, for example, in US Pat 1 - 5 illustrated embodiment, the tubes 26 so on the first or on the second headboard 18 . 20 secured that the first working fluid in the heat exchanger 10 through a first inlet opening 40 in the first headboard 18 flows in, the heat exchanger 10 along the first flow path 34 flows through and is prevented from entering the second flow path 36 to flow. In these embodiments, the tubes 26 so on the first or on the second headboard 18 . 20 Be sure that the second working fluid in the heat exchanger 10 through a second inlet opening 42 in the second headboard 20 flows in, the heat exchanger 10 along the second flow path 36 flows through and is prevented from entering the first flow path 34 to flow.

In einigen dieser Ausführungsformen verläuft der erste Strömungsweg 34 durch die erste Einlassöffnung 40 im ersten Kopfteil 18, durch die Rohre 26 und durch eine erste Auslassöffnung 44 im zweiten Kopfteil 20 aus dem Wärmetauscher 10 heraus, und der zweite Strömungsweg 36 verläuft durch die zweite Einlassöffnung 42, um die Rohre 26 herum und zwischen diesen Rohren (z. B. an den äußeren Oberflächen 45 der Rohre 26 entlang) und durch eine zweite Auslassöffnung 46 im ersten Kopfteil 18 aus dem Wärmetauscher 10 heraus.In some of these embodiments, the first flow path is one 34 through the first inlet opening 40 in the first headboard 18 through the pipes 26 and through a first outlet opening 44 in the second headboard 20 from the heat exchanger 10 out, and the second flow path 36 passes through the second inlet opening 42 to the pipes 26 around and between these pipes (eg on the outer surfaces 45 the pipes 26 along) and through a second outlet opening 46 in the first headboard 18 from the heat exchanger 10 out.

In anderen Ausführungsformen können die Rohre 26 andere Orientierungen und Konfigurationen aufweisen, und der erste und der zweite Strömungsweg 34, 36 können durch Teiler, Einsätze, Trennwände und dergleichen getrennt gehalten werden. In noch anderen Ausführungsformen kann der erste Strömungsweg 34 durch einige der Rohre 26 verlaufen, während der zweite Strömungsweg 36 durch andere Rohre 26 verlaufen kann.In other embodiments, the tubes may 26 have other orientations and configurations, and the first and second flow paths 34 . 36 can be kept separate by dividers, inserts, partitions and the like. In still other embodiments, the first flow path 34 through some of the pipes 26 run while the second flow path 36 through other pipes 26 can run.

Alternativ oder zusätzlich können Teiler 38 im ersten und/oder zweiten Kopfteil 18, 20 positioniert sein, um den ersten und den zweiten Strömungsweg 34, 36 zu trennen oder mindestens teilweise zu trennen. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, können die Teiler 38 so ausgebildet sein, dass sie in engem Eingriff zum Inneren des ersten und/oder des zweiten Kopfteils 18, 20 stehen und verhindern, dass zwischen den inneren Wänden des ersten und/oder des zweiten Kopfteils 18, 20 sowie am äußeren Umfang der Teiler 38 Leckagen des ersten und/oder des zweiten Arbeitsfluids auftreten.Alternatively or additionally, divisors 38 in the first and / or second header 18 . 20 be positioned to the first and the second flow path 34 . 36 to separate or at least partially separate. In some embodiments, for example, in US Pat 1 - 5 illustrated embodiment, the divider 38 be formed so that they are in close engagement with the interior of the first and / or the second head part 18 . 20 stand and prevent between the inner walls of the first and / or the second headboard 18 . 20 as well as on the outer circumference of the divider 38 Leaks of the first and / or the second working fluid occur.

Wie in 2 gezeigt, können die Teiler 38 Öffnungen 39 haben, die so dimensioniert sind, dass sie ein oder mehrere der Rohre 26 aufnehmen können. In Ausführungsformen, beispielsweise in der Ausführungsform der 1–5, wo im ersten und/oder zweiten Kopfteil 18, 20 abgestützte Teiler 38 vorgesehen sind, kann das entlang dem ersten Strömungsweg 34 strömende erste Arbeitsfluid in die Rohre 26 durch Öffnungen 39 einströmen, die in den Teilern 38 ausgebildet sind. In diesen Ausführungsformen können die Teiler 38 das zweite Arbeitsfluid daran hindern, in die Rohre 26 einzuströmen. In diesen Ausführungsformen können die Teiler 38 auch das zweite Arbeitsfluid von der zweiten Einlassöffnung 42 zwischen angrenzende Rohre 26 lenken und das zweite Arbeitsfluid daran hindern, in die Rohre 26 einzuströmen. Die Teiler 38 können auch das erste Arbeitsfluid daran hindern, zwischen den Rohren 26 zu strömen.As in 2 The dividers can be shown 38 openings 39 that are sized to fit one or more of the tubes 26 be able to record. In embodiments, for example in the embodiment of 1 - 5 where in the first and / or second headboard 18 . 20 supported dividers 38 are provided, that along the first flow path 34 flowing first working fluid into the pipes 26 through openings 39 that flow in the dividers 38 are formed. In these embodiments, the dividers 38 prevent the second working fluid from entering the pipes 26 to flow. In these embodiments, the dividers 38 also the second working fluid from the second inlet port 42 between adjacent pipes 26 direct and prevent the second working fluid from entering the pipes 26 to flow. The dividers 38 can also prevent the first working fluid between the pipes 26 to stream.

In der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 10 so als ein Querstromwärmetauscher konfiguriert, dass der erste Strömungsweg 34 oder ein Abschnitt des ersten Strömungswegs 34 gegenüber oder entgegen dem zweiten Strömungsweg 36 oder einem Abschnitt des zweiten Strömungswegs 36 vorgesehen ist. In anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 andere Konfigurationen und Anordnungen aufweisen, wie beispielsweise eine Gleichstrom- oder Gegenstromkonfiguration.In the in the 1 - 5 The embodiment shown is the heat exchanger 10 so configured as a cross-flow heat exchanger that the first flow path 34 or a portion of the first flow path 34 opposite or opposite to the second flow path 36 or a portion of the second flow path 36 is provided. In other embodiments, the heat exchanger 10 have other configurations and arrangements, such as a DC or countercurrent configuration.

In der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 10 als ein mit nur einem Durchgang arbeitender Wärmetauscher konfiguriert, bei dem das erste Arbeitsfluid entlang dem ersten Strömungsweg 34 durch mindestens ein Rohr aus einer Anzahl von Rohren 26 und das zweite Arbeitsfluid entlang dem zweiten Strömungsweg 36 zwischen angrenzenden Rohren 26 strömt. In anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 als ein mit mehreren Durchgängen arbeitender Wärmetauscher konfiguriert sein, bei dem das erste Arbeitsfluid in einem ersten Durchgang durch ein oder mehrere der Rohre 26 strömt und dann in einem zweiten Durchgang durch ein oder mehrere unterschiedliche Rohre 26 in einer Richtung strömt, die entgegen der Strömungsrichtung des ersten Arbeitsfluids im ersten Durchgang verläuft. In diesen Ausführungsformen kann das zweite Arbeitsfluid entlang dem zweiten Strömungsweg 36 zwischen angrenzenden Rohren 26 strömen.In the in the 1 - 5 The embodiment shown is the heat exchanger 10 configured as a one-pass heat exchanger, in which the first working fluid along the first flow path 34 through at least one tube of a number of tubes 26 and the second working fluid along the second flow path 36 between adjacent pipes 26 flows. In other embodiments, the heat exchanger 10 be configured as a multi-pass heat exchanger, wherein the first working fluid in a first pass through one or more of the tubes 26 flows and then in a second pass through one or more different tubes 26 flows in a direction that runs counter to the flow direction of the first working fluid in the first passage. In these embodiments, the second working fluid may flow along the second flowpath 36 between adjacent pipes 26 stream.

In noch anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 als ein mit mehreren Durchgängen arbeitender Wärmetauscher konfiguriert sein, bei dem das zweite Arbeitsfluid in einem ersten Durchgang zwischen einem ersten Paar angrenzender Rohre 26 und dann in einem zweiten Durchgang zwischen einem anderen Paar angrenzender Rohre 26 in einer Richtung strömt, die entgegen der Strömungsrichtung des zweiten Arbeitsfluids im ersten Durchgang verläuft. In diesen Ausführungsformen kann das erste Arbeitsfluid entlang dem ersten Strömungsweg 34 durch mindestens eines der Rohre 26 strömen.In still other embodiments, the heat exchanger 10 be configured as a multi-pass heat exchanger, wherein the second working fluid in a first passage between a first pair of adjacent tubes 26 and then in a second pass between another pair of adjacent tubes 26 flows in a direction that runs counter to the flow direction of the second working fluid in the first passage. In these embodiments, the first working fluid may be along the first flowpath 34 through at least one of the pipes 26 stream.

In der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Wärmetauscher 10 sieben Rohre 26, von denen jedes eine im Wesentlichen rechtwinklige Querschnittsform aufweist. In anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, acht oder mehr Rohre 26 beinhalten, von denen jedes eine dreieckige, kreisförmige, quadratische oder andere polygonale, ovale oder unregelmäßige Querschnittsform haben kann.In the in the 1 - 5 illustrated embodiment, the heat exchanger includes 10 seven pipes 26 each of which has a substantially rectangular cross-sectional shape. In other embodiments, the heat exchanger 10 one, two, three, four, five, six, eight or more tubes 26 each of which may have a triangular, circular, square or other polygonal, oval or irregular cross-sectional shape.

Wie in 2 gezeigt, sind die Rohre 26 in einer Stapelrichtung 50 montiert. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, können dem Stapel der Rohre 26 Verstärkungsplatten 52 hinzugefügt sein, die die Rohre 26 mindestens teilweise umhüllen. In einigen dieser Ausführungsformen können die Verstärkungsplatten 52 angrenzend an den Kopf und Boden des Stapels der Rohre 26 positioniert sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gehäuse vorgesehen sein, das mindestens einige der Rohre 26 umgibt. In Ausführungsformen mit Verstärkungsplatten 52 und/oder einem Gehäuse können die Verstärkungsplatten 52 und/oder das Gehäuse die Rohre 26 vor mechanischen Auswirkungen durch Temperaturschwankungen schützen.As in 2 shown are the pipes 26 in a stacking direction 50 assembled. In some embodiments, for example, in US Pat 1 - 5 illustrated embodiment, the stack of pipes 26 reinforcement plates 52 be added to the pipes 26 at least partially envelop. In some of these embodiments NEN the reinforcing plates 52 adjacent to the head and bottom of the pile of pipes 26 be positioned. Alternatively or additionally, a housing may be provided which comprises at least some of the tubes 26 surrounds. In embodiments with reinforcement plates 52 and / or a housing, the reinforcing plates 52 and / or the housing the tubes 26 Protect against mechanical effects caused by temperature fluctuations.

In einigen Ausführungsformen, wie vorstehend erwähnt, kann der zweite Strömungsweg 36 oder ein Abschnitt des zweiten Strömungswegs 36 über die äußere Oberfläche 45 von einem oder mehreren der Rohre 26 verlaufen. In einigen dieser Ausführungsformen kann um die Rohre 26 herum ein Gehäuse vorgesehen sein, um aus dem Wärmetauscher 10 zwischen angrenzenden Rohren 26 austretende Leckagen des zweiten Fluids zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich können entlang den äußeren Oberflächen 45 der Rohre 26 Rippen 56 ausgebildet sein, um mindestens teilweise Kanäle 58 zu definieren.In some embodiments, as mentioned above, the second flow path 36 or a portion of the second flow path 36 over the outer surface 45 from one or more of the pipes 26 run. In some of these embodiments, around the tubes 26 a housing may be provided around the heat exchanger 10 between adjacent pipes 26 Prevent escaping leakage of the second fluid. Alternatively or additionally, along the outer surfaces 45 the pipes 26 ribs 56 be formed to at least partially channels 58 define.

Wie in 1 gezeigt, kann der Wärmetauscher 10 Verbindungselemente 54 beinhalten, um den Wärmetauscher 10 abzustützen und/oder den Wärmetauscher 10 an einer externen Konstruktion zu sichern. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise in der dargestellten Ausführungsform, können Verbindungselemente 54 an den Sammelbehältern 22, 23 vorgesehen sein. Wie aus 1 ersichtlich, können die zweite Einlassöffnung 42 und/oder die zweite Auslassöffnung 46 entlang den Verbindungselementen 54 positioniert sein. Wie ebenfalls aus 1 ersichtlich, kann eine Abdichtungsnut oder Abdichtungslippe 55 um die zweite Einlassöffnung 42 und/oder die zweite Auslassöffnung 46 herum ausgebildet sein, so dass der Wärmetauscher 10 direkt an einer externen Konstruktion befestigt werden kann und keine Leckagen des zweiten Arbeitsfluids um die zweite Einlassöffnung 42 und/oder die zweite Auslassöffnung 46 herum aus dem Wärmetauscher 10 austreten können.As in 1 shown, the heat exchanger 10 fasteners 54 involve to the heat exchanger 10 support and / or the heat exchanger 10 to secure to an external structure. In some embodiments, for example, in the illustrated embodiment, fasteners 54 at the collection containers 22 . 23 be provided. How out 1 can be seen, the second inlet opening 42 and / or the second outlet opening 46 along the connecting elements 54 be positioned. Like also out 1 can be seen, a sealing groove or sealing lip 55 around the second inlet opening 42 and / or the second outlet opening 46 be formed around, so that the heat exchanger 10 can be attached directly to an external construction and no leakage of the second working fluid to the second inlet opening 42 and / or the second outlet opening 46 around out of the heat exchanger 10 can escape.

In Ausführungsformen, beispielsweise in der Ausführungsform der 1–5, wo sich nach außen erstreckende Rippen 56 vorgesehen sind, können die Rippen 56 eines jeden Rohrs 26 an einem angrenzenden Rohr 26 gesichert sein. In einigen dieser Ausführungsformen können die Rippen 56 eines Rohrs 26 mit einem angrenzenden Rohr 26 durch Hart- oder Weichlöten oder durch Verschweißen verbunden sein. In anderen Ausführungsformen können angrenzende Rohre 26 aneinander durch ineinander eingreifende Befesti gungselemente oder andere herkömmliche Befestigungselemente, durch Klebe- oder Haftmittel, durch Aufpressen usw. gesichert sein.In embodiments, for example in the embodiment of 1 - 5 where there are outwardly extending ribs 56 are provided, the ribs can 56 of each tube 26 on an adjacent pipe 26 be assured. In some of these embodiments, the ribs may 56 a pipe 26 with an adjacent pipe 26 be connected by hard or soft soldering or by welding. In other embodiments, adjacent tubes may be used 26 to each other by interlocking fastening transmission elements or other conventional fasteners to be secured by adhesive or adhesive, by pressing, etc.

Zusätzliche Erhebungen, Rücksprünge oder Verformungen 60 können auch oder alternativ an den äußeren Oberflächen 45 der Rohre 26 vorgesehen sein, um die Konstruktion des Wärmetauschers 10 abzustützen, das Verformen oder Stauchen von einem oder mehreren der Rohre 26 zu verhindern, einen gewünschten Abstand zwischen angrenzenden Rohren 26 aufrechtzuerhalten, den Wärmetausch zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsfluid zu verbessern und/oder Turbulenzen entlang dem ersten und/oder dem zweiten Strömungsweg 34, 36 zu erzeugen.Additional elevations, recesses or deformations 60 may also or alternatively on the outer surfaces 45 the pipes 26 be provided to the construction of the heat exchanger 10 supporting, deforming or compressing one or more of the tubes 26 To prevent a desired distance between adjacent pipes 26 maintain the heat exchange between the first and second working fluids and / or turbulence along the first and / or second flow paths 34 . 36 to create.

In einigen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 Einsätze 66 beinhalten, um die Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsfluid zu verbessern, während das erste und das zweite Arbeitsfluid entlang dem ersten bzw. dem zweiten Strömungsweg 34, 36 strömen. Wie in den 1–5 gezeigt, können die Einsätze 66 in den Rohren 26 positioniert sein. Alternativ oder zusätzlich können Einsätze 66 zwischen angrenzenden Rohren 26 positioniert sein. In anderen Ausführungsformen können Einsätze 66 integral mit den Rohren 26 ausgebildet sein und sich von den äußeren Oberflächen 45 der Rohre 26 aus nach außen erstrecken.In some embodiments, the heat exchanger 10 Calls 66 to improve heat transfer between the first and second working fluids while the first and second working fluids flow along the first and second flow paths, respectively 34 . 36 stream. As in the 1 - 5 shown, the stakes can 66 in the pipes 26 be positioned. Alternatively or additionally, bets can be made 66 between adjacent pipes 26 be positioned. In other embodiments, inserts may be used 66 integral with the pipes 26 be trained and away from the outside surfaces 45 the pipes 26 extend outwards.

In der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform ist ein Einsatz 66 in jedem der Rohre 26 abgestützt und erstreckt sich über die gesamte Länge oder im Wesentlichen über die gesamte Länge eines jeden der Rohre 26 zwischen gegenüberliegenden Enden 68 der Rohre 26. In anderen Ausführungsformen kann ein Einsatz 26 nur in einem oder in weniger als allen Rohren 26 abgestützt sein, und der Einsatz/die Einsätze 66 kann bzw. können sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs/der Rohre 26 zwischen gegenüberliegenden Enden 68 des Rohrs/der Rohre 26 erstrecken, oder alternativ kann sich der Einsatz 66 durch das Rohr/die Rohre 26 über im Wesentlichen weniger als die gesamte Länge des Rohrs/der Rohre 26 erstrecken. In noch anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr Einsätze 66 durch jedes Rohr 26 oder in jedem Rohr 26 abgestützt sein.In the in the 1 - 5 illustrated embodiment is an insert 66 in each of the pipes 26 supported and extends over the entire length or substantially the entire length of each of the tubes 26 between opposite ends 68 the pipes 26 , In other embodiments, an insert 26 only in one or less than all tubes 26 be supported, and the use / inserts 66 may or may be substantially over the entire length of the tube (s) 26 between opposite ends 68 of the pipe (s) 26 extend, or alternatively, the use may 66 through the pipe (s) 26 over substantially less than the entire length of the tube (s) 26 extend. In still other embodiments, two or more inserts may be used 66 through every tube 26 or in every tube 26 be supported.

In einigen Ausführungsformen können die Einsätze 66 an den Rohren 26 gesichert sein. In einigen dieser Ausführungsformen können die Einsätze 66 durch Hartlöten, Weichlöten oder Verschweißen mit den Rohren 26 verbunden sein. In anderen Ausführungsformen können die Einsätze 26 mit den Rohren 26 auf andere Weise verbunden sein, beispielsweise durch Aufpressen, Klebe- oder Haftmittel, Befestigungselemente usw.In some embodiments, the inserts may 66 on the pipes 26 be assured. In some of these embodiments, the inserts may 66 by brazing, soldering or welding to the pipes 26 be connected. In other embodiments, the inserts may 26 with the pipes 26 be connected in another way, for example by pressing, adhesive or adhesive, fasteners, etc.

In einigen Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, können die Enden 68 der Rohre 26 in das erste und/oder das zweite Kopfteil 18, 20 eingepresst sein. In einigen dieser Ausführungsformen können die Enden 68 der Rohre 26 und die in den Rohren 26 oder zwischen den Rohren 26 abgestützten Einsätze 66 mindestens teilweise verformt sein, wenn die Rohre 26 und/oder die Einsätze 66 in das erste und/oder das zweite Kopfteil 18, 20 eingepresst sind. In einigen dieser Ausführungsformen sind die Rohre 26 und/oder die Einsätze 66 eingeklemmt und dauerhaft zusammengedrückt, um die Rohre 26 und/oder die Einsätze 66 in einer gewünschten Orientierung zu sichern und Leckagen zu verhindern.In some embodiments, for example, in US Pat 1 - 5 illustrated embodiment, the ends 68 the pipes 26 in the first and / or the second head part 18 . 20 be pressed. In some of these embodiments the ends 68 the pipes 26 and those in the pipes 26 or between the pipes 26 supported inserts 66 be at least partially deformed when the pipes 26 and / or the bets 66 in the first and / or the second head part 18 . 20 are pressed. In some of these embodiments, the tubes are 26 and / or the bets 66 clamped and permanently compressed to the tubes 26 and / or the bets 66 secure in a desired orientation and prevent leaks.

In der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform sind die Einsätze 66 aus gefaltetem Blech gebildet. In anderen Ausführungsformen können die Einsätze 66 zu einer gewünschten Form gegossen oder formgepresst sein und können aus anderen Materialien gebildet sein (z. B. aus Aluminium, Eisen und anderen Metallen, Verbundstoffen und dergleichen). In noch anderen Ausführungsformen können die Einsätze 66 in beliebiger Weise zugeschnitten oder maschinell geformt, extrudiert oder gepresst oder in einer beliebigen Kombination solcher Arbeitsvorgänge und dergleichen hergestellt sein.In the in the 1 - 5 illustrated embodiment, the inserts 66 formed from folded sheet metal. In other embodiments, the inserts may 66 cast or molded into a desired shape, and may be formed of other materials (eg, aluminum, iron and other metals, composites and the like). In still other embodiments, the inserts may 66 cut or machined, extruded or pressed or made in any combination of such operations and the like.

Wie aus den 2, 4 und 5 ersichtlich, können die Einsätze 66 gewellt ausgeführt sein und eine Reihe abwechselnd ausgebildeter Gipfel 72 und Täler 74 aufweisen. Wie ebenfalls in den 2, 4 und 5 gezeigt, können die Gipfel 72 und die Täler 74 in jeweilige obere und untere innere Seiten eines Rohrs 26 eingreifen, und Flanken 76 können sich (z. B. in einer allgemein vertikalen Richtung in der dargestellten Ausführungsform der 2, 4 und 5) zwischen angrenzenden Gipfeln 72 und Tälern 74 erstrecken.Like from the 2 . 4 and 5 Obviously, the stakes can 66 be wavy executed and a number of alternately trained peaks 72 and valleys 74 exhibit. As also in the 2 . 4 and 5 shown, the peaks can 72 and the valleys 74 in respective upper and lower inner sides of a pipe 26 intervene, and flanks 76 may (for example, in a generally vertical direction in the illustrated embodiment of the 2 . 4 and 5 ) between adjacent peaks 72 and valleys 74 extend.

In einigen Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform (nachstehend ausführlich beschrieben), können sich die Flanken 76 in einer allgemein linearen Richtung zwischen gegenüberliegenden inneren Seiten (z. B. zwischen oberen und unteren gegenüberliegenden Seiten in der dargestellten Ausführungsform der 6 und 7) der Rohre 26 erstrecken. In anderen Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, können sich die Flanken 76 in einer nichtlinearen Richtung zwischen den gegenüberliegenden inneren Seiten (z. B. zwischen den oberen und unteren Seiten in der dargestellten Ausführungsform der 1–5) der Rohre 26 erstrecken. In den dargestellten Ausführungsformen erstrecken sich die Gipfel 72 und die Täler 74 entlang einer Längsabmessung des Einsatzes 66 und des Rohrs 26. In anderen Ausführungsformen kann der Einsatz 66 mit nur einer Seite des Rohrs 26 in Kontakt stehen.In some embodiments, for example, in US Pat 6 and 7 illustrated embodiment (described in detail below), the flanks can 76 in a generally linear direction between opposite inner sides (e.g., between upper and lower opposite sides in the illustrated embodiment of Figs 6 and 7 ) of the pipes 26 extend. In other embodiments, for example in the in 1 - 5 illustrated embodiment, the flanks can 76 in a nonlinear direction between the opposed inner sides (e.g., between the upper and lower sides in the illustrated embodiment of Figs 1 - 5 ) of the pipes 26 extend. In the illustrated embodiments, the peaks extend 72 and the valleys 74 along a longitudinal dimension of the insert 66 and the pipe 26 , In other embodiments, the insert 66 with only one side of the pipe 26 stay in contact.

Wie aus den 2, 4 und 5 ersichtlich, können die Flanken 76 in einigen dieser Ausführungsformen einen allgemein wellenförmigen Querschnitt aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die Einsätze 66 andere Formen und Konfigurationen haben. In einigen Ausführungsformen können die Einsätze 66 beispielsweise spitz zulaufende, quadratische oder unregelmäßig geformte Gipfel 72 und/oder Täler 74 haben. In anderen Ausführungsformen können die Einsätze 66 ein sägezahn- oder sinusförmiges Profil aufweisen.Like from the 2 . 4 and 5 You can see the flanks 76 in some of these embodiments have a generally undulating cross-section. In other embodiments, the inserts may 66 have other shapes and configurations. In some embodiments, the inserts may 66 for example, pointed, square or irregular shaped peaks 72 and / or valleys 74 to have. In other embodiments, the inserts may 66 have a sawtooth or sinusoidal profile.

In Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, wo ein wellenförmiger Querschnitt vorgesehen ist, dienen die Einsätze 66 als Federn, um Vibrationen zu absorbieren oder mindestens teilweise zu absorbieren und/oder Expansionen und Kontraktionen der Einsätze 66, die durch schwankende Einlasstemperaturen des ersten und/oder des zweiten Arbeitsfluids bewirkt werden, zu absorbieren. In einigen dieser Ausführungsformen bewirkt die Elastizität der wellenförmigen Einsätze 66, dass ein Reißen und Brechen der Einsätze 66 verhindert und/oder reduziert wird. Alternativ oder zusätzlich wird durch die Elastizität der wellenförmigen Einsätze 66 bewirkt, dass ein Reißen und Brechen von Verbindungen (z. B. Weichlötpunkte, Hartlötpunkte, Schweißpunkte usw.) zwischen den Gipfeln 72 und den Tälern 74 der Einsätze 66 und den inneren Seiten der Rohre 26 verhindert und/oder reduziert wird. In einigen Ausführungsformen kann sich der wellenförmige Querschnitt des Einsatzes 66 lediglich über einen Abschnitt einer Länge L des Einsatzes 66 erstrecken. Beispielsweise kann der wellenförmige Querschnitt an den Enden des Einsatzes 66 vorgesehen sein, wo das Rohr 26 mit einem Kopfteil 18, 20 verbunden ist oder, alternativ, wo das Rohr 26 und/oder der Einsatz 66 der größten thermischen und mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind.In embodiments, for example in US Pat 1 - 5 illustrated embodiment, where a wave-shaped cross-section is provided serve the inserts 66 as springs to absorb or at least partially absorb vibrations and / or expansions and contractions of the inserts 66 which are caused by fluctuating inlet temperatures of the first and / or the second working fluid to absorb. In some of these embodiments, the elasticity of the corrugated inserts 66 that a tearing and breaking of the inserts 66 prevented and / or reduced. Alternatively or additionally, the elasticity of the wave-shaped inserts 66 causes breakage and breakage of joints (eg, solder joints, braze points, welding spots, etc.) between the peaks 72 and the valleys 74 the stakes 66 and the inner sides of the pipes 26 prevented and / or reduced. In some embodiments, the undulating cross section of the insert may be 66 only over a portion of a length L of the insert 66 extend. For example, the undulating cross section at the ends of the insert 66 be provided where the pipe 26 with a headboard 18 . 20 is connected or, alternatively, where the pipe 26 and / or the use 66 are exposed to the greatest thermal and mechanical stress.

Wie in den 2, 4 und 5 gezeigt, kann mindestens eine Sollbruchstelle 78 entlang mindestens einer der Flanken 76 eines Einsatzes 66 ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Sollbruchstelle 78 eine Nut beinhalten, die über die gesamte Länge L oder im Wesentlichen über die gesamte Länge L einer Flanke 76 zwischen gegenüberliegenden Enden 80 des Einsatzes 66 verläuft. In anderen Ausführungsformen kann die Nut 78 über weniger als die gesamte Länge L der Flanke 76 verlaufen (beispielsweise kann eine Nut 78 entlang der Länge L einer Flanke 76 versetzt ausgeführt sein). In einigen Ausführungsformen kann sich die Sollbruchstelle 78 lediglich über einen Abschnitt einer Länge L des Einsatzes 66 erstrecken. Beispielsweise kann eine Nut 78 an den Enden des Einsatzes 66 vorgesehen sein, wo das Rohr 26 mit einem Kopfteil 18, 20 verbunden ist, oder wo das Rohr 26 und/oder der Einsatz 66 der größten thermischen und mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. In einigen Ausführungsformen kann eine Nut 78 oder eine andere Sollbruchstelle 78 in gegenüberliegenden Seiten des Einsatzes 66 ausgebildet sein, um den Einsatz an einer besonderen Stelle an der Flanke 76 weiter zu schwächen.As in the 2 . 4 and 5 shown, at least one predetermined breaking point 78 along at least one of the flanks 76 an insert 66 be educated. In some embodiments, the predetermined breaking point 78 include a groove over the entire length L or substantially the entire length L of a flank 76 between opposite ends 80 of the insert 66 runs. In other embodiments, the groove 78 over less than the entire length L of the flank 76 run (for example, a groove 78 along the length L of a flank 76 offset). In some embodiments, the predetermined breaking point 78 only over a portion of a length L of the insert 66 extend. For example, a groove 78 at the ends of the insert 66 be provided where the pipe 26 with a headboard 18 . 20 is connected, or where the pipe 26 and / or the use 66 are exposed to the greatest thermal and mechanical stress. In some cases can form a groove 78 or another predetermined breaking point 78 in opposite sides of the insert 66 be trained to use in a special place on the flank 76 continue to weaken.

Sollbruchstellen 78 können verschiedene Ausgestaltungen und Formen aufweisen und können an den Einsätzen 66 auf verschiedene Weise vorgesehen sein, wozu auch Ritzen, Stanzen, Ätzen und dergleichen zählen. In einigen Ausführungsformen hat die Nut 78 einen Querschnitt, der V-förmig, U-förmig, rechtwinklig oder unregelmäßig ausgeführt ist. Sollbruchstellen 78 können im Einsatz 66 vor oder nach dem Falten oder Zuschneiden des Einsatzes 66 ausgebildet werden.Predetermined breaking points 78 can have different configurations and shapes and can be used on the inserts 66 be provided in various ways, including scoring, stamping, etching and the like. In some embodiments, the groove 78 a cross-section that is V-shaped, U-shaped, rectangular or irregular. Predetermined breaking points 78 can be in use 66 before or after folding or cutting the insert 66 be formed.

In Ausführungsformen, beispielsweise in der Ausführungsform der 1–5, wo Nuten 78 vorgesehen sind, treten ein Versagen und/oder eine Rissbildung an den Einsätzen 66, die durch Expansion und Kontraktion der Einsätze 66 bewirkt werden, entlang den Nuten 78 auf, wo die Einsätze 66 am schwächsten sind. In diesen Ausführungsformen sind die Nuten 78 an den Einsätzen 66 an Stellen positioniert, an denen damit zu rechnen ist, dass die Unversehrtheit der Konstruktion der Einsätze 66 durch Rissbildung und/oder ein Versagen den geringsten Schaden erleidet, und/oder an denen damit zu rechnen ist, dass die Wärmetauscheigenschaften des Wärmetauschers 10 durch Rissbildung oder Versagen möglichst wenig beeinträchtigt werden.In embodiments, for example in the embodiment of 1 - 5 where grooves 78 are provided, a failure and / or cracking occur at the inserts 66 by expansion and contraction of the inserts 66 be effected along the grooves 78 on where the stakes 66 are the weakest. In these embodiments, the grooves are 78 at the inserts 66 positioned in places where it is expected that the integrity of the construction of the inserts 66 due to cracking and / or failure suffers the least damage, and / or where it is likely that the heat exchange properties of the heat exchanger 10 be affected as little as possible by cracking or failure.

Wie in den 2, 4 und 5 gezeigt, können die Nuten 78 auf halbem Weg entlang der Höhe H der Flanken 76 vorgesehen sein, so dass die Nuten 78 in einer maximalen Distanz von den Gipfeln 72, den Tälern 74 und entsprechenden Verbindungspunkten der Einsätze 66 beabstandet sind. Ein Versagen der Konstruktion (d. h. Bildung von Rissen, Knicken usw. am Einsatz 66) tritt somit in einer maximalen Distanz von den Verbindungspunkten (z. B. Hartlötpunkten, Weichlötpunkten, Schweißpunkten usw.) zwischen den Gipfeln 72 und den Tälern 74 der Einsätze 66 und den inneren Seiten der Rohre 26 auf. Dadurch kann der Einsatz 66 das Rohr 26 in seiner Konstruktion ausreichend abstützen und gleichzeitig den Wärmetausch zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid trotz eines Versagens der Konstruktion des Einsatzes 66, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, maximieren.As in the 2 . 4 and 5 shown, the grooves can 78 halfway along the height H of the flanks 76 be provided so that the grooves 78 at a maximum distance from the peaks 72 the valleys 74 and corresponding connection points of the inserts 66 are spaced. Failure of the design (ie, formation of cracks, kinks, etc. on the insert 66 ) thus occurs at a maximum distance from the connection points (eg, brazing points, soft soldering points, welding spots, etc.) between the peaks 72 and the valleys 74 the stakes 66 and the inner sides of the pipes 26 on. This can be the use 66 the pipe 26 sufficiently support in its construction and at the same time the heat exchange between the first and the second fluid despite a failure of the construction of the insert 66 , as described in more detail below, maximize.

In Ausführungsformen, beispielsweise in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, wo Nuten 78 entlang den Flanken 76 der Einsätze 66 vorgesehen sind, tritt eine Rissbildung oder ein Versagen am oder in der Nähe eines Mittelpunkts der Höhe H der Flanken 76 und in einer maximalen Distanz von den Verbindungspunkten (z. B. Hartlötpunkten, Weichlötpunkten, Schweißpunkten usw.) zwischen den Gipfeln 72 und den Tälern 74 der Einsätze 66 und den inneren Seiten der Rohre 26 auf. in diesen Ausführungsformen entspricht, selbst nach einem Reißen oder Versagen der Flanken 76, die Höhe H der Flanken 76 in etwa ½ der ursprünglichen Höhe H der Flanken 76 vor dem Reißen oder Versagen der Flanken 76. Alternativ oder zusätzlich bleiben, selbst nach einem Reißen oder Versagen der Flanken 76, die Gipfel 72 und die Täler 74 der Einsätze 66 mit den inneren Seiten (z. B. den oberen und unteren inneren Seiten in der dargestellten Ausführungsform der 1–5) der Rohre 26 verbunden. Auf diese Weise bleiben die Einsätze 66 mit den Rohren 26 verbunden und stellen, selbst nach einem Reißen oder Versagen der Flanken 76, weiterhin eine maximale Abstützung der Konstruktion für die Rohre 26 bereit.In embodiments, for example in US Pat 1 - 5 illustrated embodiment, where grooves 78 along the flanks 76 the stakes 66 are provided, cracking or failure occurs at or near a center of the height H of the flanks 76 and at a maximum distance from the connection points (eg, brazing points, soft soldering points, welding points, etc.) between the peaks 72 and the valleys 74 the stakes 66 and the inner sides of the pipes 26 on. in these embodiments, even after a cracking or failure of the flanks 76 , the height H of the flanks 76 in about ½ of the original height H of the flanks 76 before tearing or failure of the flanks 76 , Alternatively or additionally, even after a crack or failure of the flanks remain 76 , the summit 72 and the valleys 74 the stakes 66 with the inner sides (eg, the upper and lower inner sides in the illustrated embodiment of FIG 1 - 5 ) of the pipes 26 connected. In this way, the stakes remain 66 with the pipes 26 connected and set, even after a crack or failure of the flanks 76 , furthermore, a maximum support of the construction for the pipes 26 ready.

Es ist insbesondere festgestellt worden, dass für gewellte Einsätze 66, beispielsweise für die Einsätze 66 in der in den 1–5 dargestellten Ausführungsform, die Steifigkeit eines Einsatzes 66 mithilfe der Gleichung 1/12·(Einsatzdicke T)·(Einsatzhöhe H)³ berechnet werden kann. In Ausführungsformen, beispielsweise in der dargestellten Ausführungsform der 1–5, wo eine Rissbildung und ein Versagen an den Nuten 78 auftreten, die mit einer maximalen Distanz von den Gipfeln 72 und den Tälern 74 der Einsätze 66 sowie mit einer maximalen Distanz von den Verbindungspunkten (z. B. Hartlötpunkten, Weichlötpunkten, Schweißpunkten usw.) zwischen den Gipfeln 72 und den Tälern 74 beabstandet sind, ist demzufolge die Höhe H einer jeden der Flanken 76, selbst nach erfolgtem Reißen oder Versagen, maximiert. Auf diese Weise kann jede der Flanken 76, selbst nach erfolgtem Reißen oder einem Versagen, eine größtmögliche Steifigkeit aufrechterhalten.It has been noted in particular that for corrugated inserts 66 for example for the missions 66 in the in the 1 - 5 illustrated embodiment, the rigidity of an insert 66 using equation 1/12 · (insert thickness T) · (insert height H) ³ can be calculated. In embodiments, for example in the illustrated embodiment of 1 - 5 where cracking and failure at the grooves 78 occur with a maximum distance from the peaks 72 and the valleys 74 the stakes 66 and with a maximum distance from the connection points (eg, braze points, soft solder points, weld points, etc.) between the peaks 72 and the valleys 74 Accordingly, the height H of each of the flanks is 76 even after cracking or failure, maximized. In this way, each of the flanks 76 Even after cracking or failure, maintaining maximum rigidity.

Die 6 und 7 zeigen eine alternative Ausführungsform eines Wärmetauschers 210 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der in den 6 und 7 dargestellte Wärmetauscher 210 ähnelt in vielerlei Hinsicht den vorstehend beschriebenen und in den 1–5 dargestellten Ausführungsformen. Demzufolge dient hierin, abgesehen von nicht übereinstimmenden Merkmalen und Elementen zwischen der Ausführungsform der 6 und 7 und den Ausführungsformen der 1–5, die vorstehende Beschreibung der in den 1–5 dargestellten Ausführungsformen als Basis für eine vollständigere Beschreibung der Merkmale und Elemente (sowie alternativer Merkmale und Elemente) der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform. Merkmale und Elemente der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform, die Merkmalen und Elementen der in den 1–5 dargestellten Ausführungsformen entsprechen, sind nach der 200er Reihe nummeriert.The 6 and 7 show an alternative embodiment of a heat exchanger 210 according to the present invention. The in the 6 and 7 illustrated heat exchanger 210 is similar in many ways to those described above and in the 1 - 5 illustrated embodiments. Accordingly, apart from mismatching features and elements, the embodiment of FIG 6 and 7 and the embodiments of 1 - 5 , the above description of the in the 1 - 5 illustrated embodiments as the basis for a more complete description of the features and elements (as well as alternative features and elements) in the 6 and 7 illustrated embodiment. Features and elements of the 6 and 7 illustrated embodiment, the features and elements of the in the 1 - 5 illustrated embodiments are numbered after the 200 series.

In der dargestellten Ausführungsform der 6 und 7 stützen die Rohre 226 des Wärmetauschers 210 Einsätze 266 mit einer Reihe abwechselnder Gipfel 272 und Täler 274 ab. Wie ebenfalls aus den 6 und 7 ersichtlich, können die Gipfel 272 und die Täler 274 in jeweilige obere und untere innere Seiten eines Rohrs 226 eingreifen. Flanken 276 können sich in der dargestellten Ausführungsform der 6 und 7 in einer allgemein vertikalen Richtung zwischen angrenzenden Gipfeln 272 und Tälern 274 erstrecken.In the illustrated embodiment of the 6 and 7 support the pipes 226 of the heat exchanger 210 Calls 266 with a series of alternating peaks 272 and valleys 274 from. Like also from the 6 and 7 Obviously, the peaks can 272 and the valleys 274 in respective upper and lower inner sides of a pipe 226 intervention. flanks 276 can in the illustrated embodiment of the 6 and 7 in a generally vertical direction between adjacent peaks 272 and valleys 274 extend.

Wie in den 6 und 7 dargestellt, können sich die Flanken 276 in einer allgemein linearen Richtung zwischen oberen und unteren inneren Seiten der Rohre 226 erstrecken und im Wesentlichen senkrecht zu den oberen und unteren inneren Seiten der Rohre 226 verlaufen. In anderen Ausführungsformen können die Einsätze 266 andere Formen und Konfigurationen aufweisen.As in the 6 and 7 represented, the flanks can be 276 in a generally linear direction between upper and lower inner sides of the tubes 226 extend and substantially perpendicular to the upper and lower inner sides of the tubes 226 run. In other embodiments, the inserts may 266 have other shapes and configurations.

Nuten 278 können an mindestens einigen der Flanken 276 der Einsätze 266 entlang ausgebildet sein. Die Nuten 278 können verschiedene Ausgestaltungen und Formen haben und an den Einsätzen 266 auf verschiedene Weise vorgesehen sein, wozu auch Ritzen, Stanzen, Biegen und dergleichen zählen.groove 278 can on at least some of the flanks 276 the stakes 266 be formed along. The grooves 278 can have different shapes and forms and the inserts 266 be provided in various ways, including including scratches, punching, bending and the like.

Wie in den 6 und 7 gezeigt, können die Nuten 278 an den Einsätzen 266 an Stellen positioniert sein, an denen damit zu rechnen ist, dass die Integrität der Konstruktion der Einsätze 266 durch Rissbildung und/oder ein Versagen den geringsten Schaden erleidet, und/oder an denen damit zu rechnen ist, dass die Wärmetauscheigenschaften des Wärmetauschers 210 durch Rissbildung oder ein Versagen möglichst wenig beeinträchtigt werden.As in the 6 and 7 shown, the grooves can 278 at the inserts 266 be positioned in places where it is expected that the integrity of the construction of the inserts 266 due to cracking and / or failure suffers the least damage, and / or where it is likely that the heat exchange properties of the heat exchanger 210 be affected as little as possible by cracking or failure.

Wie aus den 6 und 7 ersichtlich, können die Nuten 278 auf halbem Weg entlang der Höhe H der Flanken 276 vorgesehen sein, so dass die Nuten 278 mit einer maximalen Distanz von den Gipfeln 272 und den Tälern 274 der Einsätze 266 beabstandet sind, und so dass die Nuten 278 mit einer maximalen Distanz von den Verbindungspunkten (z. B. Weichlötpunkten, Hartlötpunkten, Schweißpunkten usw.) zwischen den Gipfeln 272 und den Tälern 274 der Einsätze 266 und den inneren Seiten der Rohre 226 beabstandet sind.Like from the 6 and 7 Obviously, the grooves can 278 halfway along the height H of the flanks 276 be provided so that the grooves 278 with a maximum distance from the peaks 272 and the valleys 274 the stakes 266 are spaced, and so that the grooves 278 with a maximum distance from the connection points (eg, soft solder points, braze points, weld points, etc.) between the peaks 272 and the valleys 274 the stakes 266 and the inner sides of the pipes 226 are spaced.

Die vorstehend beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen haben nur beispielhaften Charakter und stellen hinsichtlich der Konzepte und Prinzipien der vorliegenden Erfindung keinerlei Einschränkung dar. Für den Fachmann auf diesem Gebiet versteht es sich daher, dass verschiedene Änderungen an den Elementen sowie an ihrer Konfiguration und Anordnung vorgenommen werden können, ohne damit vom Geist und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The Embodiments described above and shown in the figures have only exemplary character and represent in terms of concepts and principles of the present invention are not limited. For the One skilled in the art is therefore aware of various changes on the elements as well as on their configuration and arrangement can be without thereby departing from the spirit and scope of the present invention departing.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Ein Wärmetauscher (10) mit einem ersten Strömungsweg (34) für ein erstes Arbeitsfluid, einem zweiten Strömungsweg (36) für ein zweites Arbeitsfluid, einem Rohr (26), das mindestens teilweise den ersten oder den zweiten Strömungsweg (34; 36) definiert, sowie mit einem gewellten Einsatz (66), der am Rohr (26) gesichert und entlang dem ersten Strömungsweg (34) positioniert ist. Eine Sollbruchstelle (78) ist so an einer Stelle am Einsatz (66) vorgesehen, dass ein Versagen der Konstruktion vorzugsweise an dieser Stelle und nicht an anderen Stellen am Einsatz (66) auftritt.A heat exchanger ( 10 ) with a first flow path ( 34 ) for a first working fluid, a second flow path ( 36 ) for a second working fluid, a pipe ( 26 ), which at least partially the first or the second flow path ( 34 ; 36 ), as well as with a corrugated insert ( 66 ) on the pipe ( 26 ) and along the first flow path ( 34 ) is positioned. A breaking point ( 78 ) is in use at one point ( 66 ) that failure of the construction is preferably at this point and not at other locations on the insert ( 66 ) occurs.

Claims

Heat exchanger ( 10 ), comprising: a first flow path ( 34 ) for a first working fluid; a second flow path ( 36 ) for a second working fluid; a corrugated insert ( 66 ), along the first flow path ( 34 ) is positioned; a predetermined breaking point ( 78 ) that are so used ( 66 ) is provided at a location that a failure of the construction is preferably at this point and not at other locations on the insert ( 66 ) occurs; and a pipe ( 26 ), which at least partially the first or the second flow path ( 34 ; 36 ), the use ( 66 ) on the pipe ( 26 ) is secured.

Heat exchanger according to Claim 1, in which the predetermined breaking point ( 78 ) comprises a groove.

Heat exchanger according to Claim 1, in which the predetermined breaking point ( 78 ) comprises an offset groove.

Heat exchanger according to claim 1, wherein the corrugated insert ( 66 ) a summit ( 72 ) and an adjacent valley ( 74 ) and the predetermined breaking point ( 78 ) between the summit ( 72 ) and the valley ( 74 ) is positioned.

Heat exchanger according to claim 4, wherein the peak ( 72 ) and the valley ( 74 ) along a longitudinal dimension (L) of the insert ( 66 ) and the predetermined breaking point ( 78 ) along a portion of the longitudinal dimension of the insert ( 66 ) extends in a direction substantially parallel to a folding of the insert ( 66 ) runs.

Heat exchanger according to Claim 4, in which the predetermined breaking point ( 78 ) substantially equidistant so between the summit ( 72 ) and the valley ( 74 ) is positioned that a failure of the construction at a midpoint between the summit ( 72 ) and the valley ( 74 ) occurs.

Heat exchanger according to claim 1, wherein the Commitment ( 66 ) so bordering folds that the use ( 66 ) between opposite surfaces of the tube ( 26 ) and on the surfaces of the tube ( 26 ) is secured to the folds.

Heat exchanger according to Claim 7, in which the predetermined breaking point ( 78 ) halfway along a height of the insert ( 66 ) between the opposite surfaces of the tube ( 26 ) is provided.

Heat exchanger according to Claim 7, in which the predetermined breaking point ( 78 ) of the folds of the mission ( 66 ) is spaced.

Heat exchanger according to claim 7, in which the folds on the surfaces of the tube ( 26 ) are secured by welded, soldered or brazed joints.

A heat exchanger comprising: a header ( 16 . 18 ); one at the headboard ( 16 . 18 ) secured pipe ( 26 ); and a corrugated insert ( 66 ) located on at least one surface of the tube ( 26 ), the use ( 66 ) a groove ( 78 ) at least along a portion of a length (L) of the insert ( 66 ) and from the surface of the tube ( 26 ) at which the insert ( 66 ) is secured.

Heat exchanger according to claim 11, wherein the insert ( 66 defined adjacent feet and the groove ( 78 ) is provided along one of the feet.

heat exchangers according to claim 12, wherein at least a portion of one of Feet have a wavy cross section Has.

Heat exchanger according to claim 12, wherein the insert ( 66 ) between opposite surfaces of the tube ( 26 ) and the groove ( 78 ) is positioned along the insert so that the insert ( 66 ) remains secured after failure of the construction on the opposite surfaces.

Heat exchanger according to Claim 14, in which the feet of the insert ( 66 ) after a failure of the construction sufficient support of the construction for the opposite surfaces of the tube ( 26 ) provide.

Heat exchanger according to claim 12, wherein the corrugated insert ( 66 ) a summit ( 72 ) and an adjacent valley ( 74 ) and the groove ( 78 ) is positioned between the summit and the valley.

Heat exchanger according to claim 12, wherein the corrugated insert ( 66 ) a summit ( 72 ) and an adjacent valley ( 74 ) and the groove ( 78 ) is positioned substantially as equidistant between the summit and the valley that the failure of the construction at a mid-point between the summit ( 72 ) and the valley ( 74 ) occurs.

Heat exchanger according to Claim 12, in which the groove ( 78 ) has a cross-section which is substantially V-shaped.

Heat exchanger with a pipe ( 26 ) and an insert supported by the pipe ( 66 ), the use ( 66 ) Includes: a corrugation having a peak ( 72 ) and an adjacent valley ( 74 ) Are defined; and a groove ( 78 ) extending along a longitudinal dimension of the insert ( 66 ) between the summit and the adjacent valley ( 74 ) and provides a preferred site for construction failure.

Heat exchanger according to Claim 19, in which the groove ( 78 ) substantially equidistant so between the summit ( 72 ) and the valley ( 74 ) that failure of the structure occurs at a mid-point between the summit and the valley.

Heat exchanger according to Claim 19, in which the groove ( 78 ) at a maximum distance between the peak ( 72 ) and the valley ( 74 ) is provided.

Heat exchanger according to claim 19, wherein the insert ( 66 ) on opposite surfaces of the tube ( 26 ) at least one point at least along the summit ( 72 ) or the valley ( 74 ) is attached.

Heat exchanger according to Claim 19, in which the groove ( 78 ) substantially along the entire longitudinal dimension of the insert ( 66 ).

Heat exchanger according to claim 19, wherein the longitudinal dimension of the insert ( 66 ) in opposite ends of the insert ( 66 ) ends and the groove ( 78 ) from one end to one location along the longitudinal dimension of the insert ( 66 ).

A heat exchanger according to claim 24, further comprising a header ( 16 ) into which one end of the tube ( 26 ), wherein the insert ( 66 ) substantially over the entire length of the tube ( 26 ) and the groove ( 78 ) extends to a point where the pipe ( 26 ) with the head part ( 16 ) connected is.

A heat exchanger according to claim 24, further comprising a header ( 18 ), in which there is an end of the pipe ( 26 ), wherein the insert ( 66 ) substantially over the entire length of the tube ( 26 ) and the groove ( 78 ) beyond a point at which the tube with the head part ( 18 ) connected is.

Method for mounting a heat exchanger ( 10 ), comprising the steps of: providing a heat exchanger tube ( 26 ); Positioning an insert ( 66 ) in the pipe ( 26 ); Connecting the insert ( 66 ) with a surface of the tube ( 26 ); Forming a predetermined breaking point ( 78 ) along at least a portion of a length (L) of the insert ( 66 ) at a maximum distance from a connection point between the insert ( 66 ) and the surface of the tube ( 26 ), so that a failure along the predetermined breaking point ( 78 ) occurs.

The method of claim 27, wherein forming the predetermined breaking point ( 78 ) includes the formation of a groove, and wherein the predetermined breaking point ( 78 ) is formed with a cross-section which is substantially either U-shaped, V-shaped or rectangular.

Method according to Claim 27, in which the predetermined breaking point ( 78 ) is formed either by scribing, embossing or etching.

The method of claim 27, wherein the insert ( 66 ) with the surface of the tube ( 26 ) is connected by soldering, brazing or welding.

The method of claim 27, further comprising folding the insert ( 66 ) to alternate peaks ( 72 ) and valleys ( 74 ) train.

Method according to Claim 31, in which the predetermined breaking point ( 78 ) before folding the insert ( 66 ) is formed.

Method according to Claim 31, in which the predetermined breaking point ( 78 ) after folding the insert ( 66 ) is formed.

The method of claim 31, wherein the peaks ( 72 ) and valleys ( 74 ) of the mission ( 66 ) with opposite surfaces of the tube ( 26 ) get connected.