DE19511742A1

DE19511742A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE19511742A1
Application number: DE19511742A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Nishishita
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1995-10-05
Also published as: KR0146487B1; US5511611A; JPH07270089A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Ober begriffes von Patentanspruch 1.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauscher werden hauptsächlich in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge verwendet. Sie weisen, wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, einen Aufbau auf, der eine Vielzahl von Röhrenelementen 1 aufweist, die abwechselnd mit Rippen 2 über eine Vielzahl von Ebenen geschichtet angeord net sind. In Richtung der Schichtung ist an jedem Ende eine Endplatte 3 und 4 ange ordnet. Weiterhin ist an einer der Endplatten 3 und 4 eine Anschlußplatte 7 angeord net, in der ein Zulaufdurchgang 5 und ein Ablaufdurchgang 6 für ein Wärme tauschmedium ausgebildet sind. Schließlich sind ein Einlaufrohr 8 und ein Auslauf rohr 9 für das Wärmetauschmedium mit den oberen Ebenen des Zulaufdurchganges 5 bzw. des Ablaufdurchganges 6 verbunden.

Jedoch sind bei diesem Typ von Wärmetauschern das Einlaufrohr und das Auslauf rohr für das Wärmetauschmedium mit den oberen Enden des Zulaufdurchganges bzw. des Ablaufdurchganges verbunden. Wenn nun die Positionen, an denen das Einlaufrohr und das Auslaufrohr verbunden sind, verändert werden müssen, um den Aufbau an einen Fahrzeugtyp anzupassen, ist es notwendig, die spezielle Anschluß platte so auszubilden, daß sie an die von dem Fahrzeugtyp vorgegebene Höhe für die Verbindungen angepaßt ist.

Die Höhenpositionen, an denen das Einlaufrohr und das Auslaufrohr angeschlossen sind, müssen daher an die Anforderungen der spezifischen Kraftfahrzeuge mit ihren speziellen Konstruktionen angepaßt werden. Bei solch einem Wärmeaustauschertyp, an dem das Einlaufrohr und das Auslaufrohr für das Wärmetauschmedium an die obe ren Enden des Zulaufdurchganges und des Ablaufdurchganges der Versorgungs platte angeschlossen sind, muß jeweils eine Platte hergestellt werden, die an die Hö henpositionen des Einlaufrohres sowie des Ablaufrohres angepaßt ist. Diese Anpas sung ist für jeden speziellen Fahrzeugtyp notwendig. Das bedeutet, daß für unter schiedliche Fahrzeugtypen keine gemeinsamen Komponenten verwendet werden können, wodurch sich Probleme sowohl in der Kostenstruktion als auch in der Be reitstellung der Teile ergeben.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher anzugeben, der für eine Mehrzahl von Fahrzeugtypen verwendbar ist.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1 gelöst.

Im Ergebnis ist es möglich, das Einlaufrohr und das Auslaufrohr an jeder beliebigen Stelle entlang des Verlaufes dieser Durchgänge anzuschließen, weil die Länge des Zulaufdurchganges und des Ablaufdurchganges der Anschlußplatte nach oben ver größert ist.

In vorteilhafter Weise kann die Erfindung so ausgestaltet sein, daß Abtrennungsplat ten in der Mitte des Zulaufdurchganges und des Ablaufdurchganges der Anschluß platte vorgesehen sind, an die das Einlaufrohr und das Auslaufrohr angeschlossen sind, so daß ein überschüssiger Raum oberhalb der Verbindung abgesperrt werden kann.

Die überschüssigen Räume, die oberhalb der Verbindungspunkte sowohl des Einlauf rohres als auch des Auslaufrohres vorhanden sind, können also mit Hilfe von Abtren nungsplatten abgeschlossen werden, um zu verhindern, daß sich das Wärmetausch medium in diesen überschüssigen Räumen ansammelt und somit stillsteht.

Diese und weitere Vorteile, Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung deutlich, wobei auf die Zeichnung Bezug ge nommen wird. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Wärme tauschers,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer der Platten, aus denen die Röh renelemente zusammengesetzt werden,

Fig. 4 ein typisches Funktionsdiagramm, das den Fluß des Wärmetauschmedi ums darstellt, zeigen

Fig. 5 und 6 Beispiele für Befestigungspositionen des Einlaufrohres und des Auslauf rohres,

Fig. 7 und 8 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines zweiten erfindungs gemäßen Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers in einer Vorder- und Seitenansicht und

Fig. 9 und 10 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekann ten Wärmetauschers in einer Vorder- und Seitenansicht.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines sogenannten Vier-Wege-Wärme tauschers. Dieser Wärmetauscher weist auf eine Mehrzahl von Röhrenelementen 1, die schichtweise abwechselnd mit Rippen 2 über einen Mehrzahl von Ebenen ange ordnet sind, in Richtung der Schichtung an jedem Ende angeordnete Endplatten 3 und 4 und eine an einem der Endplatten 3 und 4, vorzugsweise an der Endplatte 3 angeordnete Anschlußplatte 7, in der ein Zulaufdurchgang 5 und ein Ablaufdurch gang 6 für ein Wärmetauschmedium ausgebildet sind. Weiterhin sind ein Einlaufrohr 8 und ein Auslaufrohr 9 für das Wärmetauschmedium vorgesehen, die mit dem Zu laufdurchgang 5 bzw. dem Ablaufdurchgang 6 verbunden sind. Dabei ist eine Befe stigungsplatte 11 für die Verbindung des Einlaufrohres 8 und des Auslaufrohres 9 mit einem Reglerventil 37 vorgesehen, das weiter unten näher beschrieben wird.

Das Röhrenelement 1 ist so aufgebaut, daß zwei in Fig. 3 dargestellte geformte Platten 10 miteinander verbunden sind, die bündig abgeglichen sind. Die geformte Platte 10 ist rechteckig ausgestaltet und an einem Längsende sind ausgezogene Teile 17 und 18 vorgesehen, die für die Bildung des Tankes vorgesehen sind. Die ausgezogenen Teile 17 und 18 weisen Verbindungslöcher 15 und 16 auf, und eine Einkerbung 19 ist zwischen den Teilen 17 und 18 ausgebildet, um ein Versorgungsrohr 38 durch das Zusammenfügen der Platten 10 zu bilden, das weiter unten näher beschrieben wird. Weiterhin ist eine Verlängerung 20 ausgehend von der Einkerbung 19 nach oben zum anderen Ende verlaufend ausgebildet und um die Verlängerung 20 herum ist ein ungefähr U-förmig ausgestaltetes ausgezogenes Teil für die Bildung eines Durchgan ges 21 für das Wärmetauschmedium zu bilden. Der Durchgang 21 verbindet dabei die ausgezogenen Teile 17 und 18, die für die Bildung des Tankes vorgesehen sind.

Weiterhin ist am anderen Ende der Platte 10 ein Paar von die Rippen 2 haltenden Teilen nach außen 22 und 23 durch nach außen gerichtetes Umbiegen über eine spe zifische Länge gebildet sind.

In jedem Röhrenelement 1, das durch Verbinden zweier derartig ausgebildeter Platten 10, die bündig zueinander abgeglichen sind, gebildet wird, wird ein Paar von Tanktei len 32 durch die ausgezogene Teile 17 und 18 gebildet, die sich an einem Ende ge genüberstehen. Innerhalb des Röhrenelementes 1 wird ein Durchgang 25 für das Wärmetauschmedium, das ungefähr U-förmig ist, durch die ausgezogenen Teile 21 gebildet, die sich ebenfalls gegenüberstehen. Der Durchgang 25 für das Wärme tauschmedium verbindet die Tankteile 32 miteinander.

Durch schichtweise Anordnung der Röhrenelemente 1 wird ein Wärmetauscherkör per mit einem einzelnen Tankaufbau gebildet, in dem die Tankteile 32 benachbarter Röhrenelemente 1 miteinander verbunden werden. Somit wird am Boden eine Tank gruppe 30 gebildet. An einer Seite dieses Wärmetauscherkörpers ist eine Anschluß platte 7 angeordnet, an die das Einlaufrohr 8 und das Auslaufrohr 9 verbunden sind. Die Tankgruppe 30 wird dabei aus zwei parallel zueinander in Richtung der Schich tung verlaufenden Reihen gebildet, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die Tankgruppe 30 einer der Reihen ist ungefähr in der Mitte aufgeteilt, wodurch zwei Tankgruppenab schnitte 39 und 42 gebildet werden. Dagegen weist die Tankgruppe 30 in der ande ren Reihe eine solche Aufteilung nicht auf und bildet Tankgruppenabschnitte 40 und 41, die miteinander verbunden sind.

Der Zulaufdurchgang 5, der in der Anschlußplatte 7 angeordnet ist, ist mit dem Tank gruppenabschnitt 39 über das Versorgungsrohr 38 verbunden, während der Ablauf durchgang 6 mit dem Tankgruppenabschnitt 42 verbunden ist.

Der derartig ausgestaltete Wärmetauscher weist nun ein sogenanntes Vier-Wege Flußmuster auf, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Das Wärmetauschmedium, das in den Zulaufdurchgang 5 der Anschlußplatte 7 durch einen in einem Verbindungselement 35 angeordneten Einlaß 36 über ein blockförmig ausgestaltetes Reglerventil 37 ein gespeist worden ist, fließt durch das Zulaufrohr 38, das mit dem Zulaufdurchgang 5 verbunden ist, und das Wärmetauschmedium fließt dann durch den Tankgruppenab schnitt 39, der innerhalb der Tankgruppe 32 angeordnet ist. Das Wärmetauschme dium fließt anschließend durch den Durchgang 25 eines jeden Röhrenelementes 1 ausgehend von dem Tankgruppenabschnitt 39, der mit dem Durchgang 25 verbun den ist, um den Tankgruppenabschnitt 40 zu erreichen. Ab diesem Punkt fließt das Wärmetauschmedium horizontal durch den Tankgruppenabschnitt 40, um zu dem Tankgruppenabschnitt 41 zu gelangen, von dem aus es durch den Durchgang 25 ei nes jeden Röhrenelementes 1 fließt, der mit dem Tankgruppenabschnitt 41 verbunden ist.

Während das Wärmetauschmedium durch die Röhrenelemente 1 läuft, findet der Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft statt und schließlich kehrt das Wärme tauschmedium über den Tankgruppenabschnitt 42 wieder zurück. Das in dem Tank gruppenabschnitt 42 gesammelte Wärmetauschmedium wird über den Ablaufdurch gang 6 der Anschlußplatte 7 zu einem in dem Verbindungselement 35 angeordneten Auslauf 43 über das blockförmig ausgestaltete Reglerventil 37 geführt.

Es soll hervorgehoben werden, daß der Zulaufdurchgang 5 und der Ablaufdurch gang 6 der Anschlußplatte 7 im Vergleich zum Stand der Technik nach oben verlän gert worden sind, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, so daß das Einlaufrohr 8 und das Auslaufrohr 9 entlang dieser Durchgänge an jedem Punkt befestigt werden können.

Mit anderen Worten sind der Zulaufdurchgang 5 und der Ablaufdurchgang 6 der Anschlußplatte 7 nach oben so weit verlängert, daß das Einlaufrohr 8 und das Aus laufrohr 9 in beliebiger Höhe angeschlossen werden können und daß die Höhen der Verbindungspositionen des Einlaufrohres 8 und des Auslaufrohres 9 so verändert werden können, daß der Wärmetauscher an verschiedene Fahrzeugtypen angepaßt werden kann. Das Einlaufrohr 8 und das Auslaufrohr 9 können in jeglicher Höhe an die Anschlußplatte 7 angeschlossen werden, so daß die Anschlußplatte 7 als gemein same Komponente für verschiedene Fahrzeugtypen Verwendung finden kann.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, müssen das Einlaufrohr 8 und das Auslaufrohr 9 nur mit Verbindungslöchern 50 und 51 verbunden werden, die an beliebigen Stel len in dem verlängerten Zulaufdurchgang 5 und dem verlängerten Ablaufdurchgang 6 der Anschlußplatte 7 gebohrt sind. Dementsprechend können das Einlaufrohr 8 und das Auslaufrohr 9 an beliebigen Positionen angeschlossen werden, ohne daß die Form der Anschlußplatte 7 verändert werden muß, so daß nur ein Typ von Anschluß platte 7 hergestellt werden muß.

Als nächstes wird ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Wärme tauschers erläutert, wobei auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen wird.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die in dem Zulaufdurchgang 5 und in dem Ablaufdurchgang 6 der An schlußplatte 7 angeordneten Hohlräume mit Hilfe von Abtrennungsplatten 55 und 56 abtrennbar sind. Alle weiteren Merkmale des Aufbaus sind identisch mit denen des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, das bereits beschrieben worden ist, so daß eine nähere Darstellung hier unterbleibt. Dieselben Bezugszeichen bezeichnen Teile, die denen entsprechen, die im ersten Ausführungsbeispiel erläutert worden sind.

Um nun den überschüssigen Hohlraum in dem Zulaufdurchgang 5 und dem Ablauf durchgang 6 abzusperren, sind die Abtrennungsplatten 55 und 56 in der Mitte des Zulaufdurchganges 5 und des Ablaufdurchganges 6 angeordnet, also an Stellen, die höher sind, als die Stellen, mit denen das Einlaufrohr 8 und das Auslaufrohr 9 ver bunden sind.

Mit anderen Worten, würde ohne die Abtrennungsplatten 55 und 56 innerhalb des Zulaufdurchganges 5 und des Ablaufdurchganges 6 ein Teil des durch den Zulauf durchgang 5 und den Ablaufdurchgang 6 fließenden Wärmetauschmediums in diesen überschüssigen Hohlräumen verbleiben und nicht benutzt werden, wodurch die Funktionalität des Wärmetauschers reduziert würde. Um nun dieses zu vermeiden, sperren die Abtrennungsplatten 55 und 56 diesen überschüssigen Hohlraum ab, um sicherzustellen, daß das Wärmetauschmedium effektiv durchfließt und dabei seine Funktionalität behält.

Dann, wenn das Einlaufrohr 8 und das Auslaufrohr 9 am obersten Ende des Zulauf durchganges 5 und des Ablaufdurchganges 6 der Anschlußplatte 7 angeschlossen sind, ergibt sich kein überschüssiger Hohlraum. In dieser Situation ist deshalb keine Notwendigkeit gegeben, Abtrennungsplatten 55 und 56 vorzusehen.

Claims

1. Wärmetauscher
mit einer Mehrzahl von Röhrenelementen (1), die schichtweise abwechselnd mit Rip pen (2) über eine Mehrzahl von Ebenen angeordnet sind,
mit in Richtung der Schichtung an jedem Ende angeordneten Endplatten (3, 4),
mit einer an einer der Endplatten (3, 4) angeordneten Anschlußplatte (7), in der ein Zulaufdurchgang (5) und ein Ablaufdurchgang (6) für ein Wärmetauschmedium aus gebildet sind, und
mit einem Einlaufrohr (8) und einem Auslaufrohr (9) für das Wärmetauschmedium, die mit dem Zulaufdurchgang (5) bzw. dem Ablaufdurchgang (6) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufdurchgang (5) und der Ablaufdurchgang (6) der Anschlußplatte (7) eine Länge aufweisen, die einen Anschluß des Einlaufrohres (8) und des Auslaufroh res (9) an beliebigen Stellen erlaubt.

2. Wärmetauscher nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußplatte (7) im wesentlichen die gleiche Länge wie die Endplatten (3, 4) aufweist.

3. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Zulaufdurchgang (5) und der Ablaufdurchgang (6) zwischen einer der Endplatten (3, 4) und der mit der Endplatte (3, 4) verbundenen Anschlußplatte (7) ausgebildet ist.

4. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet,
daß die Röhrenelemente (1) ein auf einer Seite angeordnetes Paar von ausgezogenen Teilen (17, 18) und weiterhin einen U-förmig ausgebildeten, die ausgezogenen Teile (17, 18) miteinander verbindenden Durchgang (21) für das Wärmetauschmedium aufweisen,
daß zwei sich in Richtung der Schichtung erstreckende Tankgruppen (30) durch Verbinden der ausgezogenen Teile (17, 18) von benachbarten Röhrenelementen (1) ausgebildet sind, wobei eine der Tankgruppen (30) ungefähr in der Mitte in zwei Tankgruppenabschnitte (39, 42) aufgeteilt ist und wobei die andere Tankgruppe (30) keine Aufteilung aufweist und die Tankgruppenabschnitte (40, 41) durchgehend miteinander verbunden sind, und
daß der Zulaufdurchgang (5) mit dem entfernt von der Anschlußplatte (7) angeordne ten Tankgruppenabschnitt (39) der aufgeteilten Tankgruppe (30) mit Hilfe eines Zu laufrohres (38) verbunden ist und daß der Ablaufdurchgang (6) mit dem näher an der Anschlußplatte (7) angeordneten Tankgruppenabschnitt (42) der aufgeteilten Tank gruppe (30) verbunden ist.

5. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet,
daß das Wärmetauschmedium von dem Zulaufdurchgang (5) über das Versorgungs rohr (38) in den die erste Hälfte der Röhrenelemente (1) umfassenden Tankgruppen abschnitt (39) fließt,
daß das Wärmetauschmedium anschließend nach Durchlaufen der U-förmig ausgebil deten Durchgänge (21) der ersten Hälfte der Röhrenelemente (1) in die Tankgrup penabschnitte (40, 41) der ersten und zweiten Hälfte der Röhrenelemente (1) fließt und
daß das Wärmetauschmedium schließlich nach Durchlaufen der U-förmig ausgebilde ten Durchgänge der zweiten Hälfte der Röhrenelemente (1) über den Tankgruppen abschnitt (42) in den Ablaufdurchgang (6) fließt.

6. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß Abtrennungsplatten (55, 56) in dem Zulaufdurchgang (5) und dem Ab laufdurchgang (6) vorgesehen sind, um überschüssigen Raum abzusperren, der ober halb der Verbindungspositionen des Einlaufrohres (8) und des Auslaufrohres (9) ge bildet ist.

7. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Röhrenelemente (1) durch Verbinden von jeweils zwei geformten, an den Kanten bündig abgeglichenen Platten (10) gebildet sind.