DE19833845A1 - Wärmeübertrager-Rohrblock und dafür verwendbares Mehrkammer-Flachrohr - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeübertrager-Rohrblock mit mehreren, in Blocktiefenrichtung hintereinanderliegenden Blockeinheiten, die jeweils mehrere, in Blockhochrichtung aufeinanderfolgende Wärmeübertrager-Rohreinheiten mit in Bockquerrichtung verlaufenden Rohrkanälen sowie zugehörige, seitlich angeordnete, in Blockhochrichtung verlaufende Sammelkanäle beinhalten, und auf ein hierfür verwendbares Mehrkammer-Flachrohr. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist zwischen wenigstens zwei benachbarten Blockeinheiten wenigstens eine Sammelkanalverbindung vorgesehen, welche einen Sammelkanal der einen Blockeinheit direkt mit einem Sammelkanal der anderen Blockeinheit verbindet. Ein erfindungsgemäßes Mehrkammer-Flachrohr, das zum Aufbau eines solchen Rohrblocks verwendet werden kann, ist endseitig durch Längsschlitze in eine Mehrzahl von Endsegmenten unterteilt, die um je eine eigene Längsachse tordiert sind. DOLLAR A Verwendung z. B. für Verdampfer von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeübertrager-Rohr­ block nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein für einen solchen Rohrblock verwendbares Mehrkammer-Flach­ rohr.

Der Rohrblock beinhaltet mehrere Blockeinheiten aus jeweils mehreren stapelförmig übereinanderliegenden Rohreinheiten, wobei die Stapelrichtung eine Blockhochrichtung definiert und die von den Rohreinheiten gebildeten Strömungskanäle in einer dazu senkrechten Blockquerrichtung verlaufen. Die Blockein­ heiten sind in der zur Blockhoch- und Blockquerrichtung senk­ rechten Blocktiefenrichtung hintereinanderliegend angeordnet. Die Rohreinheiten münden in Sammelkanäle, die seitlich am Rohrblock in Blockhochrichtung verlaufend, d. h. mit hierzu paralleler Längsachse, angeordnet sind. Vorliegend wird der Begriff "Sammelkanäle" der Einfachkeit halber einheitlich für alle Kanäle verwendet, in welche die Rohreinheiten münden, wobei es sich hierbei um Sammelkanäle im eigentlichen Sinn, in denen das parallel durch mehrere Rohreinheiten durchge­ führte Medium zwecks Abführung aus dem Rohrblock gesammelt wird, um Verteilkanäle, in denen das dem Rohrblock zugeführte Medium auf mehrere einmündende Rohreinheiten verteilt wird, sowie um Umlenkkanäle handelt, in denen das Medium von einer ersten Gruppe einmündender Rohreinheiten in eine zweite Grup­ pe einmündender Rohreinheiten umgelenkt wird.

Im Gebrauch wird der Rohrblock von einem ersten Medium durch­ strömt, während ein mit dem ersten in Wärmekontakt zu brin­ gendes zweites Medium in Blocktiefenrichtung unter außensei­ tiger Anströmung der Rohrblockoberflächen über den Rohrblock hinweggeführt wird. Wärmeübertrager mit solchen Rohrblöcken werden z. B. als Verdampfer und Kondensatoren in Kraftfahr­ zeug-Klimaanlagen eingesetzt. Meist ist der Rohrblock unter Einfügen wärmeleitender Wellrippen zwischen die Rohreinheiten zu einem Rohr-/Rippenblock ergänzt. Die Rohreinheiten können beispielsweise von Flachrohren gebildet sein.

Ein gattungsgemäßer Wärmeübertrager-Rohrblock ist in der Of­ fenlegungsschrift DE 39 36 101 A1 offenbart. Der dortige Rohrblock ist aus Einkammer-Flachrohren aufgebaut, die einmal oder mäanderförmig mehrmals U-förmig um 180° in der Ebene ih­ rer Quer- und Längserstreckung umgebogen und in der dazu senkrechten Richtung unter Zwischenfügung von Wellrippen übereinandergestapelt sind. Je nach Anzahl der Flachrohrwin­ dungen besteht somit der Rohrblock aus zwei oder mehr in Blocktiefenrichtung hintereinanderliegenden Blockeinheiten, von denen jede einen Stapel geradliniger, parallel durch­ strömter Flachrohrabschnitte beinhaltet. Benachbarte Block­ einheiten stehen über die seitlichen U-Bögen der Flachrohre in serieller Fluidverbindung. Die beiden Enden jedes Flach­ rohrs münden an derselben Blockseite in je einen zugehörigen, entlang der Blockhochrichtung verlaufenden Sammelkanal, wobei die beiden Sammelkanäle von einem längsgeteilten Sammelkasten oder zwei getrennten Sammelrohren gebildet sind.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung eines Wärmeübertrager-Rohrblocks der eingangs genannten Art, mit dem ein Wärmeübertrager mit hohem Wärmeübertragungs­ vermögen und hoher Druckstabilität bei relativ geringer Füll­ menge und mit der Möglichkeit einer variablen Führung des hindurchgeleiteten Temperiermediums realisierbar ist, sowie eines zum Aufbau eines solchen Rohrblocks besonders geeigne­ ten Mehrkammer-Flachrohres zugrunde.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Wärmeübertrager-Rohrblocks mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 sowie eines Mehrkammer-Flachrohres mit den Merkma­ len des Anspruchs 11.

Beim Wärmeübertrager-Rohrblock nach Anspruch 1 ist zwischen wenigstens zwei benachbarten Blockeinheiten wenigstens eine Sammelkanalverbindung vorgesehen, die einen Sammelkanal der einen Blockeinheit direkt mit einem Sammelkanal der anderen Blockeinheit verbindet. Mit der Bezeichnung "direkt" ist da­ bei gemeint, daß die betreffenden Sammelkanäle über eine ent­ sprechende, in Blocktiefenrichtung verlaufende Fluidverbin­ dung und nicht oder jedenfalls nicht nur über eine oder meh­ rere der Rohreinheiten des Blocks in Verbindung stehen. Mit Hilfe dieser einen oder vorzugsweise mehreren direkten Fluidverbindungen der seitlich des Rohrblocks angeordneten Sammelkanäle läßt sich eine sehr variable, an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßte Strömungsführung des hindurchgelei­ teten Mediums, z. B. eines Kältemittels einer Klimaanlage, realisieren. Durch die mehreren, in Blocktiefenrichtung und damit der Strömungsrichtung des über den Rohrblock hinwegge­ führten anderen Mediums hintereinanderliegenden Blockeinhei­ ten läßt sich ein hohes Wärmeübertragungsvermögen für den Rohrblock erzielen. Der Rohrblock kann aus extrudierten Flachrohren mit hinsichtlich geringer Füllmenge, d. h. gerin­ gem zu durchströmendem Volumen des Rohrblocks, und hoher Druckstabilität optimierten Kanälen aufgebaut sein. Die seit­ lich am Rohrblock angeordneten Sammelkanäle können von hoch druckstabilen Sammelrohren mit relativ geringem Querschnitt gebildet sein, insbesondere wenn entsprechend schmale Flach­ rohreinheiten oder solche mit zur Sammelkanallängsrichtung hin aus der Querebene herausgedrehten Flachrohrenden verwen­ det werden.

Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Rohrblock sind di­ rekte Sammelkanalverbindungen zwischen jedem Paar benachbar­ ter Blockeinheiten dergestalt vorgesehen, daß die Blockein­ heiten vom zugehörigen Temperiermedium seriell durchströmt werden.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Rohrblock ist ein Sammelraum, der z. B. durch ein Sammelrohr oder einen Sammel­ kasten gebildet ist, durch Quertrennwände in mehrere Sam­ melkanäle unterteilt. Dadurch läßt sich eine schlangenlinien­ förmige, einmal oder mehrmals umgelenkte Durchströmung einer jeweiligen Blockeinheit verwirklichen.

Bei einem nach Anspruch 4 weitergebildeten Rohrblock sind die Sammelkanäle auf wenigstens einer Blockseite von einzelnen, jeweils einer Blockeinheit zugeordneten Sammelrohren gebil­ det, die in Blocktiefenrichtung voneinander beabstandet sind, was z. B. bei Verwendung in einem Verdampfer den Kondenswas­ serablauf erleichtert. Die Beabstandung wird durch ein oder mehrere Distanzelemente bewerkstelligt, die an den Sammelroh­ ren angeformt oder an diesen angebracht sind.

In weiteren Ausgestaltungen dieser Maßnahme beinhaltet das Distanzelement gemäß Anspruch 5 ein umgeformtes Blechstück oder Rohrstück mit wenigstens einer Schlitzöffnung oder gemäß Anspruch 6 einen nach außen ausgebauchten Durchlaß an einem Sammelrohr. Die so gestalteten Distanzelemente halten die Sammelrohre auf Abstand und definieren gleichzeitig eine je­ weilige Sammelkanalverbindung. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 kann das Distanzelement aus zwei fluiddicht aneinanderstoßenden oder ineinandergreifenden Durchlässen bestehen, wozu wenigstens einer der beiden Durch­ lässe nach außen ausgebaucht ist.

Bei einem nach Anspruch 8 weitergebildeten Rohrblock sind die Rohreinheiten von geradlinigen Flachrohrabschnitten gebildet, die mit tordierten Rohrenden in die Sammelrohre münden. Durch die endseitige Tordierung sind die Flachrohrenden aus der Querebene der Sammelrohre herausgedreht, was es ermöglicht, Sammelrohre mit gegenüber der Flachrohrbreite geringerem In­ nendurchmesser zu verwenden, um das innere Volumen des Rohr­ blocks gering zu halten.

Ein nach Anspruch 9 weitergebildeter Rohrblock ist zu einem Rohr-/Rippenblock ergänzt. Dabei kann für jede Wellrippen­ schicht eine einzelne Wellrippe eingebracht sein, deren Brei­ te im wesentlichen der gesamten Blocktiefe entspricht, oder es sind mehrere Wellrippen nebeneinanderliegend vorgesehen, die von gleicher oder unterschiedlicher Breite und Struktur sein können.

Bei einem nach Anspruch 10 weitergebildeten Rohrblock sind wenigstens zwei in Blocktiefenrichtung nebeneinanderliegende Rohreinheiten als integrale Teile eines einstückigen Mehrkam­ mer-Flachrohres realisiert, wozu sich dieses in der Breite über entsprechend viele Blockeinheiten erstreckt.

Das Mehrkammer-Flachrohr nach Anspruch 11 eignet sich insbe­ sondere zum Aufbau eines Rohrblocks gemäß Anspruch 10. Es ist endseitig durch einen oder mehrere Längsschlitze in eine Mehrzahl von separaten Endsegmenten unterteilt, die um je ei­ ne eigene Längsachse tordiert sind. Bei einem aus solchen Flachrohren aufgebauten Rohrblock sind dann die Endsegmente jedes Flachrohrendbereichs einzeln den entsprechenden Block­ einheiten zugeordnet, so daß die Kammern eines jeden Flach­ rohres gruppenweise auf die entsprechenden Blockeinheiten aufgeteilt sind, wobei jeweils die aus einem Endsegment aus­ mündenden Kammern zu einer Blockeinheit gehören.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer von mehreren Blockeinheiten eines Rohr-/Rippenblocks für einen Verdampfer einer Klimaanlage,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer seitlichen Sam­ melrohranordnung des Rohr-/Rippenblocks von Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Realisierung direkter Fluidverbindungen zwischen Sam­ melkanälen der Sammelrohre von Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Realisierung der Sammelkanalverbindungen,

Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Realisierung der Sammelkanalverbindungen,

Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht einer vierten Realisierung der Sammelkanalverbindungen und

Fig. 7 eine schematische, teilweise Draufsicht auf ein für den Rohr-/Rippenblock von Fig. 1 verwendbares Mehr­ kammer-Flachrohr.

Fig. 1 zeigt eine Rohrblockeinheit 1, von denen mehrere in Blocktiefenrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene hinter­ einanderliegend, angeordnet sind und dadurch einen Rohr- /Rippenblock bilden, der beispielsweise als Parallelstrom-Ver­ dampfer mit variabler Kältemittelführung in einer Kraft­ fahrzeug-Klimaanlage verwendbar ist. Die jeweilige Blockein­ heit 1 beinhaltet einen Stapel von in Blockhochrichtung auf­ einanderfolgenden, d. h. übereinandergestapelten Mehrkammer-Flach­ rohreinheiten 2, deren Kammern, d. h. Strömungskanäle, in Blockquerrichtung, d. h. senkrecht zur Blocktiefen- und Block­ hochrichtung, verlaufen. In ihren Endbereichen 3a, 3b sind die Flachrohreinheiten 2, die ansonsten in Ebenen senkrecht zur Blockhochrichtung liegen, um einen vorgebbaren Torsions­ winkel um ihre Längsmittelachse, alternativ um eine dazu pa­ rallele Achse, tordiert. Der Torsionswinkel ist beliebig zwi­ schen 0° und 90° wählbar, wobei in Fig. 1 beispielhaft eine Tordierung um 90° gewählt ist. Zwischen die Flachrohreinhei­ ten 2 sind wärmeleitende Wellrippen 6 eingebracht.

Mit ihren tordierten Enden 3a, 3b münden die Flachrohreinhei­ ten 2 in jeweilige, an entgegengesetzten Rohrblockseiten vor­ gesehene Sammelrohre 4a, 5a, die mit zur Blockhochrichtung paralleler Längsachse angeordnet sind. Dabei sind die Flach­ rohrenden 3a, 3b fluiddicht in entsprechende Schlitze der Sammelrohre 4a, 5a eingefügt. Im Fall von um 90° tordierten Rohrenden verlaufen diese Längsschlitze parallel zur Sammel­ rohr-Längsachse, was die Verwendung von Sammelrohren 4a, 5a mit besonders kleinem Innendurchmesser ermöglicht. Denn letz­ terer braucht im Extremfall dann nur wenig größer als die Dicke der Flachrohreinheiten 2 sein. Je nach Bedarf sind die am jeweiligen Sammelrohr 4a, 5a eingebrachten Längsschlitze durch schmale Stege voneinander getrennt oder zu einem durch­ gehenden Längsschlitz vereinigt.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von vier parallel in Blocktiefen­ richtung nebeneinanderliegenden Sammelrohren 4a, 4b, 4c, 4d, wie sie an der in Fig. 1 rechten Rohrblockseite für den bei­ spielhaft angenommenen Fall vorgesehen sind, daß der Rohr­ block aus vier hinteinanderliegenden Blockeinheiten 1 aufge­ baut ist. Auf der gegenüberliegenden Rohrblockseite sind dann dazu korrespondierend ebenfalls vier Sammelrohre angeordnet. Die in Fig. 2 dargestellte Seite bildet die Anschlußseite des Rohrblocks, wobei für die in Fig. 1 und 2 gewählte, durch Strömungspfeile veranschaulichte Strömungsrichtung das durch den Rohrblock hindurchgeleitete Medium dem in Fig. 2 linken Sammelrohr 4a zugeführt und aus dem in Fig. 2 rechten Sammel­ rohr 4d wieder abgeführt wird. Es versteht sich, daß alterna­ tiv die entgegengesetzte Strömungsrichtung möglich ist. Die in Fig. 2 gezeigten Sammelrohre 4a bis 4d sind durch je eine Quertrennwand 7a bis 7d in je zwei getrennte Sammelkanäle 8a, 8b; 9a, 9b; 10a, 10b; 11a, 11b unterteilt. Im Gegensatz dazu sind die gegenüberliegenden Sammelrohre ungeteilt und bilden daher je einen einzigen Sammelkanal 12, wie in Fig. 1 am lin­ ken Sammelrohr 5aa veranschaulicht. Dies hat zur Folge, daß die ungeteilten Sammelrohre auf der in Fig. 1 linken Block­ seite als Umlenkrohre fungieren, die das vom einen Teil der Flachrohreinheiten, die auf der gegenüberliegenden Seite par­ allel in den einen Sammelkanal 8a münden, in den anderen Teil der Flachrohreinheiten umlenken, die gegenüberliegend in den anderen Sammelkanal 8b münden. Dieses Strömungsverhalten ist ebenfalls in Fig. 1 zu erkennen.

Um das Strömungsmedium von einer zu einer nächsten Blockein­ heit weiterzuleiten, d. h. die Blockeinheiten strömungstech­ nisch seriell zu verbinden, ist zwischen je zwei benachbarten der vier Sammelrohre 4a bis 4d von Fig. 2 eine Sammelkanal­ verbindung 13a, 13b, 13c vorgesehen, in denen eine direkte Fluidverbindung in Blocktiefenrichtung zwischen den zugehöri­ gen Strömungskanälen geschaffen ist. Dabei sind die Sammelka­ nalverbindungen 13a bis 13c, wie aus Fig. 2 zu erkennen, der­ gestalt alternierend angeordnet, daß von den beiden Sammelka­ nälen eines jeden innenliegenden Sammelrohres 4b, 4c der eine mit dem benachbarten Sammelkanal eines auf der einen Seite angrenzenden Sammelrohres und der andere mit dem benachbarten Sammelkanal eines auf der anderen Seite angrenzenden Sammel­ rohres verbunden ist. Auf diese Weise wird das Temperierme­ dium seriell durch die hintereinanderliegenden Blockeinheiten geführt, wobei es jede Blockeinheit mäanderförmig durch­ strömt.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Strömungsverlauf ge­ langt das Temperiermedium über eine seitliche Einlaßöffnung 14 in den zugehörigen Sammelkanal 8a des einen endseitigen Sammelrohres 4a. Dieser Sammelkanal 8a fungiert als Vertei­ ler, der das Medium auf den in ihn einmündenden ersten Teil paralleler Flachrohreinheiten 2 der betreffenden Blockeinheit 1 aufteilt. Nach Durchströmen dieser Gruppe von Flachrohrein­ heiten 2 gelangt das Medium in das gegenüberliegende Sammel- bzw. Umlenkrohr 5a, wo es in den restlichen Teil der Flachrohr­ einheiten 2 dieser Blockeinheit 1 umgelenkt wird, um durch diese Flachrohreinheiten hindurch in den anderen Sammelkanal 8b des eintrittsseitigen Sammelrohres 4a zu strömen. Von dort wird das Medium über die entsprechende Sammelkanalverbindung 13a in den benachbarten Sammelkanal 9a des angrenzenden Sam­ melrohres 4b und damit zur nächsten Blockeinheit weitergelei­ tet. Diese Blockeinheit durchströmt es, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, in der zur Durchströmung der ersten, ein­ trittsseitigen Blockeinheit gegensinnigen Weise. Die Durch­ strömungsrichtungen sind in Fig. 2 des weiteren dadurch ver­ anschaulicht, daß in denjenigen Sammelkanälen, in denen das Temperiermedium in die Zeichenebene hinein weitergeleitet wird, die hierfür üblichen gekreuzten Kreise eingezeichnet sind, während in den anderen Sammelkanälen, die als Sammler wirken und in die das Medium von hinten in die Zeichenebene eintritt, die hierfür üblichen gepunkteten Kreise eingezeich­ net sind. Nach Durchströmung der zweiten Blockeinheit gelangt das Medium somit in den sammelnden Sammelkanal 9b dieser Blockeinheit und wird von dort zum verteilenden, benachbarten Sammelkanal 10a über die entsprechende Sammelkanalverbindung 13b zur nächsten Blockeinheit weitergeleitet. Diese dritte Blockeinheit wird dann ersichtlich wieder in der zur ersten Blockeinheit gleichsinnigen Weise durchströmt. Von deren sam­ melndem Sammelkanal 10b gelangt das Medium über die zugehöri­ ge Sammelkanalverbindung 13c zur vierten Blockeinheit, die wiederum in gleicher Weise wie die zweite Blockeinheit durch­ strömt wird. Vom sammelnden Sammelkanal 11b der vierten Bloc­ keinheit wird das Temperiermedium dann über einen stirnseiti­ gen Auslaß 15 vom Rohrblock abgeführt.

Es versteht sich, daß alternativ zu diesem gezeigten Beispiel auch weniger oder mehr als vier Blockeinheiten seriell in der beschriebenen Weise hintereinandergeschaltet sein können. Des weiteren versteht sich, daß Gestalt und Positionierung von Einlaß- und Auslaßöffnung gegenüber dem gezeigten Beispiel beliebig modifiziert sein können, um das Temperiermedium in einer an den jeweiligen Anwendungsfall am besten angepaßten Weise dem Rohrblock zuzuführen und von dort wieder abzufüh­ ren. Als weitere Alternative können zusätzliche Quertrennwän­ de in den Sammelrohren beidseits der jeweiligen Blockeinheit vorgesehen sein, um das Temperierfluid unter mehrmaliger Richtungsumkehr mäanderförmig durch die Blockeinheit hin­ durchzuführen. Eine weitere Modifikation besteht darin, Ein­ laß- und Auslaßöffnung nicht wie gezeigt an derselben, son­ dern an gegenüberliegenden Rohrblockseiten vorzusehen.

Wie in der schematischen Ansicht von Fig. 2 angedeutet, sind die Sammelrohre 4a bis 4d an der jeweiligen Rohrblockseite mit Abstand voneinander angeordnet, was z. B. beim Einsatz als Verdampfer den Kondenswasserablauf erleichtert. Dies wird mit Distanzelementen 16a, 16b, 16c erreicht, die gleichzeitig die direkten Sammelkanal-Fluidverbindungen 13a, 13b, 13c bereit­ stellen. Verschiedene Realisierungen hierfür sind in den Fig. 3 bis 6 dargestellt. Im Beispiel von Fig. 3 ist als Distanz­ element eine geeignet umgeformte Rohrhülse 17 vorgesehen, die an zwei radial gegenüberliegenden Stellen ihres Umfangs mit Längsschlitzen 18a, 18b versehen ist, deren Schlitzränder An­ schlußstutzen bilden, die fluiddicht in korrespondierende Längsschlitze zweier zu verbindender Sammelrohre 19a, 19b eingefügt sind. Die auf diese Weise ein rohrförmiges Über­ gangsstück bildende Rohrhülse 17 ist stirnseitig geschlossen und fixiert die beiden fluidverbundenen Sammelrohre 19a, 19b im gewünschten Abstand.

Im Beispiel von Fig. 4 dient als Distanzelement ein geeignet geformtes, lotplattiertes Blechstück 20, in das eine Öffnung 21 eingebracht ist, die mit Längsschlitzen 22, 23 angrenzen­ der Sammelrohre 24, 25 eine durchgehende Fluidverbindung zwi­ schen den von den Sammelrohren 24, 25 definierten Sammelkanä­ len bildet. Weiter sind in Fig. 4 zwei Flachrohre 2a, 2b be­ nachbarter Rohrblockeinheiten wiedergegeben, die mit recht­ winklig tordierten Rohrenden in korrespondierende Längs­ schlitze der Sammelrohre 24, 25 fluiddicht eingefügt sind. Wie durch entsprechende Strömungspfeile angedeutet, strömt das Temperiermedium vom einen Flachrohr 2a und ggf. weiteren, parallelen Flachrohren derselben Blockeinheit in den Sam­ melkanal des zugehörigen Sammelrohres 24 und wird über die direkte Sammelkanalverbindung in den Sammelkanal des benach­ barten Sammelrohrs 25 weitergeleitet und dann in die dort mündenden Flachrohre 26 der betreffenden, nächsten Rohrblock­ einheit verteilt.

Die Festlegung des lotplattierten Blechstücks 20 an den Sam­ melrohren 24, 25 erfolgt durch ein geeignetes Lötverfahren, wobei das vorherige Lotplattieren nach irgendeinem herkömmli­ chen Verfahren erfolgen kann, z. B. durch galvanisches Verzin­ ken oder das sogenannte CD-Verfahren. Dabei kann ein gemein­ samer Lötprozeß sowohl zur Verbindung der Distanzelemente 20 mit den Sammelrohren 24, 25 als auch zur fluiddichten Verbin­ dung der Flachrohreinheiten mit den Sammelrohren 24, 25 vor­ gesehen sein, wozu die Flachrohre und/oder die Sammelrohre ebenfalls lotplattiert vorgefertigt und mit Flußmittel verse­ hen werden. Alternativ können unplattierte Sammelrohre 24, 25 verwendet und separate Lotformteile an den Verbindungsstellen eingebracht werden. Auch mit den im Beispiel von Fig. 4 ver­ wendeten Distanzelementen 20 werden die fluidverbundenen Sam­ melrohre 24, 25 in einem gewünschten Abstand voneinander ge­ halten.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Beispiele, bei denen die Distanzele­ mente durch entsprechende Ausbauchungen an den verbundenen Sammelrohren selbst gebildet sind. In der Ausführungsform von Fig. 5 sind Sammelrohre 26, 27 verwendet, die an den Verbin­ dungsstellen mit domförmigen Ausbauchungen 28, 29 versehen sind, die eine jeweilige Durchgangsöffnung 30, 31 umgeben. Die zu verbindenden Sammelrohre 26, 27 sind mit ihren domför­ migen Ausbauchungen 28, 29 aneinanderstoßend fluiddicht zu­ sammengefügt, so daß sich einerseits dort die gewünschte Fluidverbindung ergibt und die Sammelrohre 26, 27 anderer­ seits im Bereich außerhalb der Verbindungsstelle wie ge­ wünscht auf Abstand gehalten sind.

Beim Beispiel von Fig. 6 sind miteinander zu verbindende Sam­ melrohre 32, 33 mit unterschiedlichen, ineinanderpassenden domförmigen Ausbauchungen 34, 35 versehen, die zugehörige Durchgangsöffnungen umgeben. Die engere Ausbauchung 35 ist in die korrespondierende Ausbauchung 34 größerer Weite einge­ steckt und in ihr fluiddicht festgelegt, vorzugsweise mittels Dichtlöten.

In allen beschriebenen Beispielen können bei der Vorfertigung der benötigten Sammelrohre die zum Einfügen der Rohreinheiten benötigten Schlitze in einem Arbeitsgang mit den für die di­ rekte Sammelkanal-Fluidverbindung benötigten Schlitzen, d. h. Durchzügen, und gegebenenfalls den zugehörigen domförmigen Ausbauchungen erzeugt werden. Die Durchlässe für die direkten Sammelkanal-Fluidverbindungen können rund oder länglich aus­ gebildet sein. Die beiden eine jeweilige Sammelkanal-Fluid­ verbindung bildenden, domförmigen Ausbauchungen brauchen nicht, wie in den gezeigten Beispielen, beide nach außen aus­ gebaucht sein, vielmehr kann alternativ eine von beiden nach innen ausgebaucht sein, in die dann die andere, nach außen weisende Ausbauchung eingreift.

Wie in Fig. 4 angedeutet, können die Flachrohreinheiten 2 des Rohr-/Rippenblocks von Fig. 1 aus in Blocktiefenrichtung ne­ beneinanderliegenden, für jede Blockeinheit 1 einzelnen Flach­ rohren 2a, 2b bestehen, d. h. jede Blockeinheit 1 besteht in diesem Fall aus einem Stapel einzelner Flachrohre, deren Breite im wesentlichen der Tiefe der jeweiligen Blockeinheit entspricht. Alternativ kann ein breiterer Flachrohrtyp in ei­ ner Weise verwendet werden, wie dies in Fig. 7 schematisch und ausschnittweise illustriert ist. Das dort gezeigte Mehr­ kammer-Flachrohr 2c besitzt eine Breite T, die im wesentli­ chen der gesamten Rohrblocktiefe, d. h. der Summe der Tiefen der einzelnen Blockeinheiten entspricht. Das Flachrohr 2c ist in beiden Endbereichen, von denen in Fig. 7 einer dargestellt ist, mit einer vorgebbaren Anzahl n von längsverlaufenden Sä­ geschnitten 36 ₁, 36 ₂, 36 ₃, d. h. in diesem Beispiel n=3 Schnit­ ten versehen, wodurch der Endbereich in eine Anzahl n+1 von Endsegmenten 37 ₁ bis 37 ₄, d. h. im gezeigten Fall von vier Segmenten, aufteilt ist. Jedes Endsegment 37 ₁ bis 37 ₄ ist je­ weils um seine eigene Längsmittelachse um 90° tordiert, al­ ternativ kann ein anderer Torsionswinkel größer 0° und klei­ ner 90° gewählt werden. Im Fall der rechtwinkligen Tordierung verlaufen die Endsegmente 37 ₁ bis 37 ₄ an ihrer Stirnseite parallel zur Blockhochrichtung, d. h. zur Längsrichtung der zugehörigen Sammelrohre 38 ₁, 38 ₂, 38 ₃, 38 ₄, die mit entspre­ chenden Längsschlitzen versehen sind, in welche die Endseg­ mente 37 ₁ bis 37 ₄ eingefügt sind. Auf diese Weise ist das Flachrohr 2c strömungstechnisch in eine entsprechende Anzahl n von Flachrohrsträngen 2 ₁, 2 ₂, 2 ₃, 2 ₄ aufgeteilt, die jeweils zu einer der in Blocktiefenrichtung hintereinanderliegenden Blockeinheiten gehörigen und eine zugehörige Untergruppe al­ ler strömungskanalbildenden Kammern des Flachrohres 2c bein­ halten. Während im Beispiel von Fig. 7 das Flachrohr 2c in gleich breite Teilstränge 2 ₁ bis 2 ₄ unterteilt ist, kann al­ ternativ eine Aufteilung in unterschiedlich breite Teilsträn­ ge vorgesehen sein. Im Beispiel von Fig. 7 verbleibt zwischen zwei benachbarten Flachrohrteilen je ein offener Strömungska­ nal 39, indem dieser endseitig von den entsprechend breit ge­ wählten Sägeschnitten 36 ₁, 36 ₂, 36 ₃ gekürzt wird und dadurch nicht als fluidführender, in die Sammelrohre mündender Kanal fungiert. Wenn alternativ die Sägeschnitte als schmale Schnitte zwischen benachbarten Kanälen eingebracht werden, können bei Bedarf alle Kammern des Flachrohrs 2c als fluid­ führende Strömungskanäle fungieren.

Das Mehrkammer-Flachrohr 2c ist vorzugsweise als extrudiertes Profil mit hinsichtlich geringem innerem Volumen und hoher Druckstabilität optimierten Kanälen gefertigt. Zur Erzielung eines geringen inneren Volumens und einer hohen Druckstabili­ tät des Rohr-/Rippenblocks insgesamt trägt, wie erwähnt, zu­ sätzlich bei, daß besonders bei Flachrohren mit tordierten Enden für den Rohrblock Sammelrohre mit relativ geringem In­ nendurchmesser verwendet werden können. Außerdem läßt sich je nach Positionierung der direkten Sammelkanalverbindungen zwi­ schen den Sammelrohren und/oder der Quertrennwände in den Sammelrohren eine sehr variable Strömungsführung für das hin­ durchgeleitete Temperiermedium erzielen.

Zur Bildung der Wellrippenstruktur 6 des Rohr-/Rippenblocks können pro Rippenschicht eine sich über die gesamte Blocktie­ fe erstreckende Wellrippe oder mehrere schmälere Wellrippen gleicher oder unterschiedlicher Breite nebeneinanderliegend eingebracht sein. So können beispielsweise eine breite, sich über drei Blockeinheiten erstreckende Wellrippe und eine schmale, auf die vierte Blockeinheit beschränkte Wellrippe oder abwechselnd je eine schmalere und eine breitere Wellrip­ pe vorgesehen sein. Die verschiedenen Möglichkeiten der Ein­ bringung der Wellrippen 6 sind unabhängig davon, ob für den Rohrblock das breite Flachrohr 2c von Fig. 7 oder eine Mehr­ zahl von in Blocktiefenrichtung nebeneinanderliegender Flach­ rohre vorgesehen sind.

Der erfindungsgemäße Rohrblock eignet sich u. a. besonders gut für Verdampfer von mit dem Kältemittel CO₂ arbeitenden Kraft­ fahrzeug-Klimaanlagen, indem er ausreichend druckstabil ist und ein vergleichsweise geringes inneres Volumen besitzt, wo­ bei neben den schon erwähnten weitere Realisierungen möglich sind. So können z. B. Sammelrohre ohne Quertrennwände vorgese­ hen sein, d. h. alle Rohreinheiten einer Blockeinheit werden parallel durchströmt. Die Sammelkanalverbindungen sind in diesem Fall abwechselnd auf der einen und der anderen Sam­ melkanal-Rohrblockseite angeordnet. Als weitere Variante kön­ nen die Sammelkanalverbindungen durch Umlenkrohre gebildet sein, welche das durchströmende Medium von Rohreinheiten ei­ ner Blockeinheit in die Rohreinheiten mindestens einer be­ nachbarten Blockeinheit umlenken. Dazu münden dann diese Rohr­ einheiten der beteiligten Blockeinheiten in einen gemeinsa­ men, von dem Umlenkrohr gebildeten Umlenkraum, der somit die verbundenen Sammelkanäle dieser Blockeinheiten integriert um­ faßt.

Claims (11)

1. Wärmeübertrager-Rohrblock, mit

• - mehreren, in Blocktiefenrichtung hintereinanderliegenden Blockeinheiten (1), die jeweils mehrere, in Blockhochrichtung aufeinanderfolgende Wärmeübertrager-Rohreinheiten (2) mit in Blockquerrichtung verlaufenden Rohrströmungskanälen und zuge­ hörige, seitlich angeordnete, in Blockhochrichtung verlaufen­ de Sammelkanäle (8a bis 11b) beinhalten,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - zwischen wenigstens zwei benachbarten Blockeinheiten (1) wenigstens eine Sammelkanalverbindung (13a, 13b, 13c) vorge­ sehen ist, welche einen Sammelkanal der einen Blockeinheit direkt mit einem Sammelkanal der anderen Blockeinheit verbin­ det.

2. Wärmeübertrager-Rohrblock nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens je eine Sammelkanalverbindung (13a, 13b, 13c) zwischen jedem Paar benachbarter Blockeinhei­ ten (1) dergestalt vorgesehen ist, daß ein die Blockeinheiten seriell fluidverbindender Strömungspfad gebildet ist.

3. Wärmeübertrager-Rohrblock nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einer Seite der Blockeinheiten (1) ein mehrteiliger Sammelraum vorgesehen ist, der mehrere, durch eine jeweilige Quertrennwand (7a bis 7d) voneinander getrennte Sammelkanäle (8a bis 11b) beinhal­ tet.

4. Wärmeübertrager-Rohrblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sammelka­ näle (8a bis 11b, 12) einer jeden Blockeinheit (1) auf wenig­ stens einer Blockseite von einzelnen Sammelrohren (4a bis 4d, 5a) gebildet sind, die über wenigstens ein angeformtes oder angebrachtes Distanzelement (16a, 16b, 16c) voneinander beab­ standet sind.

5. Wärmeübertrager-Rohrblock nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement ein umgeformtes Blech­ stück (20) oder Rohrstück (17) mit wenigstens einer Schlitzöffnung zur Bereitstellung der jeweiligen Sammelkanal­ verbindung beinhaltet.

6. Wärmeübertrager-Rohrblock nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement einen nach außen auf­ gebauchten Durchlaß (28, 29, 34, 35) an einem oder beiden verbundenen Sammelrohren (26, 27, 32, 33) beinhaltet, der Teil der Sammelkanalverbindung zwischen den beiden Sammelroh­ ren ist.

7. Wärmeübertrager-Rohrblock nach Anspruch 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement aus zwei fluiddicht aneinanderstoßenden oder ineinandergreifenden, die Sammelka­ nalverbindung bildenden Durchlässen (28, 29, 34, 35) besteht, von denen wenigstens einer nach außen ausgebaucht ist.

8. Wärmeübertrager-Rohrblock nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertrager-Rohr­ einheiten von geradlinigen Flachrohrsträngen (2) gebildet sind, die mit tordierten Rohrenden (3a, 3b) in korrespondie­ rende, zur Blocktiefenrichtung senkrechte oder geneigte Schlitze sammelkanalbildender Sammelrohre (4a, 5a) eingefügt sind.

9. Wärmeübertrager-Rohrblock nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wärmeüber­ trager-Rohreinheiten (2) wärmeleitfähige Wellrippen (6) ein­ gebracht sind, wobei in Blocktiefenrichtung eine sich über die gesamte Blocktiefe erstreckende Wellrippe oder mehrere nebeneinanderliegende Wellrippen gleicher oder unterschiedli­ cher Breite und gleicher oder unterschiedlicher Rippendichte vorgesehen sind.

10. Wärmeübertrager-Rohrblock nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in Blocktiefenrichtung nebeneinanderliegende Wärmeübertrager-Rohr­ einheiten hintereinanderliegender Blockeinheiten von in­ tegralen Teilen gleicher oder unterschiedlicher Breite eines sich in Blocktiefenrichtung über mehrere Blockeinheiten er­ streckenden Mehrkammer-Flachrohres gebildet sind.

11. Mehrkammer-Flachrohr für einen Wärmeübertrager-Rohrblock, insbesondere einen Wärmeübertrager-Rohrblock nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es endseitig mittels eines oder mehreren Längsschlitzen (36 ₁, 36 ₂, 36 ₃) in eine Mehrzahl von separaten Endsegmenten (37 ₁ bis 37 ₄) unterteilt ist, die um je eine eigene Längsachse tor­ diert sind.