DE20118511U1

DE20118511U1 - Wärmeaustauschernetz und damit hergestellter Wärmeaustauscher

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Publication number: DE20118511U1
Application number: DE20118511U
Authority: DE
Original assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Current assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2002-02-14
Anticipated expiration: 2011-10-31

Description

DE 8157 Patentanwalt

Diplom-Physiker

Reinfried Frhr. v. Schorlemer

Karthäuserstr. 5A 34117 Kassel Allemagne

Telefon/Telephone (0561) 15335

(0561)780031

Telefax/Telecopier (0561)780032

Autokühler GmbH & Co. KG, 34369 Hofgeismar
Wärmeaustauschernetz und damit hergestellter Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschernetz der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung und einen damit hergestellten Wärmeaustauscher.

Da es heute aus Umweltschutzgründen häufig erwünscht ist, Lot-, Schweiß- und Klebmittel od. dgl. zu vermeiden, sind Wärmeaustauschernetze bekannt geworden, bei denen Flachrohre und zur Vergrößerung des Wärmeübergangs bestimmte Mittel rein mechanisch miteinander verbunden werden (z. B. DE 297 04 343 Ul). Derartige Wärmeaustauschernetze sind bisher allerdings nur herstellbar, wenn die zur Vergrößerung des Wärmeübergangs bestimmten Mittel aus dünnen, in vorgewählten Abständen auf den Flachrohren festgelegten Leitblechen bestehen, wobei entweder die Leitbleche auf die Flachrohre aufgefädelt oder die Flachrohre in Durchgänge der Leitbleche eingeführt werden. Eine Folge dieser Herstellungsart ist, daß die Leitblechteilung und -geometrie nicht beliebig optimiert werden kann, weshalb derartige Wärmeaustauschernetze im Vergleich zu anderen bei gleichen äußeren Abmessungen eine geringere Leistung haben.

Dagegen sind Wärmeaustauschernetze mit Flachrohren bekannt, zwischen denen zur Vergrößerung des Wärmeübergangs bestimmte Mittel in Form von meistens zickzack- oder wellenförmig ausgebildeten Lamellen angeordnet sind. Derartige Wärmeaustauscher sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt (z. B. DE 40 26 988 C2, DE 41 20 Al, DE 41 29 573 Al) und werden z. B. in Kraftfahrzeugen und hier z. B. als Wasseroder Ölkühler angewendet, können aber auch für andere Zwecke wie z. B. als Kältemittel-KondensatorKn_:\toh* Klimaanlagen oda: äis'LadeJufJkünJer ajigSwdndet werden. Die

Flachrohre und Lamellen bestehen z. B. aus Aluminium und werden durch Löten oder Kleben fest miteinander verbunden, um einen guten wärmeleitenden Kontakt zwischen ihnen herzustellen. Die für den Lötvorgang erforderliche Lagefixierung der verschiedenen Einzelteile wird hierbei häufig durch spezielle Einspannvorrichtungen in Form von Zugankern od. dgl. erreicht, die die Elastizität der gestapelten Bauteile ausnutzen (z. B. DE-GM 70 34 813, DE 29 07 636 Al).

Schließlich sind in der Kältetechnik Wärmeaustauschernetze der eingangs bezeichneten Gattung bekannt (DE 21 14 340 Al), bei denen flache oder flachovale Metallrohre und zwischen diesen angeordnete, ebenfalls aus Metall bestehende Lamellen unter Verformung der breiten Rohrseiten dadurch miteinander verbunden sind, daß das fertig gestapelte Wärmeaustauschernetz mit Hilfe von Zugankern zwischen zwei Außenplatten zusammengedrückt ist. Die Lamellen sind hierbei mäanderförmig ausgebildet und in den Ecken jeweils scharf abgekantet, damit in ihnen keine Biegungen auftreten, eine möglichst große Knickfestigkeit erhalten wird und die Spannkräfte über die in Spannrichtung als starr angenommenen Lamellenschenkel voll auf die Rohre übertragen werden. Wärmeaustauschernetze dieser Art ermöglichen somit zwar auch bei der Anwendung von Lamellen anstatt von Leitblechen einen Zusammenbau ohne Anwendung von Lot-, Schweiß- und Klebmitteln oder dgl., d. h. mit rein mechanischen Mitteln. Störend wirken bei dieser Herstellungsart jedoch die zur Verformung der Metallrohre erforderlichen hohen Kräfte.

Das durch die Erfindung zu lösende technische Problem besteht daher darin, das Wärmeaustauschernetz der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß es auch bei Verwendung von Metallrohren mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand hergestellt werden kann und dennoch gute Wärmeleitungs- und Wärmeübertragungseigenschaften besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 15.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß wegen der elastischen Verformbarkeit der Lamellen einerseits ein guter wärmeleitender Kontakt zwischen diesen und den Rohren hergestellt wird, mich w,enn.die.RohEe yerhältMsrnäßjg biegesteif sind, und andererseits

keine aufwendigen Fertigungsverfahren angewendet werden müssen. Außerdem ermöglicht die Erfindung die Anwendung von bei Wärmeaustauschernetzen mit Leitblechen bewährten Verbindungstechniken für die Verbindungen zwischen den Flachrohren und den Bodenplatten der Sammler oder von diesen und bei Bedarf zusätzlich vorgesehenen Seitenteilen. Ein besonders wesentlicher Vorteil der elastisch verformbaren Lamellen besteht außerdem darin, daß die Rohre beim Festziehen der zur Verspannung verwendeten Mittel nicht nur dort, wo diese angreifen, fest gegen die Lamellen gepreßt werden. Die Lamellen können sich vielmehr auch den typischen, beim Verspannen der Rohre auftretenden, leicht konvex nach außen gerichteten Wölbungen der Rohre anpassen, so daß der wärmeleitende Kontakt auch in Bereichen zwischen den Spannmitteln nicht verloren geht. Außerdem sind die erfindungsgemäßen Wärmeaustauschernetze insbesondere für die Anwendung im Kraftfahrzeugbereich und dort insbesondere für die Anwendung als Wasser-, Öl- oder Ladeluftkühler geeignet, wo sie ständig starken Temperaturschwankungen unterworfen sind, weil sich die verformbaren Lamellen auch den hierdurch auftretenden Wärmedehnungen bzw. -Stauchungen anpassen.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in unterschiedlichen Maßstäben dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht von Einzelteilen eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschernetzes vor dem Zusammenbau in auseinander gezogener Darstellung;

Fig. 2 eine Vorderansicht des Wärmeaustauschernetzes der in Fig. 1 dargestellten Einzelteile nach dem Zusammenbau;

Fig. 3 und 4 die Vorderansichten von zwei Ausfuhrungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Lamelle;

Fig. 5 eine vergrößerte. Einzelheit des W-ärmpaustauscherndtzSs «füt einer Lamelle nach : : :** · : : : : : : : : ^:

-A-

Fig. 4 im fertig montierten Zustand;

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht eines Wärmeaustauschers mit einem zweiten Ausführungseispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschernetzes; 5

Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6;

Fig. 8 eine Verschiebesicherung für die Wärmeaustauschernetze nach Fig. 1 bis 5;

Fig. 9 und 10 je eine Seitenansicht von zwei weiteren Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschernetzes vor der Montage bzw. im vormontierten Zustand;

Fig. 11 bis 14 vier Ausführungsbeispiele von Spannmitteln für erfindungsgemäße Wärmeaustauschernetze;

Fig. 15 und 16 je eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines abgewinkelten Arms des Spannmittels nach Fig. 14; und

Fig. 17 einen Schnitt längs der Linie XVII - XVII der Fig. 14.

Nach Fig. 1 und 2 enthält ein erfindungsgemäßes Wärmeaustauscheraetz 1 eine Mehrzahl von parallel angeordneten und übereinander gestapelten Flachrohren 2, die mit ihren Breitseiten 3 bzw. 4 einander zugewandt sind. Zwischen je zwei Flachrohren 2 ist je eine Lamelle 5 angeordnet, die im montierten Zustand nach Fig. 2 mit ihrer Ober- und Unterseite an den Breitseiten 3 bzw. 4 von zwei zugeordneten Flachrohren 2 anliegt. An ihren Enden 2a, 2b werden die Flachrohre 2 gemäß Fig. 2 durch Bodenplatten 6 zusammengehalten, an denen in üblicher Weise Sammler bzw. Sammelkasten befestigt werden können.

Die Breitseiten 3, 4 der Flachrohre 2 sind vorzugsweise im wesentlichen eben ausgebildet und parallel zueinander angeordnet, so daß die Flachrohre 2 in einer zu den Breitseiten 3, 4 senkrechten, fycjjtungjeinft im .wesentlichen, 4iber: die, :ganae Breite und Länge gleich-

bleibende Dicke aufweisen. An ihren seitlichen Rändern sind die Breitseiten 3, 4 durch je einen um 180° gebogenen Randstreifen 2c (Fig. 8) zu einem geschlossenen rohrförmigen Körper miteinander verbunden.

Die Flachrohre 2 sind vorzugsweise als Strangpreßkörper einstückig aus Aluminium hergestellt. Gemäß einer Ausführungsvariante weisen sie z. B. eine Wandstärke von 0,4 mm, eine Breite von 46 mm, eine Dicke von 8 mm (jeweils außen gemessen) und eine an sich beliebige Länge auf.

Die Lamellen 5 besitzen eine Höhe von z. B. 5 mm und eine der Breite der Flachrohre 2 entsprechende Breite. Alternativ kann die Breite der Lamellen 5 zur Vergrößerung der wärmeaustauschenden Fläche aber auch etwas größer als die der Flachrohre sein, so daß die Lamellen 5 über die Flachrohre 2 nach vorn und/oder hinten vorstehen. Die Länge der Lamellen 5 ist zumindest um so viel kürzer als die Länge der Flachrohre 2, daß auf deren Enden 2a, 2b noch die Bodenplatten 6 aufgeschoben werden können, im übrigen aber so lang, daß sie sich im montierten Zustand auf beiden Seiten im wesentlichen bis zu den Bodenplatten 6 erstrecken. Die Lamellen 5 sind außerdem, wie Fig. 1 und 2 zeigen, z. B. durch Walzen zickzackförmig gefaltet oder wellenförmig gebogen, so daß sie eine Vielzahl von eng nebeneinander liegenden Nocken 7 enthalten, wobei die FaIt- bzw. Biegelinien im montierten Zustand im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Flachrohre 2 angeordnet sind. Die Lamellen 5 sind vorzugseweise ebenfalls aus Aluminium hergestellt.

Die Bodenplatten 6 bestehen vorzugsweise aus Aluminium und weisen in einem vorgewählten Raster eine Mehrzahl übereinander liegenden Öffnungen auf. Die die Öffnungen begrenzenden Ränder besitzen eine Kontur, die im wesentlichen den äußeren Konturen der Enden 2a, 2b der Flachrohre 2 entspricht, so daß diese mit einer geringen Spielpassung in die Öffnungen eingesetzt werden können. Die Teilung bzw. der Abstand der Öffnungen voneinander ist so gewählt, daß er dem Abstand der Enden 2a, 2b der Flachrohre 2 im montierten Zustand entspricht. In die Öffnungen können außerdem nicht dargestellte, elastische Dichtungen eingesetzt sein.

Die Herstellung .eines guten.wärmeleitenden Jiontaktes: zwiScrfen yen

Flachrohren 2 und

den Lamellen 5 erfolgt erfindungsgemäß allein durch gegenseitige Verspannung, insbesondere eine elastische Verspannung. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 erfolgt die Verspannung der Flachrohre 2 und Lamellen 5 in Richtung von Pfeilen &ngr; von beiden Seiten einer Mittelebene 8 her mit Hilfe von äußeren Spannmitteln 9. Bei dieser Variante werden gerade, unverformte Flachrohre 2 und Lamellen 5 verwendet, die wie üblich abwechselnd übereinander zu einem Block gestapelt werden. Die Spannmittel 9 bestehen im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 z. B. aus Bändern oder Drähten, die in vorgewählten Abständen von außen um den Stapel aus Flachrohren 2 und Lamellen 5 herumgelegt, ^N festgezogen und dann in dieser Lage fixiert werden, um die Flachrohre 2 und Lamellen 5 gegeneinander zu verspannen. Dadurch wird ein zusammenhängendes Wärmeaustauschernetz 1 erhalten.

Um zu vermeiden, daß jeweils im Stapel ganz außen liegende Lamellen 5 durch die Spannmittel 9 beschädigt oder stark eingedrückt werden, ist erfindungsgemäß zweckmäßig vorgesehen, die beiden äußersten, d. h. oben bzw. unten liegenden Lagen des Stapels durch je ein Seitenteil 10 (Fig. 2) zu bilden, das z. B. aus einer dünnen, planparallelen Platte aus Aluminium oder einem anderen Material besteht. Dabei sollten beide Seitenteile 10 aus einem möglichst wenig verformbaren, biegesteifen Material bestehen, damit es beim Festziehen der Spannmittel nur wenig oder gar nicht eingedrückt wird. Außerdem erstrecken sich die Seitenteile 10 vorzugsweise über die ganze Breite und Tiefe des Wärmeaustauschernetzes 1 und sind zumindest dort vorgesehen, wo die Spannmittel 9 angreifen. Alternativ können aber auch dann die zusätzlichen Seitenteile 10 vorgesehen werden, wenn ganz außen wie in Fig. 1 jeweils Flachrohre 2 angeordnet sind.

Da übliche Lamellen in Richtung der Verspannung (Pfeile v) vergleichsweise biegesteif sind, besteht die Gefahr, daß die Flachrohre 2 beim Festziehen der Spannmittel 9 zwar dort, wo diese angreifen, fest gegeneinander verspannt werden, daß aber gleichzeitig zwischen je zwei Spannmitteln 9 leicht konvex nach außen gewölbte Flachrohrabschnitte 2d (Fig. 2 und 5) entstehen, längs derer der wärmeleitende Kontakt mit den Lamellen 5 verschlechtert ist. Um dies zu vermeiden, wird für die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Lamellen 5 als Ganzes zumindest in Richtung der Verspannung elastisch verformbar auszubilden oder zumindest mit elastisch verformbaren Flanken und/qdqi;.Rückeji zu versehen .: .: : : .:

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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Nocken 7 der Lamellen 5 mit im wesentlichen senkrecht stehenden, biegesteifen Flanken 11 und vergleichsweise weichen, leicht konvex nach außen gewölbten, elastisch verformbaren bzw. federnden Rücken 12 versehen. Es können dann etwaige Spalten ausgeglichen werden, die sich zwischen deren Breitseiten 3, 4 der Flachrohre 2 und den Rücken 12 bilden könnten, indem die Lamellen 5 unter geringfügiger elastischer Verformung ihrer Rücken 12 zwischen den Flachrohren 2 eingespannt werden, wie in Fig. 3 durch gestrichelte Linien 12a angedeutet ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lamellen 5 als Ganzes elastisch verformbar, indem ihre Nocken 7 einen stärker wellenförmigen oder sinusförmigen Verlauf erhalten, wobei insbesondere ihre Flanken 14, vorzugsweise aber auch ihre Rücken 15 elastisch verformbar sind. Dadurch können sich die Lamellen 5 beim Festziehen der Spannmittel 9 derart elastisch verformen, daß ihre Flanken 14 und Rücken 15 die aus Fig. 4 ersichtlichen Lagen 14a, 15a einnehmen. Aufgrund der dann wirksamen elastischen Rückstellkräfte werden die Rücken 15 der Lamellen 5 überall fest gegen die Flachrohre 2 gedrückt, auch wenn sich diese oder die Seitenteile 10 zwischen den Spannmitteln 9 leicht konvex verformen sollten, wie Fig. 5 in einem übertrieben groß gewählten Maßstab angedeutet ist, oder wenn die verschiedenen Bauteile beim Betrieb des Wärmeaustauschernetzes starken, durch Temperaturschwankungen bedingten Dehnungen oder Stauchungen unterworfen werden. Es ist daher beim Herstellen des Wärmeaustauschernetzes lediglich dafür zu sorgen, daß die Verspannung der beiden äußersten Flachrohre 2 oder Seitenteile 10 mit Hilfe der Spannmittel 9 derart erfolgt, daß die Flachrohre 2 auch in den Hochpunkten ihrer Wölbungen an den Rücken 12 bzw. 15 der Lamellen 5 anliegen. Die mit den Breitseiten 3, 4 der Flachrohre 2 in wärmeleitenden Kontakt zu bringenden Ober- bzw. Unterseiten der Lamellen 5 nehmen dann die aus Fig. 5 ersichtliche, an eine Schwebung erinnernde Kontur an. Dadurch wird einerseits ein guter wärmeleitender Kontakt zwischen den Rohrwandungen und den Lamellen 5 hergestellt, andererseits durch bloße Pressung bzw. Verspannung ein fester Sitz der Lamellen 5 zwischen den Flachrohren 2 erhalten. Die Flachrohre 2 und die Lamellen 5 bilden auf diese Weise ein mit rein mechanischen Mitteln montiertes und zusammengehaltenes Wärmeaustauschernetz 1, das ohne weitere Hilfsmittel auf an sich bekannte Weise mit den Bodenplatten 6 (Fig. 2) eines Sammlers (z. B. nach DE 297 04 574 Ul) verbunden

werden kann. Die Seitenteil^ 10. könnten, dabei· in .ebenfalls tariskih bekannter Weise &Ggr;::»· ·.:: 5 · ': '.< "\. : : : : : ^:: :!^:: : ··· ··· - " :

■ -8-zusätzlich
mit den Bodenplatten 6 verbunden werden (z. B. DE 297 04 913 Ul).

Die elastische Verformung kann bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen zumindest teilweise durch eine plastische Verformung der zusammenwirkenden Bauteile ergänzt bzw. ersetzt werden. Eine solche plastische Verformung kann z. B. dadurch bewirkt werden, daß Lamellen 5 mit vergleichsweise spitz zulaufenden Nocken vorgesehen und die Lamellen 5 und Flachrohre 2 derart miteinander verspannt werden, daß sich die Nockenspitzen plastisch verformen oder sich unter plastischer Verformung der Rohrwandungen ewas in diese eingraben.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 und 7 dargestellt. Analog zu Fig. 1 und 2 sind gerade Flachrohre 2 und zwischen diesen angeordnete Lamellen 5 vorgesehen, die vorzugsweise entsprechend Fig. 3 oder 4 ausgebildet sind. In Fig. 6 und sind daher gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 5 versehen. Im Unterschied zu Fig. 1 bis 4 erfolgt die Verspannung der Flachrohre 2 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 zusätzlich oder alternativ dadurch, daß mit Hilfe von äußeren Spannmitteln 16 auf die Enden 2a, 2b der Flachrohre 2 eingewirkt wird. Fig. 6 und 7 zeigen dabei das Wärmeaustauschernetz 1 in Verbindung mit einer auf die Rohrenden 2a aufgeschobenen Bodenplatte 17, die mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, die einen dem gewünschten Abstand der Enden 2a entsprechenden Abstand voneinander aufweisen. In die Öffnungen sind elastische Dichtungen 18 eingesetzt, die durch das Einführen der Enden 2a der Flachrohre 2 aufgeweitet und in an sich bekannter Weise zwischen diesen und den Öffnungsrändern verpreßt werden (z. B. DE 297 04 574 Ul). Die Bodenplatte 17 dient zur Befestigung eines Sammlers 19, und an den in Fig. 6 und nicht sichtbaren Enden der Flachrohre 2 kann eine entsprechende Bodenplatte angebracht werden.

Erfindungsgemäß bestehen die Spannmittel 16 aus nach innen ragenden Ansätzen an den Bodenplatten 17 benachbarten Enden von Seitenteilen 20. Die Ansätze können z. B. durch plastische Verformung, insbesondere Verbiegung oder Abkantung der Seitenteile 20 hergestellt werden. Die Herstellung des Wärmeaustauschernetzes 1 erfolgt hier dadurch, daß die Flachrohre 2 und Lamellen 5 durch Einwirkung auf die beiden Seitenteile 20 mit

einem geeigneten. Werkzeug .verspannt u.ad. dis'Enden Ja, 2b depjFlachrohre dann in die : : :** .· : : : : : : : : : ·,.· ,·.

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Bodenplatten 17 eingeführt werden. Gleichzeitig damit werden die Seitenteile 20 an den Bodenplatten 17 fixiert, wobei sie zweckmäßig auf bekannte Weise (z.B. DE 297 04 913 Ul) an diesen befestigt werden. Die Spannmittel 16 haben dann dieselbe Wirkung wie die in Fig. 2 dargestellten Spannmittel 9, d. h. sie halten die Flachrohre 2 und Lamellen 5 unter einer vorgewählten Vorspannung unter gleichzeitiger Entlastung der Dichtungen 18. Zwischen den Spannmitteln 16 nach Fig. 6 und 7 können weitere Spannmittel, insbesondere solche in Form der Spannmittel 9 nach Fig. 2 vorgesehen sein.

Bei Anwendung der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 7 sind die Lamellen 5 teilweise durch die Spannmittel 9 bzw. 16, im übrigen nur durch Reibschluß zwischen den Flachrohren 2 gehalten. Um zu vermeiden, daß sie bei der Montage oder beim Betrieb des Wärmeaustauschernetzes 1 in Richtung eines Doppelpfeils w (Fig. 8) nach vorn bzw. hinten verschoben werden oder sogar herausfallen, sind ihnen erfindungsgemäß Verschiebesicherungen zugeordnet. Ein Beispiel für eine solche Verschiebesicherung zeigt Fig. 8, wonach die Flachrohre 2 mit in Längsrichtung verlaufenden Rippen bzw. Stegen 21 und die Lamellen 5 mit entsprechend geformten, in Längsrichtung verlaufenden Nuten 22 versehen sind. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Rippen 21 bei der Stapelbildung in die Nuten 22 eintreten und diese beiden dadurch formschlüssig zusammenwirkende Verschiebesicherungselemente bilden, die auch nach dem Zusammenbau des Wärmeaustauschernetzes 1 wirksam sind. Alternativ können natürlich auch die Rippen 21 an den Lamellen 5 und die Nuten 22 in den Flachrohren 2 ausgebildet sein, wobei im Prinzip pro Lamelle 5 jeweils eine Rippe 21 und Nute 22 ausreichend wäre. Entsprechende Rippen 21 bzw. Nuten 22 können an den Seitenteilen 10 (Fig. 2) bzw. 20 (Fig. 6, 7) vorgesehen sein. Schließlich wäre es möglich, die Breite der Lamellen 5 so zu wählen, daß sie beim Betrieb des Wärmeaustauschers allein durch die Spannmittel 9 bzw. 16 gegenüber Verschiebungen gesichert sind.

Die Flachrohre 2 können wegen der elastischen Verformbarkeit der Lamellen 5 in Spannrichtung vergleichsweise biegesteif sein. Als Flachrohre 2 eignen sich daher vor allem sogenannte Mehrkammerrohre (Fig. 8), die mit inneren Abstandhalten! 23 in Form von Stützstegen versehen sind. Diese werden beim Strangpressen der Flachrohre 2 mit diesen in einem Stück hergestellt und verbinden die Breitseiten 3, 4 der Flachrohre 2 derart fest miteinander,.daß.diese Breitseiten:3««4.ve4er bei dfcr.Montage nach innen

- &igr;&ogr;-

einfallen noch beim Betrieb aufgrund eines erhöhten Innendrucks nach außen ausbeulen können. Ein bevorzugtes Material zur Herstellung der Flachrohre 2 ist aushärtbares Aluminium (AlMgSi 0,5).

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 7 erfolgt die Verspannung der Flachrohre 2 und Lamellen 5 mit Hilfe der zusätzlich vorhandenen äußeren Spannmittel 9 bzw. 16. Alternativ dazu zeigen Fig. 9 und 10 zwei Ausfuhrungsbeispiele für Wärmeaustauschernetze 25 und 26, bei denen die Flachrohre bzw. Lamellen selbst die Spannmittel bilden.

In Fig. 9 sind zu diesem Zweck abwechselnd Flachrohre 27, 28 und Lamellen 5 zu einem Stapel bzw. Block übereinander gestapelt. Die abwechselnd eingesetzten Flachrohre 27, 28 besitzen trapez-, keil- oder dreieckförmige Querschnitte, wobei den kurzen Keilenden bzw. -spitzen entsprechende Seiten 27a bzw. 28a abwechselnd zur Vorder- bzw. Rückseite des Stapels weisen und den breiten Keilenden entsprechende Seiten 27b, 28b jeweils Abstände voneinander aufweisen, die etwas größer sind, als der in Fig. 9 dargestellten Tiefe des Wärmeaustauschernetzes 25 bzw. der Breite der Lamellen 5 entspricht. Die Lamellen 5 besitzen dagegen vorzugsweise durchgehend im wesentlichen rechteckige Querschnitte. Es ist daher möglich, die Flachrohre 27, 28 nach der Stapelbildung in Richtung von Pfeilen &khgr; gegeneinander zu verschieben und durch die dabei auftretende Keilwirkung den gesamten Stapel senkrecht dazu in Richtung von Pfeilen y. in der Höhe anwachsen zu lassen. Dazu wird z. B. einerseits der Stapel in wenigstens einer C-förmigen, in Fig. 9 gestrichelt angedeuteten Klammer 29 angeordnet, die auch über die ganze Länge des Stapels erstreckt sein kann, deren Seitenschenkel 29a sich an das oberste bzw. unterste Flachrohr 28 des Stapels anlegen können und deren Mittelschenkel 29b an den Seiten 27b der einen Flachrohre 27 anliegt. Die Verspannung erfolgt dann dadurch, daß von der anderen Seite her, wo die breiten Enden 28b der Flachrohre 28 liegen, mit einem schematisch durch eine strichpunktierte Linie 30 angedeuteten Werkzeug in Richtung der Pfeile &khgr; auf die Flachrohre 28 eingewirkt wird. Da die Flachrohre 27, 28 dabei nach oben und unten in Richtung der Pfeile &ggr; nur um ein vorgewähltes Toleranzmaß ausweichen können, wird der gesamte Stapel entgegengesetzt zur Richtung der Pfeile &ggr; fest verspannt, wodurch wie bei den anderen Ausfuhrungsbeispielen ein gut wärmeleitender Kontakt zwischen den Flachrohren 27, 28 und den Lamellen 5 hergestellt wird. Die in Fig. 9 übertrieben..groß, ^abgestellten JCeilwinkel 4?r EJachiphre .27, 28 können in der

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Praxis natürlich wesentlich kleiner sein.

Die Breiten der Flachrohre 27, 28 sind vorzugsweise um so viel größer, als die der Lamellen 5 gewählt, daß deren Vorder- bzw. Rückseiten im fertig vormontierten Zustand des Wärmeaustauschernetzes 25 an Anschlägen 27c, 28c anliegen, die an die Flachrohre 27, 28 angeformt sind.

Nach der beschriebenen Vormontage werden die Enden der Flachrohre 27, 28 wie bei den anderen Ausfuhrungsbeispielen in die Öffnungen von Bodenplatten od. dgl. eingesetzt, die den verspannten Zustand des aus den Flachrohren 27, 28 und Lamellen 5 gebildeten Stapels auch nach der Entfernung der Klammern 29 aufrechterhalten. Die Keilform der Flachrohre 27, 28 hat außerdem eine durch Reibung bewirkte Selbsthemmung derart zur Folge, daß Verschiebesicherungen entsprechend Fig. 8 nicht unbedingt benötigt werden.

Die Ausführungsform der Fig. 10 unterscheidet sich nur dadurch von der Ausführungsform nach Fig. 9, daß hier abwechselnd eingesetzte Lamellen 31, 32 mit trapez-, keil- bzw. dreieckförmigen Querschnitten und Flachrohre 33 mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitten vorgesehen sind. Im Gegensatz zu Fig. 9 bewirken daher hier die Lamellen 31, 32 die Verspannung des Wärmeaustauschernetzes 26. Im übrigen sind die Anordnung und Herstellung des Wärmeaustauschernetzes 26 nach Fig. 10 analog zu denen des Wärmeaustauschernetzes 25 nach Fig. 9.

Fig. 11-16 zeigen erfindungsgemäße Spannmittel 36 bis 39, die anstelle der Spannmittel 9 und 16 nach Fig. 1 bis 8 angewendet werden können.

Nach Fig. 11 bestehen die Spannmittel 36 aus C-förmigen, im wesentlichen biegesteifen Klammern, die nach dem Zusammendrücken eines gemäß Fig. 2 aus Rohren 2, Lamellen 5 und Seitenteilen 10 gebildeten Stapels von zwei Seiten her auf diesen aufgeschoben werden. Die Verspannung erfolgt dabei z. B. mit Hilfe von nicht dargestellten Preßwerkzeugen, die in Richtung der eingezeichneten Pfeile im Bereich von Flächen 41 angreifen, die in Fig. 11 schematisch auf dem oberen Seitenteil 10 angedeutet sind. Der Abstand von abgewinkelten Armen 36a, 36b der Spannmittel 36 ist dabei so gewählt, daß diese die

Lamellen 5 nach dem

durch die Verspannung.herheigeiührte elastispke \5erfßrmung:de£

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Entfernen der Spannwerkzeuge im wesentlichen aufrechterhalten.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 sind die Spannmittel 37 ebenfalls C-förmig ausgebildet und an ihren abgewinkelten Armen 37a mit Ösen 42 versehen. Die Seitenteile 10 sind dagegen auf ihren Ober- bzw. Unterseiten und an den Ösen 42 zugeordneten Stellen mit winkelförmigen Haltelaschen 43 versehen, die aus dem Seitenteil 10 durch Stanzen bzw. Prägen herausgedrückt sind und in Fig. 12 vorzugsweise unter einem Winkel von mehr als 90° nach oben bzw. unten abstehen. Die Öse 42 wird bei diesem Ausführungsbeispiel nach dem Verspannen des aus den Rohren 2, Lamellen 5 und Seitenteilen 10 gebildeten Stapels auf die zugeordnete Haltelasche 43 aufgeschoben, worauf diese, wie im linken Teil der Fig. 12 dargestellt ist, auf den Arm 37a und das betreffende Seitenteil 10 zurückgebogen wird. Dadurch ist einerseits ein Zurückfedern oder Aufbiegen der C-förmigen Spannmittel 37 nach dem Wegnehmen des Spannwerkzeugs sicher verhindert, während andererseits bei richtiger Dimensionierung durch das Umbiegen der Haltelaschen 43 ein gewisses Nachspannen der Spannmittel 37 möglich ist. Die Haltelaschen 43 bestehen wie die Seitenteile 10 zweckmäßig aus Aluminium. Im übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 im wesentlichen dem nach Fig. 11.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 unterscheidet sich nach dem von Fig. 12 nur dadurch, daß abgewinkelte Arme 38a der C-förmigen Spannmittel 38 mit einer Mehrzahl von seitlichen, zu den Rändern hin offenen, kammartigen Schlitzen 44 versehen und diesen an den Seitenteilen 10 befestigte Haltelaschen 45 zugeordnet sind. Die Haltelaschen 45 entsprechen den Haltelaschen 43 nach Fig. 12 bis auf den Unterschied, daß sie derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie nach dem Auffädeln je eines zugeordneten Schlitzes 44 auf zwischen den Schlitzen 44 verbleibende Stege 46 der Arme 38a und das Seitenteil 10 zurückgebogen werden, wie im linken Teil der Fig. 13 dargestellt ist. Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem nach Fig. 11.

Fig. 14 bis 17 zeigen schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem die C-förmigen Spannmittel bzw. Klammern 39 mit abgewinkelten Armen 39a versehen sind, die ausgestanzte Öffnungen 47 aufweisen (Fig. 15). Den freien Enden der Arme 39a zugewandte, die Öffnungen 47 begrenzende Randabschnitte 48 (Fig. 15,16) sind durch einen Biegevor-

.sie mit ihren an die

gang oder dgl. jetwas nach.oben gebegeo.bzj*·.·gewölbt, sq daß.sie

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Öffhungen 47 grenzenden Kanten 49 eine Art von Widerhaken bilden. Die Seitenteile 10 weisen dagegen an den Spannmitteln 39 zugeordneten Stellen je zwei in Längsrichtung der Rohre 2 ausgebildete und parallel zueinander angeordnete Schlitze 50, 51 auf, durch die ein flexibler Steg 52 nach Art einer Brücke entsteht. In diesem Fall werden die Arme 39a der Spannmittel 39 nach dem Verspannen des aus den Rohren 2, Lamellen 5 und Seitenteilen 10 gebildeten Stapels nacheinander in Querrichtung durch die beiden Schlitze 50, gesteckt, bis die Kanten 49 der Randabschnitte 48 widerhakenartig hinter den zugehörigen Stegen 52 einrasten und dadurch ein Zurückfedern der Spannmittel 39 verhindern, wie insbesondere im rechten Teil der Fig. 17 angedeutet ist. Im übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 bis 17 dem nach Fig. 11. Außerdem kann auch hier durch richtige Dimensionierung ein gewisses Nachspannen des Stapels bis zum Einrasten der Kanten 49 erreicht werden.

Abgesehen davon ist klar, daß die Spannmittel bzw. Klammern 36 bis 39 vorzugsweise aus Materialstreifen bestehen können, die z. B. aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung oder dgl. hergestellt und wie die Spannmittel 9 im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Rohre 2 erstreckt sind.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind entsprechend Fig. 14 Seitenteile 10 vorgesehen, deren die Schlitze 50, 51 aufweisenden und zur Aufnahme der Arme 39a der Spannmittel 39 bestimmten Abschnitte 10a als Vertiefungen zwischen erhöht liegenden Abschnitten 10b und 10c ausgebildet sind. Dadurch sind nur die Abschnitte 10a auf den außen liegenden Rohren 2 abgestützt. Dagegen haben die erhöhten Abschnitte 10b und 10c, wie insbesondere auch der linke Teil der Fig. 17 zeigt, keine Berührung mit den zugehörigen Rohren 2, sondern einen gewissen Abstand von diesen. Hierdurch wird erreicht, daß die Rohre 2 auch in ihren Abschnitten 10b, 10c zugeordneten Bereichen vom jeweiligen Wärmeaustauschmedium, insbesondere Luft, umströmt werden können. Außerdem können die Abschnitte 10b, 10c mit in Längsrichtung der Rohre 2 verlaufenden Aufwölbungen 1Od, 1Oe oder Sicken versehen werden (Fig. 17), die der Versteifung der Seitenteile 10 dienen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache W.e,ise. abgewandelt werden, können.· «Dies gilt insbesondere für die anhand der

Fig. 8 beschriebenen Rohre, die anstelle der integral mit ihnen verbundenen Abstandhalter 23 auch lose eingelegte Abstandhalter in Form von sogenannten Turbulatoren oder dergleichen aurweisen könnten. Weiter wäre es möglich, die aus Aluminium bestehenden Bodenplatten 17 durch solche aus anderen Materialien wie z.B. Kunststoff oder Stahl zu ersetzen und durch Spritzgießen oder dergleichen herzustellen. Weiter könnte im einfachsten Fall ein Wärmeaustauschernetz hergestellt werden, das lediglich aus zwei Flachrohren 2 und einer zwischen diesen beiden angeordneten Lamelle 5 besteht. Außerdem ist klar, daß die Flachrohre und/oder Lamellen auch aus anderen Materialien hergestellt werden könnten. Insbesondere könnte das Wärmeaustauschernetz z. B. mit Hilfe von Flachrohren aus einem anderen Metall oder Kunststoff und Lamellen aus Aluminium hergestellt werden, wobei die Bezeichnung "Flachrohre" auch solche Rohre einschließen soll, deren Breitseiten nicht exakt eben und parallel zueinander angeordnet sind und insbesondere leicht nach oben bzw. unten konvex gewölbt sein können. Weiterhin wäre es möglich, die Flachrohre in mehr als einer Reihe anzuordnen und dabei Bodenplatten zu verwenden, die in entsprechend vielen Reihen mit den Öffnungen zur Aufnahme von Rohrenden versehen sind. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf Spannmittel 9 in Form von Bändern, Drähten, Klammern od. dgl. beschränkt, da die elastische Verspannung der Flachrohre und Lamellen im Prinzip auch mit beliebigen anderen Spannmitteln wie z. B. geeigneten Formstücken od. dgl. erfolgen könnte. Anstelle der anhand der Fig. 11 bis 17 beschriebenen C-förmigen Klammern könnten auch analog zu Fig. 2 um das Wärmetauschernetz herumlaufende Spannbänder vorgesehen und deren Enden in der aus Fig. 12 bis 17 ersichtlichen Weise mit den Seitenteilen 10 verbunden werden. Alternativ dazu ist es außerdem möglich, die Enden dieser Spannbänder oder auch die Arme 36a und 36b sowie 37a, 38a und 39a der Spannmittel 36 bis 39 durch Schweißen od. dgl. fest mit den Seitenteilen 10 zu verbinden. Bei der Verwendung von vergleichsweise kurzen Flachrohren und insbesondere bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 9 und 10 könnten zusätzliche Spannmittel 9 bzw. 16 auch völlig fehlen und gegebenenfalls die Bodenplatten mit Mitteln versehen sein, die eine vorgewählte Vorspannung des Wärmeaustauschernetzes aufrecht- erhalten und damit eine einseitige Belastung der Dichtungen in den Bodenplatten vermeiden. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.

Claims

1. Wärmeaustauschernetz mit einer Mehrzahl von Flachrohren (2) und zwischen den Flachrohren (2) angeordneten, in wärmeleitendem Kontakt mit diesen befindlichen Lamellen (5), wobei der wärmeleitende Kontakt allein durch gegenseitige Verspannung der Flachrohre (2) und Lamellen (5) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5) in Richtung der Verspannung elastisch verformbar sind.

2. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Verspannung wenigstens ein Spannmittel (9, 16, 36 bis 39) vorgesehen ist, das auf ein am weitesten außen liegendes Flachrohr (2) oder am weitesten außen liegendes Seitenteil (10, 20) einwirkt.

3. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel (9, 36 bis 39) ein Band, ein Draht, eine Klammer, ein Formstück od. dgl. ist.

4. Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5) eine Vielzahl von wellenförmig nebeneinander angeordneten Nocken (7) aufweisen, die mit Mitteln zur Förderung ihrer elastischen Verformbarkeit versehen sind.

5. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (7) elastisch verformbare Rücken (12, 15) und/oder Flanken (14) aufweisen.

6. Wärmeaustauschernetz nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Verschiebungen zwischen den Flachrohren (2) und den Lamellen (5) verhindernde Verschiebesicherungen aufweist.

7. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebesicherungen in Längsrichtung der Flachrohre (2) und Lamellen (5) verlaufende, formschlüssig zusammenwirkende Rippen (17) und Nuten (18) enthalten.

8. Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (2) mit in sie eingelegten oder mit ihnen aus einem Stück bestehenden Abstandhaltern (23) versehen sind.

9. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (19) aus den Stützstegen von Mehrkammerrohren bestehen.

10. Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Verspannung trapez-, keil- oder dreieckförmige Flachrohre (27, 28) und/oder Lamellen (31, 32) vorgesehen sind.

11. Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzliche Seitenteile (10) aufweist und die Spannmittel (37 bis 39) aus C- förmigen, mit den Seitenteilen (10) fest verbundenen Klammern bestehen.

12. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern an ihren Enden mit Ösen (42) oder Schlitzen (44) und die Seitenteile (10) mit in diese einführbaren, verbiegbaren Haltelaschen (43, 45) versehen sind.

13. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern an ihren Enden mit den Seitenteilen (10) durch Schweißen verbunden sind.

14. Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (10) mit durch Schlitze (50,51) gebildeten brückenartigen Stegen (52) und die Klammern an ihren Enden mit hinter den Stegen (52) verrastbaren Kanten (49) versehen sind.

15. Wärmeaustauscher mit einem Wärmeaustauschernetz (1, 25, 26), dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaustauschernetz (1, 25, 26) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.

16. Wärmeaustauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß er die Enden der Flachrohre (2, 27, 28, 33) aufnehmende Bodenplatten (17) enthält und mit Mitteln zur Aufrechterhaltung einer vorgewählten Verspannung des Wärmeaustauschernetzes (1, 25, 26) versehen ist.

17. Wärmeaustauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ausschließlich an den Bodenplatten vorgesehen sind.