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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flachrohr für einen Wärmeübertrager mit einer Außenwand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Wärmeübertrager mit einem solchen Flachrohr sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Wärmeübertrager.
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Aus der
EP 3 239 641 A1 ist ein weiteres gattungsgemäßes Flachrohr für einen Wärmeübertrager bekannt, welches einen längsendseitigen Einlass und einen in einer Längsrichtung dazu beabstandeten längsendseitigen Auslass aufweist. Der Auslass und der Einlass begrenzen dabei jeweils lediglich eine Teilquerschnittsfläche des Flachrohres und sind diagonal gegenüberliegend angeordnet, wobei in dem Flachrohr selbst zusätzlich Strömungsleitelemente angeordnet sind. Hierdurch soll insbesondere ein verbesserter Wärmeübertrag und damit eine verbesserte Leistung erreicht werden können.
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In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend höhere Anforderungen an Kühlkomponenten, wie beispielsweise Kühlmittel, Kühler, Kältemittelkühler oder Kondensatoren gestellt, wobei aufgrund eines vorgegebenen Bauraums eine Vergrößerung von wärmeübertragenden Oberflächen, die zugleich zu einer Vergrößerung des für den Wärmeübertrager erforderlichen Bauraumbedarfs führen, nicht zielführend sind.
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Generell kann eine Leistungssteigerung, beispielsweise eines Kondensators mit einem sich nicht äußerlich ändernden Bauraumbedarf durch Änderungen auf der Luftseite oder auf der Kältemittelseite erreicht werden. Üblicherweise werden dabei in Kondensatoren extrudierte Flachrohre mit einer Außenwand und mehreren Innenwänden eingesetzt, die mehrere Strömungskanäle voneinander trennen. Prozesstechnisch können dabei Kanalabmaße von größer 0,5 mm problemlos hergestellt werden, während Kanalabmaße von kleiner als 0,4 mm nicht oder nur sehr schwierig herstellbar sind. Alternativ können selbstverständlich auch Falzrohre mit innenliegenden Wellrippen vorgesehen werden, wobei derartige Falzrohre aufgrund der vergleichsweise dünnen Außenwand einen hohen Wärmeübertrag und damit eine hohe Leistung ermöglichen.
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Eine weitere Leistungssteigerung durch eine Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche im Flachrohr selbst ist mit den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Flachrohren nur noch eingeschränkt möglich, da die Mindestgröße der Strömungskanäle nicht mehr signifikant reduziert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Flachrohr der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine erhöhte Wärmeübertragungsleistung ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein bekanntes Flachrohr für einen Wärmeübertrager mit einer umlaufenden und geschlossenen Außenwand auszustatten und in dem Flachrohr selbst zumindest ein geschäumtes Wärmeübertragungselement anzuordnen. Ein derartig geschäumtes Wärmeübertragungselement kann beispielsweise als Wellrippe oder als in Flachrohrlängsrichtung verlaufende Innenwand ausgebildet sein, wobei letztere zwei benachbarte Strömungskanäle voneinander trennt. Das geschäumte Wärmeübertragungselement besitzt dabei einen offenporigen Schaum bzw. eine Netzstruktur, welcher/welche beispielsweise durch Aufschäumen innerhalb des Flachrohrs oder aber auch durch ein nachträgliches Einschieben oder Einlegen oder ein anderes Verfahren hergestellt werden kann. Durch das zumindest eine geschäumte Wärmeübertragungselement kann die zum Wärmeübertrag zur Verfügung gestellte Oberfläche innerhalb des Flachrohrs deutlich gesteigert werden, wodurch auch eine erhöhte Leistung erzielbar ist. Ein weiterer Vorteil eines derartigen geschäumten Wärmeübertragungselementes ist, dass dieses nicht nur eine vergrößerte Oberfläche, sondern zugleich auch ein verringertes Gewicht aufweist, was sich insbesondere im Fahrzeugbau als großer Vorteil erweist. Das geringe Gewicht beeinträchtigt dabei jedoch nicht den Berstdruck, so dass dieser gleich bleibt. Durch die erhöhte Festigkeit des geschäumten Wärmeübertragungselementes gegenüber einem Vollmaterial mit gleicher Feststoffquerschnitte ist somit zur Berstdruckerfüllung weniger Material erforderlich, als bei einem herkömmlichen Flachrohr.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Flachrohr mit der Außenwand als einstückiges Extrusionsprofil ausgebildet. Hier bietet sich insbesondere eine Ausbildung als Aluminiumstrangpressprofil an, da Aluminium nicht nur leicht ist, sondern auch einen hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist. Ein derartiges Extrusionsprofil ist dabei kostengünstig und qualitativ hochwertig herstellbar.
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Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass das Flachrohr mit der Außenwand als Falzrohr oder als geschweißtes Rohr ausgebildet ist. Insbesondere bei der Ausbildung als Falzrohr oder als geschweißtes Rohr können dabei äußerst dünne Blechstärken verwendet werden, die einen hohen Wärmeübertrag und damit eine hohe Leistung des Flachrohrs bzw. eines damit ausgestatteten Wärmeübertragers ermöglichen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das zumindest eine Wärmeübertragungselement als Metallschaum ausgebildet oder weist einen solchen auf. Metallschäume bieten dabei den großen Vorteil, einerseits eine große für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Oberfläche bereitzustellen und andererseits vom Material her einen hohen Wärmeleitkoeffizient zu besitzen. Denkbar ist dabei beispielsweise, dass sowohl die Außenwand des Flachrohres als auch das geschäumte Wärmeübertragungselement aus Aluminium ausgebildet sind, wodurch insbesondere Korrosionsprobleme, wie beispielsweise Kontaktkorrosion oder Korrosionsprobleme aufgrund unterschiedlicher Spannungspotentiale reduziert werden können.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Wärmeübertrager mit einem Sammelkasten mit einem Rohrboden anzugeben, der einen Durchzug aufweist, in dem ein Flachrohr nach einem der zuvor beschriebenen Absätze dicht aufgenommen ist. Hierdurch können die für das Flachrohr zuvor beschriebenen Vorteile auch auf den Wärmeübertrager übertragen werden, so dass dieser bei gleichem äußerem Bauraum eine höhere Leistung, insbesondere Kühlleistung, aufweist. Ein derartiger Wärmeübertrager kann beispielsweise als Kühlmittelkühler, als Kältemittelkühler oder als Kondensator ausgebildet sein und dadurch eine vielfältige Abdeckung in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Elektrofahrzeug, abdecken.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 ein erfindungsgemäßes Flachrohr mit einem geschäumten Wärmeübertragungselement,
- 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit mehreren innenliegenden, geschäumten Wärmeübertragungselementen,
- 3 einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit einem erfindungsgemäßen Flachrohr.
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Entsprechend den 1 bis 3 weist ein erfindungsgemäßes Flachrohr 1 für einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 2 (vgl. 3) eine Außenwand 3 und zumindest ein innenliegendes und geschäumtes Wärmeübertragungselement 4 auf. Über das innerhalb der Außenwand 3 des Flachrohres 1 angeordnete und geschäumte Wärmeübertragungselement 4 kann eine vergrößerte Wärmeübertragungsfläche und damit eine gesteigerte Leistung, hinsichtlich des Wärmeübertrags, erreicht werden. Das Flachrohr 1 mit der Außenwand 3 kann dabei beispielsweise als einstückiges Extrusionsprofil ausgebildet sein oder alternativ als Falzrohr bzw. als geschweißtes Rohr. Unabhängig von der Herstellung kann dabei die Außenwand 3 kostengünstig und qualitativ hochwertig hergestellt werden.
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Das zumindest eine Wärmeübertragungselement kann dabei beispielsweise einen Metallschaum aufweisen oder als solcher ausgebildet sein. Auch denkbar ist, dass das zumindest eine Wärmeübertragungselement 4 als Wellrippe oder als in Flachrohrlängsrichtung 5 verlaufende Innenwand ausgebildet ist (vgl. 2), die zwei benachbarte Strömungskanäle 6 voneinander trennt. Eingesetzt werden kann das erfindungsgemäße Flachrohr 1 beispielsweise in einem Wärmeübertrager 2, der beispielsweise einen Sammelkasten 7 (vgl. 3) mit einem Rohrboden 8 besitzt, wobei der Rohrboden 8 wiederum einen Durchzug 9 aufweist, in welchem ein solches Flachrohr 1 dicht aufgenommen ist. Selbstverständlich besitzt dabei der Rohrboden 8 eine Vielzahl an solchen Durchzügen 9, in welchen eine Vielzahl an Flachrohren 1 aufgenommen werden kann.
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Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager 2 kann dabei als Kondensator, als Kältemittelkühler, als Kühlmittelkühler oder als jeder andere Wärmeübertrager, insbesondere in einem Fahrzeug, ausgebildet sein. Eingesetzt wird ein derartiger Wärmeübertrager 2 beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 10, wobei das Kraftfahrzeug 10 beispielsweise als Elektrofahrzeug, als Hybridfahrzeug oder als rein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug 10 ausgebildet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 204535503 U [0002]
- EP 3239641 A1 [0003]
