DE202022102603U1 - System mit Wärmeübertragung und Kanal - Google Patents

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Abstract

System (1),
- mit einem Wärmeübertrager (2), der aufweist:
• zwei Kästen (4), welche gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils einen Flansch (5) aufweisen,
• mit zwischen den Kästen (4) verlaufenden und in den Kästen (4) gesteckten Rohrkörpern (6), insbesondere Flachrohren (7),
• wobei durch im Betrieb durch die Kästen (4) und die Rohrkörper (6) ein Temperierfluid strömt,
- mit einem Kanal (3), durch den im Betrieb ein Strömungspfad (8) von Luft führt,
- wobei die Rohrkörper (6) im Strömungspfad (8) angeordnet sind, sodass das Temperierfluid und Luft im Betrieb im Wärmeübertrager (2) fluidisch getrennt Wärme übertragen,
- wobei der Kanal (3) für den jeweiligen Kasten (4) eine zugehörige Aufnahme (9) aufweist,
- wobei der jeweilige Kasten (4) in der zugehörigen Aufnahme (9) angeordnet ist,
- wobei die jeweilige Aufnahme (9) zumindest einen im Kanal (3) ausgeformten und abstehenden Vorsprung (10) aufweist, welcher die Aufnahme (9) gegenüber dem Strömungspad (8) abdichtet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System mit einem Wärmeübertrager sowie einem Kanal, wobei der Kanal für Kästen des Wärmeübertragers Aufnahmen aufweist.
  • Wärmeübertrager sind üblicherweise fluidisch getrennt von zwei Fluiden durchströmt, sodass die beiden Fluide im Betrieb des Wärmeübertragers voneinander fluidisch getrennt aufeinander Wärme übertragen. Beispielsweise können durch einen solchen Wärmeübertrager im Betrieb Luft sowie ein Temperierfluid voneinander fluidisch getrennt strömen, um die Luft mittels des Temperierfluid zu heizen oder umgekehrt.
  • In einem zugehörigen System wird im Betrieb Luft mittels eines Kanals zum Wärmeübertrager geführt.
  • Ein solches System ist beispielsweise aus der DE 60 2005 005 900 T2 bekannt. Der Wärmeübertrager weist zwei gegenüberliegende Kästen sowie zwischen den Kästen Rohrkörper auf, durch welche das Temperierfluid strömt. Die Rohrkörper sind ferner im Kanal angeordnet, sodass sie im Betrieb von der Luft umströmt sind. Der Kanal weist für den jeweiligen Kasten eine zugehörige Aufnahme auf. Um die Strömung der Luft durch die Aufnahmen zu verringern, sind die Aufnahmen derart geformt, dass die Form zu einer zumindest doppelten Umlenkung der Luft innerhalb der Aufnahmen führt.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein System der vorstehend genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht demnach auf dem allgemeinen Gedanken, in der Aufnahme eines Kanals zum Aufnehmen eines Kastens eines Wärmeübertragers zumindest einen abstehenden Vorsprung, insbesondere in der Art einer Rippe oder eines Schenkels, vorzusehen, welcher die Aufnahme gegenüber der Strömung der Luft durch den Kanal abdichtet. In der Folge kann zum Abdichten der Aufnahmen auf weitergehende Maßnahmen verzichtet werden. Somit ist die Herstellung des Systems erheblich vereinfacht und kostengünstiger. Durch die somit erfolgte zuverlässige Abdichtung ist ferner eine erhöhte Effizienz des Wärmeübertragers erreicht.
  • Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist ein System den Wärmeübertrager sowie den Kanal auf. Der Wärmeübertrager weist zwei Kästen auf, welche gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils einen Flansch aufweisen. Zudem weist der Wärmeübertrager zwischen den Kästen verlaufende und in den Kästen gesteckte Rohrkörper, vorzugsweise Flachrohre, auf. Im Betrieb strömt durch die Kästen und durch die Rohrkörper ein Temperierfluid. Durch den Kanal strömt im Betrieb Luft. Das heißt, dass ein Strömungspfad von Luft durch den Kanal führt. Die Rohrkörper des Wärmeübertragers sind dabei im Strömungspfad angeordnet. Somit werden die Rohrkörper im Betrieb von Luft umströmt. In der Folge kommt es im Betrieb zu einer fluidisch getrennten Wärmeübertragung zwischen dem Temperierfluid und der Luft. Der Kanal weist für den jeweiligen Kasten eine zugehörige Aufnahme auf, wobei der jeweilige Kasten in der zugehörigen Aufnahme angeordnet ist. Die jeweilige Aufnahme weist dabei zumindest einen im Kanal ausgeformten und abstehenden Vorsprung auf, welcher die Aufnahme gegenüber dem Strömungspad abdichtet.
  • Unter „Abdichten“ ist vorliegend zumindest eine Reduzierung der Strömung der Luft durch die entsprechende Aufnahme zu verstehen.
  • Es versteht sich, dass grundsätzlich auch lediglich eine der Aufnahmen mit einem solchen Vorsprung versehen sein kann.
  • Bevorzugt ist es, wenn der Wärmeübertrager mit den Kästen in die Aufnahmen des Kanals eingeschoben ist.
  • Vorteilhaft ist zumindest eine der Aufnahmen, bevorzugt die jeweilige Aufnahme als einen nach außen abstehenden Abschnitt des Kanals geformt. Mit anderen Worten, es ist bevorzugt, wenn der Kanal zum Ausbilden der Aufnahmen nach außen vorsteht. Somit wird der durchströmbare Querschnitt für die Rohrkörper durch die Aufnahmen nicht oder zumindest reduziert verringert.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist zumindest eine der Aufnahmen U-förmig ausgebildet und weist somit zwei abstehende Schenkel als Vorsprünge auf. Der jeweilige Vorsprung kann dabei in den Flansch des zugehörigen Kastens greifen oder außerhalb des Flansches angeordnet sein, den Flansch also außen umgeben. Somit ist es also möglich, dass zumindest ein Schenkel in den Flansch des zugehörigen Kastens greift, und/oder dass zumindest eine der Aufnahmen den zugehörigen Kasten mit den Schenkeln umgibt.
  • Ebenso können die Vorsprünge im Kasten eine Grundform in der Art eines „I“ oder eines „L“ bilden.
  • Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen zumindest eine der Aufnahmen zwei äußere abstehende Schenkel als Vorsprünge und zwei und innere abstehende Schenkel als Vorsprünge aufweist. Insbesondere kann die Aufnahme somit in der Art einer doppelten „U“ geformt sein. Dabei umgeben bevorzugt die äußeren Schenkel den zugehörigen Kasten. Zudem ist es bevorzugt, wenn die inneren Schenkel in den Flansch des zugehörigen Kastens greifen und/oder an den Kasten stoßen, wenigstens lokal.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen kontaktiert zumindest einer der Vorsprünge, insbesondere Schenkel, den Kasten und/oder den Flansch lokal. Vorzugsweise kontaktiert zumindest einer der Vorsprünge, insbesondere Schenkel, den Kasten und/oder den Flansch an distalen Enden lokal.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen zumindest einer oder zumindest zwei der Vorsprünge, insbesondere Schenkel, auf dem Kasten entlang laufen, elastisch am Kanal (3) angebunden sind und ganz oder lokal den Kasten berühren. Vorzugsweise berührt der zumindest eine Vorsprung, insbesondere Schenkel, den Kasten an den distalen Enden.
  • Die lokale Berührung und somit der lokale Kontakt des Kastens und/oder des Flanschs führt dazu, dass unterschiedliche Temperaturausdehnungen und Toleranzen durch Reibschluss und/oder Kraftschluss kompensieren werden und gleichzeitig ein Klappern bei Rüttelbewegungen verhindern wird, da der Wärmeübertrager dann geklemmt fixiert ist aber dennoch sich in zumindest einer Richtung, insbesondere in Z-Richtung und/oder Y-Richtung, sich bewegen bzw. expandieren kann. Somit ist also das Prinzip eines Festlager-Loslagers umgesetzt. Im Ergebnis sind Thermospannungen im Kanal bzw. im Wärmeübertrager verhindert oder zumindest reduziert, sodass der Wärmeübertrager eine erhöhte Lebensdauer aufweist und die Bauteile mit geringer Zusatzbelastung sicher gegeneinander positioniert und fixieren werden können.
  • Gemäß vorteilhafter Varianten weist zumindest eine der Aufnahmen zumindest zwei Vorsprünge auf, welche gemeinsam mit dem zugehörigen Kasten in der Art einer Labyrinth-Dichtung zusammenwirken. Bevorzugt ist es dabei, wenn die Vorsprünge in der Art von abstehenden Rippen ausgebildet sind.
  • Vorstellbar ist es, dass zumindest eine der Aufnahmen den zugehörigen Kasten mit den Vorsprüngen umschließt.
  • Der Wärmeübertrager, insbesondere die Kästen und/oder die Rohrkörper, sind vorteilhaft aus einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Aluminium, Messing, Kupfer, Eisen. Vorstellbar ist es auch, den Wärmeübertrager zumindest teilweise aus Kunststoff herzustellen.
  • Der Kanal, insbesondere die Aufnahme, ist vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise aus einem Thermoplast. Dabei kann der Kunststoff Füllstoffe enthalten und/oder verstärkt sein. Vorzugsweise ist der Kanal aus Thermoplasten und Blends.
  • Auch können Polypropylen (PP) und Blends mit oder ohne Verstärkungsmaterialien, Polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethyleneterephthalate (PET), Polybutyleneterephthalate (PBT), PVC, PA (PAGF30, PA6 GF35) POM und dergleichen zum Einsatz kommen.
  • Vorstellbar ist es auch, das System in 1K, 2K- oder Mehr-K-Teile, vorzugsweise in Hart-Weich Kombinationen, herzustellen, insbesondere sofern das Abdichten integriert werden kann. Besonders vorteilhaft sind aber 1K Lösungen. 2- oder mehr K-Lösungen, diese können insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn es die Einsatzbedingungen erforderlich machen.
  • Insbesondere können Anschlussleitungen des Wärmeübertragers und/oder flexible Schläuche aus EPDM, SEBS, TPE, TPU, Silikone Gummi Blends sein.
  • Die Oberflächen können, insbesondere je nach Lage, glatt und mit/ohne Strukturen sein.
  • Es können Lötstrukturen auf Wärmetauscher vorhanden sein. Spritzgussteile sind in der Regel mit glatten Oberflächen versehen.
  • Zu möglichen Verbindungsarten zählen Formschluss über Vorsprünge und/oder Nuten. Ebenso kann Kraftschluss/Reibschluss über lokale Verdickungen an Kanalteilen, Vorsprüngen oder Nutwänden vorhanden sein, insbesondere so, dass dadurch der Wärmetauscher geklemmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann aber noch in Z- und/oder Y-Richtung eine Ausdehnung ermöglicht werden, um Temperaturunterschiede und Toleranzen der Abmessungen zu kompensieren.
  • Vorstellbar ist es, lokale Klemm- und/oder Schabe-Rippen, vorzugsweise im Endbereich der Einschubrichtung der Kästen in den Aufnahmen und/oder auf der Gegenseite der Einschuböffnung vorzusehen. Prinzipiell ist es auch möglich Aufnahme zur Abdichtung Schaum vorzusehen.
  • Das System kommt beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz.
  • Im Kraftfahrzeug kann der Wärmeübertrager Bestandteil einer Klimaanlage sein.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • 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.
  • 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 Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • 1 einen Schnitt durch ein System mit einem Kanal und einem in Aufnahmen des Kanals aufgenommenen Wärmeübertrager,
    • 2 einen Schnitt durch das System bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 3 drei verschiedene Schnitte durch die Aufnahme bei jeweils unterschiedlichem Ausführungsbeispiel,
    • 4 einen Schnitt durch das System bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
    • 5 einen Schnitt durch das System bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 6 drei verschiedene Schnitte durch die Aufnahme bei jeweils unterschiedlichem Ausführungsbeispiel nur auf einer Schenkelseite,
    • 7 bis 18 jeweils einen Schnitt durch das System bei jeweils einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • Ein System 1, wie es in den 1 bis 18 beispielhaft gezeigt ist, weist einen Wärmeübertrager 2 sowie einen Kanal 3 auf. Der Wärmeübertrager 2 weist zwei Kästen 4 auf, welche gegenüberliegend angeordnet sind. Der jeweilige Kasten 4 weist einen Flansch 5 auf. Zudem weist der Wärmeübertrager 2 zwischen den Kästen 4 verlaufenden und in den Kästen 4 gesteckte Rohrkörpern 6 auf. Die Rohrkörper 6 sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils als ein Flachrohr 7 ausgebildet. Im Betrieb strömt durch die Kästen 4 und die Rohrkörper 6 ein Temperierfluid. Der Kanal 3 ist im Betrieb von Luft durchströmt. Ein Strömungspfad 8 von Luft führt also durch den Kanal 3. Die Rohrkörper 6 sind dabei im Strömungspfad 8 angeordnet, sodass das Temperierfluid und die Luft im Betrieb im Wärmeübertrager 2 fluidisch getrennt Wärme übertragen. Insbesondere kühlt somit die Luft das Temperierfluid oder wird mit dem Temperierfluid geheizt. Der Kanal 3 weist für den jeweiligen Kasten 4 eine zugehörige Aufnahme 9 auf, in welcher der jeweilige Kasten 4 angeordnet ist. Die Aufnahmen 9 stehen in den gezeigten Ausführungsbeispielen von Kanal 3, mit Ausnahme der in 16 und in 18 oben gezeigten Aufnahme 9 und der in 17 unten gezeigten Aufnahme 9 nach außen ab. Dabei weist die jeweilige Aufnahme 9 zumindest einen im Kanal 3 ausgeformten und abstehenden Vorsprung 10 auf, welcher die Aufnahme 9 gegenüber dem Strömungspad 8 abdichtet. Somit ist es insbesondere möglich, auf andere abdichtende Maßnahmen, beispielsweise auf Schäume, zum Abdichten der Aufnahme 9 gegenüber dem Strömungspfad 8 zu verdichten. Durch das Abdichten kommt es zu einer gezielten Strömung der Luft zwischen den Rohrkörpern 6 und folglich einer verbesserten Wärmeübertragung zwischen der Luft und dem Temperierfluid.
  • In den 3 und 6 sind jeweils lediglich Schnitte durch eine solche Aufnahme 9 zu sehen. Die übrigen Figuren zeigen Schnitte durch das System 1, in welchen lediglich einer der Rohrkörper 6 des Wärmeübertragers 2 sichtbar ist.
  • Wie den Figuren entnommen werden kann, weist in den gezeigten Ausführungsbeispielen die jeweilige Aufnahme 9, mit Ausnahme der in 18 oben gezeigten Aufnahme 9, eine mehr oder weniger U-förmige Grundform auf. Somit weist die jeweilige Aufnahme 9 mit der U-Form zwei abstehende Schenkel 11 als Vorsprünge 10 auf. Zum Abdichten der Aufnahme 9 gegenüber dem Strömungspfad 8 greifen Schenkel 11 in den Flansch 5 des zugehörigen Kastens 4 (siehe beispielsweise 1 und 2). Alternativ oder zusätzlich können Schenkel 11 zum Abdichten der Aufnahme 9 gegenüber dem Strömungspfad 8 den zugehörigen Kasten 4 umgeben (siehe beispielsweise 4 und 5).
  • Zum Abdichten der Aufnahme 9 gegenüber dem Strömungspfad 8 ist es, wie beispielsweise den 7 und 8 entnommen werden kann, ferner möglich, dass zumindest eine der Aufnahmen 9 zwei äußere abstehende Schenkel 11 als Vorsprünge 10 und zwei und innere abstehende Schenkel 11 als Vorsprünge 10 aufweist. Insbesondere kann die Aufnahme 9 mit den Schenkeln 11 somit eine Grundform in der Art einer doppelten „U“ aufweisen. Dabei umgeben die äußeren Schenkel 11 den zugehörigen Kasten 4. Zudem können die inneren Schenkel 11, wie beispielsweise 7 entnommen werden kann, in den Flansch 5 des zugehörigen Kastens 4 greifen. Ebenso können die inneren Schenkel 11, wie beispielsweise 10 entnommen werden kann, an den zugehörigen Kasten 4 stoßen.
  • Zum Abdichten der Aufnahme 9 gegenüber dem Strömungspfad 8 ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass zumindest eine der Aufnahmen 9 zumindest zwei Vorsprünge 10 aufweist, welche gemeinsam mit dem zugehörigen Kasten 4 in der Art einer Labyrinth-Dichtung 12 zusammenwirken, wie beispielsweise 10 entnommen werden kann.
  • Bei einer weiteren oder alternativen Maßnahme zum Abdichten der Aufnahme 9 gegenüber dem Strömungspfad 8 kann die Aufnahme 9 den zugehörigen Kasten 4 mit den Vorsprüngen 10 umschließen, wie beispielsweise 12 entnommen werden können.
  • Wie der in 18 oberen Aufnahme 9 entnommen werden kann, kann zumindest eine Aufnahme 9 auch eine gekrümmte/gerundete Grundform aufweisen, welche den zugehörigen Kasten 4 umschließt und/oder derartige Vorsprünge 10 aufweist.
  • Das System 1 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 20 zum Einsatz kommen. Im Kraftfahrzeug 20 kann mit dem Wärmeübertrager 2 beispielsweise eine nicht weiter gezeigte Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 20 betrieben werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 602005005900 T2 [0004]

Claims (7)

  1. System (1), - mit einem Wärmeübertrager (2), der aufweist: • zwei Kästen (4), welche gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils einen Flansch (5) aufweisen, • mit zwischen den Kästen (4) verlaufenden und in den Kästen (4) gesteckten Rohrkörpern (6), insbesondere Flachrohren (7), • wobei durch im Betrieb durch die Kästen (4) und die Rohrkörper (6) ein Temperierfluid strömt, - mit einem Kanal (3), durch den im Betrieb ein Strömungspfad (8) von Luft führt, - wobei die Rohrkörper (6) im Strömungspfad (8) angeordnet sind, sodass das Temperierfluid und Luft im Betrieb im Wärmeübertrager (2) fluidisch getrennt Wärme übertragen, - wobei der Kanal (3) für den jeweiligen Kasten (4) eine zugehörige Aufnahme (9) aufweist, - wobei der jeweilige Kasten (4) in der zugehörigen Aufnahme (9) angeordnet ist, - wobei die jeweilige Aufnahme (9) zumindest einen im Kanal (3) ausgeformten und abstehenden Vorsprung (10) aufweist, welcher die Aufnahme (9) gegenüber dem Strömungspad (8) abdichtet.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest eine der Aufnahmen (9) U-förmig ausgebildet ist und somit zwei abstehende Schenkel (11) als Vorsprünge (10) aufweist, und dass • zumindest ein Schenkel (11) in den Flansch (5) des zugehörigen Kastens (4) greift, und/oder · zumindest eine der Aufnahmen (9) den zugehörigen Kasten (4) mit den Schenkeln (11) umgibt.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest eine der Aufnahmen (9) zwei äußere abstehende Schenkel (11) als Vorsprünge (10) und zwei und innere abstehende Schenkel (11) als Vorsprünge (10) aufweist, - dass die äußeren Schenkel (11) den zugehörigen Kasten (4) umgeben und die inneren Schenkel (11) in den Flansch (5) des zugehörigen Kastens (4) greifen und/oder an den Kasten (4) stoßen.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine der Aufnahmen (9) zumindest zwei Vorsprünge (10) aufweist, welche gemeinsam mit dem zugehörigen Kasten (4) in der Art einer Labyrinth-Dichtung (12) zusammenwirken.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Aufnahmen (9) den zugehörigen Kasten (4) mit den Vorsprüngen (10) umschließt.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Vorsprünge (10), insbesondere Schenkel (11), den Kasten (4) und/oder den Flansch (5), vorzugsweise an distalen Enden, lokal kontaktiert.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer oder zwei der Vorsprünge (10), insbesondere Schenkel (11), auf dem Kasten (4) entlanglaufen, elastisch am Kanal (3) angebunden sind und ganz oder lokal, vorzugsweise an den distalen Enden, den Kasten (4) berührt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE602005005900T2 (de) 2004-06-21 2009-07-16 Valeo Systemes Thermiques Gehäuse mit Labyrinthdichtung, für eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Innenraums.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602005005900T2 (de) 2004-06-21 2009-07-16 Valeo Systemes Thermiques Gehäuse mit Labyrinthdichtung, für eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Innenraums.

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