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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Gasströmen, insbesondere
zum Beheizen von Innenräumen,
wie von Kraftfahrzeugen, zum Erwärmen
der Ansaugluft von Motoren oder dergleichen, mit wenigstens einer
im Wesentlichen rohrförmigen
Erwärmungseinheit
mit auf dieser angeordneten Lamellen zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas,
insbesondere Luft, wobei die Lamellen klemmend auf der Außenseite
des Rohres angeordnet sind. Sie ist ferner auf eine Lamelle einer
solchen Vorrichtung gerichtet.
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Zur
Beheizung der Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen ist es bekannt,
unter Einsatz von Abgaswärmetauschern
die Abwärme
des Antriebsmotors zu verwenden. Nachteilig hierbei ist, dass insbesondere
bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Aufwärmung des Innenraums bzw. der
Fahrgastzelle erst mit deutlicher Verzögerung nach mehreren Minuten
eintritt, was für
die Insassen äußerst unangenehm
ist. Darüber
hinaus weisen moderne Motoren einen höheren Wirkungsgrad auf, so dass
sie weniger Abwärme
erzeugen, welche zur Erwärmung
des Innenraums des Kraftfahrzeugs bei großer Kälte nicht mehr ausreicht.
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Die
DE 198 48 169 A1 beschreibt
eine gattungsgemäße Vorrichtung
zur Beheizung von Innenräumen,
insbesondere von Kraftfahrzeugen. Die Vorrichtung weist eine Vielzahl
von zur Wärmeabgabe an
das zu erwärmende
Gas vorgesehenen Lamellen auf, welche in paralleler Anordnung auf
einer beheizbaren Erwärmungseinheit
in Form eines oder mehrerer parallel angeordneter Profilrohre, insbesondere Vierkantrohre,
klemmend aufsitzen, wobei das bzw. die Vierkantrohre jeweils eine
bzw. mehrere Ausnehmungen der Lamellen durchsetzen. Zur verbesserten Wärmeübertragung
zwischen den Vierkantrohren und den Lamellen ist vorgesehen, die
den Vierkantrohren zugewandten Ränder
der Durchbrüche
der Lamellen unter Bildung von mit den Rohren in Kontakt stehenden
Laschen aus der Lamellenebene heraus umzubiegen. Ferner sind die
Lamellen an ihren zur Wärmeabgabe
an das zu erwärmende
Gas dienenden Bereichen, welche sich in Längsrichtung der Lamellen radial
von den Rohren weg bzw. zwischen diesen erstrecken, mit aus der
Lamellenebene herausgebogenen Klemmlaschen ausgestattet, welche an
der jeweils benachbarten Lamelle elastisch zur Anlage gelangen und
die Anordnung einer Vielzahl von Lamellen nebeneinander somit stabilisieren. Schließlich weisen
die Lamellen – in
Längserstreckungsrichtung
derselben betrachtet – seitlich
der Durchbrüche
angeordnete und in Längsrichtung
der Lamellen verlaufende Sicken auf, welche den Klemmsitz der Lamellen
auf den Vierkantrohren stabilisieren.
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Aufgrund
des Klemmsitzes der Lamellen auf den Profilrohren können bei
Temperaturveränderungen
auftretende Dimensionsänderungen
sowohl der Lamellen als auch der Rohre ausgeglichen werden, so dass
ein dauerhafter und gegenüber
Vibra tionen stabiler Sitz der Lamellen unter Gewährleistung einer steten Wärmeübertragung
zwischen Vierkantrohr und Lamellen sichergestellt ist.
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Zwar
führt ein
derartiges Heizelement aufgrund seiner Unabhängigkeit von der Abwärme des Antriebsmotors
verhältnismäßig schnell
zu einer Erwärmung
der Fahrgastzelle und wird auch bei Fahrzeugen mit modernen Motoren
mit hohem Wirkungsgrad eine dauerhafte Erwärmung der Fahrgastzelle auch
bei niedrigen Umgebungstemperaturen sichergestellt. Indes weisen
die Lamellen der bekannten Vorrichtung einerseits eine verhältnismäßig schlechte
Formstabilität
auf, was insbesondere im Falle von Vibrationen, wie sie beim Betrieb
eines Kraftfahrzeugs zwangsläufig
auftreten, zu unerwünschten
Geräuschen
führt und überdies
fertigungstechnische Probleme nach sich zieht, wobei die Lamellen
z.B. anlässlich
des Stanzvorgangs verbogen werden und als Ausschuss anfallen. Andererseits
hat sich insbesondere die Wärmeübertragung
der Lamellen als verbesserungsbedürftig erwiesen, was vornehmlich damit
zusammenhängt,
dass der zu erwärmende Gasstrom
die zur Verfügung
stehende Wärmetauschfläche der
Lamellen verhältnismäßig schnell passiert. Überdies
kann es insbesondere im Falle von oberflächigen Unebenheiten der Profilrohre
vorkommen, dass die mit diesen in Kontakt stehenden, an den Rändern der
Durchbrüche
der Lamellen angeordneten Laschen nur teilweise, z.B. nur punktuell, an
den Profilrohren anliegen, so dass auch hier eine nur unzureichende
Wärmeübertragung
stattfindet.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art bzw. bei einer
Lamelle einer solchen Vorrichtung für eine verbesserte Wärmeübertragung
und zugleich für
eine erhöhte
Formstabilität
der Lamellen zu sorgen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
die Lamellen zumindest an ihrem zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas
dienenden Bereich, welcher sich in Längsrichtung der Lamellen im
Wesentlichen radial von dem wenigstens einen Rohr weg erstreckt,
mit Prägungen
versehen sind, welche von der Lamellenebene vorstehen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Lamelle, welche zur
klemmenden Anordnung auf der Außenseite
wenigstens einer im Wesentlichen rohrförmigen Erwärmungseinheit einer Vorrichtung
zum Erwärmen
von Gasströmen,
insbesondere zum Beheizen von Innenräumen, wie von Kraftfahrzeugen,
zum Erwärmen
der Ansaugluft von Motoren oder dergleichen, geeignet ist und zur
Wärmeabgabe
an das zu erwärmende
Gas, insbesondere Luft, dient, weiterhin vor, dass sie zumindest
an ihrem zur Wärmeabgabe
an das zu erwärmende
Gas dienenden Bereich, welcher sich in Längsrichtung der Lamelle im
Wesentlichen radial von dem wenigstens einen Rohr weg erstreckt,
mit Prägungen
versehen ist, welche von der Lamellenebene vorstehen.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ist einerseits ein gegenüber
dem Stand der Technik erheblich verbesserter Wärmeübergang an das zu erwärmende Gas,
insbesondere Luft, sichergestellt, indem durch die Prägungen einerseits
die Wärmetauschfläche vergrößert wird,
andererseits insbesondere lokale Verwirbelungen des zu erwärmenden
Gasstroms erzeugt werden können,
welche für
den Wärmeübergang
günstig
sind. Dabei ist es insbesondere auch möglich, bei einer Anströmgeschwindigkeit,
welche bei einer herkömmlichen – ebenen – Ausbildung
der Lamellen zu einer Laminarströmung
führt,
eine turbulente Strömung
zu erzielen, so dass die Ausbildung eines im Wesentlichen konstanten
Temperaturgra dienten des Gasstroms im Bereich der Oberfläche der
Lamellen verhindert und die für
den Wärmeübergang
treibende Temperaturdifferenz zwischen Lamelle und Gasstrom infolge
der Turbulenzen im Bereich der Lamellenoberfläche erhöht wird. Zugleich wird durch
die Verwirbelungen des Gasstroms auch dessen Kontaktzeit mit der
Lamellenoberfläche
und somit die zum Wärmeübergang zur
Verfügung
stehende Verweilzeit erhöht. Überdies ist
es durch entsprechende Anordnung der Prägungen möglich, für eine jeweils gewünschte Leitung bzw.
Umlenkung des zu erwärmenden
Gasstroms zu sorgen, was insbesondere im Falle des Einsatzes der Heizvorrichtung
in Kraftfahrzeugen von Vorteil ist, welche konstruktionsbedingt
in der Regel Luftkanäle mit
mehreren Krümmungen
aufweisen. Ferner verleihen die erfindungsgemäßen Prägungen der Lamelle eine erhöhte Formstabilität, so dass
einerseits Geräusche
der Heizvorrichtung, wie sie unter Einwirkung von Vibrationen auftreten
können,
zuverlässig verhindert
werden. Dies gilt sowohl für
die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Beheizen der Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen als auch im Falle
ihrer Verwendung zum Vorwärmen
der Ansaugluft von Verbrennungsmotoren, wie es vornehmlich bei Dieselmotoren
durchgeführt
wird. Andererseits werden Verbiegungen der Lamellen bei der Herstellung
bzw. bei der Weiterverarbeitung, z.B. beim Stanzvorgang, vermieden,
so dass eine effektive Massenproduktion unter weitestgehender Vermeidung
von Ausschuss gewährleistet
ist.
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Während die
Prägungen
der Lamellen grundsätzlich
selbstverständlich
auch in Form von Durchprägungen
ausgebildet sein können,
so dass die Lamellenebene von dem durch die Prägungen erzeugten Profil durchbrochen
ist, ist in bevorzugter Ausführung
vorgesehen, dass die Prägungen
der Lamellen unter Aufrechterhaltung einer undurchbrochenen Oberfläche an den
Lamellen angeordnet sind, d.h. es sind keine die Lamellenebene durchsetzende Durchbrüche bzw.
Löcher
im Bereich der Prägungen vorhanden.
Eine solche Ausgestaltung der Prägungen
unter Aufrechterhaltung einer undurchbrochenen Lamellenebene hat
sich insbesondere aus Gründen einer
besseren Wärmeleitung
innerhalb der Lamellen von ihren mit der rohrförmigen Erwärmungseinheit in wärmeleitendem
Kontakt stehenden Bereichen bis an den Umfangsbereich der Lamellen
als günstig
erwiesen.
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Eine
bevorzugte Ausführung
sieht vor, dass die Prägungen
der Lamellen im Wesentlichen rund oder mehreckig ausgebildet sind,
wobei sie beispielsweise viereckig, insbesondere im Wesentlichen rechteckig,
ausgebildet sein können.
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Hierbei
können
in vorteilhafter Ausgestaltung eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung
des zu erwärmenden
Gases hintereinander angeordnete Reihen von Prägungen der Lamellen vorgesehen
sein, wobei die Reihen von Prägungen
bevorzugt in Strömungsrichtung
des zu erwärmenden
Gases versetzt angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung der Lamellen
ist einerseits einfach und kostengünstig herstellbar, andererseits
lassen sich insbesondere eine Vielzahl von Verwirbelungen des die
Lamellenebene überstreichenden
Gasstroms sowie insbesondere auch Turbulenzen erzielen, was – wie bereits
erwähnt – für einen
verbesserten Wärmeübergang
der Lamellen an den Gasstrom günstig
ist.
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Eine
andere bevorzugte Ausführung
sieht vor, dass die Prägungen
der Lamellen im Wesentlichen V-förmig
ausgebildet sind, wobei die Spitze des "V" der
im Wesentlichen V-förmigen
Prägung
der Lamellen mit Vorteil entgegen dem anströmenden, zu erwärmenden
Gas angeordnet sein kann. Auch durch solchermaßen ausgebildete Lamellen lassen sich
einerseits Verwirbelungen des Gasstroms erzeugen, andererseits wirken
die V-förmigen
Prägungen
in der Lamellenebene nach Art von Leitblechen, so dass das anströmende Gas
aus seiner An strömrichtung
entlang den Schenkeln des "V" nach außen umgelenkt
und die Kontaktzeit des Gasstroms an der Oberfläche der Lamellen erhöht wird.
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Die
Schenkel des "V" der im Wesentlichen V-förmigen Prägungen der
Lamellen können
entweder eine etwa lineare Erstreckungsrichtung oder auch eine etwa
kreis- oder ellipsensegmentförmige Erstreckungsrichtung
aufweisen, wobei sie bei letztgenannter Alternative in vorteilhafter
Weise eine von der Anströmrichtung
des Gases betrachtet konvexe Krümmung
aufweisen, um den Gasstrom derart umzuleiten, dass sich eine möglichst
lange Kontaktzeit mit der Lamellenfläche ergibt.
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Bevorzugt
sind mehrere V-förmige
Prägungen
der Lamellen in Strömungsrichtung
des zu erwärmenden
Gases hintereinander angeordnet, wobei der Öffnungswinkel des "V" der V-förmigen Prägungen der Lamellen unterschiedlich
groß sein
kann. In diesem Fall kann ferner vorgesehen sein, dass der Öffnungswinkel
des "V" der in Strömungsrichtung des
zu erwärmenden
Gases hintereinander angeordneten V-förmigen Prägungen der Lamellen in Strömungsrichtung
des Gases zunimmt, so dass eine jede der V-förmigen Prägungen für eine weitere Umlenkung des
Gasstroms und somit zugleich für
effektive Verwirbelungen desselben sorgt.
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Selbstverständlich können die
Prägungen,
je nach Anwendungsfall, auch beliebig andersartig ausgestaltet sein,
beispielsweise nach Art von geradlinigen und/oder gebogenen Stegen,
was insbesondere dann zweckmäßig ist,
wenn der die Lamellen passierende Gasstrom eine Umlenkung erfahren
soll, wie es insbesondere in Krümmungen
aufweisenden Luftleitungen von Kraftfahrzeugen häufig der Fall ist.
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In
Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lamellen wenigstens einen
das als Profilrohr ausgebildete Rohr umgebenden Durchbruch aufweisen
und wenigstens zwei gegenüberliegende
Ränder
der Durchbrüche
unter Bildung von aus der Lamellenebene herausgebogenen Laschen
umgebogen sind, wobei die gegenüberliegenden
Ränder
durch im Wesentlichen senkrecht zu dem Durchbruch angeordnete Schlitze
unterbrochen sind, so dass eine Mehrzahl von in Erstreckungsrichtung
der Ränder
nebeneinander angeordneter Laschen gebildet ist. Durch eine solche
Ausgestaltung wird nicht nur die Wärmeübertragung der Lamellen an
das zu erwärmende
Gas, sondern insbesondere auch der Wärmeübergang der beheizten Profilrohre
an die Lamellen verbessert, indem die Mehrzahl von durch Schlitze
beabstandeten Laschen, welche an der Außenseite der Profilrohre klemmend
aufsitzen, einen möglichst
großen
Kontaktbereich mit dem beheizten Profilrohr aufweisen. Insbesondere
werden hierdurch auch oberflächige Unebenheiten
der Profilrohre ausgeglichen, da die nebeneinander angeordneten
Laschen einerseits im Vergleich mit einer durchgehenden Lasche kürzer sind
und somit die Elastizität
des Materials der Lamelle gewisse Unebenheiten des Profilrohrs besser ausgleichen
kann, andererseits tritt jede der Laschen mit dem Profilrohr in
Klemmkontakt, so dass selbst bei verhältnismäßig großen Unebenheiten des Profilrohrs
jede der Laschen an zumindest einer Kontaktstelle mit dem Profilrohr
in klemmendem Kontakt steht.
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Eine
solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das
Profilrohr, auf welchem die Lamellen klemmend aufsitzen, von im
Innern des Rohres festgeklemmten PTC-Elementen oder ähnlichen,
klemmend festgelegten Einrichtungen erwärmt ist, da in diesem Fall
eine nachträgliche
Aufweitung des mit den aufsitzenden Lamellen bestückten Rohres
zur Erzielung eines verbesserten Klemmsitzes der Lamellen auf der
Außenseite
des Rohres zu einem Lösen
der im Innern des Rohres festgeklemmten Heizeinrichtungen führen würde und
somit ausscheidet. Die erfindungsgemäße Ausbildung der mit Schlitzen
versehenen Laschen der Lamellen macht in jedem Fall eine solche
Aufweitung des Rohres entbehrlich und gewährleistet eine einwandfreie
Wärmeleitung
zwischen dem Profilrohr und den außenseitig festgeklemmten Lamellen.
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In
den meisten Fällen
reicht es aus, dass an wenigstens zwei gegenüberliegenden Rändern der Durchbrüche der
Lamellen jeweils wenigstens zwei Schlitze unter Bildung von jeweils
wenigstens drei nebeneinander angeordneten Laschen vorgesehen sind.
Selbstverständlich
können
je nach gefordertem Wärmeübergangskoeffizient
auch nur zwei oder mehr als drei nebeneinander angeordnete Laschen an
den die Durchbrüche
der Lamellen begrenzenden Rändern
vorgesehen sein.
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Wird
als rohrförmige
Erwärmungseinheit
beispielsweise ein verhältnismäßig flaches
Profilrohr mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt eingesetzt,
so können
insbesondere auch die zwei gegenüberliegenden
Längsränder der
Durchbrüche
der Lamellen durch die im Wesentlichen senkrecht zu dem Durchbruch
angeordneten Schlitze unterbrochen sein, während die zwei weiteren gegenüberliegenden
Querränder
der Durchbrüche
der Lamellen durchgehend ausgebildet sind.
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Um
den Klemmsitz der Lamellen auf der rohrförmigen Erwärmungseinheit zu stabilisieren, können die
Lamellen in ihren bezüglich
deren Längserstreckungsrichtung
seitlichen Bereichen der Durchbrüche
jeweils wenigstens eine weitere Prägung aufweisen, wobei die weiteren
Prägungen
mit Vorteil in Form von parallel zur Längserstreckungsrichtung der Lamellen
angeordneten Sicken ausgebildet sein können, wie es aus der eingangs
zitierten
DE 198 48
169 A1 an sich bekannt ist.
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Um
die Mehrzahl der auf der rohrförmigen Erwärmungseinheit
nebeneinander angeordneten und auf dieser verklemmten Lamellen auch
gegeneinander zu fixieren bzw. klemmend abzustützen, ist in Weiterbildung
vorgesehen, dass die Lamellen wenigstens eine aus der Lamellenebene
herausgebogene Klemmlasche aufweisen, welche zu elastischen Anlagen
an einer jeweils benachbarten Lamelle vorgesehen ist. Auf diese
Weise sind separate Bauteile zur gegenseitigen Abstützung und
Fixierung der Lamellen entbehrlich, wobei die mit der jeweils benachbarten
Lamelle in Kontakt stehenden Klemmlaschen ferner zur Wärmeübertragung
der Lamellen untereinander dienen können, so dass lokale Abkühlungen einiger
Lamellen infolge einer ungleichförmigen
Anströmung
weitestgehend verhindert und der Wirkungsgrad der Vorrichtung insgesamt
erhöht
wird.
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In
bevorzugter Ausführung
ist hierbei vorgesehen, dass die Klemmlaschen an wenigstens zwei entgegengesetzten
Enden der Lamellen angeordnet sind, wobei sie insbesondere von wenigstens
einem Teil der aus der Lamellenebene herausgebogenen Querkanten
der Lamellen gebildet sein können.
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Die
Lamellen sowie gegebenenfalls die rohrförmige Erwärmungseinheit bestehen zweckmäßig aus
einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit,
wie einem Metallblech, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
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2 einen Querschnitt durch
ein Profilrohr der Heizvorrichtung gemäß 1;
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3 eine Draufsicht eines
Rohlings einer Wärmeabgabelamelle
vor dem Anbringen von Prägungen
und vor der Ausbildung von Laschen;
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4 eine Draufsicht einer
Ausführungsform
einer Wärmeabgabelamelle;
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5 eine Schnittansicht der
Lamelle gemäß 4 entlang der Linie V–V;
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6 eine Seitenansicht der
Lamelle gemäß 4 und 5;
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7 eine Draufsicht einer
anderen Ausführungsform
einer Wärmeabgabelamelle;
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8 eine Schnittansicht der
Lamelle gemäß 7 entlang der Linie VIII–VIII;
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9 eine Schnittansicht der
Lamelle gemäß 7 und 8 entlang der Linie IX–IX gemäß 7 und
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10 eine vergrößerte Detailansicht
X des Querschnittes der Lamelle gemäß 9.
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Die
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Heizvorrichtung 1 weist
im dargestellten Ausführungsbeispiel
zwei in Zeichnungsebene hintereinander angeordnete rohrförmige Erwär mungseinheiten in
Form von Profilrohren 2 auf, von welchen in 1 nur das vordere Profilrohr 2 sichtbar
ist.
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Wie
insbesondere aus
2 ersichtlich,
ist jedes der Profilrohre
2 einstückig in Form eines Vierkantrohres
ausgebildet und im Innern z.B. mit einer in
2 nicht dargestellten Erwärmungseinrichtung
in Form von Widerstandselementen versehen, welche einen Montagerahmen
aus Isoliermaterial, wie Ultramid, mehrere plattenförmige PTC-Elemente,
die in Aufnahmen des Montagerahmens angeordnet sind, eine sich über den
gesamten Montagerahmen erstreckende Kontaktbahn sowie eine die Kontaktbahn überdeckende
Isolierplatte umfassen (ebenfalls nicht dargestellt). Der Montagerahmen
kann im Übrigen entsprechend
dem Montagerahmen gemäß der
DE 198 48 169 A1 ausgebildet
sein. Ferner können
die zur Beheizung eingesetzten PTC-Elemente, welche als solche geläufig sind,
beispielsweise gemäß der
EP 0 379 873 B1 ausgebildet
sein.
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Wie
der 2 weiterhin zu entnehmen
ist, sind die Kanten der als Vierkantrohre ausgestalteten Profilrohre 2 jeweils
abgerundet ausgebildet. Dies gilt nicht nur für die Außenkanten 3, sondern
auch für
die im Innern angeordneten Kanten 4. Dabei verändert sich
die Höhe
h der Profilrohre 2 über
ihre Breite b, wobei die geringste Höhe etwa in der Mitte erreicht wird.
Diese Höhenänderungen
sind jedoch nur geringfügig
und liegen im Bereich von ca. 0,4 mm. Da die Höhe der Längsschenkel 5 der
Profilrohre 2 im Wesentlichen konstant ist, gilt entsprechendes
für den
Innendurchmesser der Profilrohre 2. Die Profilrohre 2 weisen
folglich an der Innenseite 6 ihrer Längsschenkel 5 eine
ballige Ausbildung bzw. eine konkave Ausformung auf, wodurch eine
ausgezeichnete Klemmung der im Innern der Profilrohre 2 angeordneten
und zur Beheizung derselben dienenden PTC-Elemente (nicht gezeigt)
in den Profilrohren 2 erreicht wird.
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Wie
aus 1 ersichtlich, sitzen
auf der Außenseite
der Profilrohre 2 mittels Klemmverbindungen reib- und wärmeschlüssig Lamellen 7,
welche zur Wärmeabgabe
an das zu erwärmende
Gas, z.B. Luft, dienen und in paralleler Reihung in Erstreckungsrichtung
der Rohre 2 hintereinander angeordnet sind. Die mittels
des Pfeils A angedeutete Anströmung
der Lamellen 7 mit dem zu erwärmenden Gas ist etwa parallel
zur Lamellenebene und senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Profilrohre 2 vorgesehen,
so dass der Gasstrom zwischen den Profilrohren 2 bzw. den
hieran angeordneten Lamellen 13 hindurchtritt und dabei
die Lamellenebene überstreicht.
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Die
mit den Lamellen
13 versehenen Profilrohre
2 sind
an ihrem einen Ende
2a an einem Steckflansch
8 und
an ihrem anderen Ende
2b an einem Schraubflansch
9 festgelegt.
Die Enden
2a,
2b der Profilrohre
2 sind
dabei in Ausnehmungen
10 in dem Steckflansch
8 sowie
in entsprechende Ausnehmungen (nicht dargestellt) in dem Schraubflansch
9 eingesetzt
und durch Verstemmen an dem derart gebildeten Halterahmen festgelegt.
Die Flansche
8,
9 können beispielsweise ebenfalls
aus Ultramid bestehen. Das Material der Profilrohre
2,
z.B. Aluminium oder eine Legierung desselben, ist gegebenenfalls
zur besseren Fixierung an den Enden
2a,
2b der
Profilrohre
2 leicht verpresst. Die zwischen den Profilrohren
2 und
dem Halterahmen vorgesehene Klemmverbindung kann im Übrigen in
der in der
DE 198
48 169 A1 geschilderten Weise ausgebildet sein.
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3 zeigt eine Draufsicht
auf einen Rohling einer Wärmeabgabelamelle 7 (siehe 4 bis 10), welcher von einem z.B. mittels eines
Stanzvorgangs erhaltenen ebenen Zuschnitt eines Aluminiumblechs erhalten
ist. Der Rohling ist mit zwei Durchbrüchen 11 versehen,
welche im Bereich seiner längsseitigen Enden
vorgesehen sind und sich im Wesentli chen in Querrichtung des Rohlings
bzw. der hieraus zu erhaltenden Lamelle erstrecken. Die Durchbrüche 11 dienen
zum Durchstecken je eines der beiden Profilrohre 2 der
Heizvorrichtung 1 gemäß 1. Hierzu werden, wie nachfolgend
unter Bezugnahme auf 4 ff näher erläutert, die
die Durchbrüche 11 begrenzenden
Ränder
unter Bildung von Laschen aus der Lamellenebene heraus umgebogen,
so dass sich eine zuverlässige
und dauerhafte Klemmverbindung der Lamellen 7 auf der Außenseite
der Profilrohre 2 ergibt. Die Längsränder der Durchbrüche 11 sind
dabei von zwei senkrecht zu diesen angeordneten Schlitzen 12 etwa äquidistant
unterteilt, so dass sich beim Umbiegen dieser Ränder drei in Erstreckungsrichtung
der Ränder
nebeneinander angeordnete Laschen (4 ff)
ergeben, welche einen einwandfreien Kontakt mit den Profilrohren 2 (1) und somit eine gute Wärmeübertragung
sicherstellen. Die Ausbildung der beiden Durchbrüche 11 ist identisch.
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Der
Rohling ist an seinen Querrändern
ferner mit einem etwa zentralen vorspringenden Bereich 13 ausgestattet,
welcher durch bezüglich
der Querränder
senkrecht verlaufende Schlitze 14 begrenzt ist. Wie ebenfalls
nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 ff
ausgeführt,
dienen die vorspringenden Bereiche 13 der Querränder des
Rohlings zur Ausbildung je einer aus der Lamellenebene herausgebogenen
Klemmlasche, welche zur elastischen Anlage an einer jeweils benachbarten
Lamelle 7 versehen ist (vgl. 1)
und die parallele Anordnung einer Mehrzahl von Lamellen 7 auf
den Profilrohren 2 somit stabilisiert.
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Während in 4 bis 6 eine erste Ausführungsform einer Wärmeabgabelamelle 7a wiedergegeben
ist, zeigen 7 bis 10 eine zweite Ausführungsform
einer Wärmeabgabelamelle 7b,
welche jeweils aus einem Rohling gemäß 3 erhalten worden sind. Die Lamellen 7a, 7b unterscheiden
sich lediglich durch die Ausgestaltung der weiter unten im Einzelnen
erläuterten
Prägungen 15 an
einem Großteil
ihres zwischen den Durchbrüchen 11 angeordneten
zentralen Bereichs, welcher zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas
dient und sich in Längsrichtung
der Lamellen 7a, 7b im Wesentlichen radial von
den die beiden Durchbrüche 11 durchsetzenden Profilrohren 2 (1) weg erstreckt.
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Wie
insbesondere aus 10 ersichtlich, sind
die beiden in Längserstreckungsrichtung
der Lamellen 7a, 7b gegenüberliegenden Ränder, welche die
Durchbrüche 11 begrenzen,
bogenförmig
unter Bildung von aus der Lamellenebene herausgebogenen Laschen 16 umgebogen.
Im Übergangsbereich 17 der
Laschen 16 zum Hauptteil der Lamellen 7a, 7b beträgt der Abstand
d derselben zumindest die Höhe h
(2) des Profilrohrs,
während
der lichte Abstand b der Stirnseiten der Laschen 16 geringer
als die Höhe
h des Profilrohrs 2 ist, solange die Lamellen 7a, 7b noch
nicht über
die Profilrohre 2 geschoben worden sind. Ferner sorgen
die Schlitze 12 für
eine Unterteilung der Laschen 16 in Längserstreckungsrichtung der
die Durchbrüche 11 begrenzenden
Längsränder, so
dass drei nebeneinander angeordnete Laschen 16a, 16b, 16c (4, 5 bzw. 7, 8) gebildet sind,
welche sich der geringfügig
konkaven Ausgestaltung der Längsschenkel 5 der
Profilrohre 2 (2)
anpassen und für
einen einwandfreien Klemmsitz der Lamellen 7a, 7b auf
dem Profilrohr 2 und insbesondere für eine gute Wärmeleitung
zwischen denselben sorgen.
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Wie
ebenfalls insbesondere der 10 zu entnehmen
ist, sind die beiden in Quererstreckungsrichtung der Lamellen 7a, 7b gegenüberliegenden Ränder, welche
die Durchbrüche 11 begrenzen,
bogenförmig
unter Bildung von zwei weiteren aus der Lamellenebene herausgebogenen
Laschen 18 umgebogen, wobei die Laschen 18 durchgehend
ausgebildet sind. Die La schen 18 weisen einen über ihre Erstreckungsrichtung
einen gleichbleibenden Abstand zueinander auf, der im Wesentlichen
der Breite b (2) der
Profilrohre 2 entspricht. Diese Laschen 18 dienen
zur Stabilisierung des Klemmsitzes der Lamellen 7a, 7b auf
den Profilrohren 2.
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Zur
Versteifung der Lamellen 7a, 7b im Bereich der
Durchbrüche 11 sind
ferner parallel zu den Laschen 18 verlaufende Sicken 19 vorgesehen,
welche bezüglich
der Längserstreckungsrichtung
der Lamellen 7a, 7b seitlich der Durchbrüche 11 angeordnet
und aus der Lamellenebene herausgeprägt sind. Die Herausprägung kann
dabei entgegengesetzt oder entsprechend der Herausbiegung der Laschen 16, 18 vorgesehen
sein, wobei die Herausprägung derart
ausgeführt
ist, daß die
Lamellenfläche
nicht durchbrochen ist. Die Sicken 19 stabilisieren die
Lamellen 7a, 7b im Bereich der Durchbrüche 11.
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Aufgrund
der beschriebenen Ausbildung der Laschen 16, 18 können die
Lamellen 7a, 7b reibschlüssig über die Profilrohre 2 geschoben
werden und sitzen auf diesen klemmschlüssig auf. Durch den Klemmsitz
und insbesondere die durch die Schlitze 12 unterbrochenen
Laschen 16 werden die Lamellen 7a, 7b mit
ihren den Profilrohren 2 zugewandten Seiten der Laschen 16, 18 weitgehend
flächig
gegen die Außenseite
der Profilrohre 2 gedrückt
und liegen derart an dieser Außenseite
an, dass ein sicherer Wärmeübergang
auf die Lamellen 7a, 7b sichergestellt ist.
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Wie
aus der Draufsicht auf die Lamellen 7a, 7b gemäß 4 bzw. 7 ersichtlich
(vgl. auch 3), sind
zwischen den einander benachbarten Laschen 16, 18 jeweils
abgerundete Übergangsbereiche 20 ausgebildet,
die für
ein zuverlässiges
Aufschieben auf das Profilrohr 2 sorgen. Ferner sind die
in Querrichtung der Durchbrüche 11 verlaufenden
Laschen 18 an ihren Längsseiten
in Richtung ihrer freien Enden leicht verjüngt ausgebildet. Entsprechendes
gilt für
die äußeren Laschen 16a, 16c der
in Längsrichtung
der Durchbrüche 11 verlaufenden
Laschen 16 an ihrem den abgerundeten Übergangsbereichen 20 zugewandten
Ende.
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Die
vorspringenden, mittleren Bereiche 13 der entgegengesetzten
Querränder
der Lamellen 7a, 7b sind unter Bildung jeweils
einer Klemmlasche 21 etwa bogenförmig aus der Lamellenebene
herausgebogen, wobei die Klemmlaschen 21 zur elastischen Anlage
an einer jeweils benachbarten Lamelle 7a, 7b der
Heizvorrichtung 1 gemäß 1 vorgesehen sind. Die Klemmlaschen 21 können in
dieselbe oder in die entgegengesetzte Richtung wie die Ränder der Durchbrüche 11 umgebogen
sein und mit der Lamellenebene einen Winkel α von beispielsweise etwa 50° bilden (6 und 9).
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Sowohl
die in 4 bis 6 dargestellte Lamelle 7a als
auch die Lamelle 7b gemäß 7 bis 10 ist schließlich mit Prägungen 15 versehen,
welche von der Lamellenebene vorstehen und praktisch über den
gesamten zur Wärmeabgabe
an das zu erwärmende
Gas dienenden Bereich angeordnet sind, welcher sich in Längsrichtung
der Lamellen 7a, 7b im Wesentlichen radial von
den die Durchbrüche 11 durchsetzenden
Profilrohren 2 (1)
weg erstreckt. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen, welche mit
zwei Durchbrüchen 11 ausgestattet
sind und demgemäß für eine Heizvorrichtung 1 mit
zwei Profilrohren 2 vorgesehen sind, handelt es sich bei
diesem Bereich um den zwischen den Durchbrüchen 11 angeordneten
Bereich der Lamellen 7a, 7b.
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Die
Lamelle 7a weist im Wesentlichen rechteckige Prägungen 15a auf,
wobei eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung
A des zu erwärmenden
Gases hintereinander angeordneter Reihen solcher Prägungen 15a vorgesehen
ist, welche bezüglich
der Strömungsrichtung
A versetzt angeordnet sind. Dabei sind die Prägungen 15a der – beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
vier – Reihen
von Prägungen 15a von
identischer Gestalt und derart mittels eines Prägevorgangs auf der Lamellenebene
aufgebracht, dass die Prägungen 15a zwar
von der Lamellenebene vorstehen bzw. an der entgegengesetzten Seite der
Lamelle 15a bezüglich
der Lamellenebene zurückgenommen
sind, jedoch die Lamelle 7a nicht durchsetzen.
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Die
Prägungen 15a verleihen
der Lamellen 7a einerseits eine erhöhte Formstabilität, so dass
diese versteift wird und es auch bei fortwährender Einwirkung von Vibrationen
nicht zu einer unerwünschten
Geräuschentwicklung
kommt. Andererseits erzeugen die Prägungen 15a jeweils
Verwirbelungen des sie überstreichenden
Gasstroms (Pfeil A) und erhöhen
zusätzlich
die Wärmetauschfläche der
Lamelle 15a, so dass der Wärmeaustausch zwischen der Lamelle 15a und
dem zu erwärmenden
Gas erheblich verbessert wird. Dies um so mehr, als sich durch die
an den Prägungen 15a auftretenden
Verwirbelungen des Gasstroms A eine turbulente Strömung erzielen
lässt.
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Die
Prägungen 15b der
Lamelle 7b gemäß 7 bis 9 unterscheiden sich von den Prägungen 15a der
in 4 bis 6 dargestellten Lamelle 7a durch ihre
im Wesentlichen V-förmige
Gestalt. Dabei ist die Spitze des "V" der
Prägungen 15b entgegen
der Strömungsrichtung
A des anströmenden,
zu erwärmenden
Gases ausgerichtet, so dass an der Spitze des "V" ein
Staupunkt gebildet ist und das Gas entlang der Schenkel des "V" seitlich umgelenkt wird. Auch hierbei
wird einerseits eine Vielzahl von Verwirbelungen erzeugt, andererseits
wird die Kontaktzeit des Gases auf der Lamellenoberfläche aufgrund
der Umlenkungen erhöht.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
weisen die Schenkel des "V" eine lineare Erstreckungsrichtung
auf, wobei sie selbstverständlich
auch kreis- oder ellipsensegmentförmig gebogen ausgebildet sein
können.
Ferner sind mehrere, z.B. drei, in Strömungsrichtung A des Gases hintereinander
angeordnete Prägungen 15b vorgesehen,
wobei der Öffnungswinkel β des "V" dieser Prägungen 15b unterschiedlich
groß ist
und in Strömungsrichtung
A des Gases zunimmt. Auf diese Weise erfährt das die Lamellenebene überstreichende
Gas mehrere Umlenkungen bzw. mehrere Verwirbelungen, so dass sich auch
hier eine turbulente Strömung
erzielen lässt
und der Wärmeaustausch
zwischen der Lamelle 15b und dem Gasstrom besonders effektiv
verbessert wird.
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Selbstverständlich können die
Prägungen 15 auch
auf beliebige Weise andersartig ausgestaltet sein, solange sie einerseits
für eine
Stabilisierung der Platine sorgen, aus welcher die Lamelle 7 gefertigt ist,
andererseits insbesondere Verwirbelungen in dem sie überstreichenden
Gasstrom erzeugen.