DE2324649A1

DE2324649A1 - Waermetauscher, vorzugsweise fuer heizungen in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2324649A1
Application number: DE19732324649
Authority: DE
Inventors: Hans Hintenach; Juergen Lehmann
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1973-05-16
Filing date: 1973-05-16
Publication date: 1974-12-05
Also published as: CS185653B2; FR2229942A1; DE2324649C2; FR2229942B1

Description

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1182 Π

J. Eberspächer 73 Esslin^en/N! , den P. Γ>. 73

Eberspächrrstr. 24

Wärmetauscher, vorzugsweise für Heizungen in Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, vorzugsweise für Heizungen in Kraftfahrzeugen, bestellend aus einzelnen ringförmigen Elementen.

Derartige Värmetauscher v/erden vorzugsweise bei motorunabhängigen Heizungen für Kraftfahrzeuge, sogenannten Stand- oder Zusatzheizungen verwendet. Bei diesen Heizungen ist der Wärmetauscher die Brennkammer konzentrisch umgebend angeordnet. Dip aufzuheizende Luft wird bei diesen Anordnungen in einem Ringspalt zwischen Brennkammerwand und dem Wärmetauscher in regen- oder bleichstrom bewegt und nach erfolgter Aufheizung dem Fahrzeuginnenraum zu dessen Heizung zugefügt.

Bei den bekannten Heizungen für Kraftfahrzeuge ist der -iirretauscher durch diese Brennkammer umgebende blatte Flächen gebildet, in die anderen Falzeinprägungen für die Führung des Hirnetauschmediums angeordnet sind.

Bei anderen Wärmetauscheinrichtun^en ist es bel.annt jvewrden, der. Mantel des Wärmetauschers an der Innen- und/oder Aiißer.^rläc! e nit Leitflächen zu versehen, so z, B. ur eine schraubenlinienförmige Führung des oder der Wärmetauschmedien zu bewirken. Ebenfalls bekannt ist es, auf der Wärnetauschflache einzelne Elemente (meistens flache Rippen) zur Erhöhung der Wärmeübertragungsfläche anzuordnen. Sogenannte Fin-Tubs weisen eine Vielzahl solcher einzelner kurzer Rippen auf. Für motorunabhängige Heizungen ζ. Γ. in Kraftfahrzeugen oder für Heizungen in Booten und Wohnwagen sind derartige Anordnungen jedoch nicht besonders gut geeignet. Die bekannten Anordnungen sind in ihren Ausführungen nämlich zu groß und der Wirkungsgrad im Wärmeaustausch ist zu gering. Schließlich tritt bei einigen der bekannten Anordnungen noch eine Erhöhung des Gegendruckes in der Abgasabführung auf, was wiederum den Wirkungsgrad herabsetzende Auswirkungen hat und sogar Rückwirkungen auf das Verhalten der Flamme in den Brennkammern. Außerdem ist bei den Wärmetauschern für derartige Heizungen der Raumbedarf zu hoch. Bei einer verkürzten Bauweise - die den Einbau-73 05 09 _₂_

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raumverhältnissen angepaßt wäre - tritt jedoch eine zu hohe Abgastemperatur auf, so daß die Lebensdauer der Gferäte herabgesetzt wird,

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem die von in einer Brennkammer erhitzten Abgas beaufschlagte Seite derart ausgebildet ist, daß die Abgastemperatur, gemessen am Abgasaustritt, niedriger als bei den bekannten Anordnungen vergleichbarer Länge und Durchmessers ist und daß der Gegendruck im Abgassystem herabgesetzt ist. Ferner soll der Wärmetauscher fertigungstechnisch verbessert werden,- indem er aus einzelnen Elementen besonders einfach zusammensetzbar ausgestaltet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei den aus einzelnen Elementen aufgebauten 1','ärmetauscher die einzelnen Elemente aus einem ringförmigen Winkelprofil bestehen,bei dem der eine Schenkel in seinem unteren Bereich mit einer seiner Schenkelstärke entsprechenden Absetzung versehen ist, so daß die einzelnen Elemente unter Beibehaltung der Abmessung ineinander-setzbar ausgebildet sind. Hiermit wird erreicht, daß der erfindungsgemässe Wärmetauscher in besonders einfacher Weise durch Stapeln der einzelnen Elemente aufgebaut werden kann. Durch Zugabe oder Entfernung eines oder mehrerer Elemente kann der Wärmetauscher verlängert bzw. verkürzt werden. Um eine einfache Verbindung zwischen den einzelnen Elementen zu erreichen, ist eine erfindungsgemäße Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Schenkel der Elemente am Umfang verteilte oder durchgehende Rastmittel wie Wulst und Haltering oder bajonettverschlußartig ineinander greifende Wülste aufweisen. Um eine Abdichtung der einzelnen Elemente untereinander mit denkbar einfachen Mitteln zu erreichen,weisen gemäß einer Weiterführung der Erfindung die ineinander-greifenden Schenkel der Elemente an ihrer und/oder Außenseite hohlkehlförmige Vertiefungen zur Aufnahme eines Dichtungsmittels auf. Schließlich hat es sich noch als zweckmäßig erwiesen, daß die im zusammengesetzten Zustand parallel zueinander liegenden Schenkel der Elemente mit Durchtrittsöffnungen für das den Wärmetauscher durchströmende Medium vorgesehen sind. Diese meist kreisrunden Durchtrittsöffnungen haben ferner den Vorteil, daß sich hinter ihnen eine Wirbelzone aufbaut und daß dadurch der Gegendruck abgebaut wird, so daß eine besonders gute Auswirkung auf die Flammenstabilität erreicht wird. Schließlich

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ist eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zueinanderliegenden Schenkel der Elemente mit weiteren Durchtrittsöffnung^ versehen sind, die durch Aufbiegen von aus dem Schenkel geformten Rippen gebildet sind. Diese Maßnahme trägt zur Ausbildung einer besonders günstigen Strömungskanalanordnung bei. Da erfindungsgemäß diese aufgebogenen Rippen als Führungselemente für das den Wärmetauscher durchströmende Mediun angeordnet sind, läßt sich mit ihnen sehr leicht eine stromlinienförmige Führung des Abgases erreichen. Dieses v/ird gemäß einer Weiterführung in besonders einfacher Weise dadurch erreicht, daß die aufgebogenen Rippen radial zu dem ineinandergreifenden Schenkel angeordnet sind und daß diese aufgebogenen Rippen ferner einen Kinkel von 30 - 60 , vorzugsweise von 55° zur Schenkelebene bilden. Us hat sich nämlich gezeigt, daß dann die günstigste Ausgestaltung des Führungskanales möglich ist. Daher ist auch erfindungsgenäß vorgesehen, daß die einzelnen Elemente derart zueinander versetzt zusammengesetzt sind, daß die einzelnen aufgebogenen Rippen jeweils zu denen des folgenden Llementes um den halben Abstand versetzt sind. In diesen erfindungsgemäß aufgebauten Wärmetauscher läßt sich der Eintritt und Ausgang für das Abgas mit besonders einfachen Mitteln bewirken· Co ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der aus den einzelnen Elementen gebildete Wärmetauscher an seinem einen Ende mit einem gewölbten in das entsprechende Element eingesetzten Boden verschlossen und an seinem anderen Ende mit einem auf das entsprechende Element aufgeschobenen Einlaufstutzen versehen.Erfindungsgemäß kann in diesem aufgeschobenen Einlaufstutzen auch der Abgang für das Abgas eingeprägt werden. Ferner ist gemäß einer We it er führung der Erfindung der aufgeschobene Einlaufstutzen zur Aufnahme einer Brennkammer gebildet. Dadurch wird erreicht, daß die an sich bekannte Brennkammer in diesem Wärmetauscher durch einfache* Einführen oder Aufstecken in Verbindung gebracht wird, so daß auch bei einem späteren Auswechseln eines Wärmetauschers dieses mit einfachen Mitteln und ohne langen Werkstattaufenthalt möglich ist. Es ist ferner gemäß einer Weiterführung der Erfindung vorgesehen, daß in den Einlaufstutzen radü zur Längsachse Öffnungen zur Aufnahme weiterer Anschlüsse angeordnet sind. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich erreichen, daß bei gleicher Wärmetauschermenge und Durchmesser erheblich bessere Wirkungsgrade erzielt werden können* als bei den bisher bekannten 73 05 09 -4-

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Anordnungen und daß nicht zuletzt eine Verbesserung des Verbrennungsvorganges in der zu diesem Wärmetauscher gehörenden Brennkammer erfolgt.

Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung sind anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben. Es zeigt die

Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Wärmetauschers, Fig. 2 einen Schnitt durch den Wärmetauscher gemäß Fig. 1

und

Fig. 3 eine Teilansicht, aus der die Ausbildung der Gaskanäle durch die abgebogenen Elemente zu erkennen ist.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher abgebildet, der aus einzelnen Elementen zusammengesetzt ist, wobei diese einzelnen Elemente aus einem ringförmigen Winkelprofil bestehen, dessen einer der Stapelung dienenden Schenkel (1) roit einer Absetzung (2) versehen ist, so daß die Stapelung herbeigeführt werden kann. Zwischen jeweils zwei einzelnen Elementen wird in einer hohlkehlförmigen Vertiefung (3) ein Dichtungsmittel (4) angeordnet, um so eine gute und dichte Verbindung zwischen den einzelnen Elementen herzustellen. Die parallel zueinander liegenden Schenkel (5) der einzelnen ringförmigen Winkelprofile weisen eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen (6) auf. Diese Öffnungen sind durch Einbohren oder Einstanzen entstanden. Ferner weisen die Schenkel (5) duidi Aufbiegen geMldete Rippen (8) auf. Diese Rippen (8) werden gebildet, indem in den parallel liegenden Schenkeln (5) ein Einschnitt vorgenommen wird, so daß sich die Rippen (8) aus dem Material durch Ilochbiegen bilden lassen. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, erfolgt die Abbiegung dieser Rippen derart, daß sie gegenüber der Basis einen Winkel von ungefähr 45° bilden. Diese Rippen (8) dienen zur Bildung eines Gaskanales; wie ebenfalls der Fig. 3 besonders deutlich au entnehmen ist, wird damit die Strömungsrichtung für das Wärmetauschmedium vorgegeben. Das Ende des durch die einzelnen Elemente gebildeten Wärmetauschers wird durch einen gewölbten Boden (9) gebildet. Dieser Boden wird in den Schenkel (1) der Elemente eingesetzt und mit diesem dicht verschweißt. Eingangsseitig zu dem Wärmetauscher wird ebenfalls an die Elemente (1), und zwar an das letzte bzw. erste der Elemente eine Haube (10) durch Schweißen angesetzt. Diese Haube (10) ist derart ausgbbildet, daß in ihr der Brenner eingeführt Xvorden und 73 05 09 -5-

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mit ihr verbunden werden kann. Dadurch ragt dann der zu dem Wärmetauscher gehörende Brenner in diesen Wärmetauscher hinein. In der Haube (10) sind ferner öffnungen vorgesehen, z. E. die öffnung (11) zum Anschluß eines Abgasrohres und die öffnung (12) zum Beispiel zum Anschluß von Zündeinrichtungen oder dergl. Bei der in den Figuren dargestellten Ausgestaltung eines Wärmetauschers würde im inneren Teil das gasförmige Wärmeübertragungsmediura geführt. Dieses Medium besteht aus den heißen Brenngasen, die über die Öffnung (11) als Abgas dann wiederum abgeführt werden. Die Außenseite dieses Wärmetauschers kann z. B. vom Wasser umflossen werden, wobei dieses Wasser dann aufgeheizt wird. Selbstverständlich kann zwischen diesem Wärmetauscher und einem injfler Figur nicht dargestellten diesen Wärmetauscher umgebenden weiteren Mantel ebenfalls ein weiteres gasförmiges Wärmeübertragungsmedium geführt werden.

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Claims

-G- 1171/1182 D J· Eberspächer 73 Essiingen/N., den 9. 5. 73 Eberspächerstr. 24 Patentansprüche

1.)) Wärmetauscher, vorzugsweise für Heizungen in Kraftfahrzeugen, ^-^ bestehend aus einzelnen ringförmigen Elementen, dadurch £ekennzeifenet» daß die einzelnen Elemente aus einem ringförmigen Winkelprofil bestehen, bei dem der eine Schenkel (1) in seinem unteren Bereich mit einer einer Schenkelstärke entsprechenden Absetzung (2) versehen ist, so daß die einzelnen Elemente unter Beibehaltung der Abmessungen ineinandersetzbar ausgebildet sind.

2.) Wärmetauscher nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Schenkel Cl) tier Elemente am Umfang verteilte oder durchgehende Rastmittel wie Wulst und Halteringe oder bajonettverschlußartig ineinandergreifende Wülste aufweisen,

3.) Wärmetauseher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Schenkel (1) der Elemente an ihrer Innen-und/oder Außenseite hohlkehlförmige Vertiefungen (3) zur Aufnahme eines Dichtungsmittels (4) aufweisen.

4.) Wärmetauscher nach'einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die im zusammengesetzten Zustand parallel zueinanderliegenden Schenkel CS) der Elemente mit Durchtrittsöffnungen Cf) für «las den Wärmet aus eher durchströmende Medium versehen sind.

5.) Wärmetauseher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zueinanderliegenden Schenkel C5) der Elemente mit weiteren Durchtrittsöffnungen C7) versehen sind, die durch Aufbiegen von aus dem Schenkel C$) geformten Rippen C8) gebildet sind.

6.) Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebogenen Rippen C⁸) als Führungselemente für das den

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Wärmetauscher durchströmende Medium anneordnet sind.

7.) Lärmetauseher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebogenen Rippen (8) radial zu dem ineinandergreifenden Schenkel (1) (2) angeordnet sind.

8.) Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebogenen Rippen (8) einen Kinkel von 30 - 60 , vorzugsweise von 45° zu der Schenkelebene bilden.

9.) Wärmetauscher nach einen der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente derart zueinander versetzt zusammengesetzt sind, daß die einzelnen aufgebogenen Rippen (3) jeweils zu denen des folgenden Elementes um den halben Abstand versetzt sind.

10.) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den einzelnen Elementen gebildete Wärmetauscher an seinem einen Lnde mit einem gewölbten, in das entsprechende Element eingesetzten Boden (9) verschlossen und an seinem anderen Ende mit einem auf das entsprechende Element aufgeschobenen Einlaufstutzen (10) versehen ist.

11.) Wärmetauscher nach einen der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeschobene Einlaufstutzen (10) zur Aufnalime einer Brennkammer ausgebildet ist.

12.) Wärmetauscher nach einen der Ansprüche 1-11, dadurch gclennzeichnet, daß in dem Einlaufstutzen (10) radial zur Längsachse öffnungen zur Aufnahme weiterer Anschlüsse angeordnet sind.

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