DE3023197A1

DE3023197A1 - Tasche zur leitung eines mediums in einem waermetauscher

Info

Publication number: DE3023197A1
Application number: DE19803023197
Authority: DE
Inventors: Demetrio Bernard Lockport N.Y. Sacca
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1979-07-02
Filing date: 1980-06-19
Publication date: 1981-05-14
Also published as: GB2056652B; ES492976A0; FR2461222B2; ES8104550A1; GB2056652A; FR2461222A2

Description

Die -Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Hauptpatents P 29 24 44I„5—16 das, dessen Gegenstand durch den Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 gegeben isto

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, von diesel Bauart ausgebend, eine gedrängtere Bauart zu schaffen, die leichter im Gewicht und billiger in der Herstellung ist , und einen guten Wärmeübergang ohne wesentliche -Erhöhung des Strömungswiderstands aufweist,,

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellte Ausbildung gelöst«

Die U_nteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung„

Die Verringerung des Raumbedarfs erleichtert die Eingliederung von mit solchen Taschen versehenen Wärmetauschern in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge, insbesondere kleiner Typen₀ Durch die schlangenförmigen Strömungs— wege tritt ein erhöhter Wärmeübergang ein und die vorgesehenen By-passwege bedingen einen geringeren Strömungswiderstand ohne wesentliche Minderung des Wärmeübergangs„

Die Erfindung wird an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläuterte In den Zeichnungen zeigen

Fig«, 1 eine Draufsicht auf eine Tasche mit zum Teil weggebrochenen Teilen,

Figo 2 eine Seitenansicht zweier zusammengefügter

Taschen zum Bilden beispielsweise eines Ver-

130020/0583

dampfers in Richtung der Pfeile 2-2 in Figo 1 gesehen,
Figo3 einen ^üchnitt nach der Linie 3-3 in Fig_e1 in

grösserem Maßstäbe,
Fig, 4 einen Schnitt nach der linie 4-4 in Fig_o 2 in

Richtung der Pfeile gesehen '^

Figo 5 eine perspektivische Darstellung zweier Platten zum Bilden einer Tasche mit Blick auf ihre Innenflächen

Figo 6 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäss at>- '' gewandelte Platte zum Bilden einer Tasche, ; Fig_o 7 eine -^rauf sieht auf eine zweite erfindungsgemäss abgewandelte Platte zum Bilden einer Tascheο

Die in Fig_e 1 dargestellte Tasche 10 besteht aus zwei Platten 12 und 14« Die Taschen 10 können als Glieder eines Wärmetauschers gemäss Fig„ 2 zusammengefügt werden, in der zwei Taschen und ein Teil einer dritten Tasche dargestellt sind. Zwischen zwei zusammengefügten Taschen 10 ist ein freier Raum 16 gebildet, durch den ein zweites Medium des Wärmetauschers, beispielsweise Luft geleitet wird» In diesem Raum ist normalerweise ein Einsatz 17 aus gewelltem Metallblech vorgesehen, der eine grössere Berührungsfläche durch vorgesehene Rippen 17¹ besitzt» In Fig_o 2 ist nur ein Teil des Einsatzes 17 dargestellt»

130020/0582

In Figo 1 ist auf der linken Seite die obere Fläche der oberen Platte 12 zu sehen, während der rechte Teil die innere Fläche der unteren Platte 14 erkennen lässt«

Die Platten 12 und 14 sind einander gleich ausgebildet und können zu einer Tasche 10 zusammengefügt werdenj wenn die eine Platte um 180° gedreht ausgerichtet zur an- j

I deren mit dieser zusammengefügt wird«, Jede Platte 12,14 j weist hierzu einen ebenen Umfangsrand 18 auf, deren Kanten nach dem Zusammenfügen der' Platten miteinander verbunden , beispielsweise verlütet werden,, Die mittleren Bereiche 20 und 22 der Platten 12 bzw_o14 sind gegenüber dem Umfangs·!- rand versetzt, so dass sie nach Zusammenfügen der Platten den Hohlraum der Tasche 10 bilden«,

Das durchzuleitende Medium wird auf der einen Seite eingeleitet und auf der anderen Seite abgeleitet» Hierzu sind Einlasse 24 und Auslässe 26 an den Enden gebildet,, an denen im wesentlichen zylindrische Stutzen 28 senkrecht Ton den Platten abstehend gebildet sind» Der Stutzen 28 an dem einen Ende enthält eine Öffnung 30, während eine Öffnung 32 des Stutzens 28 am anderen Ende durch einen Flansch 34 verlängert ist«. Beim Zusammenfügen der Platten tritt di ser Flansch 34 in die Öffnung 30 der anderen Platte ein, wodurch diese zueinander ausgerichtet und in Abstand voneinander gehalten werden«, In dieser Lage können dann die Platten und anschliessend die zusammengefügten Taschen miteinander verschweißt werden„

130020/0582 -6-

Nahe der Öffnung 30 am einen Ende der Platten ist Umfangsrand 18 mit einer aufwärts gebogenen Kante 36 ver— I sehen, wie dies auch an den Seitenkanten 38 der Fall ist„ ! Diese nach oben abgebogenen Teile versteifen die Platte_o j

Um eine gleichmässige Verteilung des Stroms des Me« diums durch die Tasche zu erzielen, sind vier Kanäle 40 gebildet (I¹Ig₀ 1 und 4), die den Einlass 24 mit dem Hohlraum der Tasche zwischen den Bereichen 20 und 22 der Platten verbinden,, In gleicher Weise sind am anderen Ende der Tasche durch Kanäle 41 Verbindungen zum Auslass 26 hergestellte

Die mittleren Bereiche 20m und 22 der Platten 12 und 14 sind uneben ausgebildet, indem dort Rippen 42 gebildet sind, die sich von den Aussenflächen nach innen erstrecken (Mg«3)ο Die Rippen 42 sind verhältnismässig kurz und haben im Ausführungsbeispiel eine Länge, die ein Drittel der lichten Breite der Tasche 10 entspricht» Die Rippen sind ausgerichtet in senkrecht zur Längsachse der Tasche liegenden Reihen A, B, C (Mg₀1) und sind zur Längsachse der Tasche geneigt« Insgesamt enthält jede Platte neunzehn solcher Reihen. Dadurch dass beim Zusammenfügen der Platten zur Tasche ein ^rehen der einen Platte zur anderen eräh. folgt, haben die Rippen in der Tasche einender entgegengesetzte Neigung zur Längsachse der Tasche₀ Demzufolge kreuzen sich die Rippen an Berührungspunkten X (Mg₀J), da die einzelnen Reihen der Rippen senkrecht zu den Platten ausge*

13QQ20/0582 -₇~

BAD ORIGINAL

richtet zueinander liegen,, Bei einem ^verlöten der Platten

^; an den Berührungspunkten ergibt sich eine Vielzahl von

j schlangemförmigen Strömungswegen zwischen Ein-und Auslass,, ; Yon "besonderer Bedeutung bezüglich einer Verringerung

■ der Breite der Tasche ist die vorteilhafte Ausbildung der

: Rippen 42_e Wie der rechte Teil der Figo 1 zeigt, sind dort in einer Reihe fünf volle Rippen 42a bis β vorgesehen und an den Seiten nur Teilrippen 42f und 42g geringerer Länge

. vorhanden, die den Raum bis zum Umfangsrand 18 der Platten

j ausfüllen,, Hierdurch ist die gesamte richte Breite der Ta-

j sehe ausgenutzt und ermöglicht den angestrebten verbesser-

j ten Wärmetauscho Der Stromern Einlass 24 zum Auslass 26

; geht somit zumindest über einen ^eil einer Rippe 42 bis zu

i einem Berührungspunkt X, um dann in eine benachbarte Re i—

' he überzutreten. Die einzelnen Ströme verlaufen also ziek-

! zackförmig vom Einlass zum Auslasso Es ergibt sich hierbei

j eine erhöhre Turbulenz, die den Wärmeübergang unterstützt,

, ohne dass der Strömungswiderstand unerwünscht ansteigt«,

ί Die Anordnung der Kurzen Rippen 42f und 42g lässt die vol-

: Ie Ausnutzung der lichten Breite der Tasche zu, wobei zu-

I gleich eine Vergleichmässigung der Strömung über die gesam-

' te Breite der Tasche erzielt wird_o

! Wird ein Wärmetauscher diesen Aufbaus beispielsweise

ι in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet, so ist er νοΛ

- einem Gehäuse umschlossen, das an seinen Enden Ein-und Aus*u: lasse aufweist,, Durch die Räume 16 des Wärmetauschers wird

13002Ö/05S3

BAD ORIGINAL

Luft geleitete Zur Abdichtung sind am Gehäuse nicht dargestellte nachgiebige Dichtungen gegen den Wärmetauscher vor« gesehen_e

An den Platten 12 und 14 sind neben den Stutzen 28 Lappen 44 gebildet, die Flächen 46 in der Ebene des Umfangsrands 18 und Flächen 48 und 50 senkrecht zu diesem aufwei—

der/
sen₀ Ferner ist eine/Fläche 46 parallel gegenüber liegende Fläche 52 vorhandene Die Anlage der Flächen 48 und 50 der Lappen bei zusammengebautem Wärmetauscher bildet einen Damm! gegen den Durchtritt von Luft im bereich der Stutzen 28. Ohne diese begrenzung des Luftsroms durch die Räume 16 an , deren Seiten ergäbe sich eine Verschlechterung des Wärme— tausche, durch den die Auslasstemperatur der Luft bis zu einem &rad Celsius höher werden kann_o Die Flächen 52 unterstützen die Verbindung der Teile als Lötflächen, die den Spalt zwischen benachbarten Taschen füllen,,

Die beschriebene Ausführungsform weist einen verbesserten Wärmetausch auf, und hat einen erträglichen Druekverlust trotz der Vermeidung linearer Strömungswege innerhalb der Tasche ο Man hat nun festgestellt, dass ohne Verschlechterung des Wärmeübergangs ein noch geringerer D_ruck-t abfall beim Durchstrom der Tasche erreicht werden kann, indem By-passwege innerhalb der Tasche geschaffen werden, wie sie in den Fig„ 6 und 7 erläutert sind, in denen lediglich jeweils die eine der beiden identischen, eine Tasche bildenden Platten dargestellt sind₀ Mit der ersten

130020/osaa

Bauform übereinstimmende Bauteile haben gleiche ^Bezugszei~ chen erhalten, in Pig. 6 jedoch mit einem Beistrich und in J?ig₀ 7 mit einem doppelten Beistriche,

Bei der Bauform nach Figo 6 hat die untere Platte 14^!; Lappen 44^s, die mit der oberen nicht dargestellten Platte zusammenarbeiten, wenn diese um 180° gedreht ausgerichtet _;

auf die untere Platte 14' aufgesetzt wird, um die Tasche zu' bilden₀ Auch bei dieser ist der mittlere Bereich 22^! gegen-; über dem Umfangsrand 18' abgesetzt und mit im wesentlichen [ zylindrischen Stutzen 28· an der oberen Fläche versehen» J Am einen Ende ist eine Öffnung 30' und am anderen Ende eine! Öffnung 32* mit nach aussen gerichtetem Flansch 34' gebildejt Für den. Zu- und Abstrom des Mediums sind Kanäle 40' und 41^f vorgesehen,, IM Bereich 22' sind senkrecht zur Längsachse I der Platte Reihen von Rippen grösserer und kürzerer Länge j gebildet, wie dies bei der ersten Bauform der Fall ist_o Die Anordnung ist auch sonst die gleiche, so dass in einer Reihe fünf volle Rippen 42'a bis e und zwei kürzere Rippen 42'f und 42^!h vorhanden sind«, Die eine kürzere Rippe 42^ff erstreckt sich wie bei der ersten Bauform bis zum Umfangsrand 18·, während die kürzere Rippe 42'h auf der anderen Seite vor dem Umfangsrand endet, so dass mit diesem ein By-passkanal 60 begrenzt wird, der den Einlass mit dem Auslass unter Umgehen des im übrigen schlangenförmigen Strömungsweges verbindet ο Es bleibt damit der guten Wärmetausch ergebende Teil erhalten, aber der Druckabfall durch den

13002O/O5Ö2

-, 10 -

By-pass wesentlich verringert_o

Bei der Bauform nach Figo 7 ergibt sich eine weitere ^verringerung des Druckverlustes dadurch, dass die ^! Platte 14" zwischen Einlass unf Auslass an beiden Umfangs-· rändern By-passkanäle 62 und 64 aufweist» Dies wiri dadurcfi erreicht, dass die kurzen Rippen 42"i und 42";j an beiden Seiten vor den zugeordneten Umfangsrändern 18" eAden_o

Figo t zeigt eine weitere Ausbildung eines By-passweges zwischen den Enden der Reihen von Rippen,, Es ist hierzu die mittlere lange Rippe 42"e jeder zweiten Reihe in Teilrippen 42"k und 42"1 unterteilte Bei im Ausführungsf* beispiel vorgesehenen neunzehn Reihen ist somit in neun Reihen ein direkter Strom des Mediums durch die durchgehenden mittleren Rippen 42"c verhindert, während dies in den anderen Reihen zwischen den T_eilrippen 42"k und 42"1

und den Spalten zu den benachbarten langen Rippen 42"b und 42"d möglich ist_o Gegenüber den durchgehenden By-passkanälen 62 und 64 an den Seiten ergibt sich im mittleren Bereich ein teilweise unterbrochener By-passkanal. In abgewandelter Weise kann zur Anpassung an gewünschte Betriebsbedingungen die Unterbrechung nach Zahl und Lage bezüglich!

der mittleren Rippen 42"ο geändert werden. Eine stärkere I

i Unterbrechung ist dann vorzunehmen, wenn zur Erhöhung des Wärmeübergangs in diesen Bereichen eine verstärkte schlanf gemförmige Strömungsbahn erwünscht ist„

130020/0582

-JU-

Leerseite

Claims

Patentanwalt 30231 α /

DipWng. K. Walther

Bolivarallee 9 !

BERLIN 19 !

19.Juni 1980

W-.w~ 34 3 6 General Motors Corporation, Detroit, Michigan, Y₀St₀A₀

Tasche zur Leitung eines Mediums in einem Wärmetauscher Zusatz zu P 29 44 441 ο 5-16

Patentansprüche :

1 _o| Aus zwei Abstand voneinander aufweisenden Platter gebildete längliche Tasche zur leitung eines Mediums in einem Wärmetauscher mit folgenden Merkmalen:

a) An den einander entgegengesetzten Enden aus den Ebenen der Platten nach aussen gerichtete Ansätze "bilden einen Einlass undf einen Auslass der Tasche, die zugleich der Verbindung benachbarter zueinander ausgerichteter Taschen unter Bilden eines den Durchtritt eines zweiten Mediums, beispielsweise Luft, gestattenden Spalts dienen;

b) an den Innenflächen der Platten sind mehrere zur Längs-* achse der Tasche senkrechte Reihen voneinander getrenn·· ter, vorstehender Rippen gebildet, die geneigt zur

Längsachse der Tasche sind;

e) jede Reihe der Rippen enthält mindestens eine Rippe voller Länge und je eine Rippe kürzerer Länge, die sich bis zu dem zugeordneten seitlichen Rand der Platten erstrecken;

130020/0582

ORIGINAL INSPECTED

a) die Reihen der Rippen in den beiden Flächen sind in der Senkrechten zueinander ausgerichtet und weisen einander entgegengesetzte Neigung zur Längsachee der Tasche auf;.

nach P 29 44 441 ο 5—16, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal:

e) Mindestens an der einen Seite (18', 18") jeder Reihe von Rippen (42¹, 42") oder im Bereich zwischen den Enden jeder Reihe sind durch die Ausgestaltung der Rippen Bywpasskanäle (6O₉ 62, 64) zwischen dem Einlass (30',

30") und dem Auslass (32*, 32") der Tasche gebildet,,
2. Tasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Rippen (42^fh) an der einen Seite der Reihen in Abstand von dem zugeordneten seitlichen Rand (18^f) der Platten enden und mit diesem den By-passkanal (60) bilden,,

3o Tasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Rippen (42"i und 42"j) an beiden Seiten jeder Reihe in Abstand von den zugeordneten Rändern (18") der Platten enden und an jeder Seite einen By-passkanal ! (62 bzw_o64) bilden.

4β Tasche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Rippe jeder zwei4 ten Reihe in zwei Teilrippen (42"k und 42"l) unterteilt ist, zwiachen denen ein By-passkanal (gebildet ist) .

13ÖÖ2Ö/0582 -3-