DE3330898A1 - Waermeaustauscher mit kompaktrippenrohren ellipsenfoermiger rohrquerschnitte in versetzter rohranordnung - Google Patents

Waermeaustauscher mit kompaktrippenrohren ellipsenfoermiger rohrquerschnitte in versetzter rohranordnung

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DE3330898A1
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Siegfried Dipl Ing Obst
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ARTUR DIETZ WAERME U LUFTTECHN
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

WÄRMEAUSTAUSCHER MIT KOMPAKTRIPPENROHREN ELLIPSENFÖRMIGER ROHRQUERSCHNITTE IN VERSETZTER ROHRANORDNUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher, die im Rohrinneren vorzugsweise durch eine Flüssigkeit, insbesondere Öl, durchströmt werden und auf deren berippter Außenseite vorzugsweise gasförmige Medien, insbesondere Luft, unter Erzeugung eines möglichst geringen Strömungswiderstandes strömen.
Erfindungsgemäß wird der Block des Wärmeaustauschers aus Kompaktrippenrohren zusammengefügt, wobei jedes Kompaktrippenrohr aus jeweils zwei Metallrohren (2) mit elliptischem Innen- und Außenquerschnitt sowie aufgezogenen Wärmeleitblechen (1) mit vorzugsweise trapezförmiger Umrißkontur bestehen. Die Kompaktrippenrohre werden derart zu einem Block zusammengefügt, daß die Rohre eine in Luftrichtung zueinander versetzte Rohrteilung bei schräg im Luftstrom stehenden Wärmeleitblechen ergeben (Figur I).
Die Erfindung verbindet die bekannten Vorteile einer versetzten Rohranordnung und der strömungsgünstigsten Kontur elliptischer Rohre, in dem zwei derartige Rohre sowie die entsprechend geformeten Wärmeleitbleche zu einem Kompaktrippenrohr hoher mechanischer Festigkeit zusammengefügt werden (Figur II). Durch Aneinanderreihen der Kompaktrippenrohre nebeneinander sowie auch hintereinander ergibt sich ein Kühlblock mit schrägstehenden Wärmeleitblechen (1) und versetzter Anordnung der Rohre (Figur I) .
Die Aufgabe hoher Wärmeübertragung auf der Gasseite (Strömung um die Rohre) wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils zwei der versetzt zueinander angeordneten Rohre (2) mit schrägstehenden, trapezförmigen Wärmeleitblechen (1) berippt sind. Durch die" Schrägstellung (Figur I und Winkel ) wird erreicht, .daß die strömende Luft immer über zwei Kanten, die zudem durch die trapezförmige Grundkontur der Rippen verlängert sind, bei der Umströmung der Wärmeleitbleche zur Verwirbelung angeregt wird (Figur III), was erfahrungsgemäß eine Erhöhung der Wärmeübergangs-Koeffizienten zur Folge hat. Erhöht wird dieser Effekt durch Sicken (la) längs der langen Kanten der Wärmeleitbleche. ;
Erfindungsgemäß wird durch die Einbringung der Sicken (la) auf den langen Kanten der Wärmeleitbleche weiterhin eine Versteifung der Rippe sowie eine Vergrößerung der Rippenfläche bei gleichbleibender Rippenbreite erreicht.
Das vorstehend beschriebene Kompaktrippenrohr ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sich durch den Verbund von zwei Rohren (2) sowie der Wärmeleitbleche (1) mittels Tauchverzinnung oder Tauchverzinkung ein Bauelement mit erheblich höherer mechanischer Festigkeit ergibt als dies durch vergleichbare berippte Einzelrohre erreichbar wäre. Andererseits läßt die Verbindung von nur zwei Rohren bei Bedarf noch ein Auswechseln von Rohren im Reparaturfall zu, dies ist bei Kühlblöcken mit über eine größere Blockbreite gehenden Wärmeleitblechen nicht mehr möglich.
Die Auswechselbarkeit der Rippenrohre ist weiterhin erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß die unberippten Rohrenden (2a) zu einem kreisrunden Querschnitt zurückverformt werden. Hierdurch können die Rohrenden (2a) mittels herkömmlicher Werkzeuge in die kreisrunden· Bohrungen der Rohrbodenplatte (6) eingewalzt werden. Weiterhin können die Bohrungen der Rohrbodenplatten mit Rillen (6a) versehen werden, wodurch bekanntermaßen eine Verbesserung der Rohreinwalzung zu erreichen ist (Figur II).
Die mechanisehe Festigkeit des mittels der Kompaktrippenrohre gebildeten Kühlblockes eines Wärmeaustauschers wird erfindungsgemäß dadurch erhöht, daß aufgrund der trapezförmigen Kontur und der geraden Kanten der Wärmeleitbleche (1) die Verwendung von Zwischenblechen (3) möglich wird. Die Zwischenbleche (3) werden zwischen den Rohren angeordnet und stützen bich an den langen Kanten der Wärmeleitbleche ab. Durch geringfügiges Verspannen mittels Zugankern (4), die zwischen den Seitenteilen (5) des Kühlblo.ckes angeordnet sind, lassen sich so die einzelnen Rippenrohre örtlich zu einem Paket zusammenspannen, wobei der Anpressdruck auf die langen Kanten der Wärmeleitbleche wirkt und daher eine Deformation der Rippen vermieden wird. (Figur I).
Erfindungsgemäß sind die Wärmeleitbleche (1) der Rippenrohre, mit kragenförmigen Durchzügen (Ib) versehen, wobei die Kragen (Ib) eine gezahnte oder gezackte Kontur aufweisen (Figur II und Figur IV). Ein Kragen mit ungezahnter, durchgehender Kontur kann sich aufgrund seiner Steifigkeit nicht ausreichend der gewissen Toleranzen unterworfenen Rohrkontur anpassen. Bei der erf i ndungsgernäß vorgeschlagenen Kragenform (Ib) behalten die einzelnen Zähne ausreichende Elastizität, um sich an die elliptische Rohrkontur optimal anzulegen.
Insbesondere führen die während des Aufziehvorganges der Wärmeleitbleche (1) einwirkenden Kräfte aufgrund der Federwirkung der einzelnen Zähne zu keinen bleibenden, plastischen Verformungen des Kragens, die dann aufgrund ungleichmäßiger Verlötung zur Minderung des Wärmetransportes zwisehen Wärmeleitblech (l).und Rohr (2) führen wurden.
Durch die erfindungsgemäß gezackte oder gezahnte Ausführung (Ib) des das elliptische Rohr (2) umlaufend umschließenden Kragens wird weiterhin erreicht, daß der für den bei der Tauchverzinnung oder Tauchverzinkun g vorgesehene Lötvorgang erforderliche Kapillarspalt gewährleistet ist. Weiterhin entsteht durch die Zahnung eine erheblich verlängerte Kontur, die das Eindringen des Lötmaterials begünstigt und eine verlängerte Lötnaht höherer Festigkeit zur Folge hat.
Durch die erfindungsgemäß gezahnte Ausführung des ellipsenförmigen Kragens (Ib) ist eine erhöhte, genau definierbare und reproduzierbare Wärmeübertragungsleistung gegeben, die auch bei gewissen fertigungsbedingten Toleranzen des elliptischen Rohres (2) garantiert werden kann. Die Ausformung des gezahnten Kragens ist durch die Einstellung des leicht konisch geformten Durchzugstempels des Werkzeuges an die Rohrgeometrie anzupassen.'
Leerseite

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE
1.) Wärmeaustauscher, bestehend aus vorzugsweise nebensowie hintereinander angeordneten Metallrohren (2) mit vorzugsweise elliptischem Querschnitt, durch die vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Transformatorenöl, fließt und aus vorzugsweise mehreren Wärmeleitblechen (1) dadurch gekennzeichnet, daß jedes der vorzugsweise trapezförmigen, schräg im Luftstrom stehenden Wärmeleitbleche (1) zwei die Rohre umfassende Kragen (Ib) aufweist, so daß als Grundbauelement ein Rippenrohr, bestehend aus zwei Metallrohren (2) mit elliptischem Querschnitt sowie einer Vielzahl von Wärmeleitblechen (1) gebildet wird (Figur I und Figur II).
2.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch die schrägstehenden Wärmeleitbleche (1) mit vorzugsweise trapezförmiger Grundform und entsprechend der Lage und Anordnung der die rohre umfassenden Kragen (Ib) eine in Luftrichtung versetzte Anordnung der ellipsenförmigen Rohre (2) zueinander für das um die Rohre strömende Medium, vorzugsweise Luft, entsteht (Figur I).
3.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Rippenrohr, bestehend aus zwei Rohren mit elliptischem Querschnitt (2) sowie Wärmeleitblechen (1) vorzugsweise aus Kupfer oder Stahl mittels Tauchverzinnung oder Tauchverzin kung miteinander verlötet werden und somit im Verbund ein Rippenrohr hoher mechanischer Festigkeit - insbesondere gegen Schwingungen - ergeben.
4.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die vier unberippten Enden (2a) der elliptischen Rohre kreisförmig aufgerundet sind (Figur II).
5.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmig aufgerundeten, unberippten Rohrenden (2a) in die Rohrbodenplatten (6) eingewalzt werden, wodurch gemaäß der nach Anspruch 1 und 2 festgelegten Rippenrohrgestalt ein späteres Auswechseln einzelner Rippenrohre für Reparaturfälle ermöglicht wird.
6.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitbleche (1) eine trapezförmige Außenkontur aufweisen, deren lange Kante örtlich mittels entsprechend ausgeformten Zwischenblechen (3) zur Abstützung der rippenrohre gegeneinander verwendet werden können (Fi gur I).
7.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die langen Kanten der trapezförmigen Wärmeleitbleche mit einer Sicke (la) versehen sind und derart angeordnet werden, daß die langen Kanten schräg in dem außen um das Rohr geführten Luftstrom stehen, so daß die Luft auf der vollen Kantenlänge verwirbelt wird und sich die Wärmeübertragung erhöht (Figur III).
8.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die durchgezogenen, die elliptischen Rohre umfassenden Kragen (Ib) der trapezförmigen Wärmeleitbleche (1) eine durchbrochene, gezahnte Kontur (Ib) haben (Fi gur 11 und Fi gur IV).
9.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß durch die vorzugsweise gezahnte Kontur der Kragen (Ib) eine Verlängerung der Lötnaht zwischen Wärmeleitblech und Rohr erreicht wird.
10.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß durch die gezahnte Kontur (Ib) die Geometrie des Kragens derart variiert werden kann, daß die einzelnen Zähne des Kragens sich der Kontur der el 1ipsenförmigen Rohre (2) anpassen und die einzelnen Wärmeleitbleche (1) den erforderlichen festen Sitz auf den Rohren erhalten, andererseits aber der für den Lötvorgang beim Tauchverzinnen oder Tauchverzinken erforderliche Lötspalt gewahrt bleibt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0213448A1 (de) * 1985-08-08 1987-03-11 KONVEKTA GmbH Wärmetauscher-Einrichtung mit Wärmetauscher-Rohren und blechförmigen Lamellen
DE4109127A1 (de) * 1991-03-20 1992-09-24 Behr Gmbh & Co Ringwaermetauscher, insbesondere fuer eine kraftfahrzeug-klimaanlage

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