DE4020592A1 - Waermetauscher des gleichstrom-typs fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs, welcher eine Vielzahl von flachen Röhren und gewellten Rippen, die abwechselnd aufeinandergelegt sind, eine erste Kopfwanne, mit welcher die Röhren durch Einfügung ihrer einen Enden seitlich in die erste Kopfwanne verbunden sind, und eine zweite Kopfwanne, mit welcher die Röhren durch Einfügung ihrer anderen Enden seitlich in die zweite Kopfwanne verbunden sind, umfaßt.

Der Wärmeaustauscher des Gleichstrom-Typs (z. B. Kondensor für Fahrzeuge) umfaßt herkömmlicherweise eine Vielzahl von flachen Röhren und gewellten Rippen, die abwechselnd aufeinandergelegt sind, einen ersten Kopfbehälter, mit welchem die Röhren durch Einfügen ihrer einen Enden seitlich in den ersten Kopfbehälter verbunden sind, und einen zweiten Kopfbehälter, mit welchem die Röhren durch Einfügen ihrer anderen Enden seitlich in den zweiten Kopfbehälter verbunden sind (jeder der ersten und zweiten Kopfbehälter umfaßt gewöhnlicherweise ein zylindrisches Rohr), so daß ein paralleler Fluß von Kühlmittel durch eine Vielzahl von Röhren zwischen dem ersten Kopfbehälter und dem zweiten Kopfbehälter aufgebaut wird.

Was die Weise betrifft, in welcher die jeweiligen Röhren mit den jeweiligen Kopfbehältern verbunden sind, ist es wohl bekannt, wie durch Fig. 9 erläutert, gegenüberliegende Enden jeder Röhre 21 eben auszubilden, wenn die jeweiligen Kopfbehälter 22 axial gesehen werden, dann diese Röhre seitlich in die jeweiligen Kopfbehälter 22 einzufügen durch jeweilige Einfügungslöcher 23, wobei die eben geformten Enden in einem vorbestimmten Ausmaß über die Kanten der Einfügungslöcher 23 hinausgehen, um einen ausreichenden Lötrand sicherzustellen, und diese Komponenten zusammenzulöten für eine gesamte Verbindung zwischen ihnen (wie zum Beispiel offenbart in den Japanese Patent Application Disclosure Gazettes Nos. 1986-2 35 698 und 1988-1 12 065). Ein derartiger Stand der Technik verwendet die Kopfbehälter 22 jeweils mit einem Durchmesser, der größer als die Weite jeder Röhre 21 ist, so daß die Erstreckung der Röhre, die sich in die jeweiligen Kopftanks 22 hinein erstreckt, reduziert werden kann, und dabei ein möglicher Kühlmittelflußwiderstand, der in den jeweiligen Kopfbehältern 22 auftritt, gelindert werden kann.

Jedoch bringt ein solcher Wärmetauscher nach dem Stand der Technik unvermeidlich ein Problem mit sich, daß durch die Verwendung von Kopfbehältern mit großem Durchmesser notwendigerweise ein entsprechend vergrößertes Kühlmittelvolumen, welches durch diese fließt, benötigt wird, obwohl der Kühlmittel- Flußwiderstand sicherlich durch Begrenzung der Erstreckung der Röhrenenden, die sich in den jeweiligen Kopfbehältern erstrecken, reduziert werden kann. Es versteht sich hier, daß, soweit das Einsparen von Kühlmittel betroffen ist, Kopfbehälter mit kleinem Durchmesser bevorzugt mit Blick auf die Tatsache verwendet werden, daß das Volumen von Kühlmittel, welches sich gewöhnlicherweise in den Kopfbehältern befindet, im wesentlichen 50% von dem in dem gesamten Wärmeaustauscher enthaltenen ausmacht.

Um dieses Problem zu lösen, ist es denkbar, wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, Kopfbehälter 24 mit kleinem Durchmesser zu verwenden, und dadurch die Einsparung von Kühlmittel zu erreichen. Jedoch würde solch eine Gegenmaßnahme notwendigerweise in einem dementsprechenden Anwachsen der Erstreckung des Röhrenendes in die jeweiligen Kopfbehälter 24 resultieren, und als Konsequenz würde sich ein wellenförmiges Strömungsprofil des Kühlmittels um die Röhrenenden herum ergeben, wie durch einen durchgezogen Pfeil in Fig. 11 angedeutet, und so würde ein Flußwiderstand, und damit ein Druckverlust, ungelegenerweise anwachsen.

Diese Erfindung wurde im Hinblick auf das oben erwähnte Problem gemacht, welches bei dem herkömmlichen Wärmetauscher auftritt, um dieses Problem in einer wirksamen Weise zu lösen.

Dementsprechend ist es eine vorrangige Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher des am Anfang erwähnten Typs vorzusehen, der so verbessert ist, sowohl eine Einsparung von Kühlmittel in den Kopfbehältern als auch eine Verminderung des Kühlmittel-Flußwiderstandes zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs gelöst, welcher eine Vielzahl von flachen Röhren und gewellten Rippen, welche abwechselnd aufeinandergelegt sind, einen ersten Kopfbehälter, mit welchem die Röhren durch Einfügen ihrer einen Enden seitlich in den ersten Kopfbehälter verbunden sind, und einen zweiten Kopfbehälter umfaßt, mit welchem die Röhren durch Einfügen ihrer anderen Enden seitlich in den zweiten Kopfbehälter verbunden sind, und dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Ende jeder seitlich in jeden Kopfbehälter eingefügten Röhre entlang der inneren peripheren Oberfläche des Kopfbehälters abgeschnitten ist, welche sich auf einer Seite dieses Kopfbehälters erstreckt, die das Röhrenende aufnimmt.

Diese und andere Eigenschaften, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele von dieser deutlich, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen

Fig. 1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutern, wobei Fig. 1 eine Frontansicht des Wärmetauschers,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Kopf­ behälters entlang einer Linie II-II in Fig. 1, und Fig. 3 eine Schnitt­ ansicht entlang einer Linie III-III in Fig. 2 ist;

Fig. 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutern, wobei Fig. 4 eine Schnittansicht des Kopfbehälters und Fig. 5 eine End-Ansicht der Röhre ist;

Fig. 6 eine Schnittansicht des als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung konstruierten Kopfbehälters ist;

Fig. 7 und 8 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutern, wobei Fig. 7 eine Schnittansicht des Kopfbehälters und Fig. 8 eine Ansicht entsprechend der Fig. 7, jedoch eine Variation des in Fig. 7 dargestellten Kopfbehälters darstellen;

Fig. 8 bis 11 den Stand der Technik erläutern, wobei Fig. 9 und 10 Schnittansichten der jeweiligen Kopfbehälter sind, und Fig. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 10 ist.

Fig. 1 und 2 erläutern das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der Wärmetauscher 1 (z. B., Kondensor für Fahrzeuge) dieses Ausführungsbeispieles umfaßt, wie aus Fig. 1 ersichtlich, eine Vielzahl von flachen Röhren 4, die parallel zueinander angeordnet sind und ihre gegenüberliegenden Enden mit einem ersten (z. B. Einlaß- Seite) Behälter 2 und mit einem zweiten (z. B. Auslaß- Seite) Kopfbehälter 3 auf der anderen Seite verbunden sind, und gewellte Rippen 5 aufweisen, die zwischen jeweiligen Paaren von benachbarten flachen Röhren 4 eingefügt sind. Der Wärmeaustauscher 1 umfaßt weiter Seitenplatten 6, 7. Der erste Kopfbehälter 2 ist mit einem Anschluß 8 versehen (z. B. Einlaß-Anschluß) und der zweite Kopfbehälter 3 ist mit einem Anschluß 9 (z. B. Auslaß-Anschluß) versehen. Beide Kopfbehälter 2, 3 sind mit Unterteilungsplatten 10 versehen, so daß ein Zick- Zack-Fluß des Kühlmittels zwischen den mit den Kopfbehältern 2 bzw. 3 verbundenen Anschlüssen 8 bzw. 9 auftritt.

Jeder der Kopfbehälter 2, 3 umfaßt, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, eine Röhre, die einen zylindrischen Querschnitt hat, und die gegenüberliegenden Enden jeder der Röhren 4 sind seitlich durch zugeordnete Einfügungslöcher 11 mit einer vorbestimmten Erstreckung in die jeweiligen Kopfbehälter 2, 3 eingesetzt, um einen gewünschten Lötrand sicherzustellen. Dann sind die Röhrenenden und die jeweiligen Kopfbehälter 2, 3 zur insgesamten Verbindung dazwischen zusammengelötet. Ebenso sind, wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, die jeweiligen, seitlich in die jeweiligen Kopftanks 2, 3 eingesetzten Röhrenenden entsprechend diesem Ausführungsbeispiel abgeschnitten, so daß sie entlang den inneren peripheren Oberflächen der jeweiligen Kopfbehälter in deren axialer Ansicht, d. h., in Richtung des Kühlmittelflusses gesehen, gekrümmt sind.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist deshalb die Erstreckung der Röhrenenden in die jeweiligen Kopfbehälter 2, 3 reduziert, somit ein Strömungswiderstand von Kühlmittel, welches durch die jeweiligen Kopfbehälter 2, 3 fließt, bedeutend vermindert und eine Querschnittsfläche des Kühlmittel- Durchtritts vergrößert. Dieses erlaubt dementsprechend, Kopfbehälter mit schmaleren Durchmessern zu verwenden, um ein Volumen in jedem Kopfbehälter zu reduzieren, und damit eine gewünschte Einsparung von Kühlmittel zu erzielen.

Nun wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung diskutiert.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 4 dargestellt, ist jedes der Röhrenenden kegelförmig zum zugeordneten Kopfbehälter zugespitzt und abgeschnitten, um eine dem vorherigen Ausführungsbeispiel entsprechende Kurve zu ergeben. Zusätzlich ist jedes der kegelförmig zugespitzten Röhrenenden dick genug, einen Kühlmitteldurchfluß vorzusehen, der entlang seiner Länge eine gleichbleibende Querschnittsfläche hat, wie in Fig. 5 erläutert.

Dementsprechend gestattet das zweite Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 4 erläutert, daß ein Kopfbehälter mit einem Durchmeser t, der kleiner als die Röhrenweite T ist, verwendet wird, und eine weitere Einsparung von Kühlmittel erzielt wird.

Nun wird das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung erklärt.

In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Kopfbehälter 2, 3 diametral in eine Wanne 12 und eine Endplatte 13 eingeteilt, während jedes der Röhrenenden geformt ist, um eine gekrümmte Form ähnlich derjenigen in den vorherigen Ausführungsbeispielen aufzuweisen.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel sind die Wanne 12 und die Endplatte 13 jeweils kreisförmig mit im wesentlichen dem gleichen Krümmungsradius gekrümmt, und miteinander verbunden, um einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt der Kopfbehälter 2, 3 zu ergeben. In diesem Fall ist die Endplatte 13 entlang ihrer gegenüberliegenden Verbindungskanten 13a mit der Wanne 12 so verbunden, daß die Verbindungskanten 13a in entsprechenden Verbindungskanten 12a der Wanne 12 liegen. Die jeweiligen Röhren 4 sind seitlich in die Kopfbehälter durch die Einfügungslöcher 11 der Endplatte 13 eingefügt.

Dementsprechend erlaubt das dritte Ausführungsbeispiel, den Kopfbehälter so auszulegen, daß sich ein im wesentlichen elliptischer Querschnitt ergibt. Dieses wiederum erlaubt, daß ein inneres Volumen jedes Kopfbehälters reduziert wird, und dadurch eine weitere Einsparung von Kühlmittel erzielt wird.

Die Kombination des Zweikomponenten-Kopfbehälters mit dem kegelförmig zugespitzten Röhrenende, wie in Fig. 4 gezeigt, verbessert den Kühlmittel-Einspareffekt noch weiter.

Obwohl der Zweikomponenten-Kopfbehälter die Wanne und die Endplatte umfassend dargestellt ist, welche beide mit im wesentlichen dem selben Krümmungsradius gekrümmt sind, können die Wanne und die Endplatte mit verschiedenen Krümmungsradien gekrümmt werden, um anders als die kreisförmig gekrümmten Oberflächen gekrümmte Oberflächen zu bilden, zum Beispiel elliptisch gekrümmte Oberflächen.

Schließlich erläutern die Fig. 7 und 8 das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet ebenso die Kopfbehälter 2, 3, die diametral in die Wanne 12 und die Endplatte 13 in derselben Weise wie im dritten Ausführungsbeispiel unterteilt sind. Jedes Ende der Röhre 4 kann mit dreieckiger Gestalt, wie in Fig. 7 dargestellt, oder in ähnlicher Weise trapezförmig, wie in Fig. 8 dargestellt, abgeschnitten werden. Somit wird in Übereinstimmung mit der Erfindung jedes Ende jeder Röhre, die in jeden Kopfbehälter eingesetzt ist, entlang der inneren peripheren Oberfläche des Kopfbehälters, welche sich auf einer Seite dieses Kopfbehälters erstreckt, welche das Röhrenende aufnimmt, abgeschnitten, und kann daher auch irgendwelche anderen als die kreisförmig gekrümmte Form aufweisen, zum Beispiel die gewinkelte Form, wie in diesem vierten Ausführungsbeispiel.

Claims (6)

1. Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs, welcher eine Vielzahl flacher Röhren und gewellter Rippen, die abwechselnd aufeinandergelegt sind, einen ersten Kopfbehälter, mit welchem die Röhren durch Einsetzen ihrer einen Enden seitlich in den ersten Kopfbehälter verbunden sind, und einen zweiten Kopfbehälter, mit welchem die Röhren durch Einsetzen ihrer anderen Enden seitlich in den zweiten Kopfbehälter verbunden sind, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende von jeder seitlich in jeden Kopfbehälter eingesetzten Röhre entlang der inneren peripheren Oberfläche des Kopfbehälters, welche sich auf einer Seite dieses Kopfbehälters, welches das Röhrenende aufnimmt, erstreckt, abgeschnitten ist.

2. Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kopfbehälter ein zylindrisches Rohr umfaßt.

3. Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kopfbehälter diametral in eine mit Röhren- Einsetzöffnungen ausgebildete Endplatte und eine Wanne, welche sich in Distanz zu den Röhren befindet, geteilt ist.

4. Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschnittene Röhrenende kreisförmig entlang der inneren peripheren Oberfläche des Kopfbehälters gekrümmt ist.

5. Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschnittene Röhrenende bezüglich der ursprünglichen Gestalt des Röhrenendes dreieckig gestaltet ist.

6. Wärmetauscher des Gleichstrom-Typs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschnittene Röhrenende bezüglich der ursprünglichen Gestalt des Röhrenendes trapezförmig gestaltet ist.