DE69717947T2 - Wärmetauscher mit verbeulten Rippenplatten - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist auf einen Rippenplatten-Wärmetauscher ausgerichtet, wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definiert ist. Ein solcher Wärmeaustauscher ist aus der Patentdokumentation US-A-2091 593 bekannt.
  • Rippenplatten-Wärmetauscher sind sehr bekannt. Im Allgemeinen weisen sie eine Kernkomponente auf, die aus nebeneinander angeordneten Rippenplatten in parallelem Abstand zueinander besteht. Die Rippenplatten haben axial ausgerichtete Ausschnitte, durch welche die Rippenrohre sich im Allgemeinen vertikal zur Ebene der Rippenplatten erstrecken. Die Rippenrohre sind durchgängig verbunden und befördern eine erste Flüssigkeit durch den Wärmetauscher. Eine zweite Flüssigkeit normalerweise Luft, fließt zwischen den nebeneinander angeordneten Rippenplatten. Wärmeübertragung entsteht zwischen diesen Flüssigkeiten auf Grund der Wärmeübertragung durch die Rippen und über die Rippenrohre.
  • Eine Erhöhung der Wärmeübertragung ist durch Maximieren des Oberflächenbereiches der Rippenplatten erreicht worden, der zu der die Flüssigkeit umgebenden Rippenplatten freiliegend ist, und durch Steigern der Turbulenzströmung dieser Flüssigkeit. Dies ist durch Einbauen von Einkerbungen und Riffelungen auf der Rippenplatte 10 umgesetzt worden, wie in 1 dargestellt ist. 2 zeigt den vorherigen Stand der Technik für Riffelungen 11. Diese Art und Weise des Erweiterns des Oberflächenbereiches führt zu einer Reihe von Nachteilen, welche die Leistungsfähigkeit der Rippenplatte reduzieren kann. Diese Nachteile beinhalten das erhöhte Zwischengefüge der Rippenplatte 10 in einer Fläche auf Grund der Riffelungen 11 sowie eine erhöhte Schadensanfälligkeit während der Kernkonstruktion und die größere Wahrscheinlichkeit der Ausbildung eines ungleichmäßigen Kernstückes. Jeder dieser Nachteile kann die Produktionskosten erhöhen und/oder die Wärmeaustausch-Leistungsfähigkeit reduzieren.
  • Das US-1-2091 593 Patent offenbart einen Rippenplatten-Wärmetauscher, der eine Vielzahl von Rippenrohren (A) und eine Vielzahl von Rippenplatten (B) aufweist, wobei die Rippenplatten eine Vielzahl von Bogendeformationen (C) umfassen, die im Wesentlichen in beabstandeten Reihen über die Länge der Rippenplatte verlaufen und wobei die Bogendeformationen eine Vielzahl von ovalförmig gebohrten Rohrausschnitten mit Haupt- und Nebenachsen aufweisen, die zur Aufnahme der darin angeordneten Rippenrohre entsprechend dimensioniert sind, wobei die Rohrausschnitte entlang jeder Reihe in gleichmäßigem Abstand angeordnet sind.
  • Das US-A-4592420 Patent offenbart einen Rippenplatten-Wärmetauscher, der Rippen umfasst, die mit einer Vielzahl von H-förmigen Deformationen in Reihen ausgebildet sind, die (im Zickzack) versetzt zueinander angeordnet sind, um die Rippensteifheit zu erhöhen.
  • Ein weiterer Faktor, der sich auf die Wärmeaustauchleistung auswirkt, ist die Verbindung zwischen den Rippenrohren und den Rippen. Eine dichte Rohr-/Rippenverbindung erhöht die Wärmeaustauschleistung. Eine gute Verbindung des Rippenrohres mit der Rippe, wie zum Beispiel eine gelötete bzw. hart gelötete Fugenverbindung ist daher äußerst wünschenswert.
  • In vielen Rippenplatten-Wärmetauschern werden die Rippenrohre 12 durch axial ausgerichtete Rohrausschnitte 13 in die Rippenplatten geschoben. Nachdem die Platzierung erfolgt ist, werden die Rippenrohre durch Treiben einer sogenannten „Kugel" oder Erweiterungsspindel durch jedes Rohr mechanisch erweitert. Als Ergebnis werden die Rohrseitenwände in eine dichte Nähe zur umgebenden Rippe unelastisch gedrängt, das aber die Ausbildung einer ausgezeichneten Fugenverbindung ermöglicht.
  • Dann besteht eine ausgezeichnete Wärmeübertragung über die Rippenrohrschnittstelle hinweg.
  • In einigen Fällen jedoch ist die Rohrexpansion unzweckmäßig oder sogar unmöglich. Zum Beispiel weisen im vorhergehenden Stand der Technik eine ganze Reihe von Wärmeaustauschern Hunderte von Rohren 12 auf. Es ist einfach nicht praktizierbar, die Rohre auf Grund der großen Anzahl zu erweitern. Und wenn die Rohre geprägte/gekräuselte Oberflächen aufweisen oder mit internen Turbulenzerzeugern oder Verstärkungsrippen ausgebildet sind, dann kann eine Kugel nicht durch die Rohre getrieben werden, ohne von den Ausprägungen abgefangen zu werden und ohne die vorhandene Turbulenzerzeugerwirkung zu zerstören, oder ohne die Verstärkungsrippen zu brechen, wobei die Stärke vom vorhandenen internen Druck zerstört wird. Infolgedessen sind andere Lösungen gesucht worden, um die notwendige dichte Nähe/Passung zu erzielen und um so ein gutes Hartlöt- bzw. Lötrohr als Rippenfugenverbindung zu gewährleisten.
  • Beim vorhergehenden Stand der Technik können zum Beispiel Rippenplattenausschnitte teilweise oder ganz von einer Bundringeinfassung 14 ummantelt sein. Die in 3 dargestellten Bundringeinfassungen 14 nach dem vorhergehenden Stand der Technik sind abgewinkelt an der Stelle, wo die Bundringeinfassungen 14 auf die Rippenplatte 10 treffen. Diese Abwinkelungen 15 verhindern, dass die Bundringeinfassungen 14 der Rippenplatte 10 einen vollständigen, peripheren Kontakt mit den Rippenrohren 12 herstellen, was zu einer reduzierten Wärmeaustauschkernleistung bei Fehlen eines gelöteten oder hartgelöteten Metallstücks führen kann und wobei der Kontakt verloren geht.
  • Aus diesen und anderen Gründen ist der gegenwärtige Stand der Wärmeaustauscherleistung und auch wegen der vorgegebenen Größe, des Gewichtes und der Produktionskosten nicht gänzlich zufriedenstellend.
  • Diese Erfindung ist darauf ausgerichtet, die vorgenannten Probleme zu bewältigen.
  • Dementsprechend stellt die Erfindung einen Rippenplatten-Wärmetauscher zur Verfügung, der eine Vielzahl von Rippenrohren und eine Vielzahl von Rippenplatten aufweist, wobei die Rippenplatten folgendes umfassen:
    eine Vielzahl von Bogendeformationen, die sich im Wesentlichen in mindestens zwei beabstandeten Reihen über die Länge der Rippenplatte erstrecken, wobei die Bogendeformationen eine Vielzahl von ovalförmig gebohrten Rohrausschnitten mit Haupt- und Nebenachsen aufweisen, die entsprechend zur Aufnahme der darin angeordneten Rippenrohre in ihrer Größe entsprechend dimensioniert sind, wobei die Ausschnitte entlang jeder Reihe gleichmäßig beabstandet sind; gekennzeichnet durch
    eine Vielzahl von Verstärkungsrippen/Versteifungsträgern, die in Reihen zwischen den Reihen der Rohrausschnitte angeordnet sind, wobei die Verstärkungsrippenreihen lange Verstärkungsrippen aufweisen, die im Allgemeinen der Länge nach parallel zur Hautachse der Rohrausschnitte angeordnet sind sowie kurze Verstärkungsrippen, die der Länge nach vertikal zu und zwischen den langen Verstärkungsrippen angeordnet sind.
  • Die Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben, und zwar:
  • 1 zeigt eine Grundrisszeichnung einer allgemein üblich verwendeten Rippenplatte nach dem vorhergehenden Stand der Technik.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht, ungefähr entlang der Linie 2-2 in 1.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht, ungefähr entlang der Linie 3-3 in 2.
  • 4 zeigt eine Ansicht eines Wärmeaustauscherkerns gemäß der Erfindung.
  • 5 zeigt eine Grundrissansicht einer Rippenplatte gemäß der Erfindung.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Linie 6-6 in 5.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht der Linie 7-7 in 5.
  • 8 zeigt eine Vergrößerung einer Bundringeinfassung, dargestellt in 6.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht, ungefähr entlang der Linie 9-9 in 5.
  • 10 zeigt eine grafische Darstellung im Vergleich zur gesamten Wärmeaustauscherleistung bei einer Vielzahl von Kernkomponenten, wobei die Anzahl der Rippen pro Zoll variiert und das Wasser durch die Rippenrohre fließt.
  • 11 stellt denselben Vergleich wie in 10 dar bei einem 50/50 Ethylenglykol/Wasserverhältnis bei einer ersten Fließgeschwindigkeit.
  • 12 stellt denselben Vergleich wie in den 10 und 11 dar bei einem 50/50 Ethylenglykol/Wasserverhältnis bei einer zweiten Fließgeschwindigkeit.
  • 13 zeigt eine Fragmentdraufsicht eines mit Einkerbungen geprägten Rippenrohres.
  • Es kann davon ausgegangen werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend aufgeführten Einzelheiten des Wärmeaustauschers begrenzt ist und dass die nachstehend ausgeführten Dimensionsbeispiele nur zur Darstellung und Veranschaulichung der Möglichkeiten dienen.
  • Eine Ausführungsform eines Wärmetauschers 16, die in der vorliegenden Erfindung begutachtet wird, ist in 4 dargestellt und weist eine Kernkomponente auf, die eine Vielzahl und Rippenrohren 18 umfasst, die sich durch eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Rippenplatten 20 erstrecken. Die Rippenrohre 18 sind in Verbindungskommunikation durch Kopfstücke/Sammelleitungen und Ablaufkasten (nicht dargestellt) zueinander angeordnet, um einen Weg durch die Rippenrohre 18 zu bilden mit einer Einströmungsöffnung, welche die erste Flüssigkeit aus einer Quelle erhält und einer Ablauf-/Auslassöffnung, welche die erste Flüssigkeit von den Rippenrohren 18 an einen Bestimmungsort außerhalb des Wärmetauschers befördert.
  • In einer Ausführungsform weisen die Rippenrohre 18 eine Maximalabmessung von 0,625'' (5/8'') und eine Minimalabmessung von 0,076'' auf und können aus glatten Rohren oder mit Vertiefungen geprägten Rohren mit 0,014'' hohen Ausprägungen bestehen. Aber der durchschnittliche Fachmann wird leicht erkennen, dass andere Dimensionen, wie gewünscht, auch verwendet werden können. Die Rippenrohre 18 sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich im Allgemeinen vertikal durch mehrere nebeneinander angeordnete Rippenplatten 20. Die Rippenrohre 18 weisen typischerweise Ausprägungen (nicht dargestellt) in ihren Seitenwänden auf. Die Ausprägungen erstrecken sich in Richtung Mitte des Rippenrohres und induzieren Turbulenzströmungen in der ersten hindurchfließenden Flüssigkeit. Die Turbulenzerhöhung verbessert natürlich den Wärmetransfer, wie dies allgemein bekannt ist. Es sollte jedoch zur Kenntnis genommen werden, dass glatte Rippenrohre, das heißt, Rippenrohre ohne Ausprägungen, genauso verwendet werden können. Diese werden speziell bei einer Anwendung in einer der Erfindungsformen dargestellt.
  • Die Rippenplatten bestehen aus gebeulten Rippenplatten 20 und werden aus Kupferblech hergestellt, das etwa 0,003'' dick ist und die verschiedene Bogendeformationen 22 aufweisen in axial ausgerichteten, gleichmäßig beabstandeten Reihen 24, die sich über die gesamte Rippenplatten- 20 Oberfläche (5) erstrecken. Die Bogendeformationen 22 sind Beulen, die durch einen Walz- und/oder Stanzprozess ausgebildet werden und weisen einen 0,3125'' Radius zum Mittelpunkt und einen Hochpunkt von 0,076'' über der Ebene der Rippenplatte 20 (6) auf.
  • Die Rohrausschnitte 28 sind in regelmäßigen Abständen innerhalb der Bogenreihen 24 angeordnet. Die Rohrausschnitte 28 sind 0,3853'' voneinander beabstandet und sind in der Größe den dementsprechenden, übereinstimmenden Rippenrohren. 18 ähnlich, um eine dichte Anpassung zu gewährleisten. In 5 weist jeder Rohrausschnitt 28 eine Maximalabmessung von 0,6300 ± 0,0020'' und eine Minimalabmessung von 0,080 ± 0,0020'' auf. Die Rippenplatten-/Rohrverbindung ist eine feste Passung, wobei die Bundringeinfassung 30 der Rippenplatte 20 im Wesentlichen mit dem Rippenrohr 18 bündig gemacht ist. Es ist festzustellen, dass ein peripherer Kontakt jedes Rippenrohres 18 innerhalb des Ausschnittes 28 und der Bundringeinfassung 30 erstrebenswert ist.
  • Die Rohrausschnitte 28 werden durch Walz- oder Stanz-/Prägewerkzeug entlang der Rippenplatte 20 ausgebildet, um einen Rohrausschnitt 28 und eine ummantelnde Bundringeinfassung 30 zu stanzen, wie in 6 dargestellt ist. Während des Stanzprozesses wird ein Teil der Rippenplatte 20 aus der Fläche der Rippenplatte 20 herausgebogen und dient als Bundringeinfassung 30. Die Bundringeinfassung 30 ist im Wesentlichen winkelfrei und erstreckt sich entlang des ganzen Randes der Öffnung 28. Entlang der Hauptachsenränder der Öffnung läuft die Kontur der Bogenreihe 24, wie in 8 dargestellt ist. Der Nebenachsenteil 31 der Bundringeinfassung 30 erstreckt sich nach unten von der Fläche der Rippenplatte 20 in einer allgemein dreiseitigen Form, welche im Wesentlichen vertikal zur allgemeinen Fläche der Rippenplatte 20 verläuft, wie in 9 dargestellt ist.
  • Eine Serie von pyramidenförmigen Verstärkungsrippen mit einem trapezförmigen Querschnitt wird zwischen den Bogenreihen 24 in der Rippenplatte 20 angeordnet. Kurze Verstärkungsrippen 42 und lange Verstärkungsrippen 44 werden in Reihen 40 zwischen den Bogenreihen 24 angeordnet und erstrecken sich über die Rippenplatten- 20 Fläche 0,0160 +0,0020''. Kurze Verstärkungsrippen 42 weisen einen 0,0880 × 0,2473'' rechtwinkeligen Sockel und einen 0,1993'' × 0,0400'' Aufsatz auf. Lange Verstärkungsrippen 44 weisen einen 0,3389'' × 0,0780'' Sockel und einen 0,2909'' × 0,0300'' Aufsatz auf. Sowohl lange als auch kurze Verstärkungsrippen, 42 und 44, sind in Reihen 40 zwischen den Bogenreihen 24 (7) angeordnet. Die langen Verstärkungsrippen 44 erstrecken sich der Länge nach parallel zur Hautachse der Rohrausschnitte 28. Die kurzen Verstärkungsrippen 42 sind vertikal zu und zwischen den langen Verstärkungsrippen 44 angeordnet.
  • Die Rippenrohre 18 werden durch die Rippenplatte 20 in die Rohrausschnitte wie folgt eingeführt: Zunächst werden mehrere Rippenplatten 20 in einer Rippenaufspannvorrichtung angeordnet, welche diese während des Kernaufbaus hält. Die Rippenplatten 20 werden axial so ausgerichtet, dass die entsprechenden Rohrausschnitte 28 axial ausgerichtet sind. Als nächstes werden die Rippenrohre 18 durch die axial ausgerichteten Rohrausschnitte 28 durchgeschoben und von der konvexen Seite der gebeulten Rippenplatte eingeführt. Auf Grund der vorher beschriebenen Größenanpassung der Rohrausschnitte 28 und der Rippenrohre 18 wird eine dichte Passung an der Rippenrohr-/Rippenplattenverbindung erzielt. Das Ausbilden der Bundringeinfassungen 30 um die Rohrausschnitte 28, die innerhalb der Bogendeformationen 22 liegen, führt zu Bundringeinfassungen, die im Wesentlichen winkelfrei sind. Dies ermöglicht der Bundringeinfassung 30 ein kontinuierliches Verankern mit den Rippenrohren 18. Diese Verbindung kann die Wärmeaustauchkernstabilität erhöhen und die Wärmeaustauschleistung der Kernkomponenten erhöhen, welche diese Konstruktion umfassen.
  • Die verbesserte Wärmetransferleistung der Wärmeaustauschkomponenten, welche in dieser Erfindung dargestellt wird, ist durch Computerwärmetransfermodelle und Testergebnisse nachgewiesen worden. Die grafischen Darstellungen in 1012 vergleichen die Kernleistung der Wärmetauscher mit Rippenplatten nach dem vorhergehenden Stand der Technik (1) mit denen, welche die hierin beschriebenen, gebeulten Rippenplatten 20 (5) aufweisen. Speziell vergleicht jede Grafik die Wärmeaustauschleistung eines Wärmetauschers, der nach dem vorhergehenden Stand der Technik durch eine Sieben-Rohr-Reihe Rippenplatte (Kurve A) aufgebaut ist, mit Wärmetauschern, die vier und fünf Rohrreihen gebeulter Rippenplatten 20 aufweisen. Die Wärmetauscher, welche gebeulte Rippenplatten 20 ausnutzen, weisen sowohl glatte Rippenrohre (PT= plain tubes) als auch geprägte Rippenrohre (DT = dimpled tubes) auf und sind wie folgt dargestellt:
    Kurvendiagramm Wärmetauscherumrisslinien
    • B Vier-Rippenrohr-Reihe, glattes Rippenrohr
    • C Fünf-Rippenrohr-Reihe, glattes Rippenrohr
    • D Vier-Rippenrohr-Reihe, geprägtes Rippenrohr
    • E Fünf-Rippenrohr-Reihe, geprägtes Rippenrohr
  • Computer-erzeugte Messpunkte werden mit „0" dargestellt, wogegen aus konkreten Testdaten entnommene Messpunkte durch ein „X" dargestellt sind.
  • Die Wärmeaustauscherleistung ist grafisch dargestellt in 1012 in der Qualitätskontrolle btu (QCBTU). Die QCBTU-Zahlenangabe wird beim Zusammenzählen der Menge der zurückgegebenen Wärme beim Betriebspunkt für jede der drei Standardfankurven erhalten. Die Menge der zurückgegebenen Wärme basiert auf dem Eingangstemperaturpotenzial von 100°F, wobei das Potenzial als Differenz zwischen der durchschnittlichen Kühlflüssigkeitstemperatur und der Eingangslufttemperatur definiert wird. Die sich ergebende QCBTU-Zahlenangabe besteht aus einer einzigen Zahl, welche die Gesamtleistung der Kernkomponente darstellt und wird in BTU/min/Ft2 Front-/Plankurvenbereich bei 100°F Potenzial zum Ausdruck gebracht. Die Art der Flüssigkeit und die gesamte Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit müssen für jeden Kernkomponententyp dieselben sein, der verglichen wird.
  • Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass für jede vorhandene Anzahl von Rippenrohrreihen 24 und Rippenplatten pro Zoll (FPI) die Wärmetransferleistung der Kernkomponenten mit dem gebeulten Rippenplattenelement 20 die Wärmetransferleistung der Kernkomponenten nach dem vorhergehenden Stand der Technik eines Rippenplattenelements 10 übersteigt. Außerdem, da sich die Anzahl der Rippenplatten pro Zoll erhöht, erhöht sich die Wärmetransferleistung der mit der wechselseitigen Rippenplatte hergestellten Kernkomponenten. Da sich die Anzahl der Rippenplatten pro Zoll erhöht, weisen die Kernkomponenten mit der verbesserten, gebeulten Rippenplattenkonstruktion 20 eine Erhöhung in der Wärmeaustauschleistung mit einer größeren Geschwindigkeitsrate auf als jene, welche die Konstruktion des vorhergehenden Stands der Technik (1) aufweisen.
  • Die Daten veranschaulichen, dass das vorliegende, gebeulte Rippenplattenelement 20 bei jeder vorhandenen Kernstückkonfiguration/-anordnung eine höhere Wärmetransferleistung erzielt als Rippenplatten 20 des vorhergehenden Stands der Technik.
  • Ferner veranschaulichen 1012, dass bei hoher Wasserfließgeschwindigkeitsrate unter Anwendung geprägter Rippenrohre die Leistung leicht verbessert wird. 13 veranschaulicht ein ausgebeultes Rippenrohr 12, das Ausprägungen 50 in einer Seitenwand und Ausprägungen 52 in der gegenüberliegenden Seitenwand aufweist. Die Ausprägungen 50 und 52 sind konkav zur Außenseite der Rippenrohre. Darüber hinaus sind die Ausprägungen 50 in einer Seitenwand versetzt angeordnet in Bezug auf die Ausprägungen 52 der anderen Seitenwand, um die Wärmeaustauschflüssigkeit in den Rippenrohren zurückzudrängen, die einem unerlaubten Weg folgt, und um die Turbulenzströmungen zu erhöhen. Wenn jedoch das 50/50 Ethylenglykol/Wassergemisch als Kühlmittel verwendet wird, wird die Leistung wesentlich erhöht, insbesondere bei niedrigeren Fließgeschwindigkeiten und unter Verwendung von geprägten Rippenrohren. Diese Schlussfolgerungen gelten auch für sämtliche Rippenplatten-/Rippenrohr-Kombinationen, die für den Radiator verwendet werden.
  • Diese Kurvendiagramme veranschaulichen, dass dem Hersteller mehrere Möglichkeiten offen stehen, wenn er eine Kernkomponente nach dem vorhergehenden Stand der Technik mit einer Kernkomponente ersetzt, die aus den vorliegenden gebeulten Rippenplatten 20 konstruiert wird, um die gleiche oder eine bessere Leistung zu erzielen. In 11 kann zum Beispiel eine 11-Rippenplatte pro Zoll eine Kernkomponente nach dem vorhergehenden Stand der Technik mit einer Fließgeschwindigkeitsrate von 192 lbs. pro Minute bei einem 50/50 Ethylenglykol/Wasserverhältnis mit einer 9-Rippenplatte pro Zoll und glattem 4-Reihen-Rippenrohr-Kernstück oder einer 7-Rippenplatte pro Zoll und glattem 5-Reihen-Rippenrohr-Kernstück ersetzt werden. Wenn ein geprägtes Rippenrohr verwendet würde, könnten sowohl die Anzahl der Rippenplatten pro Zoll und die Anzahl der Rippenrohrreihen weiter reduziert werden. Die sich daraus ergebende Kernkomponente würde dann dünner und das Gewicht weniger sein als die Kernkomponente nach dem vorhergehenden Stand der Technik. Es wird auch angenommen, dass die Produktions- und Transportkosten dadurch reduziert würden.
  • Auf Grund des Vorgenannten wird man zu schätzen wissen, dass ein Wärmetauscher, der aus gebeulten Rippenplatten nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, viele Vorteile gegenüber dem vorhergehenden Stand der Technik bietet. Zunächst kann der Wärmetauscher mit einer gebeulten Rippenplattenkonstruktion mit einem Wärmetauscher der gleichen Größe und dementsprechenden Gewicht nach dem vorhergehenden Stand der Technik ausgetauscht werden. Er bietet eine größere Wärmetransferleistung als die Einheit der vorhergehenden Technik. Auch weist ein gebeulter Rippenplatten-Wärmetauscher mit einem vorgegebenen Wärmeaustauschleistungsniveau ein geringeres Gewicht auf als ein gleich gut leistungsfähiger Wärmetauscher nach dem vorhergehenden Stand der Technik. Ferner bietet die gebeulte Rippenplatte, weil sie in der gebeulte Rippenplattenkonstruktion die Verstärkungsrippen ausnutzt und nicht die Riffelungen, die sich über die gesamte Rippenplatte erstrecken, größere Stabilität und Stärke/Steifheit als die Rippenplatten nach dem vorhergehenden Stand der Technik. Diese Eigenschaft reduziert Kernstückdefekte und verzögert jene, die während der Wärmeaustauschkonstruktion auftreten können. Diese Verstärkungsrippen können auch die Turbulenzströmung der zweiten Flüssigkeit erhöhen.

Claims (4)

  1. Rippenplatten-Wärmetauscher, welcher eine Vielzahl von Rippenrohren 18 und eine Vielzahl von Rippenplatten 20 aufweist, wobei die Rippenplatten 20 folgendes umfassen: eine Vielzahl von Bogendeformationen 22, die im Wesentlichen in mindestens zwei beabstandeten Reihen 24 über die Länge der Rippenplatte 20 verlaufen, wobei die Bogendeformationen 22 eine Vielzahl von ovalförmig gebohrten Rohrausschnitten 28 mit einer Hauptachse und einer Nebenachse aufweisen, in der Größe dimensioniert zur Aufnahme der darin angeordneten Rippenrohre 18, wobei die Rohrausschnitte 28 entlang jeder Reihe gleichmäßig beabstandet sind; gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verstärkungsrippen/Versteifungsträger 42, 44, die in Reihen zwischen den Reihen der Rohrausschnitte 28 angeordnet sind, wobei die Reihen der Verstärkungsrippen lange Verstärkungsrippen 44 aufweisen, die im Allgemeinen der Länge nach parallel zur Hauptachse der Rohrausschnitte 28 angeordnet sind, sowie kurze Verstärkungsrippen 42, die der Länge nach vertikal zu und zwischen den langen Verstärkungsrippen 44 angeordnet sind.
  2. Rippenplatten-Wärmetauscher nach Anspruch 1, in dem kurze Verstärkungsrippen zwischen den Rohrausschnitten 28 in nebeneinander liegenden Rohrreihen angeordnet sind und lange Verstärkungsrippen/Versteifungsträger zwischen den benachbarten Bogenreihen 24 angeordnet sind.
  3. Rippenplatten-Wärmetauscher eines vorhergehenden Patentanspruches, in dem die Rippenrohre 18 geprägte Rippenrohre aufweisen.
  4. Rippenplatten-Wärmetauscher eines vorhergehenden Patentanspruches, in dem die Verstärkungsrippen/Versteifungsträger aus einem trapezförmigen Querschnitt bestehen.
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Publications (2)

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DE69717947D1 DE69717947D1 (de) 2003-01-30
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JP (1) JP4011694B2 (de)
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TW (1) TW357258B (de)
ZA (1) ZA979281B (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003269881A (ja) * 2002-03-15 2003-09-25 Toshiba Kyaria Kk フィンチューブ型熱交換器
US6688380B2 (en) 2002-06-28 2004-02-10 Aavid Thermally, Llc Corrugated fin heat exchanger and method of manufacture
US7426958B2 (en) * 2003-08-19 2008-09-23 Visteon Global Technologies Inc. Header for heat exchanger
US20070240865A1 (en) * 2006-04-13 2007-10-18 Zhang Chao A High performance louvered fin for heat exchanger
DE102007028792A1 (de) * 2006-06-29 2008-01-31 Denso Corp., Kariya Wärmeaustauscher
SE0802203L (sv) * 2008-10-16 2010-03-02 Alfa Laval Corp Ab Hårdlödd värmeväxlare och metod att tillverka hårdlödd värmeväxlare
US8281564B2 (en) * 2009-01-23 2012-10-09 General Electric Company Heat transfer tubes having dimples arranged between adjacent fins
JP5821795B2 (ja) 2012-07-18 2015-11-24 株式会社デンソー 熱交換器
CN106225513B (zh) * 2016-08-30 2019-07-30 孙家麟 一种热交换器组件
DE102020121280A1 (de) 2020-08-13 2022-02-17 Kelvion Machine Cooling Systems Gmbh Wärmetauscher und Verwendung eines Blechbandes zur Herstellung von gelochten Lamellen für einen Wärmetauscher

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1553093A (en) * 1920-05-10 1925-09-08 Arthur B Modine Radiator
US1557467A (en) * 1920-05-10 1925-10-13 Arthur B Modine Radiator
US1927325A (en) * 1931-10-12 1933-09-19 Long Mfg Co Inc Radiator fin construction
US2046791A (en) * 1934-01-17 1936-07-07 Przyborowski Stanislaus Radiator
US2091593A (en) * 1935-11-04 1937-08-31 Borg Warner Radiator
GB576864A (en) * 1944-05-16 1946-04-24 Serck Radiators Ltd Improvements relating to finned-tube heat interchange apparatus
US2983483A (en) * 1955-12-19 1961-05-09 Modine Mfg Co Method of radiator core fin assembly and fin element therefor
US3515207A (en) * 1968-07-17 1970-06-02 Perfex Corp Fin configuration for fin and tube heat exchanger
US3902551A (en) * 1974-03-01 1975-09-02 Carrier Corp Heat exchange assembly and fin member therefor
DE2756941C3 (de) * 1977-12-21 1983-12-15 Kühlerfabrik Längerer & Reich, 7024 Filderstadt Wärmeaustauscher
WO1980002872A1 (en) * 1979-06-20 1980-12-24 E Dubrovsky Tubular-lamellar heat exchanger
SU960522A2 (ru) * 1980-01-28 1982-09-23 Предприятие П/Я А-1697 Трубчато-пластинчатый теплообменник
JPS56154691U (de) * 1980-04-14 1981-11-18
GB2090651B (en) * 1980-12-17 1984-03-21 Pentagon Radiator Stafford Ltd Improvements relating to heat exchangers
US4434846A (en) * 1981-04-06 1984-03-06 Mcquay Inc. Patterned heat exchanger fin
US4449581A (en) * 1982-08-30 1984-05-22 Chromalloy American Corporation Heat exchanger fin element with dog-bone type pattern of corrugations
US4550776A (en) * 1983-05-24 1985-11-05 Lu James W B Inclined radially louvered fin heat exchanger
US5042576A (en) * 1983-11-04 1991-08-27 Heatcraft Inc. Louvered fin heat exchanger
KR900006245B1 (ko) * 1985-04-19 1990-08-27 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 열교환기
US4592420A (en) * 1985-06-27 1986-06-03 Modine Manufacturing Company Reinforced plate fin heat exchanger
JPH02100074U (de) * 1988-09-09 1990-08-09
US4984626A (en) * 1989-11-24 1991-01-15 Carrier Corporation Embossed vortex generator enhanced plate fin
US5201367A (en) * 1990-02-20 1993-04-13 Dubrovsky Evgeny V Stack of plates for a plate-and-tube heat exchanger with diverging-converging passages
JP2661356B2 (ja) * 1990-10-22 1997-10-08 松下電器産業株式会社 フィン付き熱交換器
JP2834339B2 (ja) * 1991-02-21 1998-12-09 松下電器産業株式会社 フィン付き熱交換器
US5111876A (en) * 1991-10-31 1992-05-12 Carrier Corporation Heat exchanger plate fin

Also Published As

Publication number Publication date
EP0838650B1 (de) 2002-12-18
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ZA979281B (en) 1998-05-11
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BR9706852A (pt) 1999-05-25
AR008686A1 (es) 2000-02-09
JPH10176892A (ja) 1998-06-30
ATE230100T1 (de) 2003-01-15
TW357258B (en) 1999-05-01
CN1182870A (zh) 1998-05-27
RU2194926C2 (ru) 2002-12-20

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