DE8004560U1

DE8004560U1 - Heat exchangers, in particular for a motor vehicle heating system

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Publication number: DE8004560U1
Application number: DE8004560U
Authority: DE
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Publication date: 1980-05-22

Description

DR.-ING. H. H. WILHELM - DIPL.-ING. H. DAUSTE D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (0711) 29 11 :DR.-ING. H. H. WILHELM-DIPL.-ING. H. DAUSTE D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEPHONE (0711) 29 11:

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Anmelder: Applicant :

Süddeutsche Kühlerfabrik
Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG
Mauserstrasse 3Süddeutsche Kühlerfabrik
Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG
Mauserstrasse 3

7000 Stuttgart 307000 Stuttgart 30

Wärmetauscher/ insbesondere für eine KraftfahrzeugheizungHeat exchanger / in particular for a motor vehicle heating system

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für eine Kraftfahrzeugheizung, mit zwei jeweils an den Stirnseiten von Wärmetauschkanälen angeordneten Führungskammern für das Wärmetauschermedium und mit einer Bypassanordnung zum Zumischer von heißeren Mengen des Wärmetauschmediums in den durch mindestens eine Trennwand in einer Führungskammer aufgeteilten Strömungsverlauf des Wärmetauschmediums, das bereits einen Teil seines Wärmeinhaltes abgegeben hat.The invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle heater, with two each on the end faces guide chambers arranged by heat exchange channels for the heat exchange medium and with a bypass arrangement for the mixer of hotter quantities of the heat exchange medium in the flow course divided by at least one partition wall in a guide chamber of the heat exchange medium that has already given off part of its heat content.

Es ist bekannt (DE-AS 1 501 626), daß in Wärmetauschern ein unterschiedliches Temperaturgefälle über die Wärmeaustauschfläche gesehen, auftreten kann, wenn die insgesamt durchströmende Menge des Wärmetauschmittels verhältnismäßig gering ist, weil dann unter Umständen schon beim ersten Durchlauf des Wärm« tauschmediums durch die von einer Führungskammer auf die ander«It is known (DE-AS 1 501 626) that a different temperature gradient across the heat exchange surface in heat exchangers seen, can occur if the total amount of heat exchange medium flowing through is relatively small, because then, under certain circumstances, the first time the heat exchange medium passes through from one guide chamber to the other

Seite führenden Strömungskanäle eine Abkühlung soweit stattge- $ Side leading flow channels a cooling down as far as $

funden hat, daß in den nachfolgenden Strömungskanälen kein ihas found that no i

nennenswerter Wärmeaustausch mehr an die durchströmende Luft .1 möglich ist. Das führt zu einer ungleichmäßigen Aufheizung derSignificant heat exchange to the air flowing through. 1 is possible. This leads to uneven heating of the

durchströmenden Luft, die insbesondere dann, wenn Wärmetauscher -._;j air flowing through, especially when heat exchangers -. _{; j}

dieser Art für Kraftfahrzeugheizungen eingesetzt werden, zu i|of this type are used for vehicle heating, to i |

einer unterschiedlichen Beheizung der Fahrzeugseiten im Innen- |a different heating of the vehicle sides in the interior |

raum führen kann. Die bekannten Wärmetauscher der eingangs ge- % space can lead. The known heat exchangers of the %

nannten Art sind daher im Bereich ihres Zuflusses mit einer ',named species are therefore in the area of their inflow with a ',

Bypassleitung versehen, die aus wärmeisolierendem Material fProvided bypass line made of heat insulating material f

ausgebildet ist und mit deren Hilfe bei geringen Durchfluß- !■is designed and with the help of low flow! ■

mengen noch heißes Wärmetauschmedium der zweiten Führungskammer |still hot heat exchange medium of the second guide chamber |

zugeführt wird, ohne daß dieses einer Wärmeabgabe unterliegt. Iis supplied without this being subject to heat emission. I.

Diese Art der Zumischung von heißem Wärmetauschmittel zu einem |This type of admixture of hot heat exchange medium to a |

bereits kälteren Wärmetauschmittelstrom kann bei der bekannten |already colder heat exchange medium flow can with the known |

Bauart auch dadurch erreicht werden, daß innerhalb der Strö- ;Design can also be achieved in that within the flow;

mungskanäle wärmeisolierte Rohrteile o.dgl. vorgesehen werden, <;flow channels thermally insulated pipe parts or the like. be provided, <;

die dafür sorgen, daß heißes Wärmemedium an Stellen transpor- · ·which ensure that hot heat medium is transported in places

tiert wird, an denen das übrige Strömungsmedium bereits auf- I at which the rest of the flow medium is already on- I

grund eines Wärmeaustausches erheblich abgekühlt ist. *has cooled down considerably due to heat exchange. *

Wenngleich mit solchen Bauarten eine Anpassung des Temperatur- foAlthough with such designs an adaptation of the temperature fo

profiles über die gesamte Wärmeaustauschfläche möglich ist, so fiprofiles over the entire heat exchange surface is possible, so fi

weisen diese Bauarten doch den Nachteil auf, daß der herstellungs- |these types have the disadvantage that the manufacturing |

technische Aufwand für solche Wärmetauscher relativ groß ist. |technical effort for such heat exchangers is relatively large. |

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, $The present invention is therefore based on the object $

einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, f_} daß eine Vergleichmäßigung des Temperaturprofiles insoweitform a heat exchanger of the type mentioned in such a way that _f} an equalization of the temperature profile to the extent

möglich ist, daß eine ungleichmäßige Aufheizung von durch den ;,it is possible that uneven heating of the;,

Wärmetauscher strömender Luft, insbesondere bei einer Auftei- :Heat exchanger of flowing air, especially when dividing:

lung der Luftströme auf zwei Fahrzeugseiten vermieden wird, ohne _;:treatment of air flows on two sides of the vehicle is avoided without _; :

daß jedoch zusätzliche Umführungsleitungen notwendig werden, die ■that additional diversion lines are necessary, however, the ■

den Bauaufwand und den Raumbedarf des Wärmetauschers zu sehr er- ;;the construction costs and the space requirements of the heat exchanger too much ;;

höhen würden. |would elevate. |

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Die Erfindung besteht darin, daß beide Führungskammern zur Bildung einer dreifachen Durchströmung des Wärmetauschers jeweils mit Trennwänden versehen sind und daß in der der Zuflußkammer ;. für das Wärmetauschmedium zugeordneten Trennwand Öffnungen zur i benachbarten und vor dem dritten Strömungskanal liegenden Führungskammer vorgesehen sind. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß zumindestens der erste Strömungskanal, der aus mehreren parallel zueinander liegenden Rohren in bekannter Weise aufgebaut sein kann, und der dritte und letzte Strömungs-■'. kanal des Wärmetauschers in der Temperatur des durchströmendenThe invention consists in that both guide chambers to form a triple flow through the heat exchanger are each provided with partition walls and that in the inflow chamber ;. for the heat exchange medium associated partition wall openings for i adjacent guide chambers located in front of the third flow channel are provided. This configuration has the advantage on that at least the first flow channel, which consists of several parallel pipes in known Way can be constructed, and the third and last flow ■ '. channel of the heat exchanger in the temperature of the flowing through

Wärmetauschmediums weitgehend angeglichen sein können, so daß !.j das Temperaturprofil der erwärmten Luft an den beiden Außen-I Seiten des Wärmetauschers etwa gleich ausgebildet ist. Es spielt j$ dann nur noch eine untergeordnete Rolle, daß der mittlere Zug !S vom Wärmetauschmedium durchströmt wird, das einen Teil seinerHeat exchange medium can be largely matched so that! .J the temperature profile of the heated air at the two outer I Sides of the heat exchanger is formed approximately the same. It then only plays a subordinate role that the move in the middle ! S is traversed by the heat exchange medium, which is part of its

p Wärmemenge bereits im ersten Zug abgegeben hat, denn bei einemp has already given off the amount of heat in the first puff, because with one

β Einsatz als Kraftfahrzeugheizung treten die eingangs erwähntenβ use as a motor vehicle heater are those mentioned at the beginning

f Nachteile bei der neuen Ausführung nicht auf. Dabei ist zur Ver- f There are no disadvantages with the new version. It is

i wirklichung der Beimischung nur ein sehr geringer BauaufwandRealizing the admixture only requires very little construction effort

£ notwendig.£ necessary.

Es hat sich als baulich besonders einfach erwiesen, wenn die Öffnungen als Schlitze ausgebildet sind, die bis zum inneren Rand der Trennwand offen sind, wobei die Trennwand Teil einer I Abdeckhaube zur Bildung der Führungskammern sein kann und mit I ihrem Rand auf einem dem Rohrboden zugeordneten Dichtung auf- :ξ sitzt. Diese Ausgestaltung hat herstellungstechnische Vor-■i teile, und sie ermöglicht es, Öffnungen verschiedenen Profiles ;,; in der Trennwand anzuordnen, ohne daß bei der Herstellung || oder Montage besondere Arbeitsvorgänge notwendig sind. Die y Öffnungen werden dabei in bekannter Weise in ihrem Quer-It has proven to be structurally particularly simple if the openings are designed as slots that extend to the inside Edge of the partition are open, wherein the partition can be part of an I cover to form the guide chambers and with I on its edge on a seal assigned to the tube sheet. : ξ sits. This configuration has production engineering advantages parts, and it enables openings of different profiles;,; to be arranged in the partition without being produced during manufacture || or assembly, special work processes are necessary. the y openings are made in a known manner in their transverse

;■:! schnitt so dimensioniert, daß sie bei maximalem Zufluß den ^!' Durchfluß des Strömungsmediums drosselt, so daß bei großen si Zuflüssen durch die Anordnung der Bypassöffnungen keine nennenswerte Wirkung erreicht wird. Bei kleinen Zuflüssen dagegen wird die Bypassöffnung wirksam. Es ist auch möglich, daß die; ■ :! cut so dimensioned that at maximum inflow they ^! 'The flow of the flow medium is throttled, so that in the case of large si inflows, the arrangement of the bypass openings has no noticeable effect. With small inflows, however, the bypass opening becomes effective. It is also possible that the

öffnungen mit einem bei größerwerdendem Zufluß schließenden Ventil versehen werden, das beispielsweise in der Form eines einseitig angeströmten elastischen Verschlußteiles ausgebildet sein kann, der sich bei größerwerdendem Strömungsdruck schließt.Openings are provided with a closing valve with increasing inflow, for example in the form of a can be formed on one side against flow elastic closure part, which closes when the flow pressure increases.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigenThe invention is shown in the drawing on the basis of exemplary embodiments and explained in the following description. Show it

Fig. 1 eine schematische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Richtung der durchströmenden Luft gesehen,Fig. 1 is a schematic, partially broken view of a heat exchanger according to the invention in the direction seen from the air flowing through

Fig. 2 den Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform,FIG. 2 shows the section along the line II-II in FIG. 1 in one first embodiment,

Fig. 3 den Schnitt ähnlich Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform und3 shows the section similar to FIG. 2, but in a different embodiment and

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Fig. 2, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform.4 shows a section according to FIG. 2, but in a further embodiment.

In der Fig. 1 und 2 ist ein Wärmetauschkörper gezeigt, der in an sich bekannter Weise aus nicht im einzelnen gezeigten Rohren aufgebaut ist, die jeweils an ihren Stirnseiten in Rohrboden gehalten sind, deren Ränder 3 zur Halterung von abdeckhaubenförmigen Wasserkästen 4 um deren Rand umgebördelt sind. Die Abdichtung zwischen Rohrboden 2 und Wasserkästen 4 erfolgt durch eine umlaufende Dichtung 5.In FIGS. 1 and 2, a heat exchanger body is shown which, in a manner known per se, consists of tubes not shown in detail is constructed, which are each held at their end faces in the tube sheet, the edges 3 for holding hood-shaped Water boxes 4 are flanged around the edge. The seal between the tube sheet 2 and the water tank 4 is carried out by a circumferential seal 5.

Innerhalb der Wasserkästen 4 sind Trennwände 6 bzw. 6a vorgesehen, wobei jeder der Wasserkästen mit einem Anschlußstutzen 7 bzw. 7a ausgerüstet ist. Der Anschlußstutzen 7 wird dabei mit dem Zufluß des heißen Wärmetauschmittels verbunden, während der Anschluß 7a an die Rücklaufleitung für das Wärme-Partition walls 6 and 6a are provided within the water tanks 4, each of the water tanks is equipped with a connection piece 7 or 7a. The connecting piece 7 is thereby connected to the inflow of the hot heat exchange medium, while the connection 7a to the return line for the heat

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tauschmittel angeschlossen ist. Die gesamte Fläche des Wärmetauschers 8, die aus Fig. 1 ersichtlich ist und die in bekannter Weise noch mit einer Vielzahl von Wärmetauschrippen 9 bestückt ist, deren Flächen senkrecht zu den durch die Rohre gebildeten Strömungskanäle verlaufen, wird somit dreimal von dem durch den Stutzen 7 zufließenden Wärmetauschmedium durchströmt. Der erste Durchlauf erfolgt dabei von der ersten Führungskammer 10, die an den Zulauf stutzen 7 angrenzt,, über die ausgezogene, mit einem Pfeil versehene Linie 11, zu der auf der rechten Seite unterhalb der Trennwand 6a vorgesehenen Führungskammer 12 und von dort aus im Sinne des Pfeiles 13 zu der oberhalb der Trennwand 6 gelegenen Führungskammer 14 im linken Wasserkasten, worauf schließlich der letzte Durchlauf im Sinne des Pfeiles 15 zum Ablaufstutzen 7a erfolgt.medium of exchange is connected. The entire surface of the heat exchanger 8, which can be seen from FIG. 1 and which is also equipped with a large number of heat exchange fins 9 in a known manner is, the surfaces of which are perpendicular to the flow channels formed by the tubes, is thus three times of the flows through the nozzle 7 inflowing heat exchange medium. The first pass takes place from the first guide chamber 10, which is adjacent to the inlet connector 7, via the extended, Line 11 provided with an arrow to the guide chamber 12 provided on the right-hand side below the partition 6a and from there in the direction of the arrow 13 to the one above the partition 6 located guide chamber 14 in the left water tank, whereupon finally the last pass in the sense of Arrow 15 to the drain port 7a takes place.

Wie aus Fig. 2 insbesondere zu erkennen ist, ist die Trennwand 6 mit mehreren Öffnungen 16 versehen, die symmetrisch zu der Längsmittelebene 17 des Wasserkastens 4 angeordnet sind. Diese Öffnungen 16 sind als Schlitze ausgebildet, die zum inneren Rand 6b der Trennwand 6 hin offen sind. Die Trennwand 6 selbst sitzt auf einer Dichtung 18 auf, die ihrerseits auf dem Rohrboden 2 aufliegt. In gleicher Weise sitzt die Trennwand 6a des rechten Wasserkastens 4 auf einer Dichtung. Diese Trennwand 6a ist jedoch nicht mit Öffnungen 16 versehen.As can be seen in particular from Fig. 2, the partition wall 6 is provided with a plurality of openings 16 which are symmetrical to the Longitudinal center plane 17 of the water tank 4 are arranged. These openings 16 are designed as slots, the inner Edge 6b of the partition wall 6 are open. The partition 6 itself sits on a seal 18, which in turn is on the tube sheet 2 rests. In the same way, the partition 6a of the right water tank 4 sits on a seal. This partition 6a however, it is not provided with openings 16.

Aufgrund der gewählten Ausgestaltung liegen bei großem Durchsatz an Wärmetauschmittel im wesentlichen die vorher geschilderten Strömungsverhältnisse vor. Der größte Anteil des durchströmenden Wärmetauschmediums wird längs den Strömungswegen 11, 13 und 15 geführt. Da hier auch die Strömungsgeschwindigkeit groß genug ist, tritt über die Fläche 8 gesehen kaum eine Veränderung des Temperaturprofiles der Luft auf.Due to the chosen configuration, there is a high throughput the previously described flow conditions essentially apply to the heat exchange medium. Most of the flowing through Heat exchange medium is along the flow paths 11, 13 and 15 led. Since here the flow velocity is large enough there is hardly any change in the temperature profile of the air when viewed across the surface 8.

Bei geringerer Durchströmmenge, d.h. also dann, wenn nur wenig Wärmeabgabe vom Wärmetauscher gefordert wird, kühlt sich dasWith a lower flow rate, i.e. when only little heat is required from the heat exchanger, it cools down

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längs des Strömungsweges 11 fließende Warmetauschmedium bereits beim ersten Durchlauf sehr stark ab und wird beim Durchlauf längs des Weges 13 noch weiter abgekühlt, so daß eine bedeutende Temperaturdifferenz zwischen dem im Strömungsweg 11 und im Strömungsweg 15 fließenden Warmetauschmedium auftreten kann, die zu einer unterschiedlichen Aufheizung der quer dazu durchströmenden Luft führen kann, wie das eingangs erwähnt wurde.Heat exchange medium already flowing along the flow path 11 very sharply on the first run and is cooled even further on the run along the path 13, so that a significant Temperature difference between the heat exchange medium flowing in flow path 11 and in flow path 15 can occur, which can lead to different heating of the air flowing through it, as mentioned at the beginning.

Um das zu vermeiden, sind die öffnungen 16 vorgesehen, die bei geringen Durchsätzen dazu führen, daß ein Teil des Wärmetauschmediums sich den Strömungsweg längs der gestrichelt gezeichneten Linie 1 sucht und somit unmittelbar vom Zuflußstutzen 7 aus über die Führungskammer 10 in die Führungskammer 14 eintritt, von wo aus dieses wesentlich heißere Warmetauschmedium dann in den letzten Zug 15 eintritt und damit dort zu einer Erhöhung des Temperaturgradienten zwischen Warmetauschmedium und durchströmender Luft sorgt.To avoid this, the openings 16 are provided, which are shown in Low flow rates lead to part of the heat exchange medium moving along the flow path along the dashed line Line 1 seeks and thus directly from the inflow connection 7 over the guide chamber 10 enters the guide chamber 14 from where from this much hotter heat exchange medium then enters the last train 15 and thus there to an increase in the Temperature gradients between the heat exchange medium and the flowing through Air provides.

In den Fig. 3 und 4 sind lediglich Abwandlungen der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 insofern gezeigt, als hier die Öffnungen 16a bzw. 16b einmal dreieckförmig ausgebildet sind (Fig. 3) bzw. als ein Spalt 16b zwischen Rohrboden 2 und Trennwand 6 verlaufen.In FIGS. 3 and 4, only modifications of the embodiment of FIGS. 1 and 2 are shown insofar as the openings here 16a and 16b are once triangular (Fig. 3) or run as a gap 16b between tube sheet 2 and partition 6.

Es ist auch möglich, vor die öffnungen 16 beispielsweise eine durch eine elastische Kraft abstehende Klappe vorzusehen, die bei größeren Zuflußmengen und damit auch bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten aufgrund des wachsenden Druckes der strömenden Flüssigkeit die öffnungen 16 schließt.It is also possible, for example, in front of the openings 16 to provide a protruding flap by an elastic force, which can be used with larger inflow quantities and thus also with higher flow velocities the openings 16 closes due to the increasing pressure of the flowing liquid.

Claims

Expectations

Heat exchangers, in particular for a motor vehicle heating system, with two each on the end faces of heat exchange channels arranged guide chambers for the heat exchanger medium and with a bypass arrangement for admixing hotter Quantities of the heat exchange medium in the flow path of the heat exchange medium which is divided by at least one partition wall in a guide chamber and which is already a part has given off its heat content, characterized in that both guide chambers to form a triple Flow through the heat exchanger (8) are each provided with partition walls (6, 6a) and that in the inflow chamber (10) assigned for the heat exchange medium Partition wall (6) openings (16) to the adjacent guide chamber in front of the third flow channel (15) (14) are provided.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the openings (16, 16a) are designed as slots that extend up to to the inner edge (6b) of the partition (6) are open.

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3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that that the partition (6) is part of a cover hood forming the water tank (4) to form the guide channels (10, 14) and that it rests with its edge on a seal (5, 18) assigned to the tube sheet (2).

4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that the openings (16a) are triangular
Slit openings are formed.

5. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that that the openings (16) are designed as several individual slots of different sizes.

6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the openings (16) designed as individual slots are symmetrical to the central longitudinal plane (17) of the water tank (4) are.

7. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the openings in the partition wall (6) as a gap (16b)
are formed between the inner partition edge (6b) and tube sheet (2).

8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the openings (16, 16a, 16b) with a
slowly closing valve as the inflow increases
are provided.