EP0121079A1 - Heat exchanger - Google Patents

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EP0121079A1
EP0121079A1 EP84101903A EP84101903A EP0121079A1 EP 0121079 A1 EP0121079 A1 EP 0121079A1 EP 84101903 A EP84101903 A EP 84101903A EP 84101903 A EP84101903 A EP 84101903A EP 0121079 A1 EP0121079 A1 EP 0121079A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
connection box
exchanger according
inlet
distribution
Prior art date
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Granted
Application number
EP84101903A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0121079B1 (en
Inventor
Karl-Ernst Ing. Hummel (Grad)
Bohumil Humpolik
Hans-Joachim Ing. Ingelmann (Grad)
Karl-Heinz Dipl.-Ing. Staffa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP0121079A1 publication Critical patent/EP0121079A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0121079B1 publication Critical patent/EP0121079B1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/028—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using inserts for modifying the pattern of flow inside the header box, e.g. by using flow restrictors or permeable bodies or blocks with channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/028—Evaporators having distributing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/05316—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/454—Heat exchange having side-by-side conduits structure or conduit section
    • Y10S165/471—Plural parallel conduits joined by manifold
    • Y10S165/483—Flow deflecting/retarding means in header for even distribution of fluid to plural tubes

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger of the type specified in the preamble of claim 1.
  • a heat exchanger with an upper and a lower water tank in which the pipe ends of a heat exchanger block formed from pipes and fins open.
  • the upper water tank has an inlet on one side and the lower water tank has an outlet for the heat exchanger fluid.
  • the individual tubes of the heat exchanger are acted upon to different degrees, i.e.
  • the amount of heat exchanger fluid that flows through the individual heat exchanger tubes is very different, the difference being essentially influenced by the position of the inlet or the outlet and the installation position of the heat exchanger itself.
  • An uneven loading of the parallel heat exchanger tubes or parallel pipe strands is particularly noticeable in heat exchangers operated with a refrigerant, such as evaporators of air conditioning systems, which leads to a considerable reduction in the performance of the heat exchanger.
  • GB-OS 2 0 78 362 has already described a heat exchanger in which a separate inlet pipe is provided for each of the parallel-connected pipe coils that begin and end in a connection box. This measure ensures that the coils are evenly charged with fluid; however, such a solution is unsuitable in terms of manufacturing costs for large series production, since several pipes with different shapes and a large number of pipe connections are necessary.
  • the distribution device consists of a simply designed and inexpensive to manufacture body.
  • the distribution device can consist of an injection-molded plastic body or a metallic, commercially available semi-finished product, which is given the desired pitch of the coil by torsion about the longitudinal axis. This results in a distribution device in which there is no extreme change in direction of the fluid and therefore no appreciable pressure losses.
  • a coiled one can be used in a second connection box
  • Profile body of the same shape can be provided as a collecting device.
  • a preferred development of the subject matter of the invention is that a distribution and collecting device formed from a common profile body is arranged in the connection box and that an equal number of distribution channels and collecting channels is present between the partition walls.
  • an arrangement serving at the same time as a distribution and collection device is created only by a larger number of ribs of the profile body forming partitions.
  • This arrangement is particularly suitable for heat exchangers constructed from tubular forks.
  • an end plate is arranged on each end face, the collection channels on the input side and the distribution channels on the output side being closed.
  • the distribution device according to the invention can additionally be provided with a flow distributor, as is used for example for evaporators of air conditioning systems, without any changes.
  • the openings in the connection box are of different sizes.
  • the opening closest to the inlet has the smallest cross section and the opening furthest away has the largest cross section.
  • connection box is made of plastic, connection pieces for connecting the heat exchanger tubes can be provided in a simple manner.
  • the distributor device In order to reduce the flow resistance that the cross-sectional area of the distributor device forms, it is proposed to design the distributor device conically on the side facing the inlet. It is expedient for the connection box to have a conical taper which merges into the inlet, the opening angle of the cone corresponding to the angle of the cone, and the part of the conical surface adjacent to the base of the cone is covered by the conical taper.
  • the cone of the connection box results in a fixation of the distribution device on the one hand and an enlargement of the passage cross-section relative to the inlet on the other hand.
  • a baffle plate with a swirl chamber in front of it in order to achieve the most homogeneous possible wet steam mixture, it is expedient for a baffle plate with a swirl chamber in front of it to be arranged on the side of the distribution device adjacent to the inlet.
  • the baffle plate has an edge directed into the swirl chamber.
  • a nozzle is provided in the inlet in front of the swirl chamber, by means of which a part of the flow is prevented from being guided past the impingement plate without swirling.
  • the nozzle and the baffle plate are preferably made of a cavitation-resistant material.
  • the inlet cannot extend in the same direction as the connection box and for fluidic reasons the distribution device should not start in or immediately behind an arc, it is readily possible for the distribution device to be uniform in the connection box and the curve in the Inlet extends into it.
  • the pressure drop in the distribution system can be influenced by the ratio of the opening and pipe cross sections, which is particularly important in the case of refrigerant evaporators. For this reason, the openings can be designed as a throttle.
  • connection box is pressed onto the partitions of the distribution or collecting device by radially inward deformation.
  • a heat exchanger 1 serving as a radiator for a motor vehicle which essentially comprises a heat exchanger block 2 consisting of tubes 3 and ribs 4 running transversely thereto, as well as an upper connection box 5 and a lower connection box 6.
  • the upper connection box 5 and the lower connection box 6 are tubular, thus have cavities 5 'and 6' with a circular cross-section, and are closed on one end by a plate 7 or plate 8.
  • the upper connection box 5 has five openings 9 which each open into one of the tubes 3.
  • the lower connection box 6 has five openings 1o, to which the lower ends of the tubes 3 are connected.
  • the tubes 3 are soldered to the junction boxes 5 and 6.
  • connection box 5 there is a distribution device 11, which consists of a profile body which is star-shaped in cross section and coiled.
  • the star profile corresponds to the number of pipes 3 connected to the connection box 5, i.e. in the present case it is in the form of a five-pointed star.
  • Both the junction boxes 5 and 6 and the distribution or collection devices 11 and 12 consist of a metallic material according to this embodiment.
  • Partition walls 13 and channels 14 located between them are formed by the distribution device 11 and each extend from the inlet 15 over the entire length of the distribution device 11.
  • one of the openings 9 is located in the area of one of the channels 14, so that the total amount of fluid flowing in the inlet 15 is evenly distributed over the channels 14 and thus also equally over the heat exchanger tubes 3.
  • the collecting device 12 which is identical in design to the distribution device 11.
  • the collecting device 12 thus has the same partition walls 13 and channels 14 located between them, an opening 10 in each case being in the region of one of the channels 14.
  • the partial streams flowing in the channels 14 combine in the outlet 16.
  • connection box 5 for an evaporator is shown in FIG. 2, the tubes of the evaporator being provided with the reference symbol 3 in the same way as in FIG.
  • the connection Box 5 is tubular, as in FIG. 1, and closed at the end remote from the inlet 15 with a plate 7.
  • a distribution device 11 which corresponds to that in FIG.
  • the flow distributor 17 arranged in front of the distribution device 11 ensures that even with inhomogeneous flow media in the inlet 15, the phases are evenly distributed over each of the channels 14.
  • FIG. 3 the section along the line III-III in Figure 2 is shown.
  • a distribution device 11 with a star-shaped cross section in the tubular connection box 5, with five dividing walls 13 which are evenly distributed over the circumference protrude up to the inner wall of the connection box 5 and lie there sealingly.
  • the channel 14 directed vertically downward in FIG. 3 is located above the opening 9 in the connection box 5, to which the heat exchanger tube 3 is fastened.
  • FIG. 4 shows an embodiment variant of the connection box 5 shown in FIG.
  • the connection box 5 has five openings 19-23 which are of different sizes, the opening 19 closest to the flow distributor 17 having the smallest cross-section and that to the flow distributor 17 most distant opening 23 has the largest cross section. This measure compensates for differences in the pressure drop in the individual channels 14 due to the different distance between the individual openings 19-23 and the flow distributor 17.
  • FIG. 5 shows a tubular connection box 24 made of plastic, which is provided on one side with a fluid inlet 27 and on the other side with a fluid outlet 28.
  • the cross section of the fluid inlet 27 is slightly smaller than the cross section of the cavity 24 'in the connection box 24, as a result of which a shoulder 25 is formed at the end of the inlet.
  • This profile body 29, like the junction box 24, is made of plastic.
  • the profile body has ten partition walls 34 arranged in a star shape, a channel 35 or 35 ′ being formed between each two partition walls 34.
  • the collecting and distributing device 29 On the side facing the inlet 27, the collecting and distributing device 29 has an end plate 30, which covers every second channel 35 ′ and enables the fluid to pass into the other channels 35 through corresponding openings 32.
  • the end plate 31 is provided with openings 33 so that the channels 35 ', which are covered by the end plate 3o, are connected to the outlet 28.
  • the distribution and collection device 29 is on the one hand the shoulder 25 and on the other hand fixed in position by a locking ring 26.
  • the flow path of the fluid is indicated by arrows 36.
  • 37 and 38 designate pipe connecting pieces which engage in the ends of heat exchanger tubes 3 (not shown in FIG. 5).
  • FIG. 6 shows the section along the line VI-VI in FIG. 5.
  • This section clearly shows that the collecting and distributing device 29 consists of a star-shaped profile body which has ten partition walls 34 and channels 35, 35 'located between them.
  • the connecting piece 37 is connected to one of the channels 35 and the connecting piece 38 to one of the channels 35 '.
  • the outer end of the partition walls 34 lies against the inner wall of the tubular connection box 24 and, if this should be necessary for certain applications, can also be sealed, for example by an adhesive.
  • FIG. 7 shows the section along the line VII-VII in FIG. 5. From this illustration it can be seen that every second channel of the star-shaped profile body of the distributing and collecting device is covered by the end plate 31 and the channels 35 'are opened by corresponding openings 33 this page are open.
  • Figure 8 shows the connection box 24 with molded pipe connection piece 37 and 38 from the outside. On the left side of the connection box 24 in the drawing, this has a shoulder 25 at the transition to the inlet 27. On the right-hand side of the connection box 24 in the drawing, there is the outlet 28. According to the number of in 5 and 6 illustrated channels of the collecting and distributing device, the connection box 24 has five pipe connecting pieces 37 connected to the distributing channels 35 and five pipe connecting pieces 38 connected to the collecting channels 35 '.
  • the tubes of the heat exchanger block can be attached to the tube connecting piece 37 and 38, for example by connecting means, as described in DE-OS 31 26 o3o.
  • FIG. 9 shows a part of a connection box 5 with a distribution device 11 arranged therein, the distribution device 11 having partitions 13 and channels 14 and openings 5 in the connection box 5 for connecting the heat exchanger tubes 3 to the channels 14.
  • the latter On the side of the terminal box 5 facing the inlet 15, the latter has a conical taper 41 which merges into the inlet 15.
  • the distribution device 11 On the side facing the inlet 15, the distribution device 11 has an integrally formed cone 42, the cone angle corresponding to the conical taper 41 and the cone 42 abutting against it. Due to the conical design of the inlet end of the distributor 11, the flow resistance that the distributor 11 would have without the cone 42 is significantly reduced.
  • connection box 5 shows part of a connection box 5, the distribution device 11 and the openings 9, the tubes 3 and fins 4 corresponding to the embodiment according to FIG. 1.
  • connection box 5 there is an approximately bell-shaped transition on the side adjacent to the inlet 15 molded onto the inlet 15, which has a substantially smaller cross-section, and a baffle plate 45 is attached to the front side of the distributor 11 adjacent the inlet 15, which bells one onto the bell shaped transition 43 has directed edge 46 which is at a sufficient distance from the passage of the fluid to the inner peripheral surface of the terminal box 5.
  • a swirl chamber 44 is formed between the baffle plate 45 and the bell-shaped transition 43.
  • a nozzle 54 is provided in the inlet 15 adjacent to the g -shaped transition 43, which nozzle is formed by a corresponding deformation of the inlet pipe.
  • Such a measure is useful, for example, for evaporators, so that the most homogeneous possible wet steam mixture is generated in the swirl chamber before dividing the partial streams. The more homogeneous this mixture and the more even the distribution between the individual tubes, the better the efficiency of the evaporator.
  • Figure 11 shows a section along the line XI-XI in Figure 10 . It is clear from this view that there is still a sufficient distance between the edge 46 of the baffle plate 45 and the inner wall of the connection box 5 for the fluid to pass into the distribution channels 14.
  • connection box 47 arranged on a heat exchanger block 2 terminal box 47 having a bent in an arc of 0 ° 9 part 48, which merges into the feed 15th
  • the end of the connection box 47 which has a hollow space 47 'with a circular cross section, is closed with a plate 49.
  • a distribution device 5o which consists of a star-shaped profile body.
  • the distribution device 5o has corresponding to the number of openings 53 in the connection box 47, to which the tubes of the heat exchanger block 2 are attached are closed, the cross-sectional shape of a four-pointed star.
  • the spiral distribution device thus has four spiral partition walls 51 and channels 52 located between them.
  • the distribution is 5o before the turning of the part 48 of the junction box 47, thus introduced in the stretched condition, in the terminal box, and thereafter the bending is carried out of the part 48 with the therein distributor 5 0th
  • the deformation of the partition walls 51 takes place uniformly in the area of the bend, with compression naturally occurring on the inner radius and expansion on the outer radius, but there is no significant change in the cross sections of the channels 52.
  • connection boxes and the distribution or collection devices can be made of metal or plastic. It is also possible to combine parts of different materials, i.e. plastic with metal. Depending on the application, different requirements can be placed on the tightness of the individual channels. Thus, when using the subject matter of the invention in a radiator or radiator of a motor vehicle, a slight leakage is completely without any effects on the function of the distribution device. A very good seal can also be achieved by pressing a plastic distributor or collector into a metal connection box. Finally, in certain cases, an additional seal can be provided by an adhesive between the ends of the partition walls and the inner wall of the connection box. To fix the distribution or
  • Collecting device in particular with regard to an anti-rotation device, it is particularly advantageous to fasten the distribution or collecting device in the connection box by radially inward deformation of the connection box.

Abstract

Es wird ein Wärmetauscher (1) beschrieben, der aus einem mehrere parallele Rohre (3) und quer dazu angeordnete Rippen (4) umfassenden Wärmetauscherblock (2) sowie mindestens einem Anschlußkasten (5, 6), in den die Rohre (3) münden, besteht. Um mit einfachen und kostengünstig herzustellenden Mitteln eine gleichmäßige Verteilung des den Wärmetauscher (1) durchströmenden Fluids auf die Wärmetauscherrohre (3) zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß der Anschlußkasten (5, 6) einen Hohlraum (5', 6') mit kreisförmigem Querschnitt aufweist und in dem Anschlußkasten (5, 6) eine Verteileinrichtung (11, 12) angeordnet ist. Die Verteileinrichtung (11, 12) besteht aus einem gewendelten Profilkörper, der einen etwa sternförmigen Querschnitt aufweist und mit Trennwände (13) bildenden Rippen an der Wandung des Hohlraums (5', 6') dichtend anliegt. Durch die Trennwände (13) werden mehrere wendelförmig verlaufende Kanäle (14) mit einem offenen und einem geschlossenen Ende gebildet. Im Bereich jedes Kanals (14) ist eine Öffnung (9, 10) zum Durchtritt des Fluids vom Anschlußkasten (5, 6) in die Rohre (3) des Wärmetauschers (1) vorgesehen.A heat exchanger (1) is described which consists of a heat exchanger block (2) comprising a plurality of parallel tubes (3) and ribs (4) arranged transversely thereto and at least one connection box (5, 6) into which the tubes (3) open, consists. In order to achieve a uniform distribution of the fluid flowing through the heat exchanger (1) onto the heat exchanger tubes (3) using simple and inexpensive means, it is proposed that the connection box (5, 6) have a cavity (5 ', 6') with a circular cross section has and a distribution device (11, 12) is arranged in the connection box (5, 6). The distribution device (11, 12) consists of a coiled profile body, which has an approximately star-shaped cross section and, with ribs forming partitions (13), lies sealingly against the wall of the cavity (5 ', 6'). The partition walls (13) form a plurality of helically extending channels (14) with one open and one closed end. An opening (9, 10) for the passage of the fluid from the connection box (5, 6) into the tubes (3) of the heat exchanger (1) is provided in the area of each channel (14).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a heat exchanger of the type specified in the preamble of claim 1.

Aus der FR-OS 2 o36 696 ist ein Wärmetauscher mit einem oberen und einem unteren Wasserkasten bekannt, in den die Rohrenden eines aus Rohren und Rippen gebildeten Wärmetauscherblocks münden. Der obere Wasserkasten besitzt auf einer Seite einen Zulauf und der untere Wasserkasten einen Ablauf für das Wärmetauscherfluid. Bei einer derartigen Anordnung werden die einzelnen Rohre des Wärmetauschers unterschiedlich stark beaufschlagt, d.h. die Menge des Wärmetauscherfluids, welche die einzelnen Wärmetauscherrohre durchströmt, ist sehr unterschiedlich, wobei die Differenz im wesentlichen durch die Lage des Zulaufs bzw. des Ablaufs sowie die Einbaulage des Wärmetauschers selbst beeinflußt wird. Eine ungleichmäßige Beaufschlagung der parallel liegenden Wärmetauscherrohre bzw. parallel liegender Rohrstränge macht sich insbesondere bei mit einem Kältemittel betriebenen Wärmetauschern, wie beispielsweise Verdampfern von Klimaanlagen bemerkbar, was zu einer erheblichen Leistungsminderung des Wärmetauschers führt.From FR-OS 2 o36 696 a heat exchanger with an upper and a lower water tank is known, in which the pipe ends of a heat exchanger block formed from pipes and fins open. The upper water tank has an inlet on one side and the lower water tank has an outlet for the heat exchanger fluid. With such an arrangement, the individual tubes of the heat exchanger are acted upon to different degrees, i.e. The amount of heat exchanger fluid that flows through the individual heat exchanger tubes is very different, the difference being essentially influenced by the position of the inlet or the outlet and the installation position of the heat exchanger itself. An uneven loading of the parallel heat exchanger tubes or parallel pipe strands is particularly noticeable in heat exchangers operated with a refrigerant, such as evaporators of air conditioning systems, which leads to a considerable reduction in the performance of the heat exchanger.

In der GB-OS 2 078 362 ist bereits ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem für jede der parallelgeschalteten Rohrschlangen, die in einem Anschlußkasten beginnen und enden, ein separates Zulaufrohr vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Rohrschlangen gleichmäßig mit Fluid beaufschlagt werden; jedoch ist eine derartige Lösung hinsichtlich der Herstellungskosten für eine Großserienfertigung ungeeignet, da mehrere Rohre mit unterschiedlicher Formgebung und eine Vielzahl von Rohrverbindungen notwendig sind.GB-OS 2 0 78 362 has already described a heat exchanger in which a separate inlet pipe is provided for each of the parallel-connected pipe coils that begin and end in a connection box. This measure ensures that the coils are evenly charged with fluid; however, such a solution is unsuitable in terms of manufacturing costs for large series production, since several pipes with different shapes and a large number of pipe connections are necessary.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art zu schaffen, bei dem mit einfachen und kostengünstig herzustellenden Mitteln eine gleichmäßige Verteilung des den Wärmetauscher durchströmenden Fluids auf die Wärmetauscherrohre erreicht wird.It is therefore the object of the invention to provide a heat exchanger of the type defined in the preamble of claim 1, in which a uniform distribution of the fluid flowing through the heat exchanger onto the heat exchanger tubes is achieved with simple and inexpensive means.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved in a generic heat exchanger by the characterizing features of claim 1.

Die wesentlichen Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind darin zu sehen, daß die Verteileinrichtung aus einem einfach gestalteten und billig herzustellenden Körper besteht. So kann die Verteileinrichtung beispielsweise aus einem gespritzten Kunststoffkörper oder aus einem metallischen, handelsüblichen Halbzeug, das durch Torsion um die Längsachse die gewünschte Ganghöhe der Wendelung erhält, bestehen. Somit ergibt sich eine Verteileinrichtung, bei der kein extremer Richtungswechsel des Fluids und somit keine nennenswerten Druckverluste entstehen.The main advantages of the subject of the invention are the fact that the distribution device consists of a simply designed and inexpensive to manufacture body. For example, the distribution device can consist of an injection-molded plastic body or a metallic, commercially available semi-finished product, which is given the desired pitch of the coil by torsion about the longitudinal axis. This results in a distribution device in which there is no extreme change in direction of the fluid and therefore no appreciable pressure losses.

Ebenso wie die Verteileinrichtung in einem ersten Anschlußkasten kann in einem zweiten Anscrlußkasten ein gewendelter Profilkörper gleicher Gestalt als Sammeleinrichtung vorgesehen sein. Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß in dem Anschlußkasten eine aus einem gemeinsamen Profilkörper gebildete Verteil- und Sammeleinrichtung angeordnet ist und daß zwischen den Trennwänden eine gleiche Anzahl von Verteilkanälen und Sammelkanälen vorhanden ist. Dadurch wird lediglich durch eine größere Anzahl von Trennwände bildenden Rippen des Profilkörpers eine gleichzeitig als Verteil- und Sammeleinrichtung dienende Anordnung geschaffen. Diese Anordnung ist insbesondere für aus Rohrgabeln aufgebaute Wärmetauscher geeignet. In zweckmäßiger Weise ist bei einer gemeinsamen Verteil- und Sammeleinrichtung auf jeder Stirnseite eine Endplatte angeordnet, wobei eingangsseitig die Sammelkanäle und ausgangsseitig die Verteilkanäle verschlossen sind.Just like the distribution device in a first connection box, a coiled one can be used in a second connection box Profile body of the same shape can be provided as a collecting device. A preferred development of the subject matter of the invention is that a distribution and collecting device formed from a common profile body is arranged in the connection box and that an equal number of distribution channels and collecting channels is present between the partition walls. As a result, an arrangement serving at the same time as a distribution and collection device is created only by a larger number of ribs of the profile body forming partitions. This arrangement is particularly suitable for heat exchangers constructed from tubular forks. In an expedient manner, in the case of a common distribution and collection device, an end plate is arranged on each end face, the collection channels on the input side and the distribution channels on the output side being closed.

Die erfindungsgemäße Verteileinrichtung kann ohne irgendwelche Änderungen zusätzlich mit einem Strömungsverteiler, wie er beispielsweise für Verdampfer von Klimaanlagen Verwendung findet, versehen werden.The distribution device according to the invention can additionally be provided with a flow distributor, as is used for example for evaporators of air conditioning systems, without any changes.

Sofern Differenzen beim Druckabfall aufgrund unterschiedlicher Entfernung der Wärmetauscherrohre vom Zulauf auftreten, können diese auf einfache Weise dadurch kompensiert werden, daß die öffnungen in dem Anschlußkasten unterschiedlich groß ausgebildet sind. Dabei weist die dem Zulauf am nächsten gelegene Öffnung den geringsten und die dem Zulauf am entferntesten gelegene öffnung den größten Querschnitt auf.If there are differences in the pressure drop due to the different distance of the heat exchanger tubes from the inlet, these can be compensated for in a simple manner in that the openings in the connection box are of different sizes. The opening closest to the inlet has the smallest cross section and the opening furthest away has the largest cross section.

Sofern der Anschlußkasten aus Kunststoff besteht, können auf einfache Weise Anschlußstutzen zum Anschluß der Wärmetauscherrohre vorgesehen werden.If the connection box is made of plastic, connection pieces for connecting the heat exchanger tubes can be provided in a simple manner.

Zur Verringerung des Strömungswiderstandes, den die Querschnittsfläche der Verteileinrichtung bildet, wird vorgeschlagen, die Verteileinrichtung auf der dem Zulauf zugewandten Seite kegelförmig auszubilden. Dabei ist es zweckmäßig, daß der Anschlußkasten eine konische Verjüngung aufweist, die in den Zulauf übergeht, wobei der öffnungswinkel des Konus dem Winkel des Kegels entspricht, und der der Grundfläche des Kegels benachbarte Teil der Kegelmantelfläche durch die konische Verjüngung abgedeckt ist. Durch den Konus des Anschlußkastens ergibt sich einerseits eine Fixierung der Verteileinrichtung und zum anderen eine Vergrößerung des Durchgangsquerschnittes gegenüber dem Zulauf.In order to reduce the flow resistance that the cross-sectional area of the distributor device forms, it is proposed to design the distributor device conically on the side facing the inlet. It is expedient for the connection box to have a conical taper which merges into the inlet, the opening angle of the cone corresponding to the angle of the cone, and the part of the conical surface adjacent to the base of the cone is covered by the conical taper. The cone of the connection box results in a fixation of the distribution device on the one hand and an enlargement of the passage cross-section relative to the inlet on the other hand.

Bei anderen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Kältemittelverdampfern, ist es zum Erreichen eines möglichst homogenen Naßdampfgemisches zweckmäßig, daß auf der dem Zulauf benachbarten Seite der Verteileinrichtung eine Prallplatte mit einer davorliegenden Wirbelkammer angeordnet ist. Dabei weist die Prallplatte einen in die Wirbelkammer gerichteten Rand auf. Um den Effekt der Prallstrahlströmung zu verbessern, wird im Zulauf vor der Wirbelkammer eine Düse vorgesehen, durch die verhindert wird, daß ein Teil der Strömung ohne Verwirbelüng an der Prallplatte vorbeigeführt wird. Die Düse und die Prallplatte bestehen vorzugsweise aus einem kavitationsfesten Material.In other applications, for example in the case of refrigerant evaporators, in order to achieve the most homogeneous possible wet steam mixture, it is expedient for a baffle plate with a swirl chamber in front of it to be arranged on the side of the distribution device adjacent to the inlet. The baffle plate has an edge directed into the swirl chamber. In order to improve the effect of the impingement jet flow, a nozzle is provided in the inlet in front of the swirl chamber, by means of which a part of the flow is prevented from being guided past the impingement plate without swirling. The nozzle and the baffle plate are preferably made of a cavitation-resistant material.

Sofern aus Platzgründen der Zulauf sich nicht in der selben Richtung wie der Anschlußkasten erstrecken kann und aus strömungstechnischen Gründen die Verteileinrichtung nicht in oder unmittelbar hinter einem Bogen beginnen soll, ist es ohne weiteres möglich, daß sich die Verteileinrichtung gleichmäßig im Anschlußkasten und dem Bogen in den Zulauf hinein erstreckt.If, for reasons of space, the inlet cannot extend in the same direction as the connection box and for fluidic reasons the distribution device should not start in or immediately behind an arc, it is readily possible for the distribution device to be uniform in the connection box and the curve in the Inlet extends into it.

Der Druckabfall im Verteilersystem kann durch das Verhältnis der öffnungs- und Rohrquerschnitte beeinflußt werden, was insbesondere bei Kältemittelverdampfern von Bedeutung ist. Aus diesem Grund können die öffnungen als Drossel ausgebildet sein.The pressure drop in the distribution system can be influenced by the ratio of the opening and pipe cross sections, which is particularly important in the case of refrigerant evaporators. For this reason, the openings can be designed as a throttle.

Die Fixierung der Verteil- bzw. Sammeleinrichtung im Anschlußkasten und insbesondere das Sichern gegen Verdrehen wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der Anschlußkasten durch radial nach innen erfolgende Verformung auf die Trennwände der Verteil- bzw. Sammeleinrichtung gepreßt wird.The fixing of the distribution or collecting device in the connection box and in particular the securing against rotation is achieved in a simple manner in that the connection box is pressed onto the partitions of the distribution or collecting device by radially inward deformation.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert..Exemplary embodiments of the heat exchanger according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.

In der Zeichnung zeigt:

  • Figur 1 einen Wärmetauscher mit einem oberen und einem unteren Anschlußkasten und darin angeordneter Verteil- bzw. Sammeleinrichtung,
  • Figur 2 einen Anschlußkasten für einen Verdampfer mit vor der Verteileinrichtung angeordnetem Venturiverteiler,
  • Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Figur 2,
  • Figur 4 eine Ausführungsvariante zu Figur 3,
  • Figur 5 einen Anschlußkasten, der eine gemeinsame Verteil- und Sammeleinrichtung enthält,
  • Figur 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Figur 5,
  • Figur 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Figur 5,
  • Figur 8 eine Außenansicht des Anschlußkastens gemäß Figur 5 mit angespritzten Rohrstutzen,
  • Figur 9 eine Ausführungsvariante zu Figur 2 mit an der Verteilvorrichtung angeformter Spitze,
  • Figur 1o eine Ausführungsvariante zu Figur 2 mit Prallplatte und Wirbelzelle vor der Verteilvorrichtung,
  • Figur 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI in Figur 1o,
  • Figur 12 eine in einem gebogenen Anschlußkasten befindliche Verteilvorrichtung.
The drawing shows:
  • 1 shows a heat exchanger with an upper and a lower connection box and a distribution or collecting device arranged therein,
  • FIG. 2 shows a connection box for an evaporator with a venturi distributor arranged in front of the distribution device,
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 2,
  • FIG. 4 shows an embodiment variant of FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a connection box which contains a common distribution and collecting device,
  • FIG. 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 5,
  • 7 shows a section along the line VII-VII in FIG. 5,
  • FIG. 8 shows an external view of the connection box according to FIG. 5 with molded pipe sockets,
  • FIG. 9 shows an embodiment variant of FIG. 2 with the tip molded onto the distribution device,
  • 1o shows a variant of FIG. 2 with a baffle plate and vortex cell in front of the distribution device,
  • FIG. 11 shows a section along the line XI-XI in FIG. 10,
  • Figure 12 is a distribution device located in a curved junction box.

In Figur 1 ist ein als Heizkörper für ein Kraftfahrzeug dienender Wärmetauscher 1 dargestellt, der im wesentlichen einen aus Rohren 3 und quer dazu verlaufenden Rippen 4 bestehenden Wärmetauscherblock 2 sowie einen oberen Anschlußkasten 5 und einen unteren Anschlußkasten 6 umfaßt. Der obere Anschlußkasten 5 sowie der untere Anschlußkasten 6 sind rohrförmig ausgebildet, besitzen somit Hohlräume 5' und 6' mit kreisförmigem Querschnitt, und sind an einer Stirnseite durch eine Platte 7 bzw. Platte 8 verschlossen. Der obere Anschlußkasten 5 weist fünf öffnungen 9 auf, die jeweils in eines der Rohre 3 münden. Ebenso weist der untere Anschlußkasten 6 fünf öffnungen 1o auf, an denen die unteren Enden der Rohre 3 angeschlossen sind. Die Rohre 3 sind an den Anschlußkästen 5 und 6 angelötet.In FIG. 1, a heat exchanger 1 serving as a radiator for a motor vehicle is shown, which essentially comprises a heat exchanger block 2 consisting of tubes 3 and ribs 4 running transversely thereto, as well as an upper connection box 5 and a lower connection box 6. The upper connection box 5 and the lower connection box 6 are tubular, thus have cavities 5 'and 6' with a circular cross-section, and are closed on one end by a plate 7 or plate 8. The upper connection box 5 has five openings 9 which each open into one of the tubes 3. Likewise, the lower connection box 6 has five openings 1o, to which the lower ends of the tubes 3 are connected. The tubes 3 are soldered to the junction boxes 5 and 6.

In dem oberen Anschlußkasten 5 befindet sich eine Verteileinrichtung 11, die aus einem im Querschnitt sternförmigen und gewendelten Profilkörper besteht. Das Sternprofil entspricht dabei der Anzahl der an dem Anschlußkasten 5 angeschlossenen Rohre 3, d.h. im vorliegenden Fall handelt es sich um die Form eines fünfzackigen Sterns. Sowohl die Anschlußkästen 5 und 6 als auch die Verteil- bzw. Sammeleinrichtungen 11 und 12 bestehen gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Werkstoff.In the upper connection box 5 there is a distribution device 11, which consists of a profile body which is star-shaped in cross section and coiled. The star profile corresponds to the number of pipes 3 connected to the connection box 5, i.e. in the present case it is in the form of a five-pointed star. Both the junction boxes 5 and 6 and the distribution or collection devices 11 and 12 consist of a metallic material according to this embodiment.

Durch die Verteileinrichtung 11 werden Trennwände 13 und dazwischen befindliche Kanäle 14 gebildet, die sich jeweils von dem Zulauf 15 über die gesamte Länge der Verteileinrichtung 11 erstrecken. Jeweils eine der öffnungen 9 befindet sich im Bereich eines der Kanäle 14, so daß die in dem Zulauf 15 strömende Gesamtmenge des Fluids gleichmäßig auf die Kanäle 14 und somit auch gleichmäßig auf die Wärmetauscherrohre 3 aufgeteilt wird. In dem unteren Anschlußkasten befindet sich eine Sammeleinrichtung 12, die in ihrer Ausgestaltung mit der Verteileinrichtung 11 identisch ist. Somit verfügt die Sammeleinrichtung 12 über gleiche Trennwände 13 und dazwischen befindliche Kanäle 14, wobei jeweils eine öffnung 1o im Bereich eines der Kanäle 14 liegt. Die in den Kanälen 14 strömenden Teilströme vereinigen sich im Ablauf 16.Partition walls 13 and channels 14 located between them are formed by the distribution device 11 and each extend from the inlet 15 over the entire length of the distribution device 11. In each case one of the openings 9 is located in the area of one of the channels 14, so that the total amount of fluid flowing in the inlet 15 is evenly distributed over the channels 14 and thus also equally over the heat exchanger tubes 3. In the lower connection box there is a collecting device 12, which is identical in design to the distribution device 11. The collecting device 12 thus has the same partition walls 13 and channels 14 located between them, an opening 10 in each case being in the region of one of the channels 14. The partial streams flowing in the channels 14 combine in the outlet 16.

In Figur 2 ist ein Anschlußkasten 5 für einen Verdampfer dargestellt, wobei die Rohre des Verdampfers ebenso wie in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 3 versehen sind. Der Anschlußkasten 5 ist ebenso wie in Figur 1 rohrförmig ausgebildet und an dem dem Zulauf 15 entfernten Ende mit einer Platte 7 verschlossen. In dem mit Öffnungen 9 versehenen Anschlußkasten 5 befindet sich eine Verteileinrichtung 11, die derjenigen in Figur 1 entspricht. An der dem Zulauf 15 zugewandten Seite der Verteileinrichtung 11 befindet sich ein aus der Venturidüse abgeleiteter Strömungsverteiler 17, der eine der Anzahl der Kanäle 14 der Verteileinrichtung 11 entsprechende Anzahl von Auslaßkanälen 18 aufweist, die jeweils in einen der Kanäle 14 münden. Durch den vor der Verteileinrichtung 11 angeordneten Strömungsverteiler 17 wird sichergestellt, daß auch bei inhomogenen Strömungsmedien im Zulauf 15 eine gleichmäßige Aufteilung der Phasen auf jeden der Kanäle 14 erfolgt.A connection box 5 for an evaporator is shown in FIG. 2, the tubes of the evaporator being provided with the reference symbol 3 in the same way as in FIG. The connection Box 5 is tubular, as in FIG. 1, and closed at the end remote from the inlet 15 with a plate 7. In the connection box 5 provided with openings 9 there is a distribution device 11 which corresponds to that in FIG. On the side of the distribution device 11 facing the inlet 15 there is a flow distributor 17 which is derived from the Venturi nozzle and which has a number of outlet channels 18 corresponding to the number of channels 14 of the distribution device 11, each of which opens into one of the channels 14. The flow distributor 17 arranged in front of the distribution device 11 ensures that even with inhomogeneous flow media in the inlet 15, the phases are evenly distributed over each of the channels 14.

In Figur 3 ist der Schnitt nach der Linie III-III in Figur 2 dargestellt. Wie aus dieser Ansicht ersichtlich ist, befindet sich in dem rohrförmigen Anschlußkasten 5 eine Verteileinrichtung 11 mit sternförmigem Querschnitt, wobei fünf über den Umfang gleichmäßig verteilte Trennwände 13 bis an die Innenwand des Anschlußkastens 5 ragen und dort dichtend anliegen. Der in der Figur 3 senkrecht nach unten gerichtete Kanal 14 befindet sich über der öffnung 9 im Anschlußkasten 5, an dem das Wärmetauscherrohr 3 befestigt ist.In Figure 3, the section along the line III-III in Figure 2 is shown. As can be seen from this view, there is a distribution device 11 with a star-shaped cross section in the tubular connection box 5, with five dividing walls 13 which are evenly distributed over the circumference protrude up to the inner wall of the connection box 5 and lie there sealingly. The channel 14 directed vertically downward in FIG. 3 is located above the opening 9 in the connection box 5, to which the heat exchanger tube 3 is fastened.

In Figur 4 ist eine Ausführungsvariante des in Figur 2 dargestellten Anschlußkastens 5 gezeigt. Für gleiche Teile stimmen die Bezugszeichen mit denjenigen der Figuren 1 und 2 überein. Der Anschlußkasten 5 weist fünf öffnungen 19 - 23 auf, die unterschiedlich groß ausgebildet sind, wobei die dem Strömungsverteiler 17 am nächsten gelegene öffnung 19 den geringsten Querschnitt und die dem Strömungsverteiler 17 am entferntesten liegende öffnung 23 den größten Querschnitt aufweist. Durch diese Maßnahme werden Unterschiede hinsichtlich des Druckabfalls in den einzelnen Kanälen 14 aufgrund unterschiedlicher Entfernung zwischen den einzelnen öffnungen 19 - 23 und dem Strömungsverteiler 17 kompensiert.FIG. 4 shows an embodiment variant of the connection box 5 shown in FIG. For the same parts, the reference numerals correspond to those of Figures 1 and 2. The connection box 5 has five openings 19-23 which are of different sizes, the opening 19 closest to the flow distributor 17 having the smallest cross-section and that to the flow distributor 17 most distant opening 23 has the largest cross section. This measure compensates for differences in the pressure drop in the individual channels 14 due to the different distance between the individual openings 19-23 and the flow distributor 17.

Figur 5 zeigt einen aus Kunststoff bestehenden rohrförmigen Anschlußkasten 24, der auf einer Seite mit einem Strömungsmittelzulauf 27 und auf der anderen Seite mit einem Strömungsmittelablauf 28 versehen ist. Der Querschnitt des Strömungsmittelzulaufs 27 ist etwas geringer als der Querschnitt des Hohlraums 24' im Anschlußkastens 24, wodurch am Ende des Zulaufs eine Schulter 25 gebildet ist. An dieser Schulter 25 liegt eine Verteil- und Sammeleinrichtung 29, die die Form eines gewendelten und im Querschnitt sternförmigen Profilkörpers aufweist. Dieser Profilkörper 29 besteht ebenso wie der Anschlußkasten 24 aus Kunststoff. Der Profilkörper weist zehn sternförmig angeordnete Trennwände 34 auf, wobei zwischen jeweils zwei Trennwänden 34 ein Kanal 35 bzw. 35' gebildet wird.FIG. 5 shows a tubular connection box 24 made of plastic, which is provided on one side with a fluid inlet 27 and on the other side with a fluid outlet 28. The cross section of the fluid inlet 27 is slightly smaller than the cross section of the cavity 24 'in the connection box 24, as a result of which a shoulder 25 is formed at the end of the inlet. On this shoulder 25 there is a distribution and collecting device 29 which has the shape of a coiled profile body which is star-shaped in cross section. This profile body 29, like the junction box 24, is made of plastic. The profile body has ten partition walls 34 arranged in a star shape, a channel 35 or 35 ′ being formed between each two partition walls 34.

An der dem Zulauf 27 zugewandten Seite weist die Sammel-und Verteileinrichtung 29 eine Endplatte 3o auf, die jeden zweiten Kanal 35' abdeckt und durch entsprechende öffnungen 32 den Durchtritt des Strömungsmittels in die übrigen Kanäle 35 ermöglicht. Auf der dem Ablauf 28 zugewandten Seite befindet sich ebenfalls eine Endplatte 31, welche die Kanäle 35 abdeckt, die durch die öffnungen 32 mit dem Zulauf 27 verbunden sind. Die Endplatte 31 ist mit öffnungen 33 versehen, so daß die Kanäle 35', die durch die Endplatte 3o abgedeckt sind, mit dem Ablauf 28 in Verbindung stehen. Die Verteil- und Sammeleinrichtung 29 wird einerseits durch die Schulter 25 und andererseits durch einen Sicherungsring 26 in ihrer Lage fixiert. Mit Pfeilen 36 ist der Strömungsweg des Fluids angegeben. Die mit 36' bezeichneten Pfeile deuten dabei die durch die Wärmetauscherrohre erfolgende Strömung an. Mit 37 und 38 sind Rohranschlußstutzen bezeichnet, die in die in Figur 5 nicht dargestellten Enden von Wärmetauscherrohren 3 eingreifen.On the side facing the inlet 27, the collecting and distributing device 29 has an end plate 30, which covers every second channel 35 ′ and enables the fluid to pass into the other channels 35 through corresponding openings 32. On the side facing the outlet 28 there is also an end plate 31, which covers the channels 35, which are connected to the inlet 27 through the openings 32. The end plate 31 is provided with openings 33 so that the channels 35 ', which are covered by the end plate 3o, are connected to the outlet 28. The distribution and collection device 29 is on the one hand the shoulder 25 and on the other hand fixed in position by a locking ring 26. The flow path of the fluid is indicated by arrows 36. The arrows denoted by 36 'indicate the flow through the heat exchanger tubes. 37 and 38 designate pipe connecting pieces which engage in the ends of heat exchanger tubes 3 (not shown in FIG. 5).

In Figur 6 ist der Schnitt nach der Linie VI-VI in Figur 5 dargestellt. Durch diesen Schnitt wird deutlich, daß die Sammel- und Verteileinrichtung 29 aus einem sternförmigen Profilkörper besteht, der zehn Trennwände 34 und dazwischen befindliche Kanäle 35, 35' aufweist. Der Anschlußstutzen 37 steht mit einem der Kanäle 35 und der Anschlußstutzen 38 mit einem der Kanäle 35' in Verbindung. Das äußere Ende der Trennwände 34 liegt an der Innenwandung des rohrförmig gestalteten Anschlußkastens 24 an und kann, sofern dies für bestimmte Anwendungsfälle erforderlich sein sollte, zusätzlich, beispielsweise durch einen Klebstoff, abgedichtet werden.FIG. 6 shows the section along the line VI-VI in FIG. 5. This section clearly shows that the collecting and distributing device 29 consists of a star-shaped profile body which has ten partition walls 34 and channels 35, 35 'located between them. The connecting piece 37 is connected to one of the channels 35 and the connecting piece 38 to one of the channels 35 '. The outer end of the partition walls 34 lies against the inner wall of the tubular connection box 24 and, if this should be necessary for certain applications, can also be sealed, for example by an adhesive.

Figur 7 zeigt den Schnitt nach der Linie VII-VII in Figur 5. Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, daß durch die Endplatte 31 jeder zweite Kanal des sternförmigen Profilkörpers der Verteil- und Sammeleinrichtung abgedeckt ist und durch entsprechende öffnungen 33 die Kanäle 35' auf dieser Seite offen sind.FIG. 7 shows the section along the line VII-VII in FIG. 5. From this illustration it can be seen that every second channel of the star-shaped profile body of the distributing and collecting device is covered by the end plate 31 and the channels 35 'are opened by corresponding openings 33 this page are open.

Figur 8 zeigt den Anschlußkasten 24 mit angeformten Rohranschlußstutzen 37 und 38 von außen. Auf der in der Zeichnung linken Seite des Anschlußkastens 24 weist dieser am Übergang zum Zulauf 27 eine Schulter 25 auf. Auf der in der Zeichnung rechten Seite des Anschlußkastens 24 befindet sich der Ablauf 28. Entsprechend der Anzahl der in Figur 5 und 6 dargestellten Kanäle der Sammel- und Verteileinrichtung weist der Anschlußkasten 24 fünf mit den Verteilkanälen 35 in Verbindung stehende Rohranschlußstutzen 37 sowie fünf mit den Sammelkanälen 35' in Verbindung stehende Rohranschlußstutzen 38 auf. Die Rohre des Wärmetauscherblocks können an den Rohranschlußstutzen 37 und 38 beispielsweise durch Verbindungsmittel, wie sie in der DE-OS 31 26 o3o beschrieben sind, befestigt sein.Figure 8 shows the connection box 24 with molded pipe connection piece 37 and 38 from the outside. On the left side of the connection box 24 in the drawing, this has a shoulder 25 at the transition to the inlet 27. On the right-hand side of the connection box 24 in the drawing, there is the outlet 28. According to the number of in 5 and 6 illustrated channels of the collecting and distributing device, the connection box 24 has five pipe connecting pieces 37 connected to the distributing channels 35 and five pipe connecting pieces 38 connected to the collecting channels 35 '. The tubes of the heat exchanger block can be attached to the tube connecting piece 37 and 38, for example by connecting means, as described in DE-OS 31 26 o3o.

In Figur 9 ist ein Teil eines Anschlußkastens 5 mit darin angeordneter Verteileinrichtung 11 dargestellt, wobei die Verteileinrichtung 11 Trennwände 13 und Kanäle 14 aufweist und im Anschlußkasten 5 öffnungen 9 zur Verbindung der Wärmetauscherrohre 3 mit den Kanälen 14 vorhanden sind. Auf der dem Zulauf 15 zugewandten Seite des Anschlußkastens 5 weist letzterer eine konische Verjüngung 41 auf, die in den Zulauf 15 übergeht. Auf der dem Zulauf 15 zugewandten Seite weist die Verteileinrichtung 11 einen angeformten Kegel 42 auf, wobei der Kegelwinkel der konischen Verjüngung 41 entspricht und der Kegel 42 an dieser anliegt. Durch die kegelige Ausbildung des zulaufseitigen Endes der Verteileinrichtung 11 wird der Strömungswiderstand, den der Verteilkörper 11 ohne den Kegel 42 hätte, wesentlich reduziert.FIG. 9 shows a part of a connection box 5 with a distribution device 11 arranged therein, the distribution device 11 having partitions 13 and channels 14 and openings 5 in the connection box 5 for connecting the heat exchanger tubes 3 to the channels 14. On the side of the terminal box 5 facing the inlet 15, the latter has a conical taper 41 which merges into the inlet 15. On the side facing the inlet 15, the distribution device 11 has an integrally formed cone 42, the cone angle corresponding to the conical taper 41 and the cone 42 abutting against it. Due to the conical design of the inlet end of the distributor 11, the flow resistance that the distributor 11 would have without the cone 42 is significantly reduced.

Figur 1o zeigt einen Teil eines Anschlußkastens 5, wobei die Verteileinrichtung 11 sowie die öffnungen 9, die Rohre 3 und Rippen 4 der Ausführung gemäß Figur 1 ent-" sprechen. Am Anschlußkasten 5 ist auf der dem Zulauf 15 benachbarten Seite ein etwa glockenförmig ausgebildeter Übergang auf den einen wesentlich geringeren Querschnitt aufweisenden Zulauf 15 angeformt. An der dem Zulauf 15 benachbarten Stirnseite der Verteileinrichtung 11 ist eine Prallplatte 45 befestigt, die einen auf den glockenförmigen Übergang 43 gerichteten Rand 46 aufweist, der zur Innenumfangsfläche des Anschlußkastens 5 einen ausreichenden Abstand zum Durchtritt des Fluids aufweist. Zwischen der Prallplatte 45 und dem glockenförmigen Übergang 43 wird eine Wirbelkammer 44 gebildet. Dem glocken- förmigen Übergang 43 benachbart ist im Zulauf 15 eine Düse 54 vorgesehen, die durch eine entsprechende Verformung des Zulaufrohres gebildet ist. Eine derartige Maßnahme ist beispielsweise für Verdampfer sinnvoll, damit vor Aufteilung der Teilströme in der Wirbelkammer ein möglichst homogenes Naßdampfgemisch erzeugt wird. Je homogener diese Mischung und je gleichmäßiger die Aufteilung auf die einzelnen Rohre ist, desto besser ist der Wirkungsgrad des Verdampfers.1o shows part of a connection box 5, the distribution device 11 and the openings 9, the tubes 3 and fins 4 corresponding to the embodiment according to FIG. 1. On the connection box 5 there is an approximately bell-shaped transition on the side adjacent to the inlet 15 molded onto the inlet 15, which has a substantially smaller cross-section, and a baffle plate 45 is attached to the front side of the distributor 11 adjacent the inlet 15, which bells one onto the bell shaped transition 43 has directed edge 46 which is at a sufficient distance from the passage of the fluid to the inner peripheral surface of the terminal box 5. A swirl chamber 44 is formed between the baffle plate 45 and the bell-shaped transition 43. A nozzle 54 is provided in the inlet 15 adjacent to the g -shaped transition 43, which nozzle is formed by a corresponding deformation of the inlet pipe. Such a measure is useful, for example, for evaporators, so that the most homogeneous possible wet steam mixture is generated in the swirl chamber before dividing the partial streams. The more homogeneous this mixture and the more even the distribution between the individual tubes, the better the efficiency of the evaporator.

Figur 11 zeigt einen Schnitt nach der Linie XI-XI in Figur 10. Aus dieser Ansicht wird deutlich, daß zwischen dem Rand 46 der Prallplatte 45 und der inneren Wandung des Anschlußkastens 5 noch ein ausreichender Abstand zum Durchtritt des Fluids in die Verteilkanäle 14 vorhanden ist.Figure 11 shows a section along the line XI-XI in Figure 10 . It is clear from this view that there is still a sufficient distance between the edge 46 of the baffle plate 45 and the inner wall of the connection box 5 for the fluid to pass into the distribution channels 14.

In Figur 1-2 ist ein auf einem Wärmetauscherblock 2 angeordneter Anschlußkasten 47 dargestellt, der einen in einem Bogen von 90° abgewinkelten Teil 48 aufweist, welcher in den Zulauf 15 übergeht. Das Ende des einen Hohlraum 47' mit kreisförmigem Querschnitt aufweisenden Anschlußkastens 47 ist mit einer Platte 49 verschlossen. In dem Anschlußkasten 47 und dem abgebogenen Teil 48 befindet sich eine Verteileinrichtung 5o, die aus einem sternförmigen Profilkörper besteht. Die Verteileinrichtung 5o besitzt entsprechend der Anzahl der öffnungen 53 im Anschlußkasten 47, an welche die Rohre des Wärmetauscherblocks 2 angeschlossen sind, die Querschnittsform eines vierzackigen Sterns. Die gewendelte Verteileinrichtung verfügt somit über 4 gewendelte Trennwände 51 und dazwischen befindliche Kanäle 52.In Figure 1-2, arranged on a heat exchanger block 2 terminal box 47 is shown having a bent in an arc of 0 ° 9 part 48, which merges into the feed 15th The end of the connection box 47, which has a hollow space 47 'with a circular cross section, is closed with a plate 49. In the connection box 47 and the bent part 48 there is a distribution device 5o, which consists of a star-shaped profile body. The distribution device 5o has corresponding to the number of openings 53 in the connection box 47, to which the tubes of the heat exchanger block 2 are attached are closed, the cross-sectional shape of a four-pointed star. The spiral distribution device thus has four spiral partition walls 51 and channels 52 located between them.

Die Verteileinrichtung 5o wird vor dem Abbiegen des Teiles 48 des Anschlußkastens 47, also im gestreckten Zustand, in den Anschlußkasten eingebracht, und anschließend erfolgt das Abbiegen des Teiles 48 mit der darin befindlichen Verteileinrichtung 50. Die Verformung der Trennwände 51 erfolgt im Bereich des Bogens gleichmäßig, wobei selbstverständlich am Innenradius eine Stauchung und am Außenradius eine Dehnung auftritt, jedoch tritt keine nennenswerte Veränderung der Querschnitte der Kanäle 52 auf.The distribution is 5o before the turning of the part 48 of the junction box 47, thus introduced in the stretched condition, in the terminal box, and thereafter the bending is carried out of the part 48 with the therein distributor 5 0th The deformation of the partition walls 51 takes place uniformly in the area of the bend, with compression naturally occurring on the inner radius and expansion on the outer radius, but there is no significant change in the cross sections of the channels 52.

Wie anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben ist, können die Anschlußkästen und die Verteil- bzw. Sammeleinrichtungen aus Metall oder Kunststoff sein. Dabei ist es auch möglich, Teile ungleicher Werkstoffe, also Kunststoff mit Metall , zu kombinieren. Je nach Anwendungsfall können an die Dichtheit der einzelnen Kanäle unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. So ist-bei der Benutzung des Erfindungsgegenstandes bei einem Kühler oder Heizkörper eines Kraftfahrzeuges eine geringe Leckage völlig ohne irgendwelche Auswirkungen auf die Funktion der Verteileinrichtung. Eine sehr gute Abdichtung kann auch durch Einpressen einer aus Kunststoff bestehenden Verteil- bzw. Sammeleinrichtung in einen metallischen Anschlußkasten erreicht werden. Schließlich kann auch in bestimmten Fällen eine zusätzliche Abdichtung durch ein Klebemittel zwischen den Enden der Trennwände und der Innenwandung des Anschlußkastens vorgesehen werden. Zur Fixierung der Verteil- bzw.As described with reference to the above exemplary embodiments, the connection boxes and the distribution or collection devices can be made of metal or plastic. It is also possible to combine parts of different materials, i.e. plastic with metal. Depending on the application, different requirements can be placed on the tightness of the individual channels. Thus, when using the subject matter of the invention in a radiator or radiator of a motor vehicle, a slight leakage is completely without any effects on the function of the distribution device. A very good seal can also be achieved by pressing a plastic distributor or collector into a metal connection box. Finally, in certain cases, an additional seal can be provided by an adhesive between the ends of the partition walls and the inner wall of the connection box. To fix the distribution or

Sammeleinrichtung, insbesondere hinsichtlich einer Verdrehsicherung, ist es besonders vorteilhaft, die Verteil- bzw. Sammeleinrichtung im Anschlußkasten durch radial nach innen gerichtete Verformung des Anschlußkastens zu befestigen.Collecting device, in particular with regard to an anti-rotation device, it is particularly advantageous to fasten the distribution or collecting device in the connection box by radially inward deformation of the connection box.

BezugszahlenlisteList of reference numbers

  • 1 Wärmetauscher1 heat exchanger
  • 2 Wärmetauscherblock2 heat exchanger block
  • 3 Rohre3 tubes
  • 4 Rippen4 ribs
  • 5 Anschlußkasten (oberer) 5' Hohlraum5 Junction box (upper) 5 'cavity
  • 6 Anschlußkasten (unterer) 6' Hohlraum 6 Junction box (lower) 6 'cavity
  • 7 Platte7 plate
  • 8 Platte8 plate
  • 9 Öffnung9 opening
  • 10 Öffnung10 opening
  • 11 Verteileinrichtung11 distribution device
  • 12 Sammeleinrichtung12 collection facility
  • 13 Trennwand13 partition
  • 14 Kanal14 channel
  • 15 Zulauf15 inflow
  • 16 Ablauf16 process
  • 17 Strömungsverteiler17 flow distributors
  • 18 Auslaßkanal18 outlet duct
  • 19 Öffnung19 opening
  • 20 Öffnung20 opening
  • 21 Öffnung21 opening
  • 22 Öffnung22 opening
  • 23 Öffnung23 opening
  • 24 Anschlußkasten (Kunststoff) 24' Hohlraum24 Junction box (plastic) 24 'cavity
  • 25 Schulter Bezugszahlenliste25 shoulder List of reference numbers
  • 26 Sicherungsring26 circlip
  • 27 Zulauf27 inflow
  • 28 Ablauf28 process
  • 29 Verteil- und Sammeleinrichtung29 Distribution and collection facility
  • 30 Endplatte (eingangsseitig)30 end plate (input side)
  • 31 Endplatte (ausgangsseitig)31 end plate (output side)
  • 32 Öffnung32 opening
  • 33 Öffnung33 opening
  • 34 Trennwand34 partition
  • 35 Kanal 35' Kanal35 channel 35 'channel
  • 36 Pfeile (Weg des Fluids)36 arrows (path of the fluid)
  • 37 Anschlußstutzen37 connecting piece
  • 38 Anschlußstutzen38 connecting piece
  • 39 Öffnung39 opening
  • 40 Öffnung40 opening
  • 41 konische Verjüngung41 tapered taper
  • 42 Kegel42 cones
  • 43 Übergang43 transition
  • 44 Wirbelkammer44 vortex chamber
  • 45 Prallplatte45 baffle
  • 46 Rand46 margin
  • 47 Anschlußkasten 47' Hohlraum47 Junction box 47 'cavity
  • 48 abgebogener Teil48 bent part
  • 49 Platte49 plate
  • 50 Verteileinrichtung5 0 distribution device
  • 51 Trennwand51 partition
  • 52 Kanal52 channel
  • 53 öffnung53 opening
  • 54 Düse54 nozzle

Claims (18)

1. Wärmetauscher, bestehend aus einem mehrere parallele Rohre und quer dazu angeordnete Rippen umfassenden Wärmetauscherblock sowie mindestens einem Anschlußkasten, in den die Rohre münden, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlußkasten (5, 24, 47) einen Hohlraum (5', 24', 47') mit kreisförmigem Querschnitt aufweist und in dem Anschlußkasten (5, 24, 47) eine Verteileinrichtung (11, 50, 54) angeordnet ist, die aus einem gewendelten Profilkörper besteht, wobei der Profilkörper einen etwa sternförmigen Querschnitt aufweist und mit Trennwänden (13, 34, 51, 56) bildenden Rippen an der Wandung des Hohlraumes (5', 24', 47') dichtend anliegt, so daß mehrere wendelförmig verlaufende Kanäle (14, 35, 52, 57) mit einem offenen und einem geschlossenen Ende vorhanden sind und im Bereich jedes Kanals (14, 35, 52, 57) eine öffnung (9, 19 - 23, 39, 53) zum Durchtritt des Fluids vom Anschlußkasten (5, 24, 47) in die Rohre (3) bzw. aus den Rohren vorgesehen ist.1. Heat exchanger, comprising a heat exchanger block comprising a plurality of parallel tubes and ribs arranged transversely thereto, and at least one connection box into which the tubes open, characterized in that the connection box (5, 24, 47) has a cavity (5 ', 24', 47 ') with a circular cross section and in the connection box (5, 24, 47) a distribution device (11, 50 , 54) is arranged, which consists of a coiled profile body, the profile body having an approximately star-shaped cross section and with dividing walls ( 13, 34, 51, 56) forming ribs sealingly against the wall of the cavity (5 ', 24', 47 '), so that several helically extending channels (14, 35, 52, 57) with an open and a closed end are present and in the area of each channel (14, 35, 52, 57) there is an opening (9, 19 - 23, 39, 53) for the passage of the fluid from the connection box (5, 24, 47) into the pipes (3) or is provided from the tubes. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein zweiter Anschlußkasten (6) mit einer darin angeordneten Sammeleinrichtung (12) vorgesehen ist, wobei die Sammeleinrichtung (12) aus einem gewendelten Profilkörper besteht, der hinsichtlich seiner Ausgestaltung der Verteileinrichtung (11) des ersten Anschlußkastens (5) entspricht.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a second connection box (6) is provided with a collecting device (12) arranged therein, the collecting device (12) consists of a coiled profile body, the distribution device (11) of the corresponds to the first connection box (5). 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in dem Anschlußkasten (24) eine aus einem gemeinsamen Profilkörper gebildete Verteil- und Sammeleinrichtung (29) angeordnet ist und daß zwischen den Trennwänden (34) eine gleiche Anzahl von Verteilkanälen (35) und Sammelkanälen (35') vorhanden ist.3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a distribution and collection device (29) formed from a common profile body is arranged in the connection box (24) and that between the partition walls (34) an equal number of distribution channels (35) and collection channels ( 35 ') is present. 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Ende der Verteil- und Sammeleinrichtung (29) ein Zulauf (27) und an dem anderen Ende ein Ablauf (28) angeordnet ist und daß auf der dem Zulauf (27) zugewandten Seite des Profilkörpers die Sammelkanäle (35') durch eine Endplatte (30) verschlossen und auf der dem Ablauf (28) zugewandten Seite die Verteilkanäle (35) mittels einer.Endplatte (31) verschlossen sind.4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that at one end of the distribution and collection device (29) an inlet (27) and at the other end an outlet (28) is arranged and that on the inlet (27) facing side of the profile body, the collecting channels (35 ') are closed by an end plate (30) and on the side facing the outlet (28) the distribution channels (35) are closed by means of an end plate (31). 5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet , daß auf der dem Zulauf (15) benachbarten Seite des Profilkörpers ein Strömungsverteiler (17) mit einer der Anzahl der Kanäle (14) der Verteileinrichtung (11) entsprechenden Zahl von Auslaßkanälen 18 angeordnet ist.5. Heat exchanger according to one of claims 1-3, characterized in that on the inlet (15) adjacent side of the profile body, a flow distributor (17) with one of the number of channels (14) of the distribution device (11) corresponding number of Outlet channels 18 is arranged. 6. Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß die öffnungen (19 - 23) in dem Anschlußkasten (5) unterschiedlich groß ausgebildet sind, wobei die dem Zulauf (15) am nächsten gelegene öffnung (19) den geringsten Querschnitt und .die dem Zulauf (15) am entferntesten gelegene öffnung (23) den größten Querschnitt aufweist.6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the openings (19-23) in the connection box (5) are of different sizes, the opening (19) closest to the inlet (15) having the smallest cross-section and the inlet (15) the most distant opening (23) has the largest cross section. 7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlußkasten (24) aus Kunststoff besteht und an dem Anschlußkasten (24) Anschlußstutzen (37 und 38) zum Anschluß der Wärmetauscherrohre angespritzt sind.7. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the connection box (24) consists of plastic and on the connection box (24) connecting pieces (37 and 38) are injection molded for connecting the heat exchanger tubes. 8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileinrichtung (11) auf der dem Zulauf (15) zugewandten Seite kegelförmig ausgebildet ist.8. Heat exchanger according to one of claims 1-3, characterized in that the distribution device (11) on the inlet (15) facing side is conical. 9. Wärmetauscher nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlußkasten (5) eine konische Verjüngung (41) aufweist, die in den Zulauf (15) übergeht, wobei der öffnungswinkel des Konus dem Winkel des Kegels (42) entspricht und der der Grundfläche des Kegels (42) benachbarte Teil der Kegelmantelfläche durch die konische Verjüngung (41) abgedeckt ist.9. Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the connection box (5) has a conical taper (41) which merges into the inlet (15), wherein the opening angle of the cone corresponds to the angle of the cone (42) and that of the base of the cone (42) adjacent part of the conical surface is covered by the conical taper (41). 10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet , daß auf der dem Zulauf (15) benachbarten Seite der Verteileinrichtung (11) eine Prallplatte (45) mit einer davorliegenden Wirbelkammer (44) angeordnet ist.1 0 . Heat exchanger according to one of claims 1-3, characterized in that a baffle plate (45) with a vortex chamber (44) in front of it is arranged on the side of the distribution device (11) adjacent to the inlet (15). 11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Prallplatte (45) einen in die Wirbelkammer (44) gerichteten Rand (46) aufweist.11. Heat exchanger according to claim 1 0 , characterized in that the baffle plate (45) has an edge (46) directed into the swirl chamber (44). 12. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlußkasten (47) einen im Bogen abgewinkelten Teil (48) aufweist und die Verteileinrichtung (50) sich gleichmäßig im Anschlußkasten (47) und dem abgewinkelten Teil (48) erstreckt.12. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the connection box (47) has an arcuate part (48) and the distribution device (50) extends uniformly in the connection box (47) and the angled part (48). 13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 3 und 5 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Zulauf (15) oder dem Ablauf (16) entfernt liegende Ende des Anschlußkastens (5, 6, 47) mittels einer Platte (7, 8, 49) verschlossen ist,13. Heat exchanger according to one of claims 1-3 and 5-12, characterized in that the inlet (15) or the outlet (16) remote end of the connection box (5, 6, 47) by means of a plate (7, 8 , 49) is closed, 14. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die öffnungen (9) als Drossel ausgebildet sind.14. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the openings (9) are designed as a throttle. 15. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Trennwänden (13, 34, 51, 56) und der Wandung des Hohlraums (5', 6', 24', 47') ein Klebemittel vorgesehen ist.15. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that an adhesive is provided between the partition walls (13, 34, 51, 56) and the wall of the cavity (5 ', 6', 24 ', 47'). 16. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteil- bzw. Sammeleinrichtung (11, 12, 29, 50, 54) im Anschlußkasten (5, 6, 24, 47) durch radial nach innen gerichtete Verformung des Anschlußkastens befestigt ist und gegen Verdrehen gesichert ist.16. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution or collecting device (11, 12, 29, 50, 54) in the connection box (5, 6, 24, 47) is fixed by radially inward deformation of the connection box and is secured against twisting. 17. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß im Zulauf (15) vor der Wirbelkammer eine Düse (54) angeordnet ist.17. Heat exchanger according to claim 10, characterized in that a nozzle (54) is arranged in the inlet (15) in front of the swirl chamber. 18. Wärmetauscher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Prallplatte (45) und die Düse (54) aus einem kavitationsfesten Material ausgeführt ist.18. Heat exchanger according to claim 17, characterized in that the baffle plate (45) and the nozzle (54) is made of a cavitation-resistant material.
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