EP0845647B1 - Flachrohr-Wärmeübertrager mit tordiertem Flachrohrendabschnitt - Google Patents
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- EP0845647B1 EP0845647B1 EP97120669A EP97120669A EP0845647B1 EP 0845647 B1 EP0845647 B1 EP 0845647B1 EP 97120669 A EP97120669 A EP 97120669A EP 97120669 A EP97120669 A EP 97120669A EP 0845647 B1 EP0845647 B1 EP 0845647B1
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- heat exchanger
- flat tubes
- flat tube
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- 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
- F28D1/0535—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 the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05383—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
- F28F1/025—Tubular elements of cross-section which is non-circular with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
Definitions
- the invention relates to a constructed from flat tubes Heat exchanger in which the flat tubes at least one, in a connection space-forming component, e.g. a distributor and / or a header pipe, reshaped end portion are.
- a connection space-forming component e.g. a distributor and / or a header pipe
- Heat exchangers constructed from flat tubes, in which the Flat tubes with an unformed end section parallel in one Connection space-forming component, such as a collector and / or a Distribution pipe, open, are used, for example, as capacitors and evaporators used in vehicle air conditioners.
- flat tube heat exchanger should be present heat exchangers in disc design are also understood, where rectangular, elongated, hollow discs as "Flat tubes” are used, through the inside of which the refrigerant the air conditioner is passed through.
- connection space-forming Components So with a larger flat tube width a larger inner diameter is required for this component, so that to realize it a larger wall thickness is required if the bursting strength is the same should stay.
- pipes as connection space-forming Components also have the difficulty that with increasing flat tube width and thus increasing diameter of the connection space-forming pipes whose dead volume increases. In in any case is the width of the connection space-forming component to choose larger in these conventional heat exchangers than that of the flat tubes.
- a heat exchanger is disclosed in EP 0 659 500 A1 disclosed, which consists of several, spaced one above the other, U-shaped bent flat tubes is constructed.
- the two legs of the U-shaped flat tubes are opposite the connection area twisted by 90 °, so that they both lie in a common transverse plane.
- One free each The end of the flat tubes is on a distribution channel and that in each case other free ends connected to a collecting channel, with distribution and collection duct on the same heat exchanger side are arranged and that introduced via the distribution channel Heat transfer medium U-shaped parallel through the individual flat tubes flows to the collecting duct.
- US Pat. No. 3,416,600 describes a heat exchanger from Serpentine type disclosed, in which a stack of serpentine curved flat tubes is provided in its end portions are twisted by 90 °. With these twisted end sections the flat tubes are inserted in the associated header tubes, which are introduced on the circumferential side, in the longitudinal direction of the pipe extending and spaced apart Longitudinal slots are provided. In addition, the flat tubes be twisted by 180 ° in a central area.
- the invention is a technical problem of providing a flat tube heat exchanger of the type mentioned Type based on a comparatively low dead volume in Has connection space, given the wall thickness of the connection space forming Component has a high burst pressure safety, for a given flat tube width with comparatively can be built to a shallow depth and in particular if required can be used as a condenser for air conditioning.
- the invention solves this problem by providing it a flat tube heat exchanger with the features of the claim 1.
- the flat tubes are in its end section opening into the connection space-forming component to a smaller one than its subsequent section Cross extension twisted by 90 °. It leaves their passage cross-section also in the formed end section keep essentially constant.
- the lower transverse extent of the twisted flat tube end section opposite the subsequent flat tube section makes it possible Connection space-forming component, e.g. a manifold, to realize with a construction depth that is little greater than the reduced transverse extent of the flat tube end section needs to be and therefore smaller than the overall depth the flat tubes can be or at least not bigger as the same needs to be.
- Both end sections can twisted each flat tube in the manner according to the invention be, while the flat tubes in the intermediate section e.g. rectilinear with their larger compared to the end sections Lateral extension can run, which is then the depth the flat tubes and possibly also the entire heat exchanger certainly.
- Construction depth of the connection space-forming components for a given Flat tube width has the further advantage that the same to achieve a predetermined burst pressure safety with relative Small wall thickness can be made and only a relative have low dead volume.
- the flow of heat transfer volume for a given heat transfer capacity keep what is comparatively low Requires a reduction in the volume of the heat transfer fluid flowing through compared to conventional flat tube heat exchangers allowed.
- the flat tube end portions are close to each other in a line in a common longitudinal slot of the terminal space-forming component inserted.
- This measure has the further advantage that the introduction of a continuous Longitudinal slot in the component forming the connection space in terms of production technology is easier to implement than the introduction of one corresponding number of individual slots.
- connection space Component When further developed according to claim 2 flat tube heat exchanger are specially one or more partitions in the connection space Component provided that the terminal compartment divide into several parts. This measure can do this be used, the refrigerant passed through the flat tubes with deflection in a respective lateral connection space forming Component sequentially through successive sections of the flat tube stack.
- heat exchanger are the flat tubes around their longitudinal central axis or around one this parallel longitudinal axis twisted.
- heat exchanger with corrugated fins inserted between the flat tubes provided to choose the width of the corrugated fins larger than that of the flat tubes.
- the resulting rib overhang increases the efficiency of the heat-transmitting corrugated fins and protects the flat tubes against external damage.
- heat exchanger are the flat tubes in a technically advantageous manner manufactured as extruded tubes.
- heat exchanger is the respective partition axially from one end in inserted the connection space-forming component and has a suitable, with those protruding into the connection space-forming component Flat tube ends in engagement recess.
- the in Fig. 1 in a partial, schematic side view heat exchanger shown is for example as Condenser can be used in a vehicle air conditioning system. He includes a tube / fin block, which in the usual way from a Stack of spaced apart flat tubes 30 and one introduced into the spaces between the flat tubes 30
- Corrugated rib structure consists of corrugated ribs 31.
- the flat tubes 30 are in the conventional manner with a inside or several flow channels through which the refrigerant an air conditioning system can be passed through. ends the flat tubes 30 open into one of a side connecting tube 33, 34, i.e. Distributor or manifold formed Connection compartment, one of which is used as a distribution channel and the other acts as a collection channel.
- the heat exchanger can be a flow medium through which with the Corrugated fin structure 31 provided spaces between the Flat tubes 30 is passed through, in heat transfer connection with one passed through the flat tubes 30 Fluid are brought.
- the flat tube distance T1 in the block corresponds to the flat tube width Q minus the flat tube thickness.
- the flat tube ends 30a twisted at right angles lie on each the two connection sides of the tube / fin block in one Line touching each other, parallel to the longitudinal axis 32 two lateral connecting pipes 33, 34 runs.
- Each of the two connecting pipes 33, 34 has one on its circumference introduced, continuous longitudinal slot 35, in which the associated, close to each other in a line, twisted flat tube ends 30a are inserted sealed.
- the flat tubes 30 e.g. when used for a capacitor
- the refrigerant flows sequentially in groups As shown, it is possible to use one or more Partitions 36 to be provided in one or both connecting pipes 33, 34.
- the partitions 36 are perpendicular to the longitudinal axis of the connecting pipe 32 and subdivide the connection space of the person concerned Connection pipe 33, 34 in several sub-rooms 37a, 37b.
- the 1 shows the left connecting pipe 33 shown in section a refrigerant inlet opening into a first compartment 37a 38 so that the refrigerant introduced there, such as indicated by the flow arrows in the in this subspace 37a discharging flat tubes, from there into the right connecting pipe 34 transported, there in a subsequent Group of with a next subspace 37b of the left Connection pipe 33 connected flat tubes deflected and through this is directed into said next subspace 37b.
- This meandering flow is as often as necessary repeated until the refrigerant is e.g.
- refrigerant outlet 39 is brought out.
- the respective partition 36 can be in the transition area between two adjoining, twisted flat tube ends 30a or but, as shown in Fig. 1, within the end region of a Flat tube 30b may be arranged when the flat tubes 30 as Multi-chamber flat tubes are formed.
- the partition 36 then lies between the walls of two adjacent chambers of the flat tube 30b, at least this flat tube 30b is twisted at the end so that each of its chambers on both End faces in the same direction, i.e. up or down below, curved, so that in a connecting pipe 33rd refrigerants introduced into the upper chambers on the other Connection pipe 34 again from the overhead chambers exit.
- the Partition 36 has a slot 36a that the twisted end portion 30a of the corresponding flat tube 30 receives sealed.
- the partition 36 is axially from one end of the Connection pipe 33 used here, whereby by engaging the flat tube ends 30a secured against rotation in their slot 36a is carried out before reaching the Mounting position is sealed, e.g. by sealing soldering.
- Fig. 3 shows a section of a longitudinal sectional view a tube / fin block as described for the above Heat exchanger can be used. It is characteristic of this Pipe / fin block that the width W of the corrugated fins 40th is chosen larger than the width Q of the multi-chamber tubes realized flat tubes 41. This results in a rib overhang provided that the efficiency of the corrugated fins 40 in terms their heat transfer capacity increases and the Protects flat tubes 41 against external damage.
- the Ratio Q / W can be 2/3, for example.
- connection space-forming components are one or more pieces and with curved or flat
- the flat tube ends receiving the floor can.
- the required pipe openings can be milled, punched, laser cut or by hydroforming introduced and realized with or without swaths.
- the Flat tubes, which are also specially designed for heat exchangers can be in slice construction, for example, are in one piece by extrusion or by welding several Pipe parts or by forming and subsequent welding of a blank can be produced.
- the flat tubes in their area between the twisted end sections also have a curved course. Furthermore understands yourself that, depending on your needs, the flat tubes only on one their two end sections can be twisted and with the other end section then not to a lesser transverse extent transformed into an associated terminal space Open component. Twisting the flat tube end sections can be done in such a way that the passage cross-section the flat tubes are also essentially constant in this area can hold, which is preferred for most applications is.
- the flat tube end sections can also be twisted off-center, i.e. offset around a parallel to its longitudinal central axis Axis, be twisted.
- the manifold and manifold can then opposite the intermediate tube / fin block be laterally offset when the flat tubes of this type are arranged sequentially that their eccentric twisted end sections all on one side of the Longitudinal center plane of the tube / fin block. This can be for certain installation situations may be advantageous.
- the flat tubes advantageously be made as extruded tubes.
- the pipes in front of your end twisting or bending with a solder and flux plating to provide. This facilitates a sealed one Insert the flat tube ends into the connecting tubes using Tight soldering.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Flachrohren aufgebauten
Wärmeübertrager, bei dem die Flachrohre an wenigstens
einem, in ein anschlußraumbildendes Bauteil, z.B. ein Verteiler-
und/oder ein Sammelrohr, mündenden Endabschnitt umgeformt
sind.
Aus Flachrohren aufgebaute Wärmeübertrager, bei denen die
Flachrohre mit nicht umgeformtem Endabschnitt parallel in ein
anschlußraumbildendes Bauteil, wie ein Sammel- und/oder ein
Verteilerrohr, münden, werden beispielsweise als Kondensatoren
und Verdampfer in Fahrzeugklimaanlagen verwendet. Unter
der Bezeichnung Flachrohr-Wärmeübertrager sollen vorliegend
auch Wärmeübertrager in Scheibenbauweise verstanden werden,
bei denen rechteckförmige, langgestreckte, hohle Scheiben als
"Flachrohre" verwendet werden, durch deren Inneres das Kältemittel
der Klimaanlage hindurchgeführt wird. Bei diesen herkömmlichen
Wärmeübertragern mit über ihre gesamte Länge geradlinig
verlaufenden Flachrohren ist der Innendurchmesser
des den Anschlußraum bildenden Bauteils durch die Breite der
Flachrohre bestimmt. Mit größerer Flachrohrbreite ist somit
ein größerer Innendurchmesser für dieses Bauteil erforderlich,
so dass zu dessen Realisierung eine größere Wandstärke
benötigt wird, wenn die Berstdruckfestigkeit gleich groß
bleiben soll. Bei Verwendung von Rohren als anschlußraumbildende
Bauteile tritt zudem die Schwierigkeit auf, daß mit
wachsender Flachrohrbreite und damit wachsendem Durchmesser
der anschlußraumbildenden Rohre deren Totvolumen ansteigt. In
jedem Fall ist die Breite des anschlußraumbildenden Bauteils
bei diesen herkömmlichen Wärmeübertragern größer zu wählen
als diejenige der Flachrohre.
In der Patentschrift EP 0 565 813 B1 ist ein Wärmeübertrager
beschrieben, der aus einer Mehrzahl von Rohren mit vorzugsweise
ovalem Querschnitt aufgebaut ist, die endseitig in
dreieckförmige Öffnungen einer Bodenplatte eines Sammelkastens
eingesetzt und zu diesem Zweck an ihrem Rohrendabschnitt
in eine Dreieckform umgeformt sind. Nach Einsetzen
der dreieckförmigen Rohrendabschnitte in die dreieckförmigen
Öffnungen der Bodenplatte werden die Rohrenden aufgeweitet,
um die Rohre an der jeweiligen Bodenplatte zweier beidseitig
angeordneter Sammelkästen festzulegen.
In der Offenlegungsschrift EP 0 659 500 A1 ist ein Wärmeübertrager
offenbart, der aus mehreren, beabstandet übereinanderliegenden,
U-förmig umgebogenen Flachrohren aufgebaut ist.
Dabei sind die beiden Schenkel der U-förmigen Flachrohre gegenüber
deren Verbindungsbereich um 90° tordiert, so dass sie
beide in einer gemeinsamen Querebene liegen. Je ein freies
Ende der Flachrohre ist an einen Verteilerkanal und das jeweils
andere freie Ende an einen Sammelkanal angeschlossen,
wobei Verteiler- und Sammelkanal auf derselben Wärmeübertragerseite
angeordnet sind und das über den Verteilerkanal eingeleitete
Wärmeübertragermedium U-förmig parallel durch die
einzelnen Flachrohre zum Sammelkanal strömt.
In der Patentschrift US 3 416 600 ist ein Wärmeübertrager vom
Serpentinentyp offenbart, bei dem ein Stapel serpentinenförmig
gebogener Flachrohre vorgesehen ist, die in ihren Endabschnitten
um 90° tordiert sind. Mit diesen tordierten Endabschnitten
sind die Flachrohre in zugehörige Sammelrohre eingefügt,
die hierzu mit umfangsseitig eingebrachten, in Rohrlängsrichtung
verlaufenden und voneinander beabstandeten
Längsschlitzen versehen sind. Zusätzlich können die Flachrohre
in einem mittleren Bereich um 180° tordiert sein.
Die Offenlegungsschrift FR 2 712 966 und die Patentschrift US
5.099.576 offenbaren Flachrohr-Wärmeübertrager mit einem
Rohr-/Rippenblock, der geradlinige, beidseits um einen Winkel
von vorzugsweise etwa 45° oder weniger tordierte Flachrohre
aufweist, die in jeweils eigene, schräge Einsteckschlitze
seitlicher Anschlußrohre eingefügt sind.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
eines Flachrohr-Wärmeübertragers der eingangs genannten
Art zugrunde, der ein vergleichsweise geringes Totvolumen im
Anschlußraum besitzt, bei gegebener Wandstärke des anschlußraumbildenden
Bauteils eine hohe Berstdrucksicherheit aufweist,
sich bei gegebener Flachrohrbreite mit vergleichsweise
geringer Bautiefe fertigen läßt und bei Bedarf insbesondere
als Kondensator für eine Klimaanlage verwendbar ist.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung
eines Flachrohr-Wärmeübertragers mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Bei diesem Wärmeübertrager sind die Flachrohre in
ihrem in den anschlußraumbildende Bauteil mündenden Endabschnitt
auf eine gegenüber ihrem anschließenden Abschnitt geringere
Quererstreckung um 90° tordiert. Dabei läßt
sich ihr Durchtrittsquerschnitt auch im umgeformten Endabschnitt
im wesentlichen konstant halten. Die geringere Quererstreckung
des tordierten Flachrohrendabschnitts gegenüber
dem anschließenden Flachrohrabschnitt macht es möglich, das
anschlußraumbildende Bauteil, z.B. ein Sammel- bzw. Verteilerrohr,
mit einer Bautiefe zu realisieren, die nur wenig
größer als die verringerte Quererstreckung des Flachrohrendabschnitts
zu sein braucht und dadurch kleiner als die Bautiefe
der Flachrohre sein kann oder jedenfalls nicht größer
als selbige zu sein braucht. Dabei können beide Endabschnitte
jedes Flachrohrs in der erfindungsgemäßen Weise tordiert
sein, während die Flachrohre im zwischenliegenden Abschnitt
z.B. geradlinig mit ihrer gegenüber den Endabschnitten größeren
Quererstreckung verlaufen können, die dann die Bautiefe
der Flachrohre und damit eventuell auch des gesamten Wärmeübertragers
bestimmt. Die erfindungsgemäß erzielbare geringe
Bautiefe der anschlußraumbildenden Bauteile bei gegebener
Flachrohrbreite hat den weiteren Vorteil, dass sich selbige
zur Erzielung einer vorgegebenen Berstdrucksicherheit mit relativ
geringer Wandstärke fertigen lassen und nur ein verhältnismäßig
geringes Totvolumen besitzen. Außerdem läßt sich
das durchströmte Wärmeübertragervolumen bei gegebener Wärme-übertragungsleistung
vergleichsweise gering halten, was bei
Bedarf eine Mengenreduzierung des durchströmenden Wärme-übertragungsfluides
gegenüber konventionellen Flachrohr-Wärmeübertragern
erlaubt.
Zur Erzielung einer kompakten Bauweise auch in der Richtung,
in welcher die Flachrohre nebeneinanderliegend angeordnet
sind, sind die Flachrohrendabschnitte in einer Linie eng aneinanderliegend
in einen gemeinsamen Längsschlitz des
anschlußraumbildenden Bauteils eingefügt. Diese Maßnahme hat
den weiteren Vorteil, daß das Einbringen eines durchgehenden
Längsschlitzes im anschlußraumbildenden Bauteil fertigungstechnisch
einfacher zu realisieren ist als das Einbringen einer
entsprechenden Anzahl einzelner Schlitze.
Beim nach Anspruch 2 weitergebildeten Flachrohr-Wärmeübertrager
sind speziell eine oder mehrere Trennwände im anschlußraumbildenden
Bauteil vorgesehen, die den Anschlußraum
in mehrere Teilräume unterteilen. Diese Maßnahme kann dazu
benutzt werden, das durch die Flachrohre geführte Kältemittel
unter Umlenkung in einem jeweiligen seitlichen anschlußraumbildenden
Bauteil sequentiell durch aufeinanderfolgende Abschnitte
des Flachrohrstapels zu leiten.
Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Wärmeübertrager
sind die Flachrohre um ihre Längsmittelachse oder um eine zu
dieser parallelen Längsachse tordiert.
Bei einem nach Anspruch 4 weitergebildeten Wärmeübertrager
mit zwischen den Flachrohren eingebrachten Wellrippen ist
vorgesehen, die Breite der Wellrippen größer zu wählen als
diejenige der Flachrohre. Der dadurch entstehende Rippenüberstand
erhöht den Wirkungsgrad der wärmeübertragenden Wellrippen
und schützt die Flachrohre gegen Beschädigungen von außen.
Bei einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Wärmeübertrager
sind die Flachrohre in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise
als extrudierte Rohre gefertigt.
Bei einem nach Anspruch 6 weitergebildeten Wärmeübertrager
ist die jeweilige Trennwand axial von einer Stirnseite her in
das anschlußraumbildende Bauteil eingefügt und weist eine geeignete,
mit den in das anschlußraumbildende Bauteil hineinragenden
Flachrohrenden in Eingriff stehende Ausnehmung auf.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht eines Flachrohr-Wärmeübertragers mit rechtwinklig tordierten Flachrohrendabschnitten und einem mit einer Trennwand versehenen, geschnitten gezeigten Sammel- bzw. Verteilerrohr,
- Fig. 2
- eine schematische Schnittansicht längs der Linie VIII-VIII von Fig. 1 und
- Fig. 3
- eine ausschnittweise Schnittansicht eines für den gezeigten Flachrohr-Wärmeübertrager verwendbaren Rohr-/Rippenblocks.
Der in Fig. 1 in einer ausschnittweisen, schematischen Seitenansicht
gezeigte Wärmeübertrager ist beispielsweise als
Kondensator in einer Fahrzeugklimaanlage verwendbar. Er beinhaltet
einen Rohr-/Rippenblock, der in üblicher Weise aus einem
Stapel voneinander beabstandeter Flachrohre 30 und einer
in die Zwischenräume zwischen den Flachrohren 30 eingebrachte
Wellrippenstruktur aus Wellrippen 31 besteht. Die Flachrohre
30 sind in herkömmlicher Weise in ihrem Inneren mit einem
oder mehreren Strömungskanälen versehen, durch die das Kältemittel
einer Klimaanlage durchgeleitet werden kann. Endseitig
münden die Flachrohre 30 in je einen von einem seitlichen Anschlussrohr
33, 34, d.h. Verteiler- bzw. Sammelrohr, gebildeten
Anschlußraum, von denen der eine als Verteilerkanal und
der andere als Sammelkanal fungiert. Mittels des Wärmeübertragers
kann ein Strömungsmedium, das durch die mit der
Wellrippenstruktur 31 versehenen Zwischenräume zwischen den
Flachrohren 30 hindurchgeleitet wird, in Wärmeübertragungsverbindung
mit einem durch die Flachrohre 30 hindurchgeleiteten
Strömungsmedium gebracht werden.
Charakteristisch für den gezeigten Wärmeübertrager ist, daß
die Flachrohre 30 in ihren beiden Endabschnitten 30a gegenüber
ihrem zwischenliegenden Mittenabschnitt um einen Winkel
α von 90° um ihre Längsmittelachse tordiert sind.
Der Flachrohrabstand T1 im Block entspricht der Flachrohrbreite
Q abzüglich der Flachrohrdicke. Mit anderen Worten
liegen die rechtwinklig tordierten Flachrohrenden 30a auf jeder
der beiden Anschlußseiten des Rohr-/Rippenblocks in einer
Linie sich berührend aneinander, die parallel zur Längsachse
32 zweier seitlicher Anschlußrohre 33, 34 verläuft. Jedes der
beiden Anschlußrohre 33, 34 besitzt einen an seinem Umfang
eingebrachten, durchgehenden Längsschlitz 35, in welchen die
zugehörigen, in einer Linie dicht nebeneinanderliegenden,
tordierten Flachrohrenden 30a abgedichtet eingefügt sind.
Wenn die Flachrohre 30 z.B. bei Verwendung für einen Kondensator
gruppenweise sequentiell vom Kältemittel durchströmt
werden sollen, ist es wie gezeigt möglich, eine oder mehrere
Trennwände 36 in einem oder beiden Anschlußrohren 33, 34 vorzusehen.
Die Trennwände 36 liegen senkrecht zur Anschlußrohrlängsachse
32 und unterteilen den Anschlußraum des betreffenden
Anschlußrohres 33, 34 in mehrere Teilräume 37a, 37b. Das
in Fig. 1 geschnitten gezeigte, linke Anschlußrohr 33 weist
einen in einen ersten Teilraum 37a mündenden Kältemitteleinlaß
38 auf, so dass das dort eingeleitete Kältemittel, wie
durch die Strömungspfeile angedeutet, in die in diesen Teilraum
37a mündende Flachrohre eingespeist, von dort in das
rechte Anschlußrohr 34 transportiert, dort in eine anschließende
Gruppe von mit einem nächsten Teilraum 37b des linken
Anschlußrohres 33 verbundenen Flachrohren umgelenkt und durch
diese in den besagten nächsten Teilraum 37b geleitet wird.
Diese mäanderförmige Strömungsführung wird so oft wie erforderlich
wiederholt, bis das Kältemittel über einen z.B. ebenfalls
im erstgenannten Anschlußrohr 33 vorgesehenen Kältemittelauslaß
39 herausgeführt wird.
Die jeweilige Trennwand 36 kann im Übergangsbereich zwischen
zwei aneinandergrenzenden, tordierten Flachrohrenden 30a oder
aber, wie in Fig. 1 gezeigt, innerhalb des Endbereichs eines
Flachrohres 30b angeordnet sein, wenn die Flachrohre 30 als
Mehrkammer-Flachrohre ausgebildet sind. Die Trennwand 36
liegt dann zwischen den Wandungen zweier benachbarter Kammern
des Flachrohrs 30b, wobei wenigstens dieses Flachrohr 30b
endseitig so tordiert ist, daß jedes seiner Kammern auf beiden
Endseiten in gleicher Richtung, d.h. nach oben oder nach
unten, gebogen verläuft, so dass das im einen Anschlußrohr 33
in die oberen Kammern eingeleitete Kältemittel am anderen
Anschlußrohr 34 auch wieder aus den obenliegenden Kammern
austritt. Wie speziell aus Fig. 2 zu erkennen, weist die
Trennwand 36 einen Schlitz 36a auf, der den tordierten Endbereich
30a des entsprechenden Flachrohres 30 abgedichtet aufnimmt.
Die Trennwand 36 wird axial von einem Stirnende des
Anschlußrohres 33 her eingesetzt, wobei sie durch das Eingreifen
der Flachrohrenden 30a in ihren Schlitz 36a verdrehgesichert
geführt wird, bevor sie dann nach Erreichen der
Montagelage abgedichtet festgelegt wird, z.B. durch Dichtlöten.
Fig. 3 zeigt ausschnittweise eine Längsschnittansicht durch
einen Rohr-/Rippenblock, wie er für den oben beschriebenen
Wärmeübertrager verwendbar ist. Charakteristisch ist bei diesem
Rohr-/Rippenblock, daß die Breite W der Wellrippen 40
größer gewählt ist als die Breite Q der als Mehrkammerrohre
realisierten Flachrohre 41. Dadurch wird ein Rippenüberstand
bereitgestellt, der den Wirkungsgrad der Wellrippen 40 hinsichtlich
ihrer Wärmeübertragungsfähigkeit erhöht und die
Flachrohre 41 gegen Beschädigungen von außen schützt. Das
Verhältnis Q/W kann beispielsweise 2/3 betragen.
Ersichtlich lassen sich mit der rechtwinkligen Tordierung der
Flachrohrendabschnitte für das Verteiler- und das Sammelrohr
Rohre mit besonders geringer Bautiefe, d.h. geringem Durchmesser
R verwenden. Dementsprechend lassen sich deren Totvolumina
minimal halten, und es genügt eine relativ geringe
Wandstärke zur Erzielung einer ausreichenden Berstdrucksicherheit.
Dabei kann der Außendurchmesser R des Verteiler-
und des Sammelrohrs kleiner als die Quererstreckung Q
der Flachrohre gewählt werden.
Es versteht sich, dass anstelle der gezeigten Rundrohre auch
Verteiler- bzw. Sammelkästen mit beliebigem andersartigem
Querschnitt als anschlußraumbildende Bauteile verwendbar
sind, die ein- oder mehrstückig und mit gewölbtem oder ebenem,
die Flachrohrenden aufnehmendem Boden gefertigt sein
können. Die erforderlichen Rohrdurchbrüche können gefräst,
gestanzt, lasergeschnitten oder durch Innenhochdruckumformen
eingebracht und mit oder ohne Durchzüge realisiert sein. Die
Flachrohre, die speziell auch Scheiben eines Wärmeübertragers
in Scheibenbauweise sein können, sind beispielsweise einstükkig
durch Extrudieren oder mittels Zusammenschweißen mehrerer
Rohrteile oder durch Umformen und anschließendes Verschweißen
eines Rohlings herstellbar.
Neben dem gezeigten geradlinigen Verlauf können die Flachrohre
in ihrem Bereich zwischen den tordierten Endabschnitten
auch einen geschwungenen Verlauf besitzen. Des weiteren versteht
sich, daß je nach Bedarf die Flachrohre auch nur an einem
ihrer beiden Endabschnitte tordiert sein können und mit
dem anderen Endabschnitt dann nicht zu einer geringeren Quererstreckung
umgeformt in ein zugehöriges anschlußraumbildendes
Bauteil münden. Das Tordieren der Flachrohrendabschnitte
kann jeweils so erfolgen, daß sich der Durchtrittsquerschnitt
der Flachrohre auch in diesem Bereich im wesentlichen konstant
halten läßt, was für die meisten Anwendungsfälle bevorzugt
ist.
Anstelle der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten, längsmittigen
Tordierung können die Flachrohrendabschnitte auch außermittig,
d.h. um eine zu ihrer Längsmittelachse parallel versetzte
Achse, tordiert sein. Das Verteiler- und das Sammelrohr
können dann gegenüber dem zwischenliegenden Rohr-/Rippenblock
lateral versetzt angeordnet sein, wenn die Flachrohre dergestalt
aufeinanderfolgend angeordnet sind, daß ihre exzentrisch
tordierten Endabschnitte sämtlich auf einer Seite der
Längsmittelebene des Rohr-/Rippenblocks liegen. Dies kann für
bestimmte Einbausituationen vorteilhaft sein.
In allen oben erwähnten Beispielen können die Flachrohre
vorteilhafterweise als extrudierte Rohre gefertigt sein. Dabei
kann es außerdem von Vorteil sein, die Rohre vor ihrem
endseitigen Tordieren bzw. Umbiegen mit einer Lot- und Flußmittelplattierung
zu versehen. Dies erleichtert ein abgedichtetes
Einfügen der Flachrohrenden in die Anschlußrohre mittels
Dichtlöten.
Claims (6)
- Flachrohr-Wärmeübertrager mitdadurch gekennzeichnet, daßFlachrohren (30), die wenigstens an einem, in ein anschlußraumbildendes Bauteil (33) mündenden Endabschnitt (30a) umgeformt sind,die Flachrohre (30) in ihrem in das anschlußraumbildende Bauteil (33) mündenden Endabschnitt (30a) gegenüber dem mittleren Flachrohrabschnitt um einen Winkel von 90° um eine Längsachse tordiert und mit diesen um 90° tordierten Endabschnitten (30a) in einer Linie eng aneinanderliegend in einen gemeinsamen Längsschlitz (35) des anschlußraumbildenden Bauteils (33) eingefügt sind.
- Flachrohr-Wärmeübertrager nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Trennwände (36) im anschlußraumbildenden Bauteil (33) vorgesehen sind, die den Anschlußraum in mehrere Teilräume (37a, 37b) unterteilen, in die eine jeweils zugehörige Gruppe aufeinanderfolgender Flachrohre mündet.
- Flachrohr-Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre in ihrem in das anschlußraumbildende Bauteil mündenden Endabschnitt um ihre Längsmittelachse mittig oder um eine zu dieser parallel versetzte Längsachse außermittig tordiert sind.
- Flachrohr-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Flachrohren (41) Wellrippen (40) eingebracht sind, deren Breite (W) größer als die Flachrohrbreite (Q) ist.
- Flachrohr-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre von extrudierten, vor dem Tordieren vorzugsweise lot- und flußmittelplattierten Rohren gebildet sind.
- Flachrohr-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 2 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Trennwand (36) eine Ausnehmung (36a) aufweist und axial von einem Stirnende her in das anschlußraumbildende Bauteil (33) eingesetzt ist, wobei die in das anschlußraumbildende Bauteil hineinragenden Flachrohrenden (30a) in die Trennwandausnehmung (36a) eingreifen.
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