EP1213556A1 - Flat tube heat exchanger with deformed tube ends - Google Patents
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- EP1213556A1 EP1213556A1 EP01130598A EP01130598A EP1213556A1 EP 1213556 A1 EP1213556 A1 EP 1213556A1 EP 01130598 A EP01130598 A EP 01130598A EP 01130598 A EP01130598 A EP 01130598A EP 1213556 A1 EP1213556 A1 EP 1213556A1
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- 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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- 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 heat exchanger constructed from flat tubes, in which the flat tubes on at least one, in a connection space forming Component, e.g. a distributor and / or a collecting tube, opening end section are reshaped.
- a connection space forming Component e.g. a distributor and / or a collecting tube, opening end section are reshaped.
- Heat exchangers constructed from flat tubes, in which the flat tubes with unformed end section parallel in a connection space-forming component, such as a header and / or a distributor pipe, for example used as condensers and evaporators in vehicle air conditioning systems.
- a connection space-forming component such as a header and / or a distributor pipe
- Disc heat exchangers are to be understood in which rectangular, elongated, hollow discs are used as "flat tubes", the inside of which the refrigerant of the air conditioning system is led. With these conventional heat exchangers along their entire length straight flat tubes is the inside diameter of the connection space forming component determined by the width of the flat tubes.
- connection space-forming component With Larger flat tube width is therefore a larger inner diameter for this Component required, so that its realization requires a larger wall thickness is required if the burst pressure strength should remain the same.
- Using of pipes as connection space-forming components also occurs Difficulty on that with increasing flat tube width and thus growing Diameter of the connection space-forming pipes whose dead volume increases.
- the width of the connection space-forming component is the same conventional heat exchangers larger than that of flat tubes.
- a heat exchanger is described in the patent EP 0 565 813 B1 constructed from a plurality of tubes, preferably with an oval cross section is the end in triangular openings of a bottom plate of a Collection box used and for this purpose at their pipe end section in are formed into a triangular shape. After inserting the triangular pipe end sections in the triangular openings of the base plate Tube ends widened to fit the tubes to the respective base plate to collect boxes arranged on both sides.
- a heat exchanger is disclosed in published patent application EP 0 659 500 A1, that of several, spaced one above the other, bent in a U-shape Flat tubes is built.
- the two legs are U-shaped Flat tubes twisted by 90 ° in relation to their connection area, so that they both lie in a common transverse plane.
- One free end each of the flat tubes is to a distribution channel and the other free end to one Collection channel connected, with distribution and collection channel on the same Heat exchanger side are arranged and that introduced via the distribution channel Heat transfer medium in a U-shape parallel through the individual flat tubes flows to the collecting channel.
- US 3,416,600 is a serpentine type heat exchanger discloses, in which a stack of serpentine curved flat tubes is provided which are twisted by 90 ° in their end sections. With these twisted The end sections of the flat tubes are inserted into associated manifolds, which for this purpose with the circumferentially inserted, running in the longitudinal direction of the pipe and spaced longitudinal slots are provided. In addition, you can the flat tubes must be twisted by 180 ° in a central area.
- the invention has the technical problem of providing a flat tube heat exchanger of the type mentioned at the beginning, which is a comparative has a small dead volume in the connection space for a given wall thickness of the connection space-forming component a high burst pressure security has, with a given flat tube width with a comparatively small overall depth can be manufactured and, if necessary, in particular as a condenser for air conditioning is usable.
- the invention solves this problem by providing a flat tube heat exchanger with the features of claim 1 or 2.
- the heat exchangers are the flat tubes in their in the connection space forming Component opening end section on an opposite to its subsequent Section less transverse extension twisted and / or bent. It leaves their passage cross-section essentially also in the formed end section keep constant.
- the lower transverse extent of the twisted or bent Flat tube end section opposite the subsequent flat tube section makes it possible to construct the connection space-forming component, e.g. a collective or manifold, with a depth that is only slightly larger than the reduced transverse extent of the flat tube end portion needs and can therefore be smaller than the depth of the flat tubes or at least need not be larger than the same.
- Both end sections can each flat tube be shaped in the manner according to the invention, while the flat tubes in the intermediate section e.g. straight with her can have a larger transverse extension with respect to the end sections, which then the depth of the flat tubes and thus possibly the entire Heat exchanger determined.
- the low overall depth achievable according to the invention of the connection space-forming components for a given flat tube width the further advantage that the same to achieve a predetermined burst pressure security can be made with a relatively small wall thickness and only one have relatively low dead volume. You can also do that Flow through heat exchanger volume for a given heat transfer capacity keep comparatively low, which can reduce the amount if necessary of the heat transfer fluid flowing through compared to conventional Flat tube heat exchangers allowed.
- the twisting takes place at Heat exchanger according to claim 1 specifically by an angle unequal 90 °, so that the flat tube mouths run obliquely to this direction and therefore require less installation length in this direction.
- the Torsion angle can be tailored to the respective application. As the torsion angle increases, the depth decreases, i.e. Width of the Insert the flat tube ends required area of the connection space forming Component, while each flat tube end section with a major axial extent opens into the component.
- connection space-forming component divides the connection compartment into several sub-compartments.
- This measure can be used to deflect the refrigerant through the flat tubes sequentially in a respective lateral connection space-forming component through successive sections of the flat tube stack.
- suitable for the oblique twisting of the flat tube end sections is also the respective one Partition with the corresponding inclined angle in the connection space forming Component arranged.
- the flat tubes are about its longitudinal central axis or about a longitudinal axis parallel to this twisted.
- the twisted can Flat tube end sections with alternating lateral displacement in the connection space forming Open the component so that the distance between the flat tubes lower in the non-twisted center area even with a torsion angle of 90 ° can be selected as the flat tube width without the flat tubes must be arranged laterally offset in their central areas, what would counteract a shallow depth.
- the U-shaped or V-shaped according to claim 5 bent flat tube end sections bent so far that the the two bent flanks of each tube touch each other, so that there is only a minimal installation depth for the connection space-forming component is required.
- the flat tubes are manufactured in an advantageous manner in terms of production technology as extruded tubes.
- the respective Partition axially into the connection space-forming component from an end face inserted and has a suitable, with in the connection space-forming component protruding flat tube ends in engagement recess.
- the present invention further comprises the following advantageous heat exchangers.
- a flat tube heat exchanger with flat tubes, at least at an end section opening into a connection space-forming component are reshaped, the flat tubes in their in the connection space forming Component opening end section on an opposite to its subsequent Section less transverse extension bent or at an angle ⁇ are twisted not equal to 90 ° or twisted by an angle of 90 ° and with these end sections twisted by 90 ° in a line close together inserted into a common longitudinal slot of the connection space-forming component are.
- This also includes heat exchangers without partitions.
- a flat tube heat exchanger with flat tubes that at least one, in a connection space-forming component opening end section on an opposite its subsequent section bent less transverse extent or twisted, one or more partitions in the connection space forming Component arranged at an angle of 90 ° to its longitudinal axis are that divide the connection room into several sub-rooms, one in each associated group of successive flat tubes opens.
- the flat tubes can open into the component that forms the connection space End section centered around its longitudinal central axis or around one to this parallel longitudinal axis must be twisted off-center.
- the flat tubes can in its end section U-or opening into the connection space-forming component Be bent in a V-shape.
- the flat tubes can be inserted into the connection space Component opening end section in such a U or V shape be bent so that the bent end section flanks touching lie together.
- Corrugated fins can be introduced between adjacent flat tubes Width is larger than the flat tube width.
- the flat tubes can be made of extruded, Before bending or twisting, preferably solder and flux clad Tubes are formed.
- the respective partition can have a recess have and axially from a front end into the connection space forming Be used component, which in the connection space-forming component engage protruding flat tube ends in the partition recess.
- the one shown in Fig. 1 in a partial, schematic side view Heat exchanger is, for example, as a condenser in a vehicle air conditioning system usable. It conventionally includes a tube / fin block, which is spaced apart from one another in the usual manner from a stack Flat tubes 1 and one in the spaces between the flat tubes 1 introduced corrugated fin structure 2. The tube / fin block is located thereby between two laterally closing side plates 6, of which in the Detail view of Fig. 1 is shown.
- the flat tubes 1 are also in conventionally inside with one or more flow channels provided, through which the refrigerant of an air conditioner passes can be.
- the flat tubes 1 open into one of each lateral distributor or manifold 3 formed connection space, of which one acts as a distribution channel and the other as a collecting channel.
- the above an inlet into the manifold is from there fed in parallel into the flat tubes 1 and crosses them to the opposite one Collecting tube 3, which can be seen, for example, in FIG. 1 Round tube can be.
- the heat exchanger By means of the heat exchanger, another through which with the corrugated fin structure 2 spaces between the flat tubes 1 flow medium passed through in heat transfer connection with the flow medium passed through the flat tubes 1 to be brought.
- Partitions 16 may be provided around that formed by the entire connecting pipe 3 Connection space in several, in the direction of the pipe longitudinal axis 4 successive Subdivide subspaces 17a, 17b, as shown in FIG. 2.
- the partition 16 is at an angle of inclination ⁇ of the twisted flat tube ends 1c corresponding angle obliquely to the tube longitudinal axis 4 in the space arranged between two adjacent pipe ends 1c.
- Such Division of the respective connection space into a plurality of sub-spaces 17a, 17b is particularly favorable for condensers, to keep the refrigerant from a subspace, e.g.
- FIG. 3 and 4 is a variant of the heat exchanger of FIGS. 1 and 2 shown.
- this variant there is between two side plates 11, which is shown in Fig. 3, arranged tube / fin block in turn from a stack of spaced flat tubes 10, however, in the spaces between two flat tubes 10 in this case a double corrugated fin structure 12 is introduced, each of two individual Corrugated ribs and a separating plate 13 separating them.
- a double corrugated fin structure 12 is introduced, each of two individual Corrugated ribs and a separating plate 13 separating them.
- a characteristic of the heat exchanger of FIGS. 3 and 4 is that the end sections 10a of its flat tubes 10 compared to the intermediate, middle Flat tube section 10b through an angle ⁇ of 90 ° around the longitudinal central axis are twisted, as can be seen in more detail in FIG. 4.
- the flat tube spacing T is more precise said the distance between adjacent middle flat tube sections 10b, slightly chosen larger than the width Q of the flat tubes 10.
- connection space-forming sections Components, which in turn realized as a manifold 14 and manifold inserted flat tube ends 10c in a line along the distributor or Longitudinal collecting tube axis 15, for which purpose the distributor and the collecting tube 14 correspondingly introduced in succession in a line on the circumferential side Longitudinal slots are provided.
- connection pipe 14 shown and, if necessary, the opposite, not shown Connection pipes each have one or more partition walls 18, which is perpendicular to the pipe longitudinal axis 15 between two adjacent flat pipe ends 10c are arranged as illustrated in FIG. 4.
- Partition 18 becomes the connection space of the relevant connection pipe 14 in several, in the direction of the pipe longitudinal axis 15 successive subspaces 19a, 19b divided.
- this is for example useful for condensers to the refrigerant in a meandering shape
- Flow path with deflection in the respective connection pipe one or more times from a partial space of the one connecting pipe through one connected part of the flat tubes 10 in the other connecting tube and from there via an adjacent set of flat tubes 10 into a next subspace of the first-mentioned connecting pipe.
- the flat tube shown in FIG. 5 is of a rectilinear middle section 20 bent into a U-shaped end section 20a, so that the Flat tube ends 20b of the in this example with multiple, separate flow channels 21 manufactured flat tube have a U-shape.
- Flat tubes can in turn be a heat exchanger shown in FIGS. 1 to 4 shown type are built, in which the transverse extent of the insertion of the flat tube ends in the connection space-forming components Installation area noticeably less than the transverse extension of the flat tubes or of the tube / fin block built with it.
- Fig. 6 shows a flat tube extending from a straight central region 22 in its End portions 22a is bent in a V-shape, so that the flat tube ends 22b have a V-shape.
- the bent flat tube end portions 22a an essential less transverse extension than the intermediate flat tube middle section 22.
- connection space-forming Components can be used that are one or more pieces and with a curved or flat
- the flat tube ends receiving floor can.
- the required pipe openings can be milled, punched, laser cut or introduced by hydroforming and with or without Pull-throughs can be realized.
- the flat tubes, which are specially also discs Heat exchangers can be in disk construction, for example in one piece by extrusion or by welding several pipe parts together or by forming and then welding a blank produced.
- the flat tubes can be used in their area between the twisted and / or bent end sections too have a curved course.
- the partition walls of a used double corrugated fin structure as an alternative to the course shown perpendicular also in a point to the longitudinal axis of the connection space-forming component Angle to be arranged obliquely to the same.
- the flat tubes only at one of their two end sections can be twisted and / or bent and with the other End section then not converted into a smaller transverse extent in one associated connection space-forming component open.
- the twisting or The flat tube end sections can each be bent so that the The cross-section of the flat tubes also essentially in this area can be kept constant, which is preferred for most applications.
- the Flat tube end sections also off-center, i.e. about one to its longitudinal central axis parallel offset axis, be twisted. Especially when twisted at right angles can then face the manifold and header if necessary the intermediate tube / fin block be laterally offset, if the flat tubes are arranged in such a way that their eccentrically twisted end sections all on one side of the longitudinal median plane of the tube / fin block. This can be for certain installation situations be beneficial.
- the flat tube ends can be arranged that their end sections alternate on one side or the other this longitudinal median plane of the tube / fin block. Suitable for that are then two parallel rows of in the manifold or manifold Introduce longitudinal slots, the longitudinal slots of a row with side Offset between the longitudinal slots of the other row. There due to the lateral offset, the longitudinal slots of one row axially extend beyond the height of adjacent longitudinal slots in the other row can, the flat tubes can even with a right-angled end Place twists close together in the tube / fin block. in the In the special case of right-angled twisting, this distance is down through limits half the width of the flat tubes, so that it is in particular smaller than the flat tube width can be. Accordingly, a low height can be choose for the corrugated fins, which improves their heat transfer efficiency. This is especially true for use cases where the width the flat tubes is less than that of the corrugated fins.
- FIG. 7 and 8 is a variant of the heat exchanger of FIGS. 3 and 4 in abbreviated form.
- a tube / fin block from a stack spaced apart from one another Flat tubes 30 are provided, the end portions 30a opposite the middle flat tube section are twisted by 90 ° around the longitudinal central axis.
- Corrugated fin structure is simple between the flat tubes 30
- Corrugated ribs 31 are provided.
- the distance between the flat tubes corresponds T1 in the block of flat tube width Q1.
- the flat tube ends 30a twisted at right angles on each of the two connection sides of the tube / fin block touching each other in a line, the runs parallel to the longitudinal axis 32 of two lateral connecting pipes 33, 34.
- Each of the two connecting pipes 33, 34 has a circumferential continuous longitudinal slot 35, in which the associated, in sealed a tightly adjacent twisted flat tube ends 30a are inserted.
- the flat tubes 30 e.g. in groups when used for a capacitor
- the refrigerant should flow through sequentially, as in the example 1 and 2 also possible in this example, one or more Partitions 36 to be provided in one or both connecting pipes 33, 34.
- the Partitions 36 are perpendicular to the connecting pipe longitudinal axis 32 and divide the connection space of the relevant connection pipe 33, 34 into several Sub-rooms 37a, 37b.
- the respective partition 36 can be in the transition area between two adjoining, twisted flat tube ends 30a or, as shown in Fig. 7, be arranged within the end region of a flat tube 30b if the flat tubes 30 are designed as multi-chamber flat tubes.
- the partition 36 then lies between the walls of two adjacent chambers of the flat tube 30b, at least this flat tube 30b twisting at the end is that each of its chambers on both end sides in the same direction, i.e. up or down, curved, so that in a connection pipe 33 refrigerants introduced into the upper chambers on the other connection pipe 34 also emerges from the chambers above.
- the partition wall 36 has a slot 36a which sealed the twisted end region 30a of the corresponding flat tube 30 receives.
- the partition 36 is axially from an end face of the connecting pipe 33 ago used, by engaging the flat tube ends 30a is guided in its slot 36a against rotation before it then reaches the installation position is sealed, e.g. by sealing soldering.
- FIG. 9 shows a detail of a longitudinal sectional view through a tube / fin block, as it can be used for the heat exchangers described above is. It is characteristic of this tube / fin block that the width W of the Corrugated fins 40 are chosen to be larger than the width Q of the multi-chamber tubes Flat tubes 41. This provides a rib projection that the efficiency of the corrugated fins 40 with regard to their heat transfer capability increased and the flat tubes 41 against damage from the outside protects.
- the ratio Q / W can be 2/3, for example.
- the flat tubes can advantageously be manufactured as extruded tubes. It can also be an advantage be the tubes before their end twisting or bending with a solder To provide flux plating. This facilitates sealed insertion the flat tube ends into the connecting tubes using sealing soldering.
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Abstract
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.The invention relates to a heat exchanger constructed from flat tubes, in which the flat tubes on at least one, in a connection space forming Component, e.g. a distributor and / or a collecting tube, opening end section are reshaped.
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.Heat exchangers constructed from flat tubes, in which the flat tubes with unformed end section parallel in a connection space-forming component, such as a header and / or a distributor pipe, for example used as condensers and evaporators in vehicle air conditioning systems. Under the designation flat tube heat exchangers are also intended in the present case Disc heat exchangers are to be understood in which rectangular, elongated, hollow discs are used as "flat tubes", the inside of which the refrigerant of the air conditioning system is led. With these conventional heat exchangers along their entire length straight flat tubes is the inside diameter of the connection space forming component determined by the width of the flat tubes. With Larger flat tube width is therefore a larger inner diameter for this Component required, so that its realization requires a larger wall thickness is required if the burst pressure strength should remain the same. Using of pipes as connection space-forming components also occurs Difficulty on that with increasing flat tube width and thus growing Diameter of the connection space-forming pipes whose dead volume increases. In any case, the width of the connection space-forming component is the same conventional heat exchangers larger than that of flat tubes.
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.A heat exchanger is described in the patent EP 0 565 813 B1 constructed from a plurality of tubes, preferably with an oval cross section is the end in triangular openings of a bottom plate of a Collection box used and for this purpose at their pipe end section in are formed into a triangular shape. After inserting the triangular pipe end sections in the triangular openings of the base plate Tube ends widened to fit the tubes to the respective base plate to collect boxes arranged on both sides.
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.A heat exchanger is disclosed in published patent application EP 0 659 500 A1, that of several, spaced one above the other, bent in a U-shape Flat tubes is built. The two legs are U-shaped Flat tubes twisted by 90 ° in relation to their connection area, so that they both lie in a common transverse plane. One free end each of the flat tubes is to a distribution channel and the other free end to one Collection channel connected, with distribution and collection channel on the same Heat exchanger side are arranged and that introduced via the distribution channel Heat transfer medium in a U-shape parallel through the individual flat tubes flows to the collecting channel.
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. US 3,416,600 is a serpentine type heat exchanger discloses, in which a stack of serpentine curved flat tubes is provided which are twisted by 90 ° in their end sections. With these twisted The end sections of the flat tubes are inserted into associated manifolds, which for this purpose with the circumferentially inserted, running in the longitudinal direction of the pipe and spaced longitudinal slots are provided. In addition, you can the flat tubes must be twisted by 180 ° in a central area.
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.The invention has the technical problem of providing a flat tube heat exchanger of the type mentioned at the beginning, which is a comparative has a small dead volume in the connection space for a given wall thickness of the connection space-forming component a high burst pressure security has, with a given flat tube width with a comparatively small overall depth can be manufactured and, if necessary, in particular as a condenser for air conditioning is usable.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Flachrohr-Wärmeübertragers
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2. Bei diesem
Wärmeübertrager sind die Flachrohre in ihrem in den anschlussraumbildende
Bauteil mündenden Endabschnitt auf eine gegenüber ihrem anschließenden
Abschnitt geringere Quererstreckung tordiert und/oder umgebogen. Dabei lässt
sich ihr Durchtrittsquerschnitt auch im umgeformten Endabschnitt im wesentlichen
konstant halten. Die geringere Quererstreckung des tordierten oder umgebogenen
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 umgeformt 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 Wärmeübertragungsleistung
vergleichsweise gering halten, was bei Bedarf eine Mengenreduzierung
des durchströmenden Wärmeübertragungsfluides gegenüber konventionellen
Flachrohr-Wärmeübertragern erlaubt.The invention solves this problem by providing a flat tube heat exchanger
with the features of
Zur Erzielung einer kompakten Bauweise auch in der Richtung, in welcher die
Flachrohre nebeneinanderliegend angeordnet sind, erfolgt die Tordierung beim
Wärmeübertrager nach Anspruch 1 speziell um einen Winkel ungleich 90°, so
dass die Flachrohrmündungen entsprechend schräg zu dieser Richtung verlaufen
und dadurch in dieser Richtung weniger Einbaulänge beanspruchen. Der
Torsionswinkel kann auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden.
Mit zunehmendem Torsionswinkel verringert sich die Tiefe, d.h. Breite, des zum
Einstecken der Flachrohrenden benötigten Bereiches des anschlussraumbildenden
Bauteils, während gleichzeitig jeder Flachrohrendabschnitt mit einer
größeren axialen Erstreckung in das Bauteil einmündet.To achieve a compact design in the direction in which the
Flat tubes are arranged side by side, the twisting takes place at
Heat exchanger according to
Beim Flachrohr-Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2 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. Passend
zur schrägen Tordierung der Flachrohrendabschnitte ist auch die jeweilige
Trennwand mit dem entsprechenden Schrägwinkel im anschlussraumbildenden
Bauteil angeordnet.In the flat tube heat exchanger according to
Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Wärmeübertrager sind die Flachrohre
um ihre Längsmittelachse oder um eine zu dieser parallelen Längsachse
tordiert. In letzterem Fall einer exzentrischen Tordierung können die tordierten
Flachrohrendabschnitte mit alternierender lateraler Versetzung in das anschlussraumbildende
Bauteil einmünden, so dass der Abstand der Flachrohre
im nicht tordierten Mittenbereich selbst bei einem Torsionswinkel von 90° geringer
gewählt werden kann als die Flachrohrbreite, ohne dass dazu die Flachrohre
in ihren Mittenbereichen lateral versetzt angeordnet werden müssen, was
einer geringen Bautiefe entgegenwirken würde.In a heat exchanger developed according to
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorgesehen, die
Flachrohrendabschnitte U- oder V-förmig umgebogen zu gestalten und auf diese
Weise ihre Quererstreckung gegenüber dem nicht umgeformtem Zustand zu
verringern.In a development of the invention according to
In Ausgestaltung dieser Maßnahme sind gemäß Anspruch 5 die U- oder V-förmig umgebogenen Flachrohrendabschnitte so weit umgebogen, dass die beiden umgebogenen Flanken jedes Rohres sich berührend aneinanderliegen, so dass nur eine minimale Einbautiefe für das anschlussraumbildende Bauteil erforderlich ist.In an embodiment of this measure, the U-shaped or V-shaped according to claim 5 bent flat tube end sections bent so far that the the two bent flanks of each tube touch each other, so that there is only a minimal installation depth for the connection space-forming component is required.
Bei einem nach Anspruch 6 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.In a further developed according to claim 6 heat exchanger with between The corrugated fins introduced into the flat tubes are provided, the width of the corrugated fins choose larger than that of the flat tubes. The resulting Rib protrusion increases the efficiency of the heat-transmitting corrugated fins and protects the flat tubes against external damage.
Bei einem nach Anspruch 7 weitergebildeten Wärmeübertrager sind die Flachrohre in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise als extrudierte Rohre gefertigt.In a heat exchanger developed according to claim 7, the flat tubes are manufactured in an advantageous manner in terms of production technology as extruded tubes.
Bei einem nach Anspruch 8 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.In the case of a heat exchanger developed according to claim 8, the respective Partition axially into the connection space-forming component from an end face inserted and has a suitable, with in the connection space-forming component protruding flat tube ends in engagement recess.
Die vorliegende Erfindung umfasst des weiteren folgende vorteilhaften Wärmeübertrager. Erstens einen Flachrohr-Wärmeübertrager mit Flachrohren, die wenigstens an einem, in ein anschlussraumbildendes Bauteil mündenden Endabschnitt umgeformt sind, wobei die Flachrohre in ihrem in das anschlussraumbildende Bauteil mündenden Endabschnitt auf eine gegenüber ihrem anschließenden Abschnitt geringere Quererstreckung umgebogen oder um einen Winkel α ungleich 90° tordiert sind oder um einen Winkel von 90° tordiert und mit diesen um 90° tordierten Endabschnitten in einer Linie eng aneinanderliegend in einen gemeinsamen Längsschlitz des anschlussraumbildenden Bauteils eingefügt sind. Dies umfasst auch Wärmeübertrager ohne Trennwände. Zweitens einen Flachrohr-Wärmeübertrager mit Flachrohren, die wenigstens an einem, in ein anschlussraumbildendes Bauteil mündenden Endabschnitt auf eine gegenüber ihrem anschließenden Abschnitt geringere Quererstreckung umgebogen oder tordiert sind, wobei eine oder mehrere Trennwände im anschlussraumbildenden Bauteil in einem Winkel von 90° zu dessen Längsachse angeordnet sind, die den Anschlussraum in mehrere Teilräume unterteilen, in die eine jeweils zugehörige Gruppe aufeinanderfolgender Flachrohre mündet.The present invention further comprises the following advantageous heat exchangers. First, a flat tube heat exchanger with flat tubes, at least at an end section opening into a connection space-forming component are reshaped, the flat tubes in their in the connection space forming Component opening end section on an opposite to its subsequent Section less transverse extension bent or at an angle α are twisted not equal to 90 ° or twisted by an angle of 90 ° and with these end sections twisted by 90 ° in a line close together inserted into a common longitudinal slot of the connection space-forming component are. This also includes heat exchangers without partitions. Secondly a flat tube heat exchanger with flat tubes that at least one, in a connection space-forming component opening end section on an opposite its subsequent section bent less transverse extent or twisted, one or more partitions in the connection space forming Component arranged at an angle of 90 ° to its longitudinal axis are that divide the connection room into several sub-rooms, one in each associated group of successive flat tubes opens.
Für diese beiden weiteren obigen Realisierungen der Erfindung sind insbesondere folgende weitere Ausgestaltungen je für sich oder in Kombination möglich. Die Flachrohre können in ihrem in das anschlussraumbildende Bauteil mündenden Endabschnitt um ihre Längsmittelachse mittig oder um eine zu dieser parallel versetzte Längsachse außermittig tordiert sein. Die Flachrohre können in ihrem in das anschlussraumbildende Bauteil mündenden Endabschnitt U-oder V-förmig umgebogen sein. Die Flachrohre können in ihrem in das anschlussraumbildende Bauteil mündenden Endabschnitt dergestalt U- oder V-förmig umgebogen sein, dass die umgebogenen Endabschnittflanken sich berührend aneinander liegen.For these two further realizations of the invention above are in particular the following further configurations are possible individually or in combination. The flat tubes can open into the component that forms the connection space End section centered around its longitudinal central axis or around one to this parallel longitudinal axis must be twisted off-center. The flat tubes can in its end section U-or opening into the connection space-forming component Be bent in a V-shape. The flat tubes can be inserted into the connection space Component opening end section in such a U or V shape be bent so that the bent end section flanks touching lie together.
Zwischen benachbarten Flachrohren können Wellrippen eingebracht sein, deren Breite größer als die Flachrohrbreite ist. Die Flachrohre können von extrudierten, vor dem Umbiegen bzw. Tordieren vorzugsweise lot- und flussmittelplattierten Rohren gebildet sein. Die jeweilige Trennwand kann eine Ausnehmung aufweisen und axial von einem Stirnende her in das anschlussraumbildende Bauteil eingesetzt sein, wobei die in das anschlussraumbildende Bauteil hineinragenden Flachrohrenden in die Trennwandausnehmung eingreifen. Corrugated fins can be introduced between adjacent flat tubes Width is larger than the flat tube width. The flat tubes can be made of extruded, Before bending or twisting, preferably solder and flux clad Tubes are formed. The respective partition can have a recess have and axially from a front end into the connection space forming Be used component, which in the connection space-forming component engage protruding flat tube ends in the partition recess.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Flachrohr-Wärmeübertragers mit schrägwinklig tordierten Flachrohrendabschnitten,
- Fig. 2
- eine schematische Schnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1,
- Fig. 3
- eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Flachrohr-Wärmeübertragers mit rechtwinklig tordierten Flachrohrendabschnitten,
- Fig. 4
- eine schematische Schnittansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 3,
- Fig. 5
- eine schematische Stirnansicht eines Flachrohres mit U-förmig umgebogenem Endabschnitt für einen Flachrohr-Wärmeübertrager,
- Fig. 6
- eine schematische Stirnansicht eines Flachrohres mit V-förmig umgebogenem Endabschnitt für einen Flachrohr-Wärmeübertrager,
- Fig. 7
- eine schematische Seitenansicht eines Flachrohr-Wärmeübertragers mit rechtwinklig tordierten Flachrohrendabschnitten und einem mit einer Trennwand versehenen, geschnitten gezeigten Sammel- bzw. Verteilerrohr,
- Fig. 8
- eine schematische Schnittansicht längs der Linie VIII-VIII von Fig. 7 und
- Fig. 9
- eine ausschnittweise Schnittansicht eines für einen der gezeigten Flachrohr-Wärmeübertrager verwendbaren Rohr/Rippenblocks.
- Fig. 1
- 2 shows a schematic side view of part of a flat tube heat exchanger with flat tube end sections twisted at an angle,
- Fig. 2
- 2 shows a schematic sectional view along the line II-II of FIG. 1,
- Fig. 3
- 1 shows a schematic side view of part of a flat tube heat exchanger with flat tube end sections twisted at right angles,
- Fig. 4
- 2 shows a schematic sectional view along the line IV-IV of FIG. 3,
- Fig. 5
- 1 shows a schematic end view of a flat tube with a U-shaped bent end section for a flat tube heat exchanger,
- Fig. 6
- 1 shows a schematic end view of a flat tube with a V-shaped bent end section for a flat tube heat exchanger,
- Fig. 7
- 2 shows a schematic side view of a flat tube heat exchanger with flat tube end sections twisted at right angles and a header or distributor tube shown with a partition and shown in section,
- Fig. 8
- is a schematic sectional view taken along the line VIII-VIII of Fig. 7 and
- Fig. 9
- a partial sectional view of a usable for one of the flat tube heat exchanger shown tube / fin block.
Der in Fig. 1 in einer ausschnittweisen, schematischen Seitenansicht gezeigte
Wärmeübertrager ist beispielsweise als Kondensator in einer Fahrzeugklimaanlage
verwendbar. Er beinhaltet in herkömmlicher Weise einen Rohr/Rippenblock,
der in üblicher Weise aus einem Stapel voneinander beabstandeter
Flachrohre 1 und einer in die Zwischenräume zwischen den Flachrohren 1
eingebrachte Wellrippenstruktur 2 besteht. Der Rohr-/Rippenblock befindet sich
dabei zwischen zwei seitlich abschließenden Seitenplatten 6, von denen in der
Ausschnittansicht von Fig. 1 eine dargestellt ist. Die Flachrohre 1 sind in ebenfalls
herkömmlicher Weise in ihrem Inneren mit einem oder mehreren Strömungskanälen
versehen, durch die das Kältemittel einer Klimaanlage durchgeleitet
werden kann. Endseitig münden die Flachrohre 1 in je einen von einem
seitlichen Verteiler- bzw. Sammelrohr 3 gebildeten Anschlussraum, von denen
der eine als Verteilerkanal und der andere als Sammelkanal fungiert. Das über
einen Einlass in das Verteilerrohr geleitete Strömungsmedium wird von dort
parallel in die Flachrohre 1 eingespeist und durchquert diese zum gegenüberliegenden
Sammelrohr 3, welches beispielsweise das in Fig. 1 zu erkennende
Rundrohr sein kann. Mittels des Wärmeübertragers kann ein weiteres, durch die
mit der Wellrippenstruktur 2 versehenen Zwischenräume zwischen den Flachrohren
1 hindurchgeleitetes Strömungsmedium in Wärmeübertragungsverbindung
mit dem durch die Flachrohre 1 hindurchgeleiteten Strömungsmedium
gebracht werden.The one shown in Fig. 1 in a partial, schematic side view
Heat exchanger is, for example, as a condenser in a vehicle air conditioning system
usable. It conventionally includes a tube / fin block,
which is spaced apart from one another in the usual manner from a
Charakteristisch für den gezeigte Wärmeübertrager ist, dass die Flachrohre 1 in
ihren beiden Endabschnitten 1a gegenüber ihrem zwischenliegenden Mittenabschnitt
1b um einen Winkel α von ca. 60° um ihre Längsmittelachse tordiert
sind, wie in Fig. 2 genauer zu erkennen. Wie aus dieser Schnittansicht weiter
ersichtlich, verlaufen die in das jeweilige Verteiler- bzw. Sammelrohr 3 eingesteckten
Rohrenden 1c somit schräg sowohl zur Längsachse 4 des Verteilerbzw.
Sammelrohrs 3 als auch zur Flachrohrquerachse 5. Dadurch besitzen die
Flachrohrenden 1c eine abgesehen von der Höhe, d.h. Weite, der Flachrohre 1
um den Faktor cosα geringere Quererstreckung als der wärmeübertragungsaktive,
mittlere Flachrohrabschnitt 1b. Dies bedeutet, dass die Flachrohre 1 auch
nur einen Einbaubereich mit entsprechend verringerter Querabmessung, d.h.
verringerter Bautiefe, des Verteiler- bzw. Sammelrohrs 3 benötigen. Da das
Verteiler- bzw. Sammelrohr 3 nur einen demgegenüber geringfügig größeren
Innendurchmesser besitzen muss, ergibt sich dadurch der Vorteil, dass das
Verteiler- und das Sammelrohr 3 mit einem verhältnismäßig geringen Außendurchmesser
R gefertigt sein können, der insbesondere kleiner sein kann als
die Quererstreckung Q des mittleren Flachrohrabschnitts 1b, der dadurch insgesamt
die Bautiefe des Wärmeübertragers bestimmt, wie sich aus der Ansicht
von Fig. 2 ergibt. Es versteht sich, dass das Verteiler- und das Sammelrohr 3
mit korrespondierenden, schrägen Langlöchern zum passgenauen Einsetzen
und Dichtlöten der tordierten Rohrenden 1c versehen sind.It is characteristic of the heat exchanger shown that the
Durch den bei gegebener Flachrohrbreite Q gegenüber herkömmlichen Wärmeübertragern
dieser Art geringeren erforderlichen Innendurchmesser für das
Verteiler- bzw. Sammelrohr 3 werden des weiteren die Vorteile erreicht, dass
selbige vergleichsweise geringe Totvolumina besitzen und bei gegebener
Wandstärke eine hohe Berstdrucksicherheit aufweisen, da deren Berstdruckfestigkeit
mit größer werdendem Innendurchmesser abnimmt. Umgekehrt kann bei
gegebener, geforderter Berstdrucksicherheit die Wandstärke der Verteiler- und
Sammelrohre 3 gegenüber herkömmlichen Wärmeübertragern mit nicht umgeformt
einmündenden Flachrohrenden verringert werden.Because of the given flat tube width Q compared to conventional heat exchangers
this type of smaller required inner diameter for that
Distributor or
Optional können in einem oder beiden Anschlussrohren 3 eine oder mehrere
Trennwände 16 vorgesehen sein, um den vom gesamten Anschlussrohr 3 gebildeten
Anschlussraum in mehrere, in Richtung der Rohrlängsachse 4 aufeinanderfolgende
Teilräume 17a, 17b zu unterteilen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Trennwand 16 ist unter einem dem Schrägwinkel α der tordierten Flachrohrenden
1c entsprechenden Winkel schräg zur Rohrlängsachse 4 im Zwischenraum
zwischen zwei benachbarten Rohrenden 1c angeordnet. Eine solche
Aufteilung des jeweiligen Anschlussraums in mehrere Teilräume 17a, 17b
ist insbesondere für Kondensatoren günstig, um das Kältemittel von einem Teilraum,
z.B. dem Teilraum 17a, in die darin mündenden Flachrohre einzuspeisen,
im gegenüberliegenden Anschlussrohr in die mit dem anderen Teilraum 17b
verbundenen Flachrohre umzulenken und durch letztere hindurch in diesen anderen
Teilraum 17b zu leiten. Bei Bedarf kann unter Verwendung mehrerer
Trennwände diese Strömungsumlenkung in den Anschlussrohren so oft wie
gewünscht wiederholt werden. Auf diese Weise lässt sich das Kältemittel mäanderförmig
durch den Rohr-/Rippenblock führen.Optionally, one or more can be in one or both
In den Fig. 3 und 4 ist eine Variante des Wärmeübertragers der Fig. 1 und 2
dargestellt. Bei dieser Variante besteht der zwischen zwei Seitenplatten 11, von
denen eine in Fig. 3 dargestellt ist, angeordnete Rohr-/Rippenblock wiederum
aus einem Stapel beabstandet nebeneinanderliegender Flachrohre 10, wobei
jedoch in die Zwischenräume zwischen je zwei Flachrohren 10 in diesem Fall
eine Doppelwellrippenstruktur 12 eingebracht ist, die jeweils aus zwei einzelnen
Wellrippen und einer diese trennenden Trennplatte 13 besteht. Auf diese Weise
ist ein vergleichsweise großer Flachrohrabstand ohne wesentliche Beeinträchtigung
der Festigkeitseigenschaften und der Wärmeübertragungseigenschaften
des Rohr-/Rippenblocks realisiert.3 and 4 is a variant of the heat exchanger of FIGS. 1 and 2
shown. In this variant, there is between two
Charakteristisch für den Wärmeübertrager der Fig. 3 und 4 ist, dass die Endabschnitte
10a seiner Flachrohre 10 gegenüber dem zwischenliegenden, mittleren
Flachrohrabschnitt 10b um einen Winkel β von 90° um die Längsmittelachse
tordiert sind, wie aus Fig. 4 näher zu erkennen. Um dies ohne Querversatz der
einzelnen Flachrohre 10 zu ermöglichen, ist der Flachrohrabstand T, genauer
gesagt der Abstand benachbarter mittlerer Flachrohrabschnitte 10b, geringfügig
größer als die Breite Q der Flachrohre 10 gewählt. Durch diese rechtwinklige
Tordierung der Flachrohrendabschnitte 10a liegen die in die anschlussraumbildenden
Bauteile, die wiederum als Sammelrohr 14 und Verteilerrohr realisiert
sind, eingefügten Flachrohrenden 10c in einer Linie längs der Verteiler- bzw.
Sammelrohrlängsachse 15, wozu das Verteiler- und das Sammelrohr 14 mit
entsprechend in einer Linie aufeinanderfolgend umfangsseitig eingebrachten
Längsschlitze versehen sind.A characteristic of the heat exchanger of FIGS. 3 and 4 is that the
Ersichtlich lassen sich mit dieser rechtwinkligen Tordierung der Flachrohrendabschnitte
10a für das Verteiler- und das Sammelrohr 14 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. Wiederum
kann der Außendurchmesser R des Verteiler- und des Sammelrohrs 14
kleiner als die Quererstreckung Q der Flachrohre 10 und damit des Rohr/Rippenblocks
gewählt werden, dessen Quererstreckung somit die Bautiefe des
gesamten Wärmeübertragers bestimmt.This right-angled twisting of the flat tube end sections can be seen
10a for the manifold and manifold 14 pipes with special
shallow depth, i.e. use a small diameter R. Accordingly
their dead volumes can be kept to a minimum, and a relatively small one is sufficient
Wall thickness to achieve sufficient burst pressure security. In turn
the outer diameter R of the manifold and
Das gezeigte Anschlussrohr 14 und bei Bedarf auch das nicht gezeigte, gegenüberliegende
Anschlussrohr besitzen jeweils eine oder mehrere Trennwände
18, die senkrecht zur Rohrlängsachse 15 zwischen zwei benachbarten Flachrohrenden
10c angeordnet sind, wie in Fig. 4 veranschaulicht. Durch die jeweilige
Trennwand 18 wird der Anschlussraum des betreffenden Anschlussrohrs 14
in mehrere, in Richtung Rohrlängsachse 15 aufeinanderfolgende Teilräume
19a, 19b unterteilt. Dies ist, wie oben zu den Fig. 1 und 2 beschrieben, beispielsweise
für Kondensatoren zweckmäßig, um das Kältemittel in einem mäanderförmigen
Strömungspfad unter Umlenkung im jeweiligen Anschlussrohr
ein- oder mehrmals von einem Teilraum des einen Anschlussrohrs durch einen
damit verbundenen Teil der Flachrohre 10 in das andere Anschlussrohr und von
dort über einen benachbarten Satz von Flachrohren 10 in einen nächsten Teilraum
des erstgenannten Anschlussrohres zu leiten.The
Es versteht sich, dass neben den beiden gezeigten Beispielen mit Torsionswinkeln von ca. 60° bzw. ca. 90° alternativ jeder andere Torsionswinkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 10° und 90°, für die Verdrehung der Flachrohrendabschnitte gegenüber ihrem anschließenden Flachrohrabschnitt realisierbar ist. Des weiteren können alternativ zu Flachrohren mit tordierten Endabschnitten solche mit zu einer geringeren Quererstreckung umgebogenen Endabschnitten verwendet werden, wie dies in zwei Beispielen in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist.It goes without saying that in addition to the two examples shown with torsion angles of approx. 60 ° or approx. 90 ° alternatively every other torsion angle between 0 ° and 90 °, preferably between 10 ° and 90 °, for the rotation of the flat tube end sections compared to their subsequent flat tube section is. Furthermore, as an alternative to flat tubes with twisted end sections those with end sections bent over to a smaller transverse extent may be used, as in two examples in FIGS. 5 and 6 is shown.
Das in Fig. 5 gezeigte Flachrohr ist von einem geradlinig verlaufenden Mittelabschnitt
20 zu einem U-förmigen Endabschnitt 20a umgebogen, so dass die
Flachrohrenden 20b des in diesem Beispiel mit mehreren, getrennten Strömungskanälen
21 gefertigten Flachrohres eine U-Form aufweisen. Mit so geformten
Flachrohren kann wiederum ein Wärmeübertrager der in den Fig.1 bis 4
gezeigten Art aufgebaut werden, bei dem die Quererstreckung des zum Einsetzen
der Flachrohrenden in die anschlussraumbildenden Bauteile benötigten
Einbaubereichs merklich geringer als die Quererstreckung der Flachrohre bzw.
des damit aufgebauten Rohr-/Rippenblocks ist.The flat tube shown in FIG. 5 is of a rectilinear
Fig. 6 zeigt ein Flachrohr, das von einem geradlinigen Mittenbereich 22 in seinen
Endabschnitten 22a V-förmig umgebogen ist, so dass die Flachrohrenden
22b eine V-Form besitzen. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, besitzen auch bei diesem
Flachrohrtyp die umgebogenen Flachrohrendabschnitte 22a eine wesentlich
geringere Quererstreckung als der zwischenliegende Flachrohrmittenabschnitt
22. Beim Aufbau eines Rohr-/Rippenblock-Wärmeübertragers mit diesem
Flachrohrtyp ergeben sich somit wiederum die zu den obigen Beispielen erläuterten
Vorteile.Fig. 6 shows a flat tube extending from a straight
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 einstückig durch Extrudieren oder mittels Zusammenschweißen mehrerer Rohrteile oder durch Umformen und anschließendes Verschweißen eines Rohlings herstellbar.It goes without saying that instead of the round pipes shown, distributor or Collection boxes with any other cross-section as connection space-forming Components can be used that are one or more pieces and with a curved or flat, the flat tube ends receiving floor can. The required pipe openings can be milled, punched, laser cut or introduced by hydroforming and with or without Pull-throughs can be realized. The flat tubes, which are specially also discs Heat exchangers can be in disk construction, for example in one piece by extrusion or by welding several pipe parts together or by forming and then welding a blank produced.
Neben dem gezeigten geradlinigen Verlauf können die Flachrohre in ihrem Bereich zwischen den tordierten und/oder umgebogenen Endabschnitten auch einen geschwungenen Verlauf besitzen. Analog können die Trennwände einer verwendeten Doppelwellrippenstruktur alternativ zum gezeigten Verlauf senkrecht zur Längsachse des anschlussraumbildenden Bauteils auch in einem spitzen Winkel schräg zu derselben angeordnet sein. Des weiteren versteht sich, dass je nach Bedarf die Flachrohre auch nur an einem ihrer beiden Endabschnitte tordiert und/oder umgebogen sein können und mit dem anderen Endabschnitt dann nicht zu einer geringeren Quererstreckung umgeformt in ein zugehöriges anschlussraumbildendes Bauteil münden. Das Tordieren bzw. Umbiegen 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.In addition to the straight line shown, the flat tubes can be used in their area between the twisted and / or bent end sections too have a curved course. The partition walls of a used double corrugated fin structure as an alternative to the course shown perpendicular also in a point to the longitudinal axis of the connection space-forming component Angle to be arranged obliquely to the same. Furthermore, it goes without saying that, depending on requirements, the flat tubes only at one of their two end sections can be twisted and / or bent and with the other End section then not converted into a smaller transverse extent in one associated connection space-forming component open. The twisting or The flat tube end sections can each be bent so that the The cross-section of the flat tubes also essentially in this area can be kept constant, which is preferred for most applications.
Anstelle der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten, längsmittigen Tordierung können die Flachrohrendabschnitte auch außermittig, d.h. um eine zu ihrer Längsmittelachse parallel versetzte Achse, tordiert sein. Insbesondere bei rechtwinkliger Tordierung können dann bei Bedarf das Verteiler- und das Sammelrohr 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.Instead of the longitudinal twisting shown in FIGS. 1 to 4, the Flat tube end sections also off-center, i.e. about one to its longitudinal central axis parallel offset axis, be twisted. Especially when twisted at right angles can then face the manifold and header if necessary the intermediate tube / fin block be laterally offset, if the flat tubes are arranged in such a way that their eccentrically twisted end sections all on one side of the longitudinal median plane of the tube / fin block. This can be for certain installation situations be beneficial.
In einer weiteren Alternative können die Flachrohrenden so angeordnet sein, dass sich ihre Endabschnitte abwechselnd auf der einen bzw. der anderen Seite dieser Längsmittelebene des Rohr-/Rippenblocks befinden. Dazu passend sind dann in dem Verteiler- bzw. dem Sammelrohr zwei parallele Reihen von Längsschlitzen einzubringen, wobei die Längsschlitze der einen Reihe mit seitlicher Versetzung zwischen den Längsschlitzen der anderen Reihe liegen. Da sich aufgrund der seitlichen Versetzung die Längsschlitze der einen Reihe axial über die Höhe benachbarter Längsschlitze der anderen Reihe hinaus erstrecken können, lassen sich die Flachrohre selbst bei rechtwinkliger endseitiger Tordierung mit geringem Abstand im Rohr-/Rippenblock aneinanderlegen. Im speziellen Fall rechtwinkliger Tordierung ist dieser Abstand nach unten durch die halbe Breite der Flachrohre begrenzt, so dass er insbesondere kleiner als die Flachrohrbreite sein kann. Dementsprechend lässt sich eine geringe Höhe für die Wellrippen wählen, was deren Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad verbessert. Dies trifft gerade auch für Anwendungsfälle zu, bei denen die Breite der Flachrohre geringer als diejenige der Wellrippen ist.In a further alternative, the flat tube ends can be arranged that their end sections alternate on one side or the other this longitudinal median plane of the tube / fin block. Suitable for that are then two parallel rows of in the manifold or manifold Introduce longitudinal slots, the longitudinal slots of a row with side Offset between the longitudinal slots of the other row. There due to the lateral offset, the longitudinal slots of one row axially extend beyond the height of adjacent longitudinal slots in the other row can, the flat tubes can even with a right-angled end Place twists close together in the tube / fin block. in the In the special case of right-angled twisting, this distance is down through limits half the width of the flat tubes, so that it is in particular smaller than the flat tube width can be. Accordingly, a low height can be choose for the corrugated fins, which improves their heat transfer efficiency. This is especially true for use cases where the width the flat tubes is less than that of the corrugated fins.
In den Fig. 7 und 8 ist eine Variante des Wärmeübertragers der Fig. 3 und 4 in
verkürzter Form dargestellt. Wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist
auch hier ein Rohr-/ Rippenblock aus einem Stapel beabstandet nebeneinanderliegender
Flachrohre 30 vorgesehen, deren Endabschnitte 30a gegenüber
dem mittleren Flachrohrabschnitt um 90° um die Längsmittelachse tordiert sind.
Jedoch ist zwischen den Flachrohren 30 nur eine Wellrippenstruktur aus einfachen
Wellrippen 31 vorgesehen. Dabei entspricht in diesem Beispiel der Flachrohrabstand
T1 im Block der Flachrohrbreite Q1. Dies hat zur Folge, dass die
rechtwinklig tordierten Flachrohrenden 30a auf jeder der beiden Anschlussseiten
des Rohr-/Rippenblocks in einer Linie sich berührend aneinanderliegen, 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.7 and 8 is a variant of the heat exchanger of FIGS. 3 and 4 in
abbreviated form. As in the embodiment of FIGS. 3 and 4
here, too, a tube / fin block from a stack spaced apart from one another
Wenn die Flachrohre 30 z.B. bei Verwendung für einen Kondensator gruppenweise
sequentiell vom Kältemittel durchströmt werden sollen, ist es wie im Beispiel
der Fig. 1 und 2 auch in diesem Beispiel 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. 7 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.If the
Die jeweilige Trennwand 36 kann im Übergangsbereich zwischen zwei aneinandergrenzenden,
tordierten Flachrohrenden 30a oder aber, wie in Fig. 7 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. 8 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. The
Fig. 9 zeigt ausschnittweise eine Längsschnittansicht durch einen Rohr/Rippenblock,
wie er für die 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.9 shows a detail of a longitudinal sectional view through a tube / fin block,
as it can be used for the heat exchangers described above
is. It is characteristic of this tube / fin block that the width W of the
In allen oben beschriebenen 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 Lotund Flussmittelplattierung zu versehen. Dies erleichtert ein abgedichtetes Einfügen der Flachrohrenden in die Anschlussrohre mittels Dichtlöten.In all the examples described above, the flat tubes can advantageously be manufactured as extruded tubes. It can also be an advantage be the tubes before their end twisting or bending with a solder To provide flux plating. This facilitates sealed insertion the flat tube ends into the connecting tubes using sealing soldering.
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