EP1467170B1

EP1467170B1 - Vorrichtung zum Austauschen von Wärme

Info

Publication number: EP1467170B1
Application number: EP04006785.2A
Authority: EP
Inventors: Prasanta Halder; Bruno Lösch
Original assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2024-03-22
Also published as: DE10316757A1; EP1467170A2; EP1467170A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austauschen von Wärme. Derartige Wärmetäuscher sind in Kraftfahrzeugen vorgesehen, um die Temperatur im Fahrzeuginnenraum zu regeln, das heißt, zu erwärmen oder abzukühlen.
Dabei durchströmt ein Kältemittel den Wärmetauscher und die durch diesen Wärmetauscher hindurchtretende Luft wird erwärmt bzw. im Falle eines Verdampfers abgekühlt. Aus diesem Grund sind Zuführungen und Ableitungen für das Kältemittel in den Wärmetauscher hinein bzw. aus dem Wärmetauscher hinaus vorgesehen, um das gasformige bzw. flüssige Medium zu- bzw. abzuführen. JP 08327278 offenbart eine solche Vorrichtung.
Als Zuleitung oder Ableitung für das Kältemittel sind Anschlusseinrichtungen, wie beispielsweise Kupplungen, nötig. Dabei tritt das generelle Problem auf, dass derartige Anschlusseinrichtungen bzw. Kupplungen zur Bauraumreduzierung möglichst nah nebeneinander angeordnet werden sollten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zum Austauschen von Wärme zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Dabei ist die Mittelachse des zweiten Abschnitts gegenüber der Mittelachse des ersten Abschnitts um einen vorgegebenen Abstand bzw. Versatzwinkel versetzt.
Dies bedeutet, dass die gerade, geometrische Verbindungslinie zwischen der Mittelachse des ersten Abschnitts und der Mittelachse des zweiten Abschnitts einen vorgegebenen Winkel gegenüber der Mittelachse des ersten bzw. des zweiten Abschnitts einnimmt. Unter der Mittelachse wird die Achse verstanden, die senkrecht auf der Querschnittsfläche des betreffenden Abschnitts steht und durch den geometrischen Mittelpunkt der Querschnittsfläche verläuft. Die gerade geometrische Verbindungslinie wird unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
Unter einem ersten Abschnitt wird dabei der Bereich verstanden, der entweder mit der Vorrichtung zum Austausch von Wärme in direkter Verbindung steht oder aber der von der Vorrichtung zum Austausch von Wärme abgewandt ist. Unter dem zweiten Abschnitt wird der Abschnitt umgekehrt verstanden, der entweder von der Vorrichtung zum Austausch von Wärme abgewandt ist oder in direkter Verbindung mit der Vorrichtung zum Austauschen von Wärme steht.
Bei dem Übergangsabschnitt handelt es sich vorzugsweise um einen Übergangsbereich, der besonders bevorzugt die Querschnitte des ersten und des zweiten Abschnitts ineinander überführt.
Der vorgegebene Versatzwinkel wird unter Bezugnahme auf die Figuren genauer erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Versatzwinkel zwischen 5° und 85°, bevorzugt zwischen 5° und 55° und besonders bevorzugt zwischen 15° und 30°.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bleibt die Querschnittsfläche bzw. der Strömungsquerschnitt im Wesentlichen über die gesamte Länge der Anschlusseinrichtung konstant. Als Querschnittsfläche wird dabei die Fläche der Anschlusseinrichtung verstanden, welche jeweils senkrecht zu der Hauptausdehnungsrichtung der Anschlusseinrichtung steht. Unter einem im Wesentlichen Konstantbleiben wird verstanden, dass sich die Querschnittsfläche bzw. der Strömungsquerschnitt über die Länge der Anschlusseinrichtung um nicht mehr als 150 %, bevorzugt um nicht mehr als um 100 % und besonders bevorzugt um nicht mehr als 50 % ändert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Anschlusseinrichtung eine Länge von 20 mm bis 90 mm, bevorzugt von 30 mm bis 80 mm und besonders bevorzugt von 30 mm bis 45 mm auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Anschlusseinrichtung eine Verbindungseinrichtung auf, um mittels dieser Verbindungseinrichtung weitere Vorrichtungen an die Anschlusseinrichtung anschließen zu können. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Wulst mit gegenüber der Anschlusseinrichtung verbreitertem Durchmesser handeln.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt eine Anschlusseinrichtung, wie insbesondere eine Kupplung, zum Anschluss weitere Einrichtungen auf. Bei dieser Anschlusseinrichtung kann es sich auch um einen Flansch handeln, an welchen ein weiteres Rohr bzw. eine weitere Verbindungseinrichtung gekoppelt werden kann. Dabei kann der betreffende Abschnitt einen Kupplungsbereich, einen Anschlag, einen Wulst, einen Verbindungsbereich und/oder einen Passungsbereich aufweisen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austauschen von Wärme, welche eine Vielzahl von Durchflusseinrichtungen, durch welche ein Medium fließen kann, aufweist, sowie wenigstens zwei Verteilungs- und/oder Sammeleinrichtungen, welche mit endseitigen Abschnitten der Durchflusseinrichtung derart verbunden sind, dass das Medium zwischen den Durchflusseinrichtungen und den Verteilungs- und/oder Sammeleinrichtungen fließen kann. Daneben weist die Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwei Anschlusseinrichtungen auf.
Dabei handelt es sich bei der einen Anschlusseinrichtung um eine Zuführung für das Kältemittel oder allgemein für ein flüssiges Medium in die Vorrichtung zum Austausch von Wärme und bei der anderen Anschlusseinrichtung um eine Ableitung für das flüssige Medium. Es sind die beiden Anschlusseinrichtungen nebeneinander angeordnet und derart nebeneinander angeordnet, dass die kürzeren Durchmesser der ellipsenförmigen beiden Abschnitte im Wesentlichen auf einer Linie liegen und die längeren Durchmesser seitlich voneinander versetzt und im Wesentlichen parallel zueinander sind. Durch diese Anordnung kann erreicht werden, dass die Anschlusseinrichtung leichter zugänglich, etwa für den Anschluss einer Kupplung, ist.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Figuren.
Darin zeigen:

Fig. 1: eine Vorrichtung zum Austauschen von Wärme mit einer Anschlusseinrichtung;
Fig. 2: eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3: eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1,
Fig. 4: eine Detailansicht der Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 5: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 7: eine Querschnittsdarstellung der Anschlusseinrichtung in einer Ansicht;
Fig. 8: eine Querschnittsdarstellung der Anschlusseinrichtung in einer weiter Betrachtung;
Fig. 9: eine Draufsicht auf die Anschlusseinrichtung;
Fig. 10: eine weitere Darstellung der Anschlusseinrichtung; und
Fig. 11: eine perspektivische Darstellung der Anschlusseinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Austausch von Wärme. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 2 auf eine Vielzahl von Durchflusseinrichtungen, durch welche ein Kältemittel hindurchströmen kann. Bevorzugt, aber nicht ausschließlich, handelt es sich dabei um Flachrohre, welche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
An den oberen und unteren Enden dieser Durchflusseinrichtungen bzw. Flachrohre sind Sammel- und Verteilungseinrichtungen 4 und 5 angeordnet. Dabei weist die obere Sammel- und Verteilungseinrichtung 5 einen sich verjüngenden Bereich 5a auf, das heißt einen Bereich, in welchem der Durchmesser dieser Verteilungseinrichtung 5 in der Zeichnung von links nach rechts abnimmt. Dies erfolgt beispielsweise, um den Druckabfall/-anstieg, welcher in einem gleichförmigen über die Zu- und Abläufe Rohr auftritt, auszugleichen.
Zwischen den einzelnen Durchflusseinrichtungen 2 können Vorrichtungen, wie beispielsweise Wellrippen 8, angeordnet sein, welche den Wärmeaustausch mit der durchströmenden Luft fördern.
Das Bezugszeichen 6a bezieht sich auf eine Anschtusseinrichtung, welche an der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung 5 angebracht ist. Eine weitere Anschlusseinrichtung 6b befindet sich (nicht sichtbar) hinter der Anschlusseinrichtung 6a.
Die Vorrichtung zum Austausch von Wärme weist eine Breite b von 100 bis 300 mm, bevorzugt von 150 bis 250 mm und besonders bevorzugt von 160 bis 210 mm auf.
Die Länge I der Vorrichtung liegt zwischen 150 und 350 mm, bevorzugt zwischen 200 und 300 mm und besonders bevorzugt zwischen 210 und 250 mm.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. 1, das heißt einen Blick von oben auf die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung 5. In dieser Ausführungsform weisen die beiden Anschlusseinrichtungen 6a und 6b voneinander einen Abstand a von zwischen 10 und 40 mm, bevorzugt zwischen 20 und 40 mm und besonders bevorzugt zwischen 30 und 35 mm auf.
Als Abstand der Anschlusseinrichtungen wird dabei der kürzeste Abstand a der jeweiligen geometrischen Mittelachsen der Querschnittsflächen verstanden.
Fig. 3 zeigt eine Seitendarstellung der Vorrichtung aus Fig. 1. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 2 wieder auf die Durchflusseinrichtungen und das Bezugszeichen 4 auf die untere Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung.
Fig. 4 zeigt eine Detaildarstellung der oberen Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung 5. Dabei kommt insbesondere der sich verjüngende Bereich 5a der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung 5 zum Ausdruck.
In Fig. 5 ist eine Detailansicht auf die Anschlusseinrichtungen 6b und 6a aus Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei insbesondere die ellipsenförmigen Endabschnitte der Anschlusseinrichtungen gezeigt sind.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zum Austausch von Wärme mit den Anschlusseinrichtungen 6a und 6b der oberen Sammel- und Verteilungseinrichtung 5.
Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Anschlusseinrichtung in einer ersten Querschnittsdarstellung.
Das Bezugszeichen 11 bezieht sich auf einen ersten endseitigen Abschnitt der Anschlusseinrichtung 6a. Die Anschlusseinrichtung 6b ist gegenüber der Anschlusseinrichtung 6a ähnlich gestaltet, so dass auf deren genaue Beschreibung hier verzichtet wird.
Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet einen zweiten endseitigen Abschnitt der Anschlusseinrichtung. Dieser Abschnitt weist in der vorliegenden Ausführungsform einen ellipsenförmigen Querschnitt auf, wobei in Fig. 7 ein Blick auf die kürzere Halbachse dieses ellipsenförmigen Querschnitts gezeigt ist. Das Bezugszeichen 13 kennzeichnet einen Übergangsabschnitt, innerhalb welchem der erste endseitige Abschnitt in einen zweiten endseitigen Abschnitt übergeht. Bei der vorliegenden Ausführungsform verjüngt sich dieser Übergangsabschnitts 13 nur einseitig.
Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet eine Verbindungseinrichtung, wie beispielsweise einen Flansch, mit welchem andere Einrichtungen mit der Ahschlusseinrichtung verbunden werden können.
Die Bezugszeichen h1 und h2 kennzeichnen die Längen des ersten bzw. zweiten endseitigen Abschnitts.
Der Winkel α kennzeichnet den Versatzwinkel, um welchen der zweite endseitige Abschnitt 15 gegenüber dem ersten endseitigen Abschnitt 11 seitlich versetzt ist. Dieser Winkel liegt zwischen 0° und 85°, bevorzugt zwischen 50° und 55° und besonders bevorzugt zwischen 10° und 30°.
Der Buchstabe v bezeichnet die gerade geometrische Verbindungslinie zwischen den Mittelachsen. Die Anfangs- und Endpunkte der geraden geometrischen Verbindungslinie liegen an den dem Übergangsabschnitt zugewandten Enden der Strecken h1 und h2.
Die Anschlusseinrichtung weist eine Länge I1 zwischen 10 und 80 mm, bevorzugt zwischen 20 und 60 mm und besonders bevorzugt zwischen 25 und 40 mm auf. Der zweite endseitige Abschnitt mit dem bevorzugt ellipsenförmigen Querschnitt weist einen kürzeren Innendurchmesser von 5 bis 30 mm, bevorzugt von 7 bis 20 mm und besonders bevorugt im Bereich von 9 mm auf.
Das Bezugszeichen 16 bezieht sich auf eine Verbindungseinrichtung, mit welcher der Anschluss mit weiteren Einrichtungen verbunden werden kann. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Sicke, eine Wulst oder dergleichen handeln.
Fig. 8 zeigt eine Anschlusseinrichtung in einer weiteren Querschnittsdarstellung entlang der Linie B - B aus Fig. 7, das heißt, diese Darstellung wurde gegenüber der Darstellung aus Fig. 7 um 90° gedreht. Umgekehrt stellt Fig. 7 eine Darstellung aus Fig. 8 entlang der Linie A - A. Man erkennt, dass in dieser Darstellung sich der Durchmesser des ersten Abschnitts gegenüber dem ersten Abschnitt in Fig. 7 nicht geändert hat. Dies bedeutet, dass in der vorliegenden Ausführungsform der erste Abschnitt einen im Wesentlichen kreisförmigen Durchmesser aufweist.
Als unteren Abschnitt 2 ist jedoch diesmal ein Blick auf den langen Durchmesser des im Wesentlichen ellipsenförmigen Querschnitts gezeigt. Der lange Innendurchmesser liegt zwischen 10 und 50 mm, bevorzugt zwischen 15 und 35 mm und besonders bevorzugt zwischen 20 und 26 mm.
Der Innendurchmesser des ersten Abschnitts liegt zwischen 10 und 40 mm, bevorzugt zwischen 15 und 30 mm und besonders bevorzugt zwischen 16 und 20 mm.
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Anschlusseinrichtung. Dabei kommen insbesondere der erste Abschnitt mit im Wesentlichen kreisförmigem Durchmesser und der zweite Abschnitt mit im Wesentlichen ellipsenförmigem Durchmesser zur Geltung. Auch ist zu erkennen, dass der zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt seitlich versetzt ist.
Fig. 10 zeigt eine Gesamtdarstellung der Anschlusseinrichtung. Die Darstellung zeigt hier einen Blick auf den längeren Durchmesser des im Wesentlichen ellipsenförmigen zweiten Abschnittes.
In Fig. 11 schließlich ist eine perspektivische Gesamtdarstellung der Anschlussvorrichtung gezeigt, in welcher insbesondere auch der Übergangsabschnitt zwischen dem ersten Abschnitt mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und dem zweiten Abschnitt mit im Wesentlichen ellipsenförmigem Querschnitt zur Geltung kommt.

Claims

Vorrichtung (1) zum Austauschen von Wärme mit einer Vielzahl von Durchflusseinrichtungen (2) für ein Medium und zwei an den jeweiligen Endabschnitten der Durchflusseinrichtungen (2) angeordneten Verteilungsund/oder Sammeleinrichtungen (4, 5), wobei die Vorrichtung zwei Anschlusseinrichtungen (6a, 6b) aufweist und diese Anschlusseinrichtungen (6a, 6b) in einem vorgegebenen Abstand nebeneinander angeordnet sind, wobei die Anschlusseinrichtungen (6a, 6b) mit einem ersten endseitigen Abschnitt (11) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und mit einem zweiten endseitigem Abschnitt (15) und einem Übergangsabschnitt (13) ausgebildet sind, der zwischen dem ersten Abschnitt (11) und dem zweiten Abschnitt (15) angeordnet ist, wobei in dem Übergangsabschnitt (13) der Querschnitt des ersten Abschnitts (11) in den Querschnitt des zweiten Abschnitts (15) übergeht und die Mittelachse des ersten Abschnitts (11) gegenüber der Mittelachse des zweiten Abschnitts (15) um einen vorgegebenen Abstand seitlich versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite endseitige Abschnitt (15) der Anschlusseinrichtungen (6a, 6b) einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Anschlusseinrichtungen (6a, 6b) derart nebeneinander angeordnet sind, dass die kleineren Durchmesser der ellipsenförmigen Querschnitte im Wesentlichen auf einer Linie liegen und deren längere Durchmesser seitlich voneinander versetzt zueinander im Wesentlichen parallel sind, wobei die Mittelachsen der zweiten Abschnitte (15) näher zueinander angeordnet sind als die Mittelachsen der ersten Abschnitte (11), und dass an wenigstens einem endseitigen Abschnitt (11, 15) der Anschlusseinrichtungen (6a, 6b) ein Wulst als Verbindungseinrichtung vorgesehen ist, um hieran den Anschluss weiterer Elemente zu ermöglichen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Verbindungslinie zwischen den Mittelachsen des jeweiligen ersten und zweiten endseitigen Abschnitts (11, 15) gegenüber den im Wesentlichen parallelen Mittelachsen des jeweiligen ersten und des zweiten endseitigen Abschnitts einen vorgegebenen Winkel einnimmt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen 5 und 55°, bevorzugt zwischen 10 und 75° und besonders bevorzugt zwischen 10 und 30° liegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der jeweiligen Anschlusseinrichtung (6a, 6b) über die Länge der Anschlusseinrichtung (6a, 6b) im Wesentlichen konstant bleibt.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Anschlusseinrichtung (6a, 6b) eine Gesamtlänge von 20 mm bis 90 mm, bevorzugt 30 mm bis 80 mm und besonders bevorzugt von 30 mm bis 60 mm aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der jeweilige erste endseitige Abschnitt (11) und/oder der jeweilige zweite endseitige Abschnitt (15) eine Anschlusseinrichtung, insbesondere eine Kupplung für den Anschluss weiterer Einrichtungen, aufweisen.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige erste endseitige Abschnitt (11) einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser aufweist, welcher zwischen 10 und 40 mm, bevorzugt zwischen 12 und 30 mm und besonders bevorzugt zwischen 15 und 22 mm liegt.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige zweite endseitige Abschnitt (15) einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist, wobei der längere Durchmesser zwischen 10 und 40 mm, bevorzugt zwischen 15 und 30 mm und besonders bevorzugt zwischen 19 und 26 mm liegt.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige zweite endseitige Abschnitt (15) einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist, wobei der kürzere Durchmesser zwischen 5 und 25 mm, bevorzugt zwischen 7 und 18 mm und besonders bevorzugt etwa 9 mm beträgt.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige zweite endseitige Abschnitt (15) einen im Wesentlichen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist und der längere Außendurchmesser zwischen 20 und 40 mm, bevorzugt zwischen 25 und 35 mm und besonders bevorzugt zwischen 27 und 31 mm liegt.