EP1540223A1 - Wärmetauscher und verfahren zur herstellung eines wärmetauschers sowie stranggepresstes verbundprofil zur verwendung in einem solchen verfahren - Google Patents

Wärmetauscher und verfahren zur herstellung eines wärmetauschers sowie stranggepresstes verbundprofil zur verwendung in einem solchen verfahren

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EP1540223A1
EP1540223A1 EP03807763A EP03807763A EP1540223A1 EP 1540223 A1 EP1540223 A1 EP 1540223A1 EP 03807763 A EP03807763 A EP 03807763A EP 03807763 A EP03807763 A EP 03807763A EP 1540223 A1 EP1540223 A1 EP 1540223A1
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EP
European Patent Office
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individual tubes
profile
heat exchanger
composite profile
composite
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03807763A
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Inventor
Norbert William Sucke
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Erbsloeh Aluminium GmbH
Original Assignee
Erbsloeh Aluminium GmbH
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/02—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, which can be produced from an extruded composite profile, and a method for producing such a heat exchanger, preferably made of aluminum or an aluminum alloy, in particular for an internal heat exchanger of an air conditioner or a cooling system of a motor vehicle.
  • An air conditioner generally has a compressor, a condenser, an expansion device and an evaporator. These components are usually arranged one after the other and connected to one another via fluid-conducting tubes.
  • a so-called internal heat exchanger has been proven, on the one hand, the high-pressure refrigerant, which is passed to the expansion device, cools and on the other hand heated from the evaporator coming relaxed low-pressure refrigerant.
  • refrigerants such as R134a had proven successful. These refrigerants are, however, due to their CFC components replaced by less environmentally harmful refrigerant.
  • An alternative fluid for the refrigerant circuit of a motor vehicle air conditioning system is, for example, CO 2 .
  • Heat exchanger tube is suitable for the construction of countercurrent heat exchangers, in particular for internal heat exchangers with CO 2 refrigerant.
  • the central central channel of the extruded heat exchanger tube is thereby flowed through by the high-pressure refrigerant.
  • the outer channels surrounding the central channel receive the low pressure refrigerant coming from the evaporator.
  • This low-pressure refrigerant is divided by the plurality of outer channels into different individual streams and can thus effectively release its heat to its environment.
  • the high-pressure refrigerant flows through the central channel in a stream, ie, the heat exchange is achieved only by the wall of the central channel contacting fluid components.
  • the object of the invention is to provide an improved heat exchanger, in particular for an air conditioning system or a cooling system of a motor vehicle, which can be produced in a simple manner.
  • the extruded composite profile according to the invention is constructed of parallel juxtaposed and interconnected individual tubes.
  • these individual tubes can be flowed through alternately, preferably countercurrently, by the CO 2 refrigerant.
  • the composite profile can also be bent in an advantageous manner in the longitudinal direction, but also about its longitudinal axis. Bending the profile along the longitudinal axis allows flexible laying of the heat exchanger tubes. Due to the meander-shaped or spiral bending of the composite profile about the longitudinal axis, it is achieved that the individual pipes through which the high-pressure or low-pressure refrigerant flow reciprocally not only have contact with the adjacent pipes in the composite profile, but are in contact with further individual pipes arranged above or below them. As a result, the heat exchange improves in addition, because even the mutual flow through the individual tubes of high-pressure or low-pressure refrigerant leads to an extremely good heat exchange.
  • the extruded composite profile according to the invention can be further processed in an advantageous and simple manner to a heat exchanger.
  • the individual pipes are separated at the two ends of the composite profile by separating at the compound site and all individual pipes, which are to be traversed by the CO 2 high-pressure refrigerant, summarized at both ends in a connecting piece.
  • This is realized for example in that these individual tubes are bent out of the plane of the composite profile, fitted into a connector and connected by brazing, welding or gluing with this connector.
  • the connection of the remaining individual tubes of the composite profile for the CO 2 low-pressure refrigerant occurs only at the ends of the composite profile.
  • the composite profile In a substantial area of the longitudinal extent of the composite profile, the connection between the individual tubes is maintained and thus enables good heat conduction between the adjacent individual tubes through which different media flow.
  • the composite profile In this area, which is necessary for the heat exchange, the composite profile can be present as a flat profile, but also-as described above-can have a U-shaped, circular, spiral or meandering curved cross-section.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of the composite profile according to the invention shown in FIG. 1,
  • Fig. 3 is provided for the production of a heat exchanger
  • Fig. 4 shows a heat exchanger with a flat extruded
  • 5 shows a cross section through a heat exchanger with a meandering curved composite profile
  • 6 shows a cross section through a heat exchanger with a sprial-shaped composite profile
  • Fig. 7 shows a heat exchanger with a circular curved
  • Fig. 1 an inventive extruded composite profile 10 is shown.
  • the composite profile 10 is preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
  • This integrally extruded composite profile 10 consists of several individual tubes 20, 30, in this case the same outer and inner geometry.
  • the individual tubes 20, 30 are arranged alternately, side by side and connected to each other via a tear bar 40.
  • These individual tubes 20, 30 have a flat profile cross-section and each have a cavity 21, 3 1, which is enclosed by a profile wall 22, 32.
  • the individual tubes 20 have a profile wall 22 with a wall thickness w2 and the individual tubes 30 have a profile wall 32 with a wall thickness w3.
  • the two individual tubes 20, 30 connecting composite site 40 has a wall thickness w4, which is less than the wall thicknesses w2 and w3 of the profile walls 22, 32 of the individual tubes 20, 30.
  • the width b of the compound site 40 is dimensioned as small as possible to a good heat exchange between the individual tubes 20, 30 to ensure. This is achieved with widths b of 0, 1 to 0.3 mm.
  • Such an inventive composite profile 10 is obtained by quasi-continuous extrusion, wherein the extruded from the extruder strand is fed to a separation device, preferably a CTL device, where the profile strand is divided into desired lengths of the composite profile 10. If necessary, the profile strand after leaving the extruder a coating device with subsequent drying / curing and / or cooling can be supplied.
  • a coated composite profile 10 is obtained after the separation of the profile strand.
  • Conceivable would be a zinc, Flux or solder coating. If the composite profiles 10 are to be processed at a later time or at a different location, the profile strand can also be wound on a spool in the meantime.
  • the composite profiles 10 shown in FIGS. 1 and 2 have individual tubes 20,
  • the flow cross-section of the cavity 21 may be smaller, equal to or greater than the flow area of the cavities 31 of the single tube 30. Also, the cross-sectional shape of the cavity 21,
  • the shape of the individual tubes 20, 30 is not limited to a flat profile cross-section. There are also other Quer courtsfomren, in particular round tube profiles possible.
  • the respective individual tube 20 or 30 can be equipped with a different wall thickness w2 or w3. In this case, however, it should be ensured that the wall thickness w4 of the composite site 40 is at least 20% lower.
  • the offset by a paragraph 41 composite point 40 preferably provided with at least one predetermined breaking point 42.
  • Such an extruded composite profile 10 according to the invention can advantageously be used for producing a heat exchanger, in particular for an internal heat exchanger in an air conditioning system or for a cooling system of a motor vehicle.
  • the adjacent individual tubes 20, 30 can be flowed through by different media 51, 52. A mutual flow through adjacent individual tubes 20, 30 ensures a good heat exchange.
  • the individual tubes 20 of the cold CO high-pressure refrigerant flows through and the individual tubes 30 of the comparatively warm CO 2 low-pressure refrigerant and the arrangement of the individual tubes 20, 30 is selected in the heat exchanger so that each between two individual tubes 20, a single tube 30 is arranged, j eder individual flow of the fluid 51 each with a single flow of the fluid 52 via the j ehyroid profile wall 22, 32 of the individual tubes 20, 30 in contact.
  • Such heat exchange is significantly more intense than in a coaxial tube of the prior art, where a fluid in a stream passes through the central channel.
  • the ends 23, 24 of the individual tubes 20 and / or the ends 33, 34 of the individual tubes 30 can also remain unchanged and only the ends 23, 24 of all the individual tubes 20 can be bent simultaneously or successively. In this case, the ends 23, 24 of the individual tubes 20 were each bent upwards out of the plane of the composite profile 10. In which direction the bending of the ends 23, 24 or 33, 34 takes place is not essential to the invention.
  • FIG. 4 The perspective view of the heat exchanger in Fig. 4 does not quite correspond to the actual conditions, since of course the ends 23, 24 and 33, 34 are kept as short as possible in their longitudinal extent so the area B, where the intense heat exchange between the fluids 51, 52nd takes place as large as possible.
  • the heat exchanger of FIG. 4 shows a flat profile, as shown in Fig. 1.
  • each individual tube 20 is arranged so that it touches the adjacent individual tubes 30 and is in heat exchange with it.
  • the meandering curved composite profile 10 according to FIG. 5 or the spirally curved composite profile 10 according to FIG. 6 clarifies that in each case a single tube 20 is in addition to the adjacent individual tubes 30 with above or below arranged individual tubes 30 in heat exchange. This increases the efficiency of the heat exchanger.
  • a cross-section, as in FIG. 5, can also be achieved by a plurality of flat composite profiles 10 arranged one above the other, as shown in FIG. 1 known, received.
  • a heat exchanger according to FIG. 6 it is advantageous if the size of the individual tubes 20, 30 decreases from outside to inside. As a result, the spiral deformation is simplified and guarantees that individual tubes 20 are always surrounded by individual tubes 30.
  • Fig. 7 shows an embodiment of a composite profile 10, which is composed of adjacent individual tubes 20, 30 and was bent around its longitudinal axis to a, annular cross-section composite profile.
  • the composite profile 10 for the heat exchanger can also be made flexible in the longitudinal direction, that is adaptable to predetermined constructions.
  • the composite profile 10 is surrounded by a sleeve 70 for protection. This sleeve 70 may for example also be a hose.
  • connection piece 70 sleeve

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, welcher aus einem stranggepressten Verbundprofil hergestellt werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere für einen inneren Wärmetauscher einer Klimaanlage bzw. einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeuges. Durch die Verwendung eines stranggepressten Verbundprofils mit parallelen nebeneinander angeordneten und über Verbundstellen miteinander verbundenen Einzelrohren (20, 30) ist auf einfache Weise ein innerer Wärmetauscher herstellbar, indem an den Enden des Verbundprofils die Verbundstellen aufgetrennt werden und die Enden (23, 24) vorzugsweise jedes zweiten Einzelrohrs (20) in einem Anschlussstück (61, 63) zusammengefasst, die jeweils dazwischen angeordneten Einzelrohren (30) in einem weiteren Anschlussstück (62, 64) festgelegt werden. Auf diese Weise ist ein wechselseitiges Durchströmen mit Kältemittel möglich, wobei ein solcher innerer Wärmetauscher einen ausserordentlich guten Wärmeaustausch ermöglicht.

Description

Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers sowie stranggepresstes Nerbundprofil zur Verwendung in einem solchen
Verfahren
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, welcher aus einem stranggepressten Verbundprofil hergestellt werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere für einen inneren Wärmetauscher einer Klimaanlage bzw. einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeuges.
Eine Klimaanlage besitzt im allgemeinen einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Expansionsvorrichtung und einem Verdampfer. Diese Bestandteile sind üblicherweise nacheinander angeordnet und über fluidleitende Rohre zu einem Kreislauf miteinander verbunden. Für einen reibungslosen Betrieb einer solchen Klimaanlage hat sich ein sogenannter innerer Wärmetauscher bewährt, der zum einen das Hochdruckkältemittel, das zur Expansionsvorrichtung geleitet wird, abkühlt und zum anderen das aus dem Verdampfer herauskommende entspannte Νiederdruckkältemittel erwärmt. Bei den bisherigen Kraftsfahrzeugklimatisierungsanlagen hatten sich Kältemittel wie R134a bewährt. Diese Kältemittel möchte man j edoch wegen ihrer FCKW-Bestandteile durch weniger umweltschädliche Kältemittel ersetzten. Ein alternatives Fluid für den Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeugsklimaanlage ist beispielsweise CO2. Kohlendioxid stellt an eine Klimaanlage jedoch höhere Anforderungen, da ein höherer Betriebsdruck erforderlich ist, und damit die einzelnen Bestandteile der Anlage auf höhere Berstdrücke ausgelegt werden müssen. Aus der DE 100 53 000 AI ist ein innerer Wärmetauscher mit einem Wärmetauscherrohr, das einen profilierten Zentralkanal und um diesen herumgruppierte Außenkanäle aufweist, bekannt. Dieses
Wärmetauscherrohr ist zum Aufbau von Gegenstromwärmetauschern, insbesondere für innere Wärmetauscher mit CO2-Kältemittel geeignet. Der mittige Zentralkanal des stranggepressten Wärmetauscherrohrs wird dabei von dem Hochdruckkältemittel durchflössen. Die den Zentralkanal umgebenen Außenkanäle nehmen das aus dem Verdampfer kommende Niederdruckkältemittel auf. Dieses Niederdruckkältemittel wird durch die Mehrzahl der Außenkanäle in verschiedene Einzelströme aufgeteilt und kann auf diese Weise wirksam seine Wärme an seine Umgebung abgeben. Das Hochdruckkältemittel durchfließt den Zentralkanal in einem Strom, d.h. der Wärmeaustausch wird nur durch die die Wandung des Zentralkanals berührenden Fluidanteile erreicht. Es sind zwar zur Verbesserung des Wärmeaustauschs Vorsprünge im Zentralkanal vorgesehen, diese verursachen j edoch in nachteiliger Weise eine Verengung des Kanals . Für den Aufbau eines inneren Wärmetauschers, der ein solches Wärmertauscherrohr verwendet, sind Anschlußstücke für das Ein- und Ausleiten der Kältemittel notwendig, wobei das Fluid für die Außenkanäle zusätzlich auf die einzelnen Kanäle aufgeteilt werden muss. Diese Anschlußstücke sind in ihrer Konstruktion aufwendig und können geringe Druckverluste der Kältemittel in den Anschlußstücken nicht verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Wärmetauscher, insbesondere für eine Klimaanlage bzw. eine Kühlanlage eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, der auf einfache Weise hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, der auf vorteilhafte Weise nach einem Verfahren gemäß Anspruch 18 hergestellt werden kann. Bei der Herstellung des Wärmetauschers findet ein stranggepresstes Verbundprofil gemäß Anspruch 1 Verwendung.
Das erfindungsgemäße stranggepresste Verbundprofil ist aus parallel nebeneinander angeordneten und miteinander verbundene Einzelrohre aufgebaut. Diese Einzelrohre können bei der Verwendung des Verbundprofils als Wärmetauscherrohr von dem CO2-Kältemittel wechselseitig, vorzugsweise im Gegenstrom, durchflössen werden. Das Verbundprofil kann zudem in vorteilhafter Weise in Längsrichtung, aber auch um seine Längsachse, verbogen werden. Ein Verbiegen des Profils entlang der Längsachse ermöglicht eine flexible Verlegung der Wärmetauscherrohre. Durch das mäanderförmige bzw. spiralförmige Biegen des Verbundprofils um die Längsachse erreicht man, dass die wechselseitig von Hochdruck bzw. Niederdruckkältemittel durchflossenen Einzelrohre nicht nur Kontakt zu den benachbarten Rohren im Verbundprofil besitzen, sondern mit weiteren darüber oder darunter angeordneten Einzelrohren in Kontakt stehen. Dadurch verbessert sich der Wärmeaustausch zusätzlich, denn bereits das wechselseitige Durchfließen der Einzelrohre von Hochdruck- bzw. Niederdruckkältemittel führt zu einem außerordentlich guten Wärmeaustausch.
Das erfindungsgemäße stranggepresste Verbundprofil kann des weiteren in vorteilhafter und einfacher Weise zu einem Wärmetauscher verarbeitet werden. Dazu werden an den beiden Enden des Verbundprofils die Einzelrohre durch Trennen an der Verbundstelle separiert und alle Einzelrohre, die von dem CO2-Hochdruckkältemittel durchflössen werden sollen, an beiden Enden in je einem Anschlußstück zusammenfasst. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass diese Einzelrohre aus der Ebene des Verbundprofils herausgebogen werden, in ein Anschlußstück eingepasst und durch Hartlöten, Schweißen oder Kleben mit diesem Anschlußstück verbunden werden. In gleicher Weise erfolgt das Anschließen der verbleibenden Einzelrohre des Verbundprofils für das CO2-Niederdruckkältemittel. Das Auftrennen an der Verbundstelle erfolgt jedoch nur an den Enden des Verbundprofils. In einem wesentlichen Bereich der Längsausdehnung des Verbundprofils bleibt die Verbindung zwischen den Einzelrohren erhalten und ermöglicht somit eine gute Wärmeleitung zwischen den benachbarten von unterschiedlichen Medien durchflossenen Einzelrohren. In diesem für den Wärmetausch notwendigen Bereich kann das Verbundprofil als Flachprofil vorliegen, aber auch - wie oben beschrieben - einen U-förmig, kreisförmig, spiralförmig oder mäanderförmig gebogenen Querschnitt aufweisen. Zusätzlich ist es denkbar, das Verbundprofil in diesem Bereich zu verdrillen. Dies hat eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades des Wärmeübertragers zur Folge.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüche und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand von Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen stranggepressten Verbundprofils,
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht aus dem erfindungsgemäßen Verbundprofil gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 ein zur Herstellung eines Wärmetauschers vorgesehenes
Verbundprofil in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 4 einen Wärmetauscher mit einem flachen stranggepressten
Verbundprofil,
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher mit einem mäanderförmig gebogenen Verbundprofil, Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher mit einem sprialförmig gebogenen Verbundprofil und
Fig. 7 einen Wärmetauscher mit einem kreisförmig gebogenen
Verbundprofil in einer perspektivischen Darstellung.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes stranggepresstes Verbundprofil 10 gezeigt. Das Verbundprofil 10 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Dieses einstückig stranggepresstes Verbundprofil 10 besteht aus mehreren Einzelrohren 20, 30, in diesem Fall gleicher Außen- und Innengeometrie. Die Einzelrohre 20, 30 sind abwechselnd, nebeneinander angeordnet und über einen Abreißsteg 40 miteinander verbunden. Diese Einzelrohre 20, 30 weisen einen Flachprofilquerschnitt auf und besitzen je einen Hohlraum 21 , 3 1 , der von einer Profilwandung 22, 32 umschlossen wird. Wie besser aus der Fig. 2 zu ersehen, haben die Einzelrohre 20 eine Profilwandung 22 mit einer Wanddicke w2 und die Einzelrohre 30 eine Profilwandung 32 mit einer Wanddicke w3. Die jeweils zwei Einzelrohre 20, 30 verbindende Verbundstelle 40 besitzt eine Wanddicke w4, die geringer ist als die Wanddicken w2 und w3 der Profilwandungen 22, 32 der Einzelrohre 20, 30. Die Breite b der Verbundstelle 40 ist möglichst gering dimensioniert, um einen guten Wärmeaustausch zwischen den Einzelrohren 20, 30 zu gewährleisten. Dies wird mit Breiten b von 0, 1 bis 0,3 mm erreicht. Ein solches erfindungsgemäßes Verbundprofil 10 wird durch quasikontinuierliches Strangpressen erhalten, wobei der aus der Strangpresse austretende Strang einer Trennvorrichtung zugeführt wird, vorzugsweise einer CTL-Vorrichtung, wo der Profilstrang in gewünschte Längen des Verbundprofils 10 geteilt wird. Bei Bedarf kann der Profilstrang nach dem Verlassen der Strangpresse einer Beschichtungsvorrichtung mit anschließender Trocknung / Aushärtung und/oder Kühlung zugeführt werden. Auf diese Weise wird nach dem Trennen des Profilstranges ein beschichtetes Verbundprofil 10 erhalten. Denkbar wäre eine Zink-, Flußmittel- oder Lotbeschichtung. Soll die Verarbeitung der Verbundprofile 10 zu einem späteren Zeitpunkt oder an einem anderen Ort erfolgen, kann der Profilstrang auch zwischenzeitlich auf eine Spule aufgewickelt werden.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verbundprofile 10 weisen Einzelrohre 20,
30 mit gleicher Außen- und Innengeometrie auf. Es ist j edoch auch möglich unterschiedlich gestaltete Einzelrohre 20, 30 im Verbundprofil 10 vorzusehen. So kann der Durchströmquerschnitt des Hohlraums 21 kleiner, gleich oder größer als der Durchströmquerschnitt der Hohlräume 31 des Einzelrohres 30 sein. Auch kann die Querschnittsform des Hohlraumes 21 ,
31 verschieden sein und muss nicht, wie in diesem Beispiel gezeigt, eine ovale Form aufweisen. Ebenso ist auch die Form der Einzelrohre 20, 30 nicht auf einen Flachprofilquerschnitt beschränkt. Es sind auch andere Querschnittsfomren, insbesondere runde Rohrprofile möglich. Auch kann entsprechend dem Verwendungszweck als Hochruck- bzw. Niederdruckleitung das jeweilige Einzelrohr 20 oder 30 mit einer unterschiedlichen Wanddicke w2 bzw. w3 ausgestattet werden. In diesem Fall sollte hierbei j edoch gewährleistet sein, dass die Wanddicke w4 der Verbundstelle 40 um wenigstens 20 % geringer ist. Für ein besonders gutes Trennen der Einzelrohre 20, 30 ist der um einen Absatz 41 zurückversetzte Verbundstelle 40, vorzugsweise mit mindestens einer Sollbruchstelle 42 versehen.
Ein solches erfindungsgemäßes stranggepresstes Verbundprofil 10 kann in vorteilhafterweise zur Herstellung eines Wärmetauschers, insbesondere für einen inneren Wärmetauscher in einer Klimaanlage oder für eine Kühlanlage eines Kraftfahrzeuges Verwendung finden. Bei einem solchen Wärmetauscher können die benachbarten Einzelrohre 20, 30 von unterschiedlichen Medien 51 , 52 durchströmt werden. Ein wechselseitiges Durchfließen benachbarter Einzelrohre 20, 30 gewährleistet dabei einen guten Wärmeaustausch. Werden beispielsweise die Einzelrohre 20 von den kalten CO -Hochdruckkältemittel durchflössen und die Einzelrohre 30 von dem vergleichsweise warmen CO2-Niederdruckkältemittel und ist die Anordnung der Einzelrohre 20, 30 in dem Wärmetauscher so gewählt, dass jeweils zwischen zwei Einzelrohren 20 ein Einzelrohr 30 angeordnet ist, steht j eder Einzelstrom des Fluides 51 mit jeweils einem Einzelstrom des Fluides 52 über die j eweilige Profilwandung 22, 32 der Einzelrohre 20, 30 in Kontakt. Ein solcher Wärmeaustausch ist bedeutend intensiver als in einem Koaxialrohr des Standes der Technik, wo ein Fluid in einem Strom den Zentralkanal passiert.
Da sich ein innerer Wärmetauscher in einer Klimaanlage befindet, bei der das Kältemittel in einem Kreislauf geführt wird, muss an den beiden Enden des Verbundprofils 10 dafür gesorgt werden, dass die Einzelströme jeweils in einem Anschlußstück zusammengeführt werden. Von wo aus dann die Kältemittelleitungen zum Verflüssiger bzw. der Expansionsvorrichtung für_ das Hochdruckkältemittel bzw. zum Verdampfer und Verdichter für das Niederdruckkältemittel weggehen, was in den Figuren nicht dargestellt ist. Das Separieren der Einzelrohre 20, 30 ist auf einfache Weise möglich, beispielsweise durch horizontales oder vertikales Verbiegen der Einzelrohre. Bei der Verwendung als Wärmetauscher ist es jedoch nur notwendig, die Enden 23 , 24 der Einzelrohre 20 und/oder die Enden 33 , 34 der Einzelrohre 30 aus der Ebene des Verbundprofils heraus zu verbiegen, d.h. in einem wesentlichen Bereich B der Längsausdehnung des Verbundprofils 10 bleibt die Verbindung zwischen den Einzelrohren 20, 30 erhalten. Wie dem Ausführungsbeispiel in der Fig. 3 zu entnehmen, können die Enden 33, 34 der Einzelrohre 30 auch unverändert bleiben und einzig die Enden 23 , 24 aller Einzelrohre 20 gleichzeitig oder nacheinander verbogen werden. In diesem Fall wurden die Enden 23, 24 der Einzelrohre 20 jeweils aus der Ebene des Verbundprofils 10 heraus nach oben verbogen. In welche Richtung das Abbiegen der Enden 23, 24 oder 33 , 34 erfolgt, ist für die Erfindung nicht wesentlich. Es muss nur erreicht werden, dass alle Enden 23 der Einzelrohre 20 in einem Anschlußstück 61 und alle Enden 33 der Einzelrohre 30 in einem Anschlußstück 62 münden. In gleicher Weise werden auf der anderen Seite des Verbundprofils 10 die Enden 24 von einem Anschlußstück 63 und die Enden 34 von einem Anschlußstück 64 aufgenommen. In dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel eines Wärmetauschers werden die Einzelrohre 20 von dem Fluid 51 in Richtung 53 durchströmt und die Einzelrohre 30 vom Fluid 52 in Gegenrichtung 54. Bei den Fluiden 5 1 , 52 handelt es sich bei einem inneren Wärmetauscher um Kältemittel unterschiedlicher Temperatur und Druckzustände, vorzugsweise um CO2, welches keine negativen Einfluß auf den Treibhauseffekt hat. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist jedoch nicht auf die Verwendung von CO2-Kältemittel beschränkt.
Die perspektivische Darstellung des Wärmetauschers in Fig. 4 entspricht nicht ganz dem tatsächlichem Verhältnissen, da natürlich die Enden 23 , 24 bzw. 33, 34 in Ihrer Längsausdehnung möglichst kurz gehalten werden damit der Bereich B, wo der intensive Wärmeaustausch zwischen den Fluiden 51 , 52 stattfindet, möglichst groß ist. Im Querschnitt zeigt der Wärmetauscher gemäß Fig. 4 ein Flachprofil, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Es ist j edoch auch möglich, das Verbundprofil 10 im Bereich B um die Längsachse L zu verbiegen. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Kontakte zwischen den Einzelrohren 20, 30 schaffen. In der Fig. 4 ist j edes Einzelrohr 20 so angeordnet, dass es jeweils die benachbarten Einzelrohre 30 berührt und mit diesem im Wärmeaustausch steht. Durch ein Biegen des Verbundprofils 10 um die Längsachse können Querschnitte, wie beispielsweise in den Figuren 5 und 6 gezeigt, erzielt werden. Das mäanderförmig gebogene Verbundprofil 10 gemäß Fig. 5 bzw. das spiralförmig gebogene Verbundprofil 10 gemäß Fig. 6 verdeutlicht, dass jeweils ein Einzelrohr 20 zusätzlich zu den benachbarten Einzelrohren 30 auch mit darüber oder darunter angeordneten Einzelrohren 30 in Wärmeaustausch steht. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad des Wärmetauschers. Ein Querschnitt, wie in Fig. 5 , lässt sich auch durch mehrere übereinander angeordnete flache Verbundprofile 10, wie aus Fig. 1 bekannt, erhalten. Bei einem Wärmetauscher gemäß Fig. 6 ist es von Vorteil, wenn sich die Größe der Einzelrohre 20, 30 von außen nach innen verkleinert. Dadurch wird das spiralförmige Verformen vereinfacht und garantiert, dass Einzelrohre 20 stets von Einzelrohren 30 umgeben sind.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Biegung des Verbundprofils 10 um die Längsachse L ist auch ein Verdrillen des Verbundprofils 10 im Bereich B denkbar, wie man dies insbesondere auch von den Koaxialrohren her kennt.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verbundprofils 10, welches aus benachbarten Einzelrohren 20, 30 aufgebaut ist und um seine Längsachse zu einem, im Querschnitt ringförmigen Verbundprofil gebogen wurde. Bei diesem Beispiel ist gezeigt, dass das Verbundprofil 10 für den Wärmetauscher auch in Längsrichtung flexibel gestaltet werden kann, d.h. an vorgegebene Konstruktionen anpassbar ist. In Fig. 7 ist das Verbundprofil 10 zum Schutz von einer Hülse 70 umgeben. Diese Hülse 70 kann beispielsweise auch ein Schlauch sein.
B e zu g s z e i che nl i s t e:
0 Verbundprofil 0 Einzelrohr 1 Hohlraum 2 Profilwandung 3 Ende 4 Ende 0 Einzelrohr 1 Hohlraum 2 Profilwandung 3 Ende 4 Ende 0 Verbundstelle 1 Absatz 2 Sollbruchstelle
51 Fluid
52 Fluid
53 Strömungsrichtung von 51
54 Strömungsrichtung von 52
61 Anschlussstück
62 Anschlussstück
63 Anschlussstück
64 Anschlussstück 70 Hülse
B Bereich von 10 b Breite von 40
L Längsachse von 10 w2 Wanddicke von 22 w3 Wanddicke von 32 w4 Wanddicke von 40

Claims

Patentansprüche:
Stranggepresstes Verbundprofil, vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, für einen inneren Wärmetauscher einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei das einstückig stranggepresste Verbundprofil (10) aus mindestens zwei Einzelrohren (20, 30) gleicher oder unterschiedlicher Außen- und Innengeometrie aufgebaut ist,
die Einzelrohre (20, 30) einen Rund- oder Flachprofilquerschnitt aufweisen, wobei die Einzelrohre (20, 30) eine einen Hohlraum (21 , 31) umschließende Profilwandung (22, 32) mit einer Wanddicke (w2, w3) besitzen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelrohre (20, 30) nebeneinander angeordnet und über eine Verbundstelle (40) miteinander verbunden sind,
wobei die Verbundstelle (40) eine minimale Breite (b) von 0.1 bis 0.3 mm besitzt, die dem Abstand von zwei benachbarten Einzelrohre (20, 30) entspricht und
wobei an der Verbundstelle (40) die Wanddicke (w4) wenigstens 20% geringer ist als die Wanddicke (w2, w3) der Profilwandung (22, 32) der benachbarten Einzelrohre (20, 30).
2. Stranggepresstes Verbundprofil gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Einzelrohre (20, 30) die gleiche Innen- und Außengeometrie aufweisen.
3. Stranggepresstes Verbundprofil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einzelrohre (20, 30) einen Rundprofilquerschnitt zeigen.
4. Stranggepresstes Verbundprofil gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Einzelrohre (20, 30) über eine um den Absatz (41) zurückversetzt angeordnete Verbundstelle (40) miteinander verbunden sind und diese Verbundstelle (40) mit mindestens einer Sollbruchstelle (42) versehen ist.
5. Stranggepresstes Verbundprofil gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Oberflächen der Profilwandung (22, 32) der Einzelrohre (20, 30) mit einer Beschichtung versehen sind.
6. Wärmetauscher, insbesondere für einen inneren Wärmetauscher einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges,
mit Einzelrohren (20), welche von einem Fluid (51) durchströmt werden,
mit Einzelrohren (30), welche von einem Fluid (52) durchströmt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelrohre (20, 30) in einem Bereich (B) ihrer Längsausdehnung Bestandteil eines Verbundprofils (10) sind, wobei die Einzelrohre (20) über ihre Profilwandung (22) und/ oder über eine Verbundstelle (40) mit einer Profilwandung (32) der Einzelrohre (30) in Berührungskontakt stehen,
alle Einzelrohre (20) an ihrem einen Ende (23) in einem gemeinsamen Anschlussstück (61) und an ihrem anderen Ende (24) in einem gemeinsamen Anschlussstück (62) münden und
alle Einzelrohre (30) an ihrem einen Ende (33) in einem gemeinsamen Anschlussstück (63) und an ihrem anderen Ende (34) in einem gemeinsamen Anschlussstück (64) münden.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelrohre (20, 30) in dem Bereich (B) nebeneinander in einem flachen Verbundprofil (10) angeordnet sind, wobei sich vorzugsweise zwischen zwei Einzelrohren (20) j eweils ein Einzelrohr (30) befindet und eine Verbindung der benachbarten Einzelrohre (20, 30) über die Verbundstelle (40) vorliegt.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelrohre (20, 30) in dem Bereich (B) nebeneinander in einem mäanderförmig gebogenen Verbundprofil (10) angeordnet und über die Verbundstelle (40) verbunden sind, wobei sich vorzugsweise zwischen zwei Einzelrohren (20) j eweils ein Einzelrohr (30) befindet und ein Einzelrohr (20) zusätzlich zu dem Berührungskontakt mit dem im Verbundprofil (10) benachbarten Einzelrohr (30) einen Berührungskontakt zu weiteren Einzelrohren (30) besitzt (Fig. 5).
9. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelrohre (20, 30) in dem Bereich (B) nebeneinander in einem spiralförmig gebogenen Verbundprofil (10) angeordnet und über die Verbundstelle (40) verbunden sind, wobei sich vorzugsweise zwischen zwei Einzelrohren (20) jeweils ein Einzelrohr (30) befindet und ein Einzelrohr (20) zusätzlich zu dem Berührungskontakt mit dem im Verbundprofil (10) benachbarten Einzelrohr (30) einen Berührungskontakt zu weiteren Einzelrohren (30) besitzt (Fig. 6).
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (51) einen Gesamtströmungsquerschnitt (Gl) und das Fluid (52) einen Gesamtströmungsquerschnitt (G2) aufweist, wobei der Gesamtströmungsquerschnitt (Gl) der Summe der Hohlraumquerschnittsflächen der Hohlräume (21) der Einzelrohre (20) entspricht und der Gesamtströmungsquerschnitt (G2) der Summe der Hohlraumquerschnittsfläche der Hohlräume (31) der Einzelrohre (30) entspricht.
1 1 . Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Bereichs (B) eine Separierung der Einzelrohre (20, 30) durch Auftrennung der Verbundstelle (40) vorliegt.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Bereichs (B) alle separierten Einzelrohre (20) an ihren Enden (23) und /oder an ihren Enden (24) in eine Richtung hin zum jeweiligen Anschlussstück (61 , 62) abgebogen sind.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Bereichs (B) auch die Enden (33 , 34) der separierten Einzelrohre (30) abgebogen sind.
14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass im Bereichs (B) das flache, mäanderförmig gebogene oder spiralförmig gebogene Verbundprofil (10) in Längsausrichtung zusätzlich verdrillt ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, insbesondere für einen inneren Wärmetauscher einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Profilstrang aufgebaut aus Einzelrohren (20, 30) gleicher oder • unterschiedlicher Außen- und Innengeometrie, wobei j eweils die nebeneinander angeordneten Einzelrohre (20, 30) über eine Verbundstelle (40) miteinander verbunden sind, stranggepresst wird,
der aus der Strangpresse austretende Profilstrang einer Trennvorrichtung zugeführt wird, wo gewünschte Längen des Verbundprofils (10) vom Profilstrang abgetrennt werden,
an den Enden des Verbundprofils (10) die Verbundstelle (40) zwischen den Einzelrohren (20, 30) aufgerissen werden,
die Enden (23) der Einzelrohre (20) mit einem Anschlussstück (61), die Enden (24) der Einzelrohre (20) mit einem Anschlussstück (62), die Enden (33) der Einzelrohre (30) mit einem Anschlussstück (63) und die Enden (34) der Einzelrohre (30) mit einem Anschlussstück (64) fluiddicht verbunden werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Strangpressen ein Beschichten mit anschließender Trocknung / Aushärtung und / oder Kühlung des Profilstrangs erfolgt, vorzugsweise eine Zink-, Flußmittel- oder Lotbeschichtung.
17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung und/ oder zum Transport der Profilstrang vor dem Abtrennen der einzelnen Verbundprofile (10) zwischenzeitlich auf eine Spule aufgecoilt wird und zu einer späteren Zeit oder an einem anderen Ort abgecoilt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufreißen der Verbundstelle (40) des Verbundprofils (10) vorzugsweise durch vertikales Öffnung der Verbindung zwischen den j eweils nebeneinander angeordneten Einzelrohren (20, 30) erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufreißen der Verbundstelle (40) j eweils die Enden (23, 24) der Einzelrohre (20) nacheinander oder gleichzeitig in eine gemeinsame Richtung aus der Ebene des Verbundprofils (10) heraus, vorzugsweise nach oben, gebogen werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufreißen der Verbundstelle (40) jeweils die Enden (33, 34) der Einzelrohre (30) nacheinander oder gleichzeitig in eine gemeinsame Richtung aus der Ebene des Verbundprofils (10) heraus, vorzugsweise nach unten, gebogen werden.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufreißen der Verbundstelle (40) j eweils die Enden (33, 34) der Einzelrohre (30) ihre Lage in der Ebene des Verbundprofils (10) nicht verändern.
22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufreißen der Verbundstelle (40) j eweils die Enden (23 , 24) der Einzelrohre (20) nacheinander oder gleichzeitig aus dem Verbundprofil Verbundprofils (10) herausgestanzt werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Verbinden der Enden (23 , 24; 33, 34) der Einzelrohre (20, 30) mit den Anschlussstücken (61 , 62, 63 , 64) das ebene Verbundprofil (10), vorzugsweise in einem Bereich (B), um seine Längsachse (L) gebogen wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23 , dadurch gekennzeichnet, dass die Biegung um die Längsachse (L) zu einem im Querschnitt spiralförmig oder mäanderförmig geformten Verbundprofil (10) führt, bei welchem die Einzelrohre (20) außer zu den jeweils benachbarten Einzelrohren (30) zusätzlich mit weiteren Einzelrohren (30) in Berührungskontakt kommen.
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