EP2795230A2 - Wärmeübertrager - Google Patents

Wärmeübertrager

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Publication number
EP2795230A2
EP2795230A2 EP12810226.6A EP12810226A EP2795230A2 EP 2795230 A2 EP2795230 A2 EP 2795230A2 EP 12810226 A EP12810226 A EP 12810226A EP 2795230 A2 EP2795230 A2 EP 2795230A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
block
fin block
heat exchanger
cooled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12810226.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Diem
Uwe FÖRSTER
Pedro Gonzàlez Rechea
Klaus Hassdenteufel
Herbert Hofmann
Martin Kaspar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP2795230A2 publication Critical patent/EP2795230A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F28D1/0443—Combination of units extending one beside or one above the other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
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    • F28F9/0209—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/044—Condensers with an integrated receiver
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular according to the preamble of claim 1 and an arrangement of heat exchangers according to the preamble of claim 8.
  • automotive refrigerant circuits are used in which a condenser is used to cool and condense the refrigerant, which is pressurized by a compressor.
  • the refrigerant thus condensed is then evaporated in an evaporator downstream of the condenser in the flow direction, so that it is cooled by a heat exchange between an air flowing through the evaporator and the refrigerant to temper or cool the vehicle interior of the motor vehicle.
  • the refrigerant is therefore cooled more strongly in the condenser than is necessary for pure condensation. This further reduces the enthalpy of entry into the evaporator.
  • coolant-cooled capacitors which are also called indirect capacitors
  • the waste heat of the capacitor is not delivered directly to the air, but to an interposed coolant in a coolant circuit, thereby the lowest temperature of the coolant in the coolant circuit is significantly higher than at air-cooled condensers, since the coolant used in the coolant circuit has a significantly higher coolant temperature than the ambient air which cools the refrigerant in air-cooled condensers.
  • the enthalpy of entry on the evaporator is not lowered so far, so that it comes to power losses of the evaporator.
  • the air-cooled condenser does not have these problems, but it requires a relatively large amount of space in the front of the vehicle, which can not always or not always be provided to the required extent in modern motor vehicles.
  • the air-cooled capacitors have the problem that they are very often damaged in accidents with frontal damage to the vehicle and the refrigerant can escape, which leads to considerable costs in modern chemical refrigerants.
  • this can not be done with air-cooled technology because, for example, at some other position in the engine compartment, there is not enough air available to cool the refrigerant. Therefore, it is advantageous that the condenser is operated coolant-cooled.
  • WO 2004/085810 proposes to provide a subcooler which is operated with a coolant of a low-temperature cooler.
  • this has the disadvantage of a very high Verschaltungsetzwandes for the disposal of the Niedertemperaturkühiffens and often leads to a poorer controllability of the overall system,
  • a heat exchanger having a heat exchanger with the features of claim 1.
  • a heat exchanger in cooperation with a coolant-cooled condenser, it is advantageous to use a heat exchanger, with a first tube / rib block and arranged on both sides of the first tube / rib block first Manifolds communicating with the tubes of the first tube / fin blocks; and a second tube / fin block having second manifolds disposed on either side of the second tube / fin block and communicating with the tubes of the second tube / fin block, wherein the first pipe / fin block with the respective first manifolds is an air side cooled low-temperature coolant radiator and the second tube / rib block with the related second manifolds is an air-side cooled refrigerant radiator, wherein each arranged on one side of the tube / fin block manifolds of the first and the manifolds of the second tube / rib biock are interconnected.
  • the thus-designed low-temperature coolant radiator may be used to cool the refrigerant from the coolant-cooled condenser, followed by an air-side cooled refrigerant radiator as a subcooler to cool the refrigerant to a lower temperature from the low-temperature coolant-cooled condenser.
  • the interconnected manifolds of the first and the second tube / rib block are integrally formed with each other.
  • integralally merely means that the collecting pipes are formed connected to one another, wherein in the case of a one-part collecting pipe for the first and for the second pipe / fin block, the connected common collecting pipe is likewise formed in one piece a Sammelroh lid are the common manifolds so far in two parts, as they also consist of a tube sheet and a pipe cover.
  • first manifold of the first tube / fin block and the first manifold of the second tube / fin block are integrally formed and the second manifold of the first tube / fin block and the second manifold of the second tube / ribs - Blocks are integrally formed.
  • design of two-piece manifolds here is the same as the above.
  • first and / or the second manifold of the first tube / fin block are provided with a first and / or a second fluid port
  • first and / or the second manifold of the second tube / fin blocks are provided with a third and / or fourth fluid connection. It may be advantageous depending on the interconnection be, if in a first embodiment, both manifolds are provided with an inlet or outlet as a fluid connection or at a deflection quite well, the inlet and the outlet of a tube / fin block can be arranged on a manifold.
  • the tube / rib block of the refrigerant radiator is preceded by a refrigerant collector in the fluid flow. It is also expedient if a collector is interposed between the tube / rib block of the refrigerant cooler. This means that the tube / fin block is divided and a collector is inserted in the fluid flow in the course of each fluid channel.
  • the refrigerant collector may be formed as a pure collector, but it may also include a filter and / or a dryer to filter and / or to dry the refrigerant flowing through the refrigerant collector.
  • the collector is connected via a fluid connection with a manifold of the refrigerant radiator with the tube / fin block of the refrigerant radiator fluid. It is advantageous if the collector is connected via a flange or via a connecting pipe with the manifold.
  • the fluid connection is designed as a flange or as a connecting pipe.
  • an arrangement is provided with a coolant-cooled condenser for defrosting and condensing of refrigerant, in particular in a refrigerant circuit of motor vehicles, further comprising an air-cooled refrigerant subcooler, in which the previously in the condenser cooled and condensed refrigerant is cooled further. It is advantageous if the coolant-cooled condenser is cooled by a low-temperature coolant from a low-temperature coolant circuit.
  • a collector is arranged in the fluid flow between the coolant-cooled condenser and the air-cooled subcooler.
  • the air-cooled subcooler is designed as an assembly with an air-cooled low-temperature radiator of the low-temperature circuit.
  • the air-cooled subcooler is formed separately from an air-cooled low-temperature radiator of the low-temperature circuit, but in particular is connected to it as a module.
  • a manifold of the first tube / fin block and a manifold of the second tube-fin block are formed as a single-row tube.
  • a manifold of the first tube / fin block and a manifold of the second tube-fin block are formed as a double-row tube, each one tube of the double-row tube forms the respective manifold.
  • At least one tube of the first tube / fin block and at least one tube of the second tube / fin block is also expedient for at least one tube of the first tube / fin block and at least one tube of the second tube / fin block to be designed in each case as a single-row tube. It is also advantageous if at least one tube of the first tube / rib block and at least one tube of the second tube-rib block as two-row tube is formed, wherein in each case a tube of the double-row tube forms the respective tube.
  • a tube and / or a collection tube of the first tube / fin block are equal or unequal / are to a pipe and / or to a manifold of the second tube / fin block
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive
  • Fig. 4 is a representation of a section of a heat exchanger according to the invention with tubes of a tube / rib block and a manifold and a con nection flange.
  • Fig. 5a to 5d each show a view of components for the composition of a manifold of a heat exchanger according to the invention.
  • the heat exchanger 1 shows a heat exchanger 1 with a first tube / rib block 2 and arranged on both sides of the first tube / rib block 2 first manifolds 3, 4. Furthermore, the heat exchanger 1 has a second tube / rib block 5, in which in turn, on both sides of the tube / rib block 5 second manifolds 6, 7 are arranged.
  • the tubes 8 of the first tube / fin block 2 communicate on both sides with a manifold 3, 4, wherein the ends of the tubes 8 are inserted into openings of the manifolds and arranged there fluidly connected.
  • the tubes 9 of the second tube / fin block communicate with the headers 6, 7 of the second tube / fin block 5, again with these tubes 9 on both sides are introduced with their end portions in openings of the manifolds 6, 7 and sealed and fluidly connected.
  • the first heat exchanger region with the first tube / fin block 2 and the manifolds 3, 4 according to the invention as a low-temperature coolant radiator and the second heat exchanger region with the tube / rib block 5 and the manifolds 6, 7 is designed as a refrigerant radiator, in particular refrigerant subcooler ,
  • the manifolds 3 and 6, and the manifolds 4 and 7 are each formed integrally with each other.
  • the headers are designed as headers with bottom-lid configuration, so that they are basically formed as two-piece headers.
  • the collecting pipes 3, 6 according to the invention are formed as one-piece collecting pipes, this means that these collecting pipes each have a one-piece cover or a one-piece bottom, which in each case übe the entire length of the collecting tube of the first and the second tube / rib Blocks extends.
  • the heat exchanger 1 has a first fluid port 10 for introducing a fluid into the low-temperature coolant radiator and a fluid port 11 serving as the outlet for the low-temperature coolant radiator.
  • the two fluid ports 10, 11 are formed as pipe sockets, which are connected to the respective manifold 3.4.
  • a fluid connection can be arranged as a fluid inlet to a manifold and a second fluid port as an outlet on the same manifold, between these connected areas then typically a partition wall is provided for dividing the inlet side space portion of the manifold from the outlet side space portion of the manifold.
  • the opposite header which would be opposite the tube / fin block, would advantageously have no fluid connection. It then serves only to redirect the flow of fluid from one group of pipes to another group of pipes.
  • the collecting pipe 6 and the collecting pipe 7 also each have a fluid connection 12, 13, the fluid connection 12 being connected as an inlet fluid connection to the collecting pipe 6 and the fluid connection 13 as outlet-side fluid connection to the collecting pipe 7.
  • the fluid connections 12, 13 are more advantageous designed as connecting flanges and serve the connection of a connecting pipe with the manifold. It may also be expedient for the refrigerant cooler or refrigerant subcooler if both the fluid connection for the enclosure and the fluid connection for the outlet are connected to a collecting tube, whereby once again between the spatial regions within the collecting tube which are connected to the respective fluid connections , a partition is provided. The in turn the tube / rib block opposite collecting tube then would in turn have the function of a deflection of the refrigerant or fluid from one group of tubes into another group of tubes, There would be preferably no fluid connection provided.
  • the entire tube / fin block 2.5 has a number of tubes 8 or a number of tubes 9, which are the tube / fin block 2 of the low-temperature coolant cooler or the tube / rib block 5 associated with the refrigerant radiator.
  • a multiplicity of tubes 8 are assigned to the tube / fin block 2 of the low-temperature coolant cooler and only a smaller one Number of tubes 9 associated with the tube / fin block 5 of the refrigerant cooler or refrigerant subcooler.
  • a pipe or a web or a spacer 14 is arranged, which separates the tube / rib block 2 of the low-temperature coolant radiator from the 'tube / rib block 5 of the refrigerant radiator
  • This element 14 may be formed as a tube or metal strip, which in the Pipe / rib block is inserted as if it were a pipe.
  • the tube 14 or the strip 14 is not integrated in the refrigerant circuit or the low-temperature coolant circuit.
  • 4,7 and 3,6 partitions 15, 16, 17, 18 are arranged on both sides of the tube in the region of the collecting pipes, which divides the region into which the pipe or strip 14 penetrates into a passage or into an opening of the collecting pipe, separated from the fluid stream.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of an inventive heat exchanger 30 with a first tube / rib block 31 and a second tube / rib block 32, on both sides of the tube / rib blocks 31, 32 a collecting tube 33, 34 and 35, 36 is arranged.
  • the manifolds 33, 34 and 35, 36 Fluidanschiopposition 37 and 38 and 39 and 40 are assigned.
  • a respective fluid connection can be assigned to a collecting pipe, as is also shown in FIG.
  • one of these two manifolds can be assigned two Fluidanschiüsse, in which case preferably no fluid connection must be assigned to the opposite manifold.
  • FIG. 2 shows in addition to the heat exchanger 30 and a refrigerant accumulator 41, which is preferably supplied via a fluid flange 42 with a fluid with refrigerant.
  • the fluid flows through the inlet port 43 to the fluid flange 42 in the accumulator 41.
  • the fluid can preferably be collected and flowed through a fluid outlet 44 into the inlet 45 of the heat exchanger.
  • the Fluideiniass 45 for the heat exchanger forms the Fluidanschiuss for the refrigerant radiator or refrigerant subcooler, so that a fluid, preferably refrigerant can flow through the Fluidanschius 42 into the collector, before there from the collector back out through the Fluidanschiuss 39 into the inlet port 45 through the tube / fin block 32 of the heat exchanger to flow before it flows into the manifold 36 and flows out of the Fluidanschius 40 again from the heat exchanger.
  • a collecting function preferably not only a collecting function can be realized, but also a dryer and / or filter function can be realized.
  • a filter may be provided in the collector, which is preferably forcibly flowed through between the inflow opening and the outflow opening.
  • the dryer function can be realized by the arrangement of desiccant.
  • the desiccant it is not absolutely necessary for the desiccant to be in direct flow between the inflow and outflow openings. Since the desiccant exerts its effect due to a partial pressure, it is not necessary for it to be circulated directly, but it may well be sufficient for it to be located in the stored liquid volume.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the heat exchanger according to the invention, again showing a heat exchanger 50, with a first tube / rib block 51 and a second tube / rib block 52, whereby manifolds 53 and 54 again follow the tube / rib Block 51 are assigned and manifolds 55 and 58 associated with the tube / rib block 52.
  • the tube / rib-block 52 is flowed through in two bends, that is, that the tube / rib block is divided into two floods 57 and 58, wherein the tube / rib block is longitudinally provided with a fluid port 59 through which a fluid in the tube / rib block
  • the fluid is flowed into the tube / fin block 57, then in the tube / fin block 61 again collected in the area 62 of the manifold 56 deflected, from there again fed into the tubes of the tube / fin block 58 and merged into the manifold 61 of the manifold 55 before it is discharged from the heat exchanger at the fluid port 64.
  • the manifold 55 is divided by a partition wall 65 into two areas 60, 63 and the fluid flows into the heat exchanger in the area 60 and flows out of the heat exchanger from the area 63 again.
  • the collection tube 56 serves the regions 61 and 62, which, however, are not separated by a partition, as a pure diversion manifold, which collects the fluid flowing from the tube / fin block 57 » and into the tube / fin block 58 eintässt.
  • a collector 66 can be seen in FIG.
  • the collector 66 may in turn be provided with a collecting function corresponding to the collector of Figure 2, in addition, a drying and / or a filter function is also feasible.
  • FIG. 4 shows a view of an arrangement of a manifold 70 with a fluid port 71 and tubes 72 of the tube / fin block
  • the tubes 72 of the tube / fin block are divided into three different tube types.
  • the tubes 73 are part of the second tube / fin block and the tubes 74 are part of the first tube / fin block.
  • the tube 75 serves as a side part and does not participate in the fluid transport between the headers.
  • the tube 76 serves as a separation between the two tube / rib blocks and also does not participate in the fluid transport. This can be seen in that the two partitions 77 the upper part 78 of the manifold separated from the lower part 79 of the manifold.
  • the space area 80 between the two partition walls 77 does not participate in the function as a collecting tube, but serves as a distance between the two headers for the different fluids and can serve as leakage detection space, in the event that one of the two partitions 77 should be leaking, so that from an opening in the region of the volume 80 then the outflowing fluid can emerge and be observed. Furthermore, the separating web 81 serves to terminate the collecting tube.
  • FIGS. 5a to 5d show ways in which a collection tube with an integrated connection flange can be formed as a fluid connection.
  • 5a shows in a flat tube which is made of a flat tube bottom and a flat tube lid, the flat tube sheet which is part "in which the tube holes are present, and the flat tube cover is the part in which no pipe openings are introduced.
  • the part 100 represents an integral flange 101 with a manifold cover 102, this manifold cover being so " integrated " that the side cheeks 103 of the cover project from the flange and the connection 104 between the sidewalls 103 is formed by the body of the flange 101.
  • a lid 105 is used, which is placed on the flange component according to Figure 5b, so that the side walls 103 are aligned with the side walls 106 of the lid in the axial direction.
  • Figures 5c and 5d show this again in a different perspective the flange component 100 can be combined with the cover 105 to form a solderable unit.
  • FIGS. 8a to 6d show the insertion of the partitions according to FIG. 4 into the manifold and the connection to the tubesheet and the insertion of the flat tubes into the tube openings of the tubesheet.
  • FIGS. 6c and FIG. 6d shows how the flange component 100 can be inserted into a dividing wall 110, wherein the lower dividing wall 110, which is arranged at the end-side end of the flange, corresponds to the dividing wall 81 of FIG.
  • the two upper dividing walls comparable to the two dividing walls 77 of FIG. 4, serve as a separation between the first and the second tube / fin block,
  • Figures 6a and 6b show a configuration according to Figures 6c and 6d, the placement of the tube sheet 111 and the insertion of the flat tubes 1 12. It can be seen in Figure 6b that the lowest flat tube 1 13 as Side panel is the subsequent flat tubes 114 serve the first tube / rib block, the next coming pipe 1 15 causes a separation of the two tube / rib blocks and the subsequent tubes 16 form the first tube / rib block.
  • FIG. 7 schematically shows an arrangement of heat exchangers 200, in which a coolant-cooled condenser 201 receives a refrigerant from a line 202 from a compressor, not shown, which is de-condensed and condensed in the condenser 201 ", at which a low-temperature coolant, which flows through the condenser 201 flows, is heated. Subsequently, the refrigerant flows through the line 203 to the collector 204, where it can be at least partially collected and optionally filtered and dried. Subsequently, the fluid flows through the conduit 205 to the subcooler 206, where it is further cooled.
  • the subcooler 206 is preferably an air cooled subcooler. Thereafter, the refrigerant flows through the conduit 207 to the expansion valve and to the evaporator.
  • the low-temperature coolant for cooling the refrigerant in the condenser is guided in a low-temperature circuit 208 and cooled in a low-temperature radiator 209, which is an air-cooled radiator.
  • the subcooler 206 and the low temperature radiator 209 are two different components in this embodiment.
  • FIG. 8 schematically shows an arrangement of heat exchangers 300, in which a coolant-cooled condenser 301 receives a refrigerant from a line 302 from a compressor, not shown, which is de-condensed and condensed in the condenser 301, at which time a low-temperature coolant, which flows through the condenser 301 flows, is heated. Subsequently, the refrigerant flows through the conduit 303 to the collector 304 where it can be at least partially collected and optionally filtered and dried. Subsequently, the fluid flows through the conduit 205 to subcooler 306, where it is cooled further.
  • the subcooler 306 is preferably an air cooled subcooler.
  • the refrigerant flows through the conduit 307 to the expansion valve and to the evaporator.
  • the low-temperature coolant for cooling the refrigerant in the condenser is passed in a low-temperature circuit 308 and cooled in a low-temperature radiator 209, which is an air-cooled radiator.
  • the subcooler 306 and the low temperature radiator 309 are formed in this embodiment as a unit.
  • the subcooler has no deflection, so that the refrigerant flows in the I-flow through the subcooler and enters on one side, flows through the subcooler and exits again on the other side, as shown in FIG. 1 or 2 is. It is also particularly advantageous if the subcooler has at least one deflection, so that the refrigerant flows through the subcooler in the U flow, thereby entering on one side, flowing through the subcooler, being deflected on the other opposite side, and passing through the subcooler again and also exits at the side of the entrance, as shown in FIG.
  • the subcooler has more than one deflection, for example at least two deflections, so that the refrigerant enters the subcooler on one side, flows through the subcooler, is deflected, flows through the subcooler again, is deflected, flows through the subcooler again, etc. and exits again on one side.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem ersten Rohr/Rippen-Block und beiderseits des ersten Rohr/Rippen-Blocks angeordneten ersten Sammelrohren, die mit den Rohren des ersten Rohr/Rippen-Blocks kommunizieren und einem zweiten Rohr/Rippen- Block mit beiderseits des zweiten Rohr/Rippen-Blocks angeordneten zweiten Sammelrohren, die mit den Rohren des zweiten Rohr/Rippen- Blocks kommunizieren, wobei der erste Rohr-Rippenblock mit den diesbezüglichen ersten Sammelrohren einen luftseitig gekühlten Niedertemperaturkühlmittelkühler darstellt und der zweite Rohr- Rippenblock mit den diesbezüglichen zweiten Sammelrohren einen luftseitig gekühlten Kältemittelkühler darstellt, wobei die jeweils auf einer Seite des Rohr/Rippen-Blocks angeordneten Sammelrohre des ersten und ein Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks miteinander verbunden sind.

Description

Wärmeübertrager
Beschreibung Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Anordnung von Wärmeübertragern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Stand der Technik
Bei Kraftfahrzeugklimaanlagen in Kraftfahrzeugen werden Kraftfahrzeugkältemittelkreisläufe verwendet, bei welchen ein Kondensator eingesetzt wird, um das Kältemittel, welches von einem Verdichter auf Hochdruck gebracht wird, abzukühlen und zu kondensieren. Das so kondensierte Kältemittel wird dann in einem Verdampfer, der dem Kondensator in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist, verdampft, so dass durch einen Wärmetausch zwischen einer den Verdampfer durchströmenden Luft und dem Kältemittel diese abgekühlt wird um den Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeuges temperieren oder abkühlen zu können. Zur Steigerung der Verdampferleistung wird das Kältemittel daher im Kondensator stärker abgekühlt, als es für die reine Kondensation notwendig ist. Dadurch wird die Eintrittsenthalpie in den Verdampfer weiter abgesenkt. Bei der Verwendung von kühlmittelgekühlten Kondensatoren, die auch indirekte Kondensatoren genannt werden, wird die Abwärme des Kondensators nicht direkt an die Luft, sondern an ein dazwischen geschaltetes Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf abgegeben, wobei dadurch die niedrigste Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf deutlich höher ist als bei luftgekühlten Kondensatoren, da das verwendete Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf eine deutlich höhere Kühlmitteltemperatur aufweist, als die Umgebungsluft die bei luftgekühlten Kondensatoren das Kältemittel kühlt. Dies bedeutet, dass bei diesen sogenannten indirekten Kondensatoren die Eintrittsenthalpie am Verdampfer nicht so weit abgesenkt ist, so dass es zu Leistungsverlusten des Verdampfers kommt.
Der luftgekühlte Kondensator weist diese Probleme nicht auf, er benötigt jedoch im Fahrzeugfrontbereich relativ viel Bauraum, der in modernen Kraftfahrzeugen nicht immer oder nicht immer im benötigten Umfang zu Verfügung gestellt werden kann.
Auch sind die luftgekühlten Kondensatoren mit dem Problem behaftet, dass diese bei Unfällen mit Frontschäden des Fahrzeugs sehr oft beschädigt werden und das Kältemittel dann austreten kann, wobei bei modernen chemischen Kältemitteln dies zu erheblichen Kosten führt. Insofern ist es ein bestreben den luftgekühlten Kondensator aus dem Frontbereich des Kraftfahrzeuges zu entfernen, um diesen in einer Unfallsituation zu schützen. Dies kann jedoch nicht mit luftgekühlter Technologie durchgeführt werden, da beispielsweise an einer anderen Position im Motorraum nicht genügend Luft zur Kühlung des Kältemittels verfügbar ist. Daher ist es vorteilhaft, dass der Kondensator kühlmittelgekühlt betrieben wird. Als Lösung des Problems schlägt die WO 2004/085810 vor, einen Unterkühler zu schaffen, der mit einem Kühlmittel eines Niedertemperaturkühlers betrieben wird. Dies hat jedoch den Nachteil eines sehr hohen Verschaltungsaufwandes für die zur Verfügungsstellung des Niedertemperaturkühimittels und führt oft zu einer schlechteren Regelbarkeit des Gesamtsystems,
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager zu schaffen, der die oben genannten Probleme löst und dennoch einen Kondensatorunterkühler zur Verfügung stellt, der das Kältemittel nach dem Verdichter soweit unterkühlt, dass es eine akzeptable Eintrittsenthalpie am Verdampfer aufweist. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung von Wärmeübertragern zu schaffen, die die oben genannten Probleme löst,
Dies wird erfindungsgemäß zum Wärmeübertrager erreicht mit einem Wärmeübertrager mit den Merkmalen von Anspruch 1. Insbesondere im Zusammenwirken mit einem kühlmittelgekühlten Kondensator ist es vorteilhaft einen Wärmeübertrager zu verwenden, mit einem ersten Rohr/Rippen-Block und beiderseits des ersten Rohr/Rippen-Blocks angeordneten ersten Sammelrohren, die mit den Rohren der ersten Rohr/Rippen-Blocks kommunizieren und einen zweiten Rohr/Rippen-Block mit beiderseits des zweiten Rohr/Rippen-Blocks angeordneten zweiten Sammelrohren, die mit den Rohren des zweiten Rohr/Rippen-Blocks kommunizieren, wobei der erste Rohr/Rippen-Block mit den diesbezüglichen ersten Sammelrohren einen luftseitig gekühlten Niedertemperaturkühlmittelkühler darstellt und der zweite Rohr/Rippen-Block mit den diesbezüglichen zweiten Sammelrohren einen luftseitig gekühlten Kältemittelkühler darstellt, wobei die jeweils auf einer Seite des Rohr/Rippen-Blocks angeordneten Sammelrohre des ersten und die Sammelrohre des zweiten Rohr/Rippen-Biocks miteinander verbunden sind. Der derart gestaltete Niedertemperaturkühlmittelkühler kann verwendet werden, um das Kältemittel aus dem kühlmittelgekühlten Kondensator zu kühlen, wobei diesem nachgeschaltet ein luftseitig gekühlter Kältemittelkühler als Unterkühler angewendet wird, um das Kältemittel ausgehend von dem mit Niedertemperaturkühlmittel gekühlten Kondensator auf eine niedrigere Temperatur abzukühlen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die miteinander verbundenen Sammelrohre des ersten bzw. des zweiten Rohr/Rippen-Blocks einstückig miteinander ausgebildet sind. Dabei bedeutet„einstückig" lediglich, dass die Sammelrohre miteinander verbunden ausgebildet sind, wobei bei einem einteiligen Sammelrohr für den ersten und für den zweiten Rohr/Rippen-Block das verbundene gemeinsame Sammelrohr ebenfalls einstückig ausgebildet ist. Bei Verwendung von zweiteiligen Sammelrohren mit einem Sammelrohrboden und einem Sammelroh rdeckel sind auch die gemeinsamen Sammelrohre insofern zweiteilig ausgebildet, als dass sie auch aus einem Rohrboden und einem Rohrdeckel bestehen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erste Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und das erste Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen- Blocks einstückig ausgebildet sind und das zweite Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und das zweite Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen- Blocks einstückig ausgebildet sind. Hinsichtlich des Designs von zweiteiligen Sammelrohren gilt hier das Gleiche, wie das oben Gesagte.
Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn das erste und/oder das zweite Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks mit einem ersten und/oder einem zweiten Fluidanschluss versehen sind, und das erste und/oder das zweite Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks mit einem dritten und/oder vierten Fluidanschluss versehen sind. Dabei kann es je nach Verschaltung vorteilhaft sein, wenn in einem ersten Ausführungsbeispiel beide Sammelrohre mit einem Ein- bzw. Auslass als Fluidanschluss versehen sind oder bei einer Umlenkung durchaus auch der Einlass und der Auslass eines Rohr/Rippen-Blocks an einem Sammelrohr angeordnet sein können.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn dem Rohr/Rippen-Block des Kältemittelkühlers ein Kältemittelsammler im Fluidstrom vorgeschaltet ist. Auch ist es zweckmäßig, wenn dem Rohr/Rippenblock des Kältemittelkühlers ein Sammler zwischengeschaltet ist. Dies bedeutet, dass der Rohr/Rippen- Block aufgeteilt ist und im Verlauf des jeweiligen Fluidkanals ein Sammler im Fluidstrom eingefügt ist.
Dabei kann der Kältemittelsammler als reiner Sammler ausgebildet sein, er kann jedoch auch einen Filter und/oder einen Trockner enthalten, um das Kältemittel, welches durch den Kältemittelsammler strömt, zu filtern und/oder zu trocknen.
Vorteilhaft ist, wenn der Sammler über einen Fluidanschluss mit einem Sammelrohr des Kältemittelkühlers mit dem Rohr/Rippen-Block des Kältemittelkühlers Fluid verbunden ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Sammler über einen Flansch oder über einen Anschlussrohr mit dem Sammelrohr verbunden ist. Vorteilhaft ist dabei der Fluidanschluss als Flansch oder als Anschlussrohr ausgebildet. Die Aufgabe zur Anordnung von Wärmeübertragern wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 8, gemäß welchem eine Anordnung geschaffen wird mit einem kühlmittelgekühlten Kondensator zum Enthitzen und zum Kondensieren von Kältemittel, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf von Kraftfahrzeugen, weiterhin mit einem luftgekühlten Kältemittelunterkühler, bei welchem das zuvor im Kondensator abgekühlte und kondensierte Kältemittel weiter abgekühlt wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der kühlmittelgekühlte Kondensator von einem Niedertemperaturkühlmittel aus einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf gekühlt wird.
Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem kühlmittelgekühlten Kondensator und dem luftgekühlten Unterkühler ein Sammler im Fluidstrom angeordnet ist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der luftgekühlte Unterkühler mit einem luftgekühlten Niedertemperaturkühler des Niedertemperaturkreislaufs als Baueinheit ausgebildet ist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der luftgekühlte Unterkühler von einem luftgekühlten Niedertemperaturkühler des Niedertemperaturkreislaufs getrennt ausgebildet ist, aber insbesondere mit ihm als Modul verbunden ist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn ein Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen- Blocks und ein Sammelrohr des zweiten Rohr-Rippen-Blocks als einreihiges Rohr ausgebildet sind.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn ein Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und ein Sammelrohr des zweiten Rohr-Rippen-Blocks als zweireihiges Rohr ausgebildet sind, wobei jeweils ein Rohr des zweireihigen Rohrs das jeweilige Sammelrohr bildet.
Auch ist es zweckmäßig, wenn ein zumindest ein Rohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und zumindest ein Rohr des zweiten Rohr-Rippen-Blocks jeweils als einreihiges Rohr ausgebildet ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Rohr des ersten Rohr/Rippen- Blocks und zumindest ein Rohr des zweiten Rohr-Rippen-Blocks als zweireihiges Rohr ausgebildet ist, wobei jeweils ein Rohr des zweireihigen Rohrs das jeweilige Rohr bildet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Rohr und/oder ein Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks gleich oder ungleich ist/sind zu einem Rohr und/oder zu einem Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wärmeübertragers, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers»
Fig. 4 eine Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers mit Rohren eines Rohr/Rippen-Blocks und einem Sammelrohr und einem An schlussflansch.
Fig. 5a bis Fig. 5d jeweils eine Ansicht von Bauteilen zur Zusammensetzung eines Sammelrohrs eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, und
Jeweils eine Ansicht von Bauteilen zur Zusammensetzung eines Sammelrohrs eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers eine schematische Ansicht einer Anordnung von Wärmeübertragern, und eine schematische Ansicht einer Anordnung von Wärmeübertragern,
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt einen Wärmeübertrager 1 mit einem ersten Rohr/Rippen- Block 2 und beiderseits des ersten Rohr/Rippen-Blocks 2 angeordnete erste Sammelrohre 3, 4. Weiterhin verfügt der Wärmeübertrager 1 über einen zweiten Rohr/Rippen-Block 5, bei dem wiederum beiderseits des Rohr/Rippen-Blocks 5 zweite Sammelrohre 6, 7 angeordnet sind. Die Rohre 8 der ersten Rohr/Rippen-Blocks 2 kommunizieren beiderseits mit einem Sammelrohr 3, 4, wobei die Enden der Rohre 8 in Öffnungen der Sammelrohre eingeführt und dort fluidverbunden angeordnet sind. Die Rohre 9 des zweiten Rohr/Rippen-Blocks kommunizieren mit den Sammelrohren 6, 7 des zweiten Rohr/Rippen-Blocks 5, wobei wiederum diese Rohre 9 beiderseits mit ihrem Endbereichen in Öffnungen der Sammelrohre 6, 7 eingeführt und abgedichtet und fluidverbunden sind.
Dabei ist der erste Wärmeübertragerbereich mit dem ersten Rohr/Rippen- Block 2 und den Sammelrohren 3, 4 erfindungsgemäß als Niedertemperaturkühlmittelkühler ausgebildet und der zweite Wärmeübertragerbereich mit dem Rohr/Rippen-Block 5 und den Sammelrohren 6, 7 ist als Kältemittelkühler, wie insbesondere Kältemittelunterkühler ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Sammelrohre 3 und 6, sowie die Sammelrohre 4 und 7 jeweils einstückig miteinander ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die Sammelrohre als Sammelrohre mit Boden-Deckel-Konfiguration ausgebildet, so dass sie grundsätzlich als zweiteilige Sammelrohre gebildet sind. Im Falle, dass die erfindungsgemäßen Sammelrohre 3, 6 als einteilige Sammelrohre ausgebildet sind, bedeutet dies, dass diese Sammelrohre jeweils einen einteiligen Deckel aufweisen oder einen einteiligen Boden, der sich jeweils übe die gesamte Länge des Sammelrohres des ersten und des zweiten Rohr/Rippen-Blocks erstreckt.
Der Wärmeübertrager 1 weist einen ersten Fluidanschluss 10 zum Einlass eines Fluids in den Niedertemperaturkühlmittelkühler auf und einen Fluidanschluss 11, welcher afs Auslass für den Niedertemperaturkühlmittelkühler dient. Die beiden Fluidanschlüsse 10, 11 sind als Rohrstutzen ausgebildet, die mit dem jeweiligen Sammelrohr 3,4 verbunden sind.
Alternativ kann auch ein Fluidanschluss als Fluideinlass an einem Sammelrohr und ein zweiter Fluidanschluss als Auslass am gleichen Sammelrohr angeordnet sein, wobei zwischen diesen angeschlossenen Bereichen dann typischerweise eine Trennwand vorgesehen ist, zur Unterteilung des einlassseitigen Raumbereichs des Sammelrohrs von dem auslassseitigen Raumbereich des Sammelrohrs. Das gegenüberliegende Sammelrohr, das dem Rohr/Rippen-Block gegenüberliegend wäre, hätte vorteilhaft keinen Fluidanschluss. Es dient dann lediglich der Umlenkung des Fluidstromes aus einer Gruppe vo Rohren in eine andere Gruppe von Rohren.
Weiterhin verfügt auch das Sammelrohr 6 und das Sammelrohr 7 über jeweils einen Fluidanschluss 12, 13, wobei der Fluidanschluss 12 als Einlassfluidanschluss mit dem Sammelrohr 6 verbunden ist und der Fluidanschluss 13 als auslassseitiger Fluidanschluss mit dem Sammelrohr 7. Die Fluidanschlüsse 12, 13 sind dabei vorteilhafter als Anschlussflansche ausgebildet und dienen der Verbindung von einem Anschlussrohr mit dem Sammelrohr. Auch bei dem Kältemittelkühler bzw. Kältemittelunterkühler kann es zweckmäßig sein, wenn sowohl der Fluidanschluss für den Einfass als auch der Fluidanschluss für den Auslass mit einem Sammelrohr verbunden ist, wobei auch hier wiederum zwischen den Raumbereichen innerhalb des Sammelrohres, die mit den jeweiligen Fluidanschlüssen verbunden sind, eine Trennwand vorgesehen ist. Das wiederum dem Rohr/Rippen-Block gegenüberliegende Sammelrohr hätte dann wiederum die Funktion einer Umlenkung des Kältemittels bzw. Fluids aus einer Gruppe von Rohren in eine andere Gruppe von Rohren, Dort wäre bevorzugt kein Fluidanschluss vorgesehen.
Wie zu erkennen ist, weist der gesamte Rohr/Rippen-Block 2,5 eine Anzahl von Rohren 8 auf bzw. eine Anzahl von Rohren 9 auf, die dem Rohr/Rippen- Block 2 des Niedertemperaturkühlmittelkühlers bzw. dem Rohr/Rippen-Block 5 des Kältemittelkühlers zugeordnet sind. So ist in Figur 1 zu erkennen, dass eine Vielzahl von Rohren 8 dem Rohr/Rippen-Block 2 des Niedertemperaturkühlmittelkühlers zugeordnet sind und nur eine geringere Anzahl von Rohren 9 dem Rohr/Rippen-Block 5 des Kältemittelkühlers bzw. Kältemittelunterkühlers zugeordnet sind.
Weiterhin ist zu erkennen» dass zwischen dem Rohr/Rippen-Block 2 des Niedertemperaturkühlmittelkühlers und dem Rohr/Rippen-Block 5 des
Kältemittelkühlers ein Rohr oder ein Steg oder ein Abstandshalter 14 angeordnet ist, der den Rohr/Rippen-Block 2 des Niedertemperaturkühlmittelkühlers von dem' Rohr/Rippen-Block 5 des Kältemittelkühlers trennt Dies Element 14 kann als Rohr oder als Metallstreifen ausgebildet sein, das in den Rohr/Rippen-Block so eingefügt ist, als ob es ein Rohr wäre. Das Rohr 14 bzw. der Streifen 14 ist aber nicht in den Kältemittelkreislauf oder den Niedertemperaturkühlmittelkreislauf eingebunden. Dazu sind beidseits des Rohres im Bereich der Sammelrohre 4,7 bzw. 3,6 Trennwände 15, 16, 17, 18 angeordnet, die den Bereich, in welchen das Rohr oder der Streifen 14 in einen Durchzug oder in eine Öffnung des Sammelrohres eindringt, vom Fluidstrom abtrennt.
Weiterhin weisen die Sammelrohre 3, 6, 4, 7 Abschlussbleche 19, 20, 21 , 22 auf, die dazu dienen, die Sammelrohre 3, 6, 4, 7 einseitig abzuschließen.
Die Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsmäßigen Wärmeübertrager 30 mit einem ersten Rohr/Rippen-Block 31 und einem zweiten Rohr/Rippen-Block 32, wobei beiderseits der Rohr/Rippen-Blöcke 31 , 32 ein Sammelrohr 33, 34 und 35, 36 angeordnet ist. Den Sammelrohren 33, 34 und 35, 36 sind Fluidanschiüsse 37 und 38 sowie 39 und 40 zugeordnet. Dabei kann, wie bereits zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 beschrieben, je ein Fluidanschluss einem Sammelrohr zugeordnet sein, wie es in der Figur 2 auch gezeigt ist. Alternativ dazu können auch einem dieser beiden Sammelrohre zwei Fluidanschiüsse zugeordnet sein, wobei dann bevorzugt dem gegenüberliegenden Sammelrohr kein Fluidanschluss zugeordnet sein muss. Für den Fall, dass aus dem gegenüberliegenden Sammelrohr dennoch ein Fluid abzweigbar sein sollte, könnte dort ebenso ein 3. Fluidanschiuss vorgesehen sein. Die könnte sowohl für den Niedertemperaturkühlmittelkühler als auch für den Kältemittelkühler anwendbar sein, je nachdem, wie die Bedürfnisse in dem verwendeten Kraftfahrzeug oder bei dem verwendeten Kühl- oder Kältemittelkreislauf vorliegen würden.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 zeigt neben dem Wärmeübertrager 30 auch einen Kältemittelsammler 41 , der über einen Fluidanschiuss 42 mit einem Fluid bevorzugt mit Kältemittel versorgbar ist. Das Fluid strömt durch die Einlassöffnung 43 zu dem Fluidanschiuss 42 in dem Sammler 41 ein. Dort kann das Fluid bevorzugt gesammelt und durch einen Fluidauslass 44 in den Einlass 45 des Wärmeübertragers eingeströmt werden. Der Fluideiniass 45 für den Wärmeübertrager bildet den Fluidanschiuss für den Kältemittelkühler bzw. Kältemittelunterkühler, so dass ein Fluid, bevorzugt Kältemittel, durch den Fluidanschiuss 42 in den Sammler hineinströmen kann, vor dort aus dem Sammler wieder heraus durch den Fluidanschiuss 39 in die Einlassöffnung 45 um durch den Rohr/Rippen-Block 32 des Wärmetauschers zu strömen, bevor es in das Sammelrohr 36 strömt und aus dem Fluidanschiuss 40 wieder aus dem Wärmeübertrager herausströmt.
In dem Sammler 41 kann bevorzugt nicht nur eine Sammelfunktion realisiert sein, sondern es kann auch ein Trockner- und /oder Filterfunktion realisiert sein. Dazu kann in dem Sammler ein Filter vorgesehen sein, der zwischen der Einströmöffnung und der Ausströmöffnung bevorzugt zwangsdurchströmt wird. Weiterhin kann die Trocknerfunktion durch die Anordnung von Trocknungsmittel realisiert werden. Dabei ist es jedoch nicht zwingend notwendig, dass das Trocknungsmittel im direkten Strom zwischen der Einström- und der Ausströmöffnung liegt. Da das Trocknungsmittel seine Wirkung aufgrund eines Partialdruckg radierten ausübt, ist es nicht nötig, dass es direkt umströmt wird, sondern es kann durchaus ausreichen, dass es im bevorrateten flüssigen Volumen angeordnet ist. Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispief des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, wobei wiederum ein Wärmeübertrager 50 zu erkennen ist, mit einem ersten Rohr/Rippen-Block 51 und einem zweiten Rohr/Rippen-Block 52, wobei wiederum Sammelrohre 53 und 54 dem Rohr/Rippen-Block 51 zugeordnet sind und Sammelrohre 55 und 58 dem Rohr/Rippen-Block 52 zugeordnet sind.
Bei diesem Ausführungsbeispie! der Figur 3 ist der Rohr/Rippen-Biock 52 zweiflutig durchströmt, das heißt, dass der Rohr/Rippen-Block in zwei Fluten 57 und 58 unterteilt ist, wobei der Rohr/Rippen-Block längsseitig mit einem Fluidanschluss 59 versehen ist, durch den ein Fluid in den Rohr/Rippen-Block
57 und dem durch den diesbezüglichen Sammelrohr 80 einströmt. Aus dem Sammelrohr wird das Fluid in den Rohr/Rippen-Block 57 eingeströmt, anschließend im Rohr/Rippen-Block 61 wieder gesammelt in den Bereich 62 des Sammelrohrs 56 umgelenkt, von dort wiederum in die Rohre des Rohr/Rippen-Blocks 58 eingespeist und in das Sammelrohr 61 des Sammelrohrs 55 zusammengeführt, bevor es am Fluidanschluss 64 aus dem Wärmeübertrager ausgelassen wird.
Die zweiflutige Gestaltung des Rohr/Rippen-Blocks 52 mit den Fluten 57 und
58 wird dadurch erreicht, dass das Sammelrohr 55 durch eine Trennwand 65 in zwei Bereiche 60, 63 unterteilt wird und das Fluid in den Wärmeübertrager im Bereich 60 einströmt und aus dem Wärmeübertrager aus dem Bereich 63 wieder herausströmt. Gleichzeitig dient das Sammelrohr 56 den Bereichen 61 und 62, die jedoch nicht durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, als reines Umlenksammelrohr, welches das Fluid, das aus dem Rohr/Rippen- Block 57 einströmt» sammelt und in den Rohr/Rippen-Block 58 eintässt. Weiterhin ist in Figur 3 ein Sammler 66 zu erkennen, der mit einem Fluidanschluss 67 versehen ist, so dass ein Fluid durch die Einströmöffnung des Fluidanschlusses 67 in den Sammler einströmen kann, dort gesammelt werden kann, bevor es über den Fluidanschluss 59 in den Rohr/Rippen-Block 57 über das Sammelrohr 85 einströmt. Der Sammler 66 kann wiederum entsprechend dem Sammler der Figur 2 mit einer Sammelfunktion versehen sein, wobei zusätzlich auch eine Trocknungs- und/oder eine Filterfunktion realisierbar ist.
Die Figur 4 zeigt eine Ansicht einer Anordnung eines Sammelrohrs 70 mit einem Fluidanschluss 71 und Rohren 72 des Rohr/Rippen-Blocks,
Die Rohre 72 des Rohr/Rippen-Blocks sind in drei verschiedene Rohrtypen unterteilt. Die Rohre 73 sind Bestandteil des zweiten Rohr/Rippen-Blocks und die Rohre 74 sind Bestandteil des ersten Rohr/Rippen-Blocks. Das Rohr 75 dient als Seitenteil und nimmt nicht am Fluidtransport zwischen den Sammelrohren teil. Das Rohr 76 dient als Trennung zwischen den beiden Rohr/Rippen-Blöcken und nimmt ebenfalls nicht am Fluidtransport teil. Dies ist zu erkennen, daran dass die beiden Trennwände 77 den oberen Teil 78 des Sammelrohrs vom unteren Teil 79 des Sammelrohrs abtrennt. Der Raumbereich 80 zwischen den beiden Trennwänden 77 nimmt nicht an der Funktion als Sammelrohr teil, sondern dient als Abstand zwischen den beiden Sammelrohren für die unterschiedlichen Fluide und kann als Leckageerkennungsraum dienen, für den Fall, dass eine der beiden Trennwände 77 undicht werden sollte, so dass aus einer Öffnung im Bereich des Volumens 80 dann das dort auslaufende Fluid heraustreten und beobachtet werden kann. Weiterhin dient die Trennbahn 81 dem Abschluss des Sammelrohrs.
Der Fluidanschluss 82 zum Sammelrohr wird durch den Flansch 71 realisiert, der eine Anschlussöffnung 83 aufweist, in die ein Anschlussrohr eingepasst werden kann. Die Figuren 5a bis 5d zeigen Möglichkeiten, wie ein Sammelrohr mit einem integrierten Anschlussflansch als Fluidanschluss ausgebildet werden kann. Die Figur 5a zeigt bei einem Flachrohr, das aus einem Flachrohrboden und einem Flachrohrdeckel besteht, wobei der Flachrohrboden das Teil ist» in dem die Rohröffnungen vorhanden sind und der Flachrohrdeckel das Teil ist, in dem keine Rohröffnungen eingebracht sind. Das Teil 100 stellt einen integrierten Flansch 101 mit einem Sammelrohrdeckel 102 dar, wobei dieser Sammelrohrdeckel quasi derart "integriert ist, dass die Seitenwangen 103 des Deckels von dem Flansch vorstehen und die Verbindung 104 zwischen den Seitenwänden 103 durch den Körper des Flanschs 101 gebildet wird. Im oberen Bereich wird ein Deckel 105 verwendet, der gemäß Figur 5b auf das Flanschbauteil aufgesetzt wird, so dass die Seitenwände 103 mit den Seitenwänden 106 des Deckels in axialer Richtung fluchten. Die Figuren 5c und 5d zeigen dies noch einmal in einer anderen Perspektive, so dass das Flanschbauteil 100 mit dem Deckel 105 zu einer verlötbaren Einheit zusammensetzbar ist.
Nach der Zusammensetzung der Bauteile gemäß der Figur 5a bis 5d zeigen die Figuren 8a bis 6d die Einsetzung der Trennwände gemäß der Figur 4 in das Sammelrohr und die Verbindung mit dem Rohrboden und die Einfügung der Flachrohre in die Rohröffnungen des Rohrbodens.. In den Figuren 6c und 6d ist zu erkennen, wie das Flanschbauteil 100 eine Trennwand 1 10 einsetzbar ist, wobei die untere Trennwand 110, die am endseitigen Ende des Flansches angeordnet ist, der Trennwand 81 der Figur 4 entspricht. Die beiden oberen Trennwände, vergleichbar mit den beiden Trennwänden 77 der Figur 4 dienen als Trennung zwischen dem ersten und dem zweiten Rohr/Rippen-Block,
Die Figuren 6a und 6b zeigen auf eine Konfiguration gemäß der Figuren 6c und 6d das Aufsetzen des Rohrbodens 111 und das Einsetzen der Flachrohre 1 12. Dabei ist in Figur 6b zu erkennen, dass das niederste Flachrohr 1 13 als Seitenteil dient die darauffolgenden Flachrohre 114 den ersten Rohr/Rippen- Block dienen, das darauf kommende Rohr 1 15 eine Trennung der beiden Rohr/Rippen-Blöcke bewirkt und die darauffolgenden Rohre 1 16 den ersten Rohr/Rippen-Block bilden.
Die Figur 7 zeigt schematisch eine Anordnung von Wärmeübertragern 200, bei weicher ein kühlmittelgekühlter Kondensator 201 ein Kältemittel aus einer Leitung 202 von einem nicht dargestellten Kompressor erhält, das im Kondensator 201 enthitzt und kondensiert wird» bei welchem gleichzeitig ein niedertemperaturkühlmittel, welches durch den Kondensator 201 strömt, erhitzt wird. Anschließend fließt das Kältemittel durch die Leitung 203 zum Sammler 204, wo es zumindest teilweise gesammelt und optional gefiltert und getrocknet werden kann. Anschließend fließt das Fluid durch die Leitung 205 zum Unterkühler 206, wo es weiter abgekühlt wird. Der Unterkühler 206 ist bevorzugt ein luftgekühlter Unterkühler, Danach strömt das Kältemittel durch die Leitung 207 zum Expansionsventil und zum Verdampfer.
Das Niedertemperaturkühlmittel zur Kühlung des Kältemittels im Kondensator wird in einem Niedertemperaturkreislauf 208 geführt und in einem Niedertemperaturkühler 209 gekühlt, der ein luftgekühlter Kühler ist. Der Unterkühler 206 und der Niedertemperaturkühler 209 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei unterschiedliche Bauteile.
Die Figur 8 zeigt schematisch eine Anordnung von Wärmeübertragern 300, bei welcher ein kühlmittelgekühlter Kondensator 301 ein Kältemittel aus einer Leitung 302 von einem nicht dargestellten Kompressor erhält, das im Kondensator 301 enthitzt und kondensiert wird, bei welchem gleichzeitig ein niedertemperaturkühlmittel, welches durch den Kondensator 301 strömt, erhitzt wird. Anschließend fließt das Kältemittel durch die Leitung 303 zum Sammler 304, wo es zumindest teilweise gesammelt und optional gefiltert und getrocknet werden kann. Anschließend fließt das Fluid durch die Leitung 205 zum Unterkühler 306, wo es weiter abgekühlt wird. Der Unterkühler 306 ist bevorzugt ein luftgekühlter Unterkühler. Danach strömt das Kältemittel durch die Leitung 307 zum Expansionsventil und zum Verdampfer. Das Niedertemperaturkühlmittel zur Kühlung des Kältemittels im Kondensator wird in einem Niedertemperaturkreislauf 308 geführt und in einem Niedertemperaturkühler 209 gekühlt, der ein luftgekühlter Kühler ist. Der Unterkühler 306 und der Niedertemperaturkühler 309 sind in diesem Ausführungsbeisp/el als Baueinheit gebildet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Unterkühler keine Umlenkung aufweist, so dass das Kältemittel im I-Durchfluss durch den Unterkühler strömt und auf einer Seite eintritt, durch den Unterkühler strömt und an der anderen Seite wieder austritt, wie es in Figur 1 oder 2 gezeigt ist. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der Unterkühler zumindest eine Umlenkung aufweist, so dass das Kältemittel im U-Durchfluss durch den Unterkühier strömt, dabei auf einer Seite eintritt, durch den Unterkühler strömt, an der anderen gegenüberliegenden Seite umgelenkt wird, den Unterkühler wieder durchströmt und an der Seite des Eintritts auch wieder austritt, wie es in Figur 3 gezeigt ist. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der Unterkühler mehr als eine Umlenkung, wie beispielsweise zumindest zwei Umlenkungen, aufweist, so dass das Kältemittel in den Unterkühler auf einer Seite eintritt, durch den Unterkühler strömt, umgelenkt wird, den Unterkühler wieder durchströmt, umgelenkt wird, den Unterkühler wieder durchströmt, etc. und an einer Seite wieder austritt.

Claims

Patentansprüche 1. Wärmeübertrager mit einem ersten Rohr/Rippen-Block und beiderseits des ersten Rohr/Rippen-Blocks angeordneten ersten Sammelrohren, die mit den Rohren des ersten Rohr/Rippen-Blocks kommunizieren und einem zweiten Rohr/Rippen-Block mit beiderseits des zweiten Rohr/Rippen-Blocks angeordneten zweiten Sammelrohren, die mit den Rohren des zweiten Rohr/Rippen-Blocks kommunizieren, wobei der erste Rohr-Rippenblock mit den diesbezüglichen ersten Sammelrohren einen luftseitig gekühlten Niedertemperaturkühlmittelkühler darstellt und der zweite Rohr-Rippenblock mit den diesbezüglichen zweiten Sammelrohren einen luftseitig gekühlten Kältemittelkühler darstellt, wobei die jeweils auf einer Seite des Rohr/Rippen-Blocks angeordneten
Sammelrohre des ersten und ein Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks miteinander verbunden sind.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Sammelrohre einstückig miteinander ausgebildet sind.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und das erste Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks einstückig ausgebildet sind und dass das zweite Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und das zweite Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks einstückig ausgebildet sind.
4. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und ein Sammelrohr des zweiten Rohr-Rippen- Blocks als einreihiges Rohr ausgebildet sind,
5. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und ein Sammelrohr des zweiten Rohr-Rippen- Blocks als zweireihiges Rohr ausgebildet sind, wobei jeweils ein Rohr des zweireihigen Rohrs das jeweilige Sammelrohr bildet.
6. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest ein Rohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und zumindest ein Rohr des zweiten Rohr- Rippen-Blocks jeweils als einreihiges Rohr ausgebildet sind.
7. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks und zumindest ein Rohr des zweiten Rohr- Rippen-Blocks als zweireihiges Rohr ausgebildet ist, wobei jeweils ein Rohr des zweireihigen Rohrs das jeweilige Rohr bildet.
8. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr und/oder ein Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks gleich oder ungleich ist sind zu einem Rohr und/oder zu einem Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks.
9. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Sammelrohr des ersten Rohr/Rippen-Blocks mit einem ersten und/oder einem zweiten Fluidanschluss versehen sind und das erste und/oder das zweite Sammelrohr des zweiten Rohr/Rippen-Blocks mit einem dritten und/oder vierten Fluidanschluss versehen sind.
10, Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohr/Rippenblock des Kältemittelkühlers ein Sammler vorgeschaltet ist.
1 1.Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohr/Rippenblock des Kältemittelkühlers ein Sammler zwischengeschaltet ist.
12. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler über einen Fluidanschluss an ein Sammelrohr des Kältemittelkühlers mit dem Rohr/Rippen-Block des Kältemittelkühlers fluidverbunden ist.
13. Wärmeübertrager nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidanschluss als Flansch oder als Anschlussrohr ausgebildet ist.
14. Anordnung von Wärmeübertragern, mit einem kühlmittelgekühlten Kondensator zum Enthitzen und zum Kondensieren von Kältemittel, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf von Kraftfahrzeugen, weiterhin mit einem luftgekühlten Kältemittelkühler, bei welchem das zuvor im Kondensator abgekühlte und kondensierte Kältemittel weiter abgekühlt wird.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der kühlmittelgekühlte Kondensator von einem Niedertemperaturkühlmittel aus einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf gekühlt wird.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kühlmittelgekühiten Kondensator und dem luftgekühlten Unterkühler ein Sammler im Fluidstrom angeordnet ist.
17, Anordnung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der luftgekühlte Kältemittelkühler oder Unterkühler mit einem luftgekühlten Niedertemperaturkühler des Niedertemperaturkreislaufs als Baueinheit ausgebildet ist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der luftgekühlte Kältemittelkühler oder Unterkühler von einem luftgekühlten Niedertemperaturkühler des Niedertemperaturkreislaufs getrennt ausgebildet ist, aber insbesondere mit ihm als Modul verbunden ist.
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