EP3332206B1 - Wärmeübertrager - Google Patents

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EP3332206B1
EP3332206B1 EP16745757.1A EP16745757A EP3332206B1 EP 3332206 B1 EP3332206 B1 EP 3332206B1 EP 16745757 A EP16745757 A EP 16745757A EP 3332206 B1 EP3332206 B1 EP 3332206B1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
segment
corrugation
corrugated fins
tubes
Prior art date
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EP16745757.1A
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French (fr)
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Thomas Schiehlen
Holger Schroth
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Publication date
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
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    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F28F1/325—Fins with openings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/02—Arrangements of fins common to different heat exchange sections, the fins being in contact with different heat exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/08—Fins with openings, e.g. louvers

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger with tubes and interposed corrugated fins with straight flanks and each having a curvature troughs and crests, according to the preamble of claim 1.
  • a heat exchanger is for example US 3,673,846 known.
  • a heat exchanger network and a heat exchanger equipped therewith is known, wherein the heat exchanger network has a plurality of flat tubes and arranged between the flat tubes, in heat-conducting contact with these lamellae and wherein the heat-conducting contact is made solely by mutual tension of the flat tubes and fins.
  • the lamellae are elastically deformable in the direction of the tension, whereby an assembly effort is to be reduced.
  • corrugated ribs are used between individual tubes of such heat exchangers in a known manner, which improves the heat transfer usually soldered to the pipes.
  • an adhesive bond for fixing the corrugated fins to the pipes is also known, with the adhesives used hitherto being equipped, for example, with heat conducting particles of boron nitride or aluminum in order to be able to improve the thermal conductivity of the adhesive.
  • the adhesives used hitherto being equipped, for example, with heat conducting particles of boron nitride or aluminum in order to be able to improve the thermal conductivity of the adhesive.
  • such sauceleitp adversely affect the price of the adhesive and its processing.
  • gluing a soldered network but this two production processes must be combined, which also has a negative effect on the cost.
  • soldering constructions known from the prior art are designed to compensate for manufacturing tolerances arising during assembly via the tube geometry.
  • this is not possible with a purely glued heat exchanger and, for example, with an extruded tube geometry.
  • corrugated fins are used, which can take such a compensation function.
  • the present invention addresses the problem of providing a heat exchanger of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which overcomes in particular the disadvantages known from the prior art.
  • the present invention is based on the general idea to be able to create a heat exchanger on the one hand, which can be glued, and On the other hand, however, these equip comparatively inexpensive and with appropriate tolerance compensation options and a high heat exchanger performance.
  • the heat exchanger according to the invention has in a known manner tubes and interposed corrugated fins with straight flanks and each having a curvature having wave troughs and wave crests.
  • the curvature of a wave crest can alternatively be designed in two embodiments according to the invention. In the two alternatives, the wave crests are optimized in that a minimum investment is enforced by a spring action, whereby an improved heat transfer capability and thus a minimum system performance can be guaranteed.
  • the shape of the wave crest of such a corrugated fin according to the invention is in bionic form based on the shape of a human foot. It is particularly advantageous that results in a pressure-stable rib or flank of the corrugated fin, which avoids buckling under pressurization.
  • the first alternative embodiment of a curvature of a wave crest has a curved first section and a linear second section, the second section being twice as long as the first section and the two sections having an opposing gradient between 0.1 and 0.5%. respectively.
  • the domed first section has a positive slope of +0.1 to + 0.5% while the linear second section has a negative slope of -0.1 to -0.5%.
  • the slope of the curved first section is determined between its beginning and end point.
  • the wave crests of the corrugated fin By such a curvature of the wave crests of the corrugated fin, on the one hand, a required tolerance compensation can be achieved and, on the other hand, a two-dimensional contact of the corrugated fin on the tubes, whereby a high heat transfer and thus high performance of the heat exchanger can be achieved.
  • the troughs are of course formed according to the wave crests, only in reverse, ie, for example, by an upside-down first and second section. The wave crest can thus correspond to a mirrored wave valley or vice versa.
  • the first section again passes over a high point in the second section and wherein at unloaded corrugated fins between two adjacent wave crests a tolerance distance a remains, which is dimensioned so that it is pressed when installed in the heat exchanger state to zero and thereby abut the wave crests on block together.
  • the two sections are arranged in mirror image to each other, as long as the mirror axis passes through the high point.
  • the horizontal tolerance distance a between two wave crests or between two wave troughs can thus preset determine a possible vertical spring travel, as contact after exhausting this spring travel two adjacent wave peaks or troughs and thus creates a very stable arch structure.
  • buckling of the individual flanks or corrugated ribs is prevented and, on the other hand, a sufficient pressure-stable surface is created in order to displace superfluous adhesive from the gap between the wave crest or the wave trough and the tube. This is especially important for optimum heat transfer.
  • the remaining adhesive layer is thereby reduced to a minimum while ensuring freedom from bubbles.
  • an opposing gradient of the first and second sections is about 0.3-0.4%. This makes it possible to create a comparatively shallow wave crest or a comparatively shallow wave trough, which on the one hand enables a flat and thus good heat transfer connection to the pipe and on the other hand enables the desired tolerance compensation.
  • an adhesive layer in particular by laminating, is applied on an outer side of the tubes.
  • the adhesive layer can thus be applied, in particular in the form of an adhesive film or an adhesive film, whereby the application of the adhesive layer is possible not only economically but also of extremely high quality.
  • the corrugated fins are made of a good thermally conductive material, preferably aluminum, copper, etc. This can also be thought of a combination of materials, since the adhesive layer acts insulating and thus contact corrosion is prevented.
  • the heat exchanger is expediently designed as an evaporator, as a radiator, as a condenser, as a charge air cooler, as a chiller, as an oil cooler, as a radiator or as a PTC heater.
  • a heat exchanger 1 which may be formed, for example, as an evaporator, as a radiator, as a condenser, as intercooler, as a chiller, as oil cooler, as a radiator or PTC heater, tubes 2 and interposed corrugated fins 3 with straight edges 4 and each one vault 5 having wave troughs 6 and wave crests 7 (see also the Fig. 2 and 4 ) on.
  • the corrugated fins 3 are glued to the tubes 2 via an adhesive layer 8.
  • the bulge 5 of a wave crest 6 according to the invention according to two alternative embodiments formed:
  • this has a curved first section 9 and a linear second section 10, wherein the linear second section 10 is twice as long as the first section 9.
  • the length used for this refers to an extension along a central axis 12.
  • the curved first section 9 has a slope of 0.1-0.5%, preferably between +0.3 and +0.4%, while the linear second section 10 has a gradient of -0 , 1 to -0.5%, preferably from -0.3 to -0.4%.
  • the height of the curvature 5 to the transition into the respective flanks 4 is in accordance with the Fig. 2 and 4 denoted by m.
  • the curvature 5 of a wave crest 6 (cf. Fig. 4 ) have a curved first portion 9 and a curved in the same direction second portion 10, which have the same length L (along the central axis 12) and are therefore formed the same length.
  • a tolerance distance a which is dimensioned such that it goes to zero when installed in the heat exchanger 1 state and thereby the wave crests 6 rest on block to each other.
  • the difference between the wave crests 6 and the wave troughs 7 can only be seen in a reflection with respect to the central axis 12, so that the wave crests 6 correspond to the wave troughs 7.
  • the adhesive layer 8 is applied to the outside of the tubes 2, for example by laminating, whereby such an adhesive layer 8, for example in the form of an adhesive film or an adhesive film, not only cost, but also with low layer thickness and can be reliably applied.
  • an adhesive layer 8 for example in the form of an adhesive film or an adhesive film, not only cost, but also with low layer thickness and can be reliably applied.
  • the individual corrugated fins 3 are glued to the respective adjacent tubes 2, wherein the corrugated fins 3 preferably lie flat against the tubes 2 in the region of their wave crests 6 and their wave troughs 7, thereby enabling a good heat transfer.
  • the corrugated fins 3 according to the invention are preferably formed of aluminum and thus a good heat-conducting material. In theory, a combination of different materials is grateful by gluing the corrugated fins 3 with the tubes 2, so that the corrugated fins 3 can be formed from a different material to the tubes 2, without the risk of contact corrosion exists.
  • corrugated fins 3 formed according to the invention manufacturing tolerances arising during assembly of the system 3 and pipe 2 can be compensated for particularly easily, as a result of which air inclusions and higher adhesive layer thicknesses, which have an insulating effect and thereby cause a reduced performance of the glued heat exchanger 1, can be avoided.
  • the bionic embodiment of the bulges 5 an enlargement of the contact surface on the tube 2 can be achieved, whereby a likewise improved heat transfer can be achieved.
  • the according to the Fig. 2 illustrated embodiment of the corrugated fins 3 may of course be symmetrical and not asymmetric as in the example shown.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit Rohren und dazwischen angeordneten Wellrippen mit geraden Flanken und jeweils eine Wölbung aufweisenden Wellentälern und Wellenbergen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch ein Wärmeüberträger ist z.B. aus US 3,673,846 bekannt.
  • Aus der DE 10 2006 035 209 A1 ist ein gattungsgemäßer Wärmeübertrager mit Rohren und dazwischen angeordneten Wellrippen bekannt, die Wellenberge und Wellentäler sowie dazwischen angeordnete Flanken aufweisen, wobei die Flanken mit aus deren Ebenen herausgestellten Schnitten ausgestattet sind. Die Flanken gehen dabei über eine Biegekante in die Wellenberge bzw. Wellentäler über, wobei diese Biegekanten geschwächt ausgebildet sind, so dass die bei der Biegung sich einstellende Rückfederung reduziert wird. Hierdurch soll ein Wärmeübertrager mit verbesserter Effizienz bereitgestellt werden können.
  • Aus der DE 201 18 511 U1 ist ein Wärmetauschernetz und ein damit ausgestatteter Wärmeübertrager bekannt, wobei das Wärmetauschernetz eine Mehrzahl von Flachrohren und zwischen den Flachrohren angeordneten, in wärmeleitendem Kontakt mit diesen befindlichen Lamellen besitzt und wobei der wärmeleitende Kontakt allein durch gegenseitige Verspannung der Flachrohre und Lamellen hergestellt wird. Die Lamellen sind dabei in Richtung der Verspannung elastisch verformbar, wodurch ein Montageaufwand reduziert werden soll.
  • Um bei Wärmeübertragern eine möglichst hohe Leistung erzielen zu können, werden zwischen einzelnen Rohren solcher Wärmeübertrager in bekannter Weise Wellrippen eingesetzt, die zum verbesserten Wärmeübertrag üblicherweise mit den Rohren verlötet werden. Alternativ zu einer Verlötung ist auch eine Klebeverbindung zum Fixieren der Wellrippen an den Rohren bekannt, wobei bislang die hierfür verwendeten Klebstoffe beispielsweise mit Wärmeleitpartikeln aus Bornitrid oder Aluminium bestückt wurden, um die Wärmeleitfähigkeit des Klebstoffs verbessern zu können. Derartige Wärmeleitpartikel wirken sich jedoch nachteilig auf den Preis des Klebstoffes und dessen Verarbeitung aus. Ebenfalls bekannt ist es, ein gelötetes Netz einzukleben, wobei hierzu jedoch zwei Herstellungsverfahren kombiniert werden müssen, was sich gleichfalls negativ auf die Kosten auswirkt.
  • Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lötkonstruktionen ist, dass diese darauf ausgelegt sind, Herstellungstoleranzen, die sich beim Zusammenbau ergeben, über die Rohrgeometrie auszugleichen. Dies ist bei einem rein geklebten Wärmeübertrager und beispielsweise bei einer extrudierten Rohrgeometrie jedoch nicht möglich. Aus diesem Grund werden beispielsweise Wellrippen verwendet, die eine derartige Kompensationsfunktion übernehmen können.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Wärmeübertrager der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einerseits einen Wärmeübertrager schaffen zu können, der geklebt werden kann, und andererseits diesen jedoch vergleichsweise kostengünstig und mit entsprechenden Toleranzkompensationsmöglichkeiten sowie einer hohen Wärmeübertragerleistung auszustatten. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager weist dabei in bekannter Weise Rohre sowie dazwischen angeordnete Wellrippen mit geraden Flanken und jeweils eine Wölbung aufweisenden Wellentälern und Wellenbergen auf. Die Wölbung eines Wellenberges kann dabei alternativ in zwei erfindungsgemäßen Ausführungsformen gestaltet werden. Bei den beiden Alternativen sind die Wellenberge dahingehend optimiert, dass eine Mindestanlage durch eine Federwirkung erzwungen wird, wodurch eine verbesserte Wärmeübertragungsfähigkeit und damit eine Mindestsystemleistung garantiert werden kann. Die Form des Wellenberges einer solchen erfindungsgemäßen Wellrippe ist dabei in bionischer Form an die Form eines menschlichen Fußes angelehnt. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass sich eine druckstabile Rippe bzw. Flanke der Wellrippe ergibt, was ein Ausknicken unter Druckbeaufschlagung vermeidet. Prinzipiell weist die erste alternative Ausführungsform einer Wölbung eines Wellenberges einen gewölbten ersten Abschnitt und einen linearen zweiten Abschnitt auf, wobei der zweite Abschnitt doppelt so lang ist wie der erste Abschnitt und wobei die beiden Abschnitte eine gegenläufige Steigung zwischen 0,1 und 0,5% aufweisen. Dies bedeutet, dass der gewölbte erste Abschnitt eine positive Steigung von +0,1 bis +0,5% aufweist, während der lineare zweite Abschnitt eine negative Steigung von -0,1 bis -0,5% aufweist. Die Steigung des gewölbten ersten Abschnitts wird dabei zwischen seinem Anfangs- und Endpunkt bestimmt. Durch eine derartige Wölbung der Wellenberge der Wellrippe kann einerseits ein erforderlicher Toleranzausgleich erreicht werden und andererseits eine flächige Anlage der Wellrippe an den Rohren, wodurch ein hoher Wärmeübertrag und damit eine hohe Leistung des Wärmeübertragers erzielt werden können. Die Wellentäler sind dabei selbstverständlich entsprechend den Wellenbergen ausgebildet, nur in umgekehrter Form, d.h. beispielsweise durch einen auf Kopf stehenden ersten und zweiten Abschnitt. Der Wellenberg kann somit einem gespiegelten Wellental oder umgekehrt entsprechen.
  • Bei der zweiten alternativen Ausführungsform der Wölbung eines Wellenberges weist dieser ebenfalls einen gewölbten ersten und einen gewölbten zweiten Abschnitt auf, die jedoch in diesem Fall gleich lang sind, wobei der erste Abschnitt wieder über einen Hochpunkt in den zweiten Abschnitt übergeht und wobei bei unbelasteten Wellrippen zwischen zwei benachbarten Wellenbergen ein Toleranzabstand a verbleibt, der so dimensioniert ist, dass er bei in den Wärmeübertrager eingebautem Zustand auf null gedrückt wird und dadurch die Wellenberge auf Block aneinander anliegen. Die beiden Abschnitte sind dabei spiegelbildlich zueinander angeordnet, sofern die Spiegelachse durch den Hochpunkt geht. Der horizontale Toleranzabstand a zwischen zwei Wellenbergen bzw. zwischen zwei Wellentälern, kann somit voreingestellt einen möglichen vertikalen Federweg bestimmen, da sich nach Ausschöpfen dieses Federweges zwei benachbarte Wellenberge oder zwei Wellentäler kontaktieren und dadurch ein äußerst stabiles Bogentragwerk entsteht. Hierdurch wird zum einen ein Ausknicken der einzelnen Flanken bzw. Wellrippen verhindert und zum anderen eine ausreichende druckstabile Oberfläche geschaffen, um überflüssigen Klebstoff aus dem Spalt zwischen dem Wellenberg bzw. dem Wellental und dem Rohr zu verdrängen. Dies ist insbesondere für einen optimalen Wärmeübertrag wichtig. Die verbleibende Klebstoffschicht wird dadurch auf ein Minimum reduziert bei gleichzeitiger Gewährleistung einer Blasenfreiheit.
  • Generell lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager folgende Vorteile erzielen:
    • Ausgleich von Herstellungstoleranzen, die im Zusammenbau des Systems Wellrippe und Rohr ausgeglichen werden müssen, wodurch äußerst dünne Klebeschichtdicken realisierbar sind und dadurch die Leistung des Wärmeübertragers gesteigert werden kann,
    • Vergrößerung einer Anlagefläche der Wellrippe am Rohr und damit ein verbesserter Wärmeübertrag,
    • eine Federwirkung durch den Ausgleich der Herstellungstoleranzen im Zusammenbau und Erzeugen einer gleichmäßigen Klebstoffschicht in einem exakt vordefinierten Bereich,
    • eine Druckstabilität der Wellrippe ohne die Gefahr des Ausknickens bei gleicher Materialstärke,
    • niedrigere Kosten in Bezug auf Energie und Ressourcen sowie die Möglichkeit, Wellrippen und Rohre aus unterschiedlichen Materialien miteinander zu verbinden, da die Klebeschicht elektrisch isolierend ist und dadurch eine Kontaktkorrosion unterbindet,
    • erhebliche CO2-Einsparung bei der Herstellung durch Entfall von Lötöfen und der hierfür benötigten Energie.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung beträgt eine gegenläufige Steigung des ersten und des zweiten Abschnitts ca. 0,3-0,4%. Hierdurch lässt sich ein vergleichsweise flacher Wellenberg bzw. ein vergleichsweise flaches Wellental schaffen, welches einerseits eine flächige und damit gut wärmeübertragende Anbindung an das Rohr ermöglicht und andererseits den gewünschten Toleranzausgleich ermöglicht.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist auf einer Außenseite der Rohre eine Klebeschicht, insbesondere durch Kaschieren, aufgebracht. Mittels eines derartigen Kaschierens kann somit die Klebeschicht insbesondere in der Art einer Klebefolie oder eines Klebefilms aufgebracht werden, wodurch das Aufbringen der Klebeschicht nicht nur wirtschaftlich, sondern zudem auch qualitativ äußerst hochwertig möglich ist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Wellrippen aus einem gut wärmeleitfähigem Werkstoff, vorzugsweise Aluminium, Kupfer etc. ausgebildet. Hierbei kann auch an eine Materialkombination gedacht werden, da die Klebeschicht isolierend wirkt und damit eine Kontaktkorrosion unterbunden wird.
  • Zweckmäßig ist der Wärmeübertrager als Verdampfer, als Motorkühler, als Kondensator, als Ladeluftkühler, als Chiller, als Ölkühler, als Heizkörper oder als PTC-Zuheizer ausgebildet. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltiges Einsatzgebiet sich für die erfindungsgemäßen Wellrippen und auch für den erfindungsgemäßen Wärmeübertrager bietet.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch,
    • Fig. 1
    eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit Wellrippen gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform,
    Fig. 2
    eine Detaildarstellung der Wellrippe gemäß der ersten alternativen Ausführungsform,
    Fig. 3
    eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch mit Wellrippen gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform,
    Fig. 4
    eine Detaildarstellung der Wellrippen gemäß der zweiten alternativen Ausführungsform.
  • Entsprechend den Fig. 1 und 3, weist ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager 1, der beispielsweise als Verdampfer, als Motorkühler, als Kondensator, als Ladeluftkühler, als Chiller, als Ölkühler, als Heizkörper oder als PTC-Zuheizer ausgebildet sein kann, Rohre 2 sowie dazwischen angeordnete Wellrippen 3 mit geraden Flanken 4 und jeweils eine Wölbung 5 aufweisenden Wellentälern 6 und Wellenbergen 7 (vgl. auch die Fig. 2 und 4) auf. Die Wellrippen 3 sind dabei über eine Klebeschicht 8 mit den Rohren 2 verklebt. Um nun einen möglichst optimalen Wärmeübertrag zwischen den Wellrippen 3 und den Rohren 2 und zugleich eine mögliche Kompensation von Fertigungstoleranzen erreichen zu können, ist die Wölbung 5 eines Wellenberges 6 erfindungsgemäß entsprechend zweier alternativer Ausführungsformen ausgebildet:
    Bei der ersten alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wölbung 5 weist diese einen gewölbten ersten Abschnitt 9 und einen linearen zweiten Abschnitt 10 auf, wobei der lineare zweite Abschnitt 10 doppelt so lang ist wie der erste Abschnitt 9. Die hierfür angesetzte Länge bezieht sich dabei auf eine Erstreckung entlang einer Mittelachse 12. Der gewölbte erste Abschnitt 9 besitzt dabei eine Steigung von 0,1-0,5%, vorzugsweise zwischen +0,3 und +0,4%, während der lineare zweite Abschnitt 10 eine hierzu gegenläufige Steigung von -0,1 bis -0,5%, vorzugsweise von -0,3 bis -0,4% besitzt. Die Höhe der Wölbung 5 bis zum Übergang in die jeweiligen Flanken 4 ist dabei gemäß den Fig. 2 und 4 mit m bezeichnet. Die Steigung des gewölbten ersten Abschnitts 9 wird dabei zwischen seinem Anfangs- und Endpunkt bestimmt, wobei für die Steigung S = m/L gilt.
  • Betrachtet man die zweite alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellrippe 3, so weist deren Wölbung 5 eines Wellenberges 6 (vgl. Fig. 4) einen gewölbten ersten Abschnitt 9 und einen in gleicher Richtung gewölbten zweiten Abschnitt 10 auf, die dieselbe Länge L (entlang der Mittelachse 12) aufweisen und demnach gleichlang ausgebildet sind. Bei unbelasteter Wellrippe 3 verbleibt zwischen zwei benachbarten Wellenbergen 5 ein Toleranzabstand a, der derart dimensioniert ist, dass er bei in den Wärmeübertrager 1 eingebautem Zustand auf null geht und dadurch die Wellenberge 6 auf Block aneinander anliegen.
  • Der Unterschied zwischen den Wellenbergen 6 und den Wellentälern 7 ist lediglich in einer Spiegelung bezüglich der Mittelachse 12 zu sehen, so dass die Wellenberge 6 den Wellentälern 7 entsprechen.
  • Die Klebeschicht 8 ist dabei auf der Außenseite der Rohre 2 aufgebracht, beispielsweise durch Kaschieren, wodurch eine derartige Klebeschicht 8, beispielsweise in der Art eines Klebefilms oder einer Klebefolie, nicht nur kostengünstig, sondern auch mit geringer Schichtdicke und zuverlässig aufgebracht werden kann. Im Bereich ihrer Wellenberge 6 und ihrer Wellentäler 7 sind dabei die einzelnen Wellrippen 3 mit den jeweils benachbarten Rohren 2 verklebt, wobei die Wellrippen 3 im Bereich ihrer Wellenberge 6 und ihrer Wellentäler 7 vorzugsweise flächig an den Rohren 2 anliegen und dadurch einen guten Wärmeübertrag ermöglichen.
  • Die erfindungsgemäßen Wellrippen 3 sind dabei vorzugsweise aus Aluminium und damit einem gut wärmeleitenden Werkstoff ausgebildet. Rein theoretisch ist durch ein Verkleben der Wellrippen 3 mit den Rohren 2 auch eine Kombination unterschiedlicher Werkstoffe dankbar, so dass die Wellrippen 3 aus einem zu den Rohren 2 unterschiedlichem Material ausgebildet werden können, ohne dass die Gefahr einer Kontaktkorrosion besteht.
  • Mit den erfindungsgemäß geformten Wellrippen 3 lassen sich besonders leicht Herstellungstoleranzen, die im Zusammenbau des Systems 3 und Rohr 2 entstehen, ausgleichen, wodurch Lufteinschlüsse und höhere Klebeschichtdicken, die isolierend wirken und dadurch eine Minderleistung des geklebten Wärmeübertragers 1 bewirken, vermieden werden können. Durch die bionische Ausführungsform der Wölbungen 5 kann auch eine Vergrößerung der Anlagefläche am Rohr 2 erreicht werden, wodurch ein ebenfalls verbesserter Wärmeübertrag erzielbar ist. Die gemäß der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Wellrippen 3 kann dabei selbstverständlich auch symmetrisch ausgebildet sein und nicht wie im dargestellten Beispiel asymmetrisch.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Wellrippe 3 erzielbare Federwirkung lässt somit selbst bei geringen Schichtdicken Herstellungstoleranzen vergleichsweise einfach kompensieren. Durch das Auf-Block-Fahren der einzelnen Wellenberge 6 bzw. Wellentäler 7 bei der Wellrippe 3 gemäß den Fig. 3 und 4 kann zudem ein besonders stabiles System geschaffen werden, bei welchem ein unerwünschtes Ausknicken der Flanken 4 zuverlässig vermieden werden kann.
    Durch das Kleben des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 lassen sich darüber hinaus erhebliche Kostenvorteile, insbesondere hinsichtlich eingesetzter Ressourcen und hinsichtlich eingesetzter Energie, insbesondere im Hinblick auf einen Lötprozess, erreichen, wodurch eine CO2-Bilanz deutlich verbessert werden kann.
  • Eingesetzt werden kann ein derartiger Wärmeübertrager 1 beispielsweise in einer Brennkraftmaschine 11.

Claims (8)

  1. Wärmeübertrager (1) mit Rohren (2) und dazwischen angeordneten Wellrippen (3) mit geraden Flanken (4) und jeweils eine Wölbung (5) aufweisenden Wellentälern (7) und Wellenbergen (6),
    dadurch gekennzeichnet, wobei
    - die Wölbung (5) eines Wellenberges (6) einen gewölbten ersten Abschnitt (9) und einen linearen zweiten Abschnitt (10) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (10) doppelt so lang ist wie der erste Abschnitt (9) und der erste Abschnitt (9) und der zweite Abschnitt (10) eine gegenläufige Steigung von 0,1 bis 0,5 % aufweisen, oder
    - die Wölbung (5) eines Wellenberges (6) einen gewölbten ersten Abschnitt (9) und einen gleichlangen und in gleicher Richtung gewölbten zweiten Abschnitt (10) aufweist, wobei bei unbelasteten Wellrippen (3) zwischen zwei benachbarten Wellenbergen (6) ein Toleranzabstand a verbleibt, der so dimensioniert ist, dass er bei in den Wärmeübertrager (1) eingebautem Zustand auf null geht und dadurch die Wellenberge (6) auf Block aneinander anliegen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf einer Außenseite der Rohre (2) eine Klebeschicht (8) durch Kaschieren aufgebracht ist.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wellentäler (7) umgekehrten Wellenbergen (6) entsprechen.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wellrippen (3) im Bereich ihrer Wellenberge (6) und ihrer Wellentäler (7) mit den Rohren (2) verklebt sind.
  4. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die gegenläufige Steigung des ersten und des zweiten Abschnitts (9,10) 0,3 - 0,4 % beträgt.
  5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Wärmeübertrager (1) als Verdampfer, als Motorkühler, als Kondensator, als Ladeluftkühler, als Chiller, als Ölkühler, als Heizkörper oder als PTC-Zuheizer ausgebildet ist.
  6. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wellrippen (3) aus Aluminium ausgebildet sind.
  7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wellrippen (3) im Bereich ihrer Wellenberge (6) und ihrer Wellentäler (7) flächig an den Rohren (2) anliegen.
  8. Brennkraftmaschine (11) mit einem Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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