WO2006056189A1 - Wärmetauscher für ein luftheizgerät und verfahren zum herstellen eines wärmetauschers - Google Patents

Wärmetauscher für ein luftheizgerät und verfahren zum herstellen eines wärmetauschers Download PDF

Info

Publication number
WO2006056189A1
WO2006056189A1 PCT/DE2005/002124 DE2005002124W WO2006056189A1 WO 2006056189 A1 WO2006056189 A1 WO 2006056189A1 DE 2005002124 W DE2005002124 W DE 2005002124W WO 2006056189 A1 WO2006056189 A1 WO 2006056189A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
core
air
heat
air heater
Prior art date
Application number
PCT/DE2005/002124
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Ludwig
Original Assignee
Webasto Ag
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto Ag filed Critical Webasto Ag
Priority to US11/720,260 priority Critical patent/US20080093063A1/en
Priority to CA002595209A priority patent/CA2595209A1/en
Priority to EP05820812A priority patent/EP1815193A1/de
Priority to JP2007541683A priority patent/JP2008521666A/ja
Publication of WO2006056189A1 publication Critical patent/WO2006056189A1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular 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
    • F28F1/124Tubular 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 being formed of pins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/065Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators using fluid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular 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
    • F28F1/24Tubular 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F28F1/422Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element with outside means integral with the tubular element and inside means integral with the tubular element
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49377Tube with heat transfer means
    • Y10T29/49378Finned tube
    • Y10T29/49384Internally finned

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for an air heater for integration into an air-conducting housing, which has a heat exchanger body with a longitudinal axis auf ⁇ .
  • the invention further relates to various methods for producing a heat exchanger for an air heater for integration into an air-conducting housing, in particular a housing of a vehicle air conditioner, wherein the heat exchanger has a heat exchanger body with a longitudinal axis aufwei ⁇ send heat exchanger core and heat transfer surfaces up.
  • auxiliary heaters for vehicles are mainly installed separately from the vehicle's own heating / air-conditioning unit, also referred to herein as a vehicle air-conditioning unit.
  • Der ⁇ like additional heaters are, for example, realized as Heilmorege ⁇ devices that are used as auxiliary heater and / or as StandMapun ⁇ conditions.
  • One problem is related to the high weight of the heat exchanger body, which is generally produced by a pressure casting technique. Due to the high weight, in particular, the housing carrying the vehicle heater must be designed to be correspondingly stable.
  • the heat transfer from the combustion gases to the heat exchanger furthermore plays an important role.
  • This heat transfer should also be improved, in order to be able to thereby provide, in particular, greater freedom in the construction of the heat exchanger.
  • an air heater Another important requirement for an air heater is to arrange it so that a passage of combustion gases is excluded in the air flowing around the air heater. Furthermore, it is to be ensured that the air used for the combustion is taken from the outer region of the motor vehicle, that is to say, in particular, not from the interior. An improvement with regard to the location of the various connecting pieces of the air heater is also desirable.
  • the invention is based, at least in part, to overcome the abovementioned problems by appropriate solutions, in particular with regard to the flow behavior and the heat transfer.
  • the invention builds on the generic heat exchanger in that the heat exchanger body on its outer side has a plurality of substantially along the circumference extending corrugated fins that provide heat transfer surfaces available.
  • the corrugated shape of the ribs improves the heat transfer from the heat exchanger to the air to be heated, which flows through the spaces between the ribs, in particular due to the enlargement of the surface area available for the heat transfer. Furthermore, the ribs obtained by the corrugated shape increased stability.
  • the heat exchanger body has a heat exchanger core and that the plurality of corrugated fins is at least partially applied to the heat exchanger core by means of a separate component or as separate components.
  • This separate production possibility is considered to be advantageous against the background of a possible weight reduction and a higher variability with regard to the design of the components and the production methods.
  • the crabtau ⁇ shear body has a heat exchanger core and that the plurality of corrugated fins is at least partially einstü ⁇ ckig formed with the heat exchanger core.
  • the plurality of corrugated fins shrunk onto the heat exchanger core and / or pressed on. It makes sense not to fasten such heat transfer surfaces to the heat transfer core via screw connections or similar connections, but rather by welding, soldering, shrinking or pressing on one or more pushed-on surface parts or entire packages.
  • the invention is based on the generic method da ⁇ by the fact that the politicians (2004)leyerAveman on its outer side has a plurality of substantially along the circumference extending corrugated fins, which provide kilometers await ⁇ ⁇ geropter available, the kilometersleyer ⁇ core and the corrugated fins at least partially be made separately.
  • the advantages and particularities of the heat exchanger according to the invention are also realized in the context of a method.
  • the invention also builds on the generic method in that the heat exchanger body on its outer side a plurality of essentially along the circumference extending corrugated fins auf ⁇ has, provide the heat exchanger surfaces available, the heat exchanger core and the heat exchanger surfaces are made in one piece.
  • the cherrieshielleyerk ⁇ rper and the heat exchanger bottom are made separately.
  • Such a multi-part design of the heat exchanger body increases the variability with regard to possible structural variants as well as with regard to possible production methods.
  • by manufacturing the heat exchanger bottom separately from the heat exchanger core it is possible to use additional manufacturing methods for the heat exchanger core. With a suitable choice of the manufacturing process can thereby reduce the weight of the heat exchanger.
  • heat exchanger head is provided. If such a heat exchanger head is present, the separate production makes sense. Depending on the geometric design of the burner head or the burner unit, however, it is also possible to completely dispense with the heat exchanger head. It is possible that the heat exchanger core is manufactured as diecasting part. Although such a die-cast part is comparatively heavy, it is comparatively inexpensive to manufacture on the other hand.
  • the heat exchanger core has an inner profile.
  • the heat-transmitting inner surface of the heat exchanger can be increased, so that in turn the total space can be reduced in total.
  • the heat exchanger core is manufactured in an extrusion molding process.
  • the wall thicknesses of the heat exchanger can be selected to be lower in comparison to diecasting processes, in particular due to non-demanding draft angles, so that the total weight can be reduced.
  • Thinner internal ribbing can also be provided in comparison to diecasting, so that in turn an enlarged heat-transmitting inner surface is provided.
  • the extrusion process it is possible to integrate in the extruded profile, the geometry for Be ⁇ consolidation of heat exchanger head, burner, (2004)erbo ⁇ the etc., for example in the form of core holes for holes.
  • cross-sectional geometry is oval.
  • cross-sectional geometry of the cross-sectional geometry of an aircraft wing is similar.
  • cross-sectional geometry may be spindle-shaped.
  • the heat exchanger body has on its outer side a plurality of rods which provide heat transfer surfaces available. By means of such a multiplicity of bars, a very large surface can be made available for heat transfer to the air to be heated.
  • the heat exchanger body may have a heat exchanger core and for the plurality of rods to be applied at least partially to the heat exchanger core by means of a separate component.
  • the heat exchanger body prefferably has a heat exchanger core and for the plurality of rods to be formed at least partially in one piece with the heat exchanger core.
  • the rods on a separate component or in one piece with the heat exchanger core, different advantages can be recognized, for example on the one hand with regard to variability and on the other hand with regard to the simplicity of the overall manufacturing process.
  • the heat exchanger body is constructed from a plurality of heat exchanger body modules. Also this in turn increases the variability, since differently structured and, in particular, different sized heat exchangers can be produced from individual heat exchanger body modules.
  • the heat exchanger body modules are manufactured in a die casting process. If you do not want to deviate from the production of the heat exchanger in the conventional die-casting process, the modular production offers advantages, since only short and thereby less demanding draft angles are erforder ⁇ Lich.
  • the heat exchanger body modules are at least partially identical. There are then, especially in the case of the die-casting process, no different tools required.
  • the heat exchanger body is at least partially manufactured in a pressure casting process using two cores, the cores being removed in opposite demolding directions. As a result, the maximum thickness of the Entformungsschrägen can be reduced, resulting in a weight saving.
  • the flow guide elements are designed in the manner of a screw thread, as blades, meander-shaped components, baffles and / or perforated tubes. These and many other possibilities improve the overall heat transfer.
  • a flange plate is provided by means of sealing elements between a Montagestel ⁇ le for the air heater and the flange plate and zwi ⁇ tween the air heater and the Flange plate at least ei ⁇ ne exhaust discharge seals against the vehicle interior.
  • a flange plate ensures that the exhaust gas can be conducted to the outside air as short a path as possible, whereby there is no danger of exhaust gases entering the interior of the vehicle.
  • the flange plate seals a combustion air supply against the Anlagenin ⁇ nenraum.
  • the combustion air is taken from the exterior of the vehicle.
  • the flange plate has a passage for a fuel supply.
  • all connections through which gases and liquids are transported are located in the area of the flange plate.
  • the invention is based on the finding that an air heater can be integrated into a heating air conditioning system of a motor vehicle, in particular of a commercial vehicle, in an economical manner which is suitable with regard to functionality. This can be attributed in particular to the positive properties of the heat exchanger with regard to the flow and heat transfer behavior.
  • Figure 1 is a perspective view of a Beercream ⁇ device
  • Figure 2 is a perspective view of a BeerLite ⁇ device without heat exchanger
  • FIG. 3 shows a perspective view of an air heater without heat exchanger, disassembled into burner head and burner unit
  • FIG. 4 is a perspective view of a heat exchanger
  • FIG. 5 is a perspective view of individual compo nents a heat exchanger
  • FIG. 6 is a perspective view of an air heater with a housing attachment arranged thereon;
  • Figure 7 is a sectional view of a heat exchanger core with an oval cross-section
  • FIG. 8 shows a sectional view of a heat exchanger core with a wing-shaped cross section
  • Figure 9 is a sectional view of a heat exchanger core with spindle-shaped cross-section
  • Figure 10 shows a heat exchanger and a separate component for heat transfer in perspective Darstel ⁇ development
  • FIG. 12 shows a heat exchanger in perspective illustration
  • FIG. 14 is a perspective view of a plurality of identical heat exchanger body modules
  • FIG. 15 is a cutaway perspective view of a heat exchanger;
  • FIG. 16 shows a perspective view of a combustion tube;
  • FIG. 17 shows a perspective view of a combustion tube
  • Figure 18 is a perspective view of a Brennroh ⁇ res.
  • FIG. 19 is a perspective view of a connection area of an air heater with flange plate.
  • the air heater 12 comprises a heat exchanger 10, which is mounted on a burner unit 60, and a burner head 62.
  • the burner head 62 includes a blower motor 64 and a control unit 66, the essential components a combustion air blower unit 68 form.
  • a nozzle 56 is further provided for a Brenn ⁇ air supply.
  • On the burner unit 60 ei ⁇ ne fuel supply 58 and a nozzle 54 are provided for a Ab ⁇ gas discharge.
  • a flange plate 48 which has openings for the passage of the fuel feed 58 and the combustion air supply 56, is disposed on the exhaust gas discharge 54. The function of the flange plate 48 will be explained in more detail with reference to FIG.
  • the on the Nergnac 60 patch heat exchanger 10 has on its outer side a rib structure, thereby increasing the area for heat transfer to the heat exchanger 10 flowing around the air.
  • the air heater 12 is preferably angeord ⁇ net so with respect to the air flow of the air to be heated, that the air flows in and out perpendicular to the axis of the heat exchanger 10 and the heat exchanger 10 flows um ⁇ .
  • FIG. 2 shows a perspective view of an air heater 12 without heat exchanger.
  • the burner unit 60 comprises a burner tube 70, in which hot gases are produced by flame formation, which transfer their heat energy to the heat exchanger 10, not shown in FIG.
  • a plurality of holes 72 are formed in the shell of the burner tube 70.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an air heater 12 without a heat exchanger, disassembled into the burner head and burner unit. It is clear from this representation that the burner head 60 is connected to the burner unit 60 via a flange connection 74, 76. Furthermore, it becomes clear in this representation that the flange plate 48 is firmly connected to the exhaust gas outlet 54, while a passage in the flange plate is provided for the combustion air feed 56.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a heat exchanger 10.
  • a rib structure can be seen, which provides heat transfer surfaces 22.
  • Figure 5 shows a perspective view of individual components of a heat exchanger 10.
  • the heat exchanger 10 is designed in several parts. It comprises a heat exchanger core 20, components 24 with heat exchanger surfaces 22, a heat exchanger base 16 and a heat exchanger head 18. Depending on the design of the burner head 62 and / or the burner unit 60, the heat exchanger head 18 may be dispensable.
  • an inner profile 30 is provided in order to improve the heat transfer from the hot gases arising in the burner tube 70 to the heat exchanger 10.
  • the heat exchanger head 18 and the heat exchanger base 16 can be produced by various techniques, for example by deep drawing, die casting or by machining. The individual parts can then be connected to one another by various connecting techniques, for example by welding, soldering, gluing and / or screwing. Since combustion gases occur within the heat exchanger 10, it is essential that a gas-tight connection is provided between heat exchanger head 18, heat exchanger core 20 and heat exchanger bottom 16.
  • the heat exchanger core with components 24 fastened thereto with heat transfer surfaces 22 is also referred to as heat exchanger body 14.
  • FIG. 6 shows a perspective view of an air heater 12 with a housing fastening 74 arranged thereon.
  • the air heater 12 can be fastened to a surrounding housing.
  • the housing fastener 74 is above the heat exchanger Kopf 18 and the heat exchanger base 16 attached to the air heater 12.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a heat exchanger core with an oval cross-section.
  • the heat exchanger core 20 has an inner profile 30.
  • the finer this inner profile 30 is madestal ⁇ Tet, the larger the surface, which is for a heat transfer from the hot gases to the heat exchanger 10 is available.
  • a heat exchanger core 20, as shown here can be produced, for example, by an extrusion process. As a result, small wall thicknesses can be ensured in order to ensure a low weight on the one hand and a large surface for the heat transfer on the other hand.
  • fastening means for example openings 76, are arranged for fastening the further components.
  • the oval cross-sectional geometry 32 of the heat exchanger 20 can improve the flow conditions for the air flowing around the heat exchanger 20 to be heated. Since the heat exchanger base 16 is a component manufactured separately from the heat exchanger core 20, the production of the heat exchanger core 20 is simplified.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a heat exchanger core with a wing-shaped cross-section.
  • FIG. 9 shows a sectional view of a heat exchanger core with a spindle-shaped cross section.
  • the cross-sectional geometries shown here namely the flight-shaped cross-sectional geometry 34 and the spindle-shaped cross-sectional geometry 30, are to be understood as further examples of a geometry favorable for the flow around the heat exchanger 20.
  • FIG. 10 shows a heat exchanger 10 and a separate component 24 for heat transfer in a perspective view.
  • the illustrated component 24 is manufactured separately from the heat exchanger core 20.
  • the components 24 already placed on the heat exchanger core 20 are fastened there by shrinking or pressing on individual or several pushed-on components 24 or entire packages.
  • FIG. 11 shows a heat exchanger in a perspective view.
  • the heat exchanger 10 shown here has an extremely large surface area for the transfer of heat to the air flowing around it. This is realized in that the heat transfer surface 22 is provided by a plurality of rods 26.
  • FIG. 12 shows a heat exchanger in perspective view.
  • an extremely large heat transfer surface is available, since rods 26 are also provided in large numbers to provide this heat transfer surface 22.
  • an inner profile 30 can be seen. In the present embodiment, this inner profile partially continues the outer bars 26 or bar rows.
  • the rods 26 both of the embodiment according to FIG. 12 and of the embodiment according to FIG. 11 can either be mounted externally on the heat exchanger surface by a separately produced component or can be realized by the subsequent processing of an extruded profile by means of reshaping or machining processes.
  • FIG. 13 shows a heat exchanger 10 in a perspective view.
  • FIG. 14 shows a plurality of identical heat exchanger body modules 38 in perspective view.
  • the embodiment shown here is of particular interest if the heat exchanger is not to be produced by extrusion, as mentioned above, but, as usual, by a die casting process. Die casting methods have the disadvantage that large wall thicknesses can occur due to draft angles.
  • a plurality of heat exchanger body modules 38 are provided, wherein each individual heat exchanger body module 38 has only a small axial length. Consequently, wall thickness can be saved due to short Entungsungsschrägen.
  • FIG. 15 shows a cutaway perspective view of a heat exchanger 10.
  • demolding slopes can be kept short. Namely, by making the heat exchanger 10 made as a die-cast part with two cores which are taken out in two opposite demolding plates 40, 42, the wall thickness can also be kept small.
  • FIGS. 16, 17, 18 show a perspective view of combustion tubes 70.
  • FIG. 17 shows a perspective view of a combustion tube.
  • FIG. 18 shows a perspective view of a combustion tube.
  • the hot gas by means of flow guiding parts within the heat exchanger 10 to the inner ribbing 30 or its inner wall, as efficiently as possible.
  • FIG. 17 shows a helical flow-conducting part 44.
  • the flow guide part can be realized in the form of blades, meander-like geometries, baffles and perforated tubes, such a perforated tube having a plurality of holes 46 being shown in FIG. 18 in addition to the hole profile formed by the holes 72.
  • FIG. 19 shows a perspective illustration of a connection region of an air heater with a flange plate 48.
  • the flange plate 48 serves to mount the air heater 10 to the vehicle body or to a housing or other component fastened to the vehicle.
  • the flange plate 48 is sealed against the air heater 12 and against the mounting location, that is to say the vehicle body, for example.
  • the seals can be realized, for example, by means of sealing rings.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (10) für ein Luftheizgerät (12) zur Integration in ein Luft führendes Gehäuse, welcher einen Wärmetauscherkörper (14) mit einer Längsachse aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wärmetauscherkörper (14) an seiner Außenseite eine Vielzahl von sich im Wesentlichen entlang des Umfangs erstreckenden gewellten Rippen (28) aufweist, die Wärmeübertragerflächen zur Verfügung stellen.

Description

Wärmetauscher für ein Luftheizgerät und Verfahren zum Her- stellen eines Wärmetauschers
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Luft- heizgerät zur Integration in ein Luft führendes Gehäuse, welcher einen Wärmetauscherkörper mit einer Längsachse auf¬ weist.
Die Erfindung betrifft weiterhin verschiedene Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers für ein Luftheizgerät zur Integration in ein Luft führendes Gehäuse, insbesondere ein Gehäuse eines Fahrzeugklimagerätes, wobei der Wärmetauscher einen Wärmetauscherkörper mit einem eine Längsachse aufwei¬ senden Wärmetauscherkern und Wärmeübertragerflächen auf- weist.
Derzeit werden kraftstoffbetriebene Zusatzheizungen für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge, hauptsächlich getrennt von der fahrzeugeigenen Heiz-Klimaeinheit, vorlie- gend auch als Fahrzeugklimagerät bezeichnet, verbaut. Der¬ artige Zusatzheizungen sind beispielsweise als Luftheizge¬ räte realisiert, die als Zuheizer und/oder als Standheizun¬ gen zum Einsatz kommen.
Seit geraumer Zeit gehen Bestrebungen dahin, Luftheizgeräte in die fahrzeugeigene Heiz-Klimaeinheit zu integrieren. Dies spart Bauraum und erforderliche Komponenten. Ein Bei¬ spiel für eine derartige Anordnung ist in der DE 102 11 591 Al dargestellt. Die für die Einbindung des Luftheizgerätes in die Heiz-Kli- maeinheit gewählte Position und der Aufbau des Luftheizge¬ rätes sind für die Funktion, die Wirtschaftlichkeit und die Sicherheit der Einbindung maßgeblich verantwortlich. Man ist daher bestrebt, die verschiedenen mit der Einbringung des Luftheizgerätes in die Heiz-Klimaeinheit in Verbindung stehenden Problematiken zu erkennen und diesbezügliche Lö¬ sungen bereitzustellen, so dass letztlich ein gelungenes Gesamtkonzept zur Verfügung steht.
Ein Problemkreis hängt mit dem hohen Gewicht des Wärmetau¬ scherkörpers zusammen, der im allgemeinen durch eine Druck¬ gusstechnik gefertigt ist. Aufgrund des hohen Gewichts muss insbesondere das das Fahrzeugheizgerät tragende Gehäuse entsprechend stabil ausgeführt sein.
Der sich in axiale Richtung länglich erstreckende Wärmetau¬ scher soll bei den vorgeschlagenen Konzepten senkrecht zu dieser Richtung umströmt werden. Eine solche Umströmung führt zwangsläufig zu hohen Luftverwirbelungen und somit zu hohen Strömungsverlusten. Will man dies durch eine Vergrö¬ ßerung des den Wärmetauscher ungebenden Bauraums ausglei¬ chen, dann hat dies zur Folge, dass insgesamt der Bauraum für die Heiz-Klimaanlage vergrößert werden muss. Es sind daher Lösungen erforderlich, die das Strömungsverhalten und die Wärmeübertragung des Wärmetauschers begünstigen.
Weiterhin besteht der Wunsch, bereits vorhandene Komponen- ten der Luftheizgeräte auch im Zusammenhang mit dem Konzept des Einbaus des Luftheizgerätes in eine Heiz-Klimaanlage weiterhin verwenden zu können. Man ist daher bestrebt, den Wärmetauscher möglichst variabel aufzubauen, um so diesel¬ ben Konzepte im Zusammenhang mit verschiedenen Typen von Luftheizgeräten verwenden zu können. Dieser Wunsch nach Va¬ riabilität betrifft auch die Herstellung des Wärmetau- schers.
Neben der Umstrδmung des Wärmetauschers von der durch ihn zu erwärmenden Luft spielt weiterhin die Wärmeübertragung von den Verbrennungsgasen auf den Wärmetauscher eine wich- tige Rolle. Auch diese Wärmeübertagung soll verbessert wer¬ den, um hierdurch insbesondere eine größere Freiheit beim Aufbau des Wärmeübertragers bereitstellen zu können.
Eine weitere wichtige Anforderung an ein Luftheizgerät be- steht darin, dieses so anzuordnen, dass ein Übertritt von Verbrennungsgasen in die das Luftheizgerät umströmende Luft ausgeschlossen ist. Weiterhin soll sichergestellt werden, dass die für die Verbrennung verwendete Luft dem Außenbe¬ reich des Kraftfahrzeugs, das heißt insbesondere nicht dem Innenraum entnommen wird. Eine Verbesserung im Hinblick auf die Lokalisierung der verschiedenen Anschlussstutzen des Luftheizgerätes ist ebenfalls erwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Problematiken zumindest teilweise durch angemes¬ sene Lösungen zu überwinden, insbesondere in Bezug auf das Strömungsverhalten und die Wärmeübertragung.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen An- Sprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Wärmetauscher dadurch auf, dass der Wärmetauscherkörper an seiner Außen¬ seite eine Vielzahl von sich im Wesentlichen entlang des Umfangs erstreckenden gewellten Rippen aufweist, die Wärme¬ übertragerflächen zur Verfügung stellen. Die gewellte Form der Rippen verbessert den Wärmeübergang von dem Wärmetau- scher auf die zu erwärmende Luft, die die Räume zwischen den Rippen durchströmt, insbesondere aufgrund der Vergröße¬ rung der für den Wärmeübergang zur Verfügung stehenden O- berflache. Weiterhin erhalten die Rippen durch die gewellte Form eine erhöhte Stabilität.
Einerseits ist es in diesem Zusammenhang möglich, dass der Wärmetauscherkörper einen Wärmetauscherkern aufweist und dass die Vielzahl von gewellten Rippen zumindest teilweise mittels eines separaten Bauteils oder als separate Bauteile auf den Wärmetauscherkern aufgebracht ist. Diese separate Fertigungsmöglichkeit wird vor dem Hintergrund einer mögli¬ chen Gewichtsreduzierung und einer höheren Variabilität im Hinblick auf die Auslegung der Bauteile und die Herstel¬ lungsverfahren als vorteilhaft erachtet.
Andererseits ist es aber auch denkbar, dass der Wärmetau¬ scherkörper einen Wärmetauscherkern aufweist und dass die Vielzahl von gewellten Rippen zumindest teilweise einstü¬ ckig mit dem Wärmetauscherkern ausgebildet ist.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass die Vielzahl von ge¬ wellten Rippen auf den Wärmetauscherkern aufgeschrumpft und/oder aufgepresst ist. Es ist sinnvoll, derartige Wärme¬ übertragerflächen nicht über Schraubverbindungen oder ähn¬ liche Verbindungen an den Wärmeübertragerkern zu befesti¬ gen, sondern durch Schweißen, Löten, Aufschrumpfen oder Aufpressen von einzelnen oder mehreren aufgeschobenen Flä¬ chenteilen oder ganzen Paketen.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren da¬ durch auf, dass der Wärmetauscherkörperan seiner Außenseite eine Vielzahl von sich im Wesentlichen entlang des Umfangs erstreckenden gewellten Rippen aufweist, die Wärmeübertra¬ gerflächen zur Verfügung stellen, wobei der Wärmetauscher¬ kern und die gewellten Rippen zumindest teilweise separat gefertigt werden. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Wärmetauschers auch im Rahmen eines Verfahrens realisiert.
Dieses ist in nützlicher Weise so ausgebildet, dass die ge¬ wellten Rippen auf den Wärmetauscherkern aufgeschrumpft und/oder aufgepresst werden. Während der Wärmetauscherkopf und der Wärmetauscherboden vorzugsweise durch Schweißen, Löten, Kleben und/oder Verschrauben mit dem Wärmetauscher¬ kern gasdicht verbunden werden, steht für die beispielswei¬ se scheibenartig ausgebildeten einzelnen Wärmeübertra- gerflächen die Möglichkeit zur Verfügung, diese auf den Wärmetauscherkern aufzuschrumpfen oder aufzupressen, wo¬ durch eine weitere Möglichkeit zur Variation der Herstel¬ lungsverfahren zur Verfügung steht.
Andererseits baut die Erfindung auf dem gattungsgemäßen Verfahren auch dadurch auf, dass der Wärmetauscherkörper an seiner Außenseite eine Vielzahl von sich im Wesentlichen entlang des Umfangs erstreckenden gewellten Rippen auf¬ weist, die Wärmeübertragerflächen zur Verfügung stellen, wobei der Wärmetauscherkern und die Wärmeübertragerflächen einstückig gefertigt werden.
Die Besonderheiten im Hinblick auf die Ausgestaltung der Wärmeübertragerflächen können mit zahlreichen weiteren Ei¬ genschaften des Wärmetauschers, von Luftheizgeräten, für die der Wärmetauscher vorgesehen ist, und von Herstellungs- verfahren für Wärmetauscher kombiniert werden, so dass sich vorteilhafte Eigenschaften ergeben.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscherkδrper und der Wärmetauscherboden separat gefertigt sind. Durch eine solche mehrteilige Ausführung des Wärmetauscherkörpers steigt die Variabilität im Hinblick auf mögliche bauliche Varianten als auch im Hinblick auf mögliche Herstellungs¬ verfahren. Indem insbesondere der Wärmetauscherboden sepa¬ rat vom Wärmetauscherkern gefertigt wird, ist der Einsatz zusätzlicher Fertigungsverfahren für den Wärmetauscherkern möglich. Bei geeigneter Wahl der Fertigungsverfahren lässt sich hierdurch das Gewicht des Wärmetauschers verringern.
Aus vergleichbaren Gründen ist es sinnvoll, dass ein sepa- rat gefertigter Wärmetauscherkopf vorgesehen ist. Falls ein solcher Wärmetauscherkopf vorhanden ist, ist die separate Fertigung sinnvoll. Je nach geometrischer Ausführung des Brennerkopfes beziehungsweise der Brennereinheit ist es je¬ doch auch möglich, auf den Wärmetauscherkopf gänzlich zu verzichten. Es ist möglich, dass der Wärmetauscherkern als Druckguss¬ teil gefertigt ist. Ein solches Druckgussteil ist zwar ver¬ gleichsweise schwer, jedoch andererseits vergleichsweise kostengünstig in der Herstellung.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass der Wärmetauscherkern ein Innenprofil aufweist. Durch ein solches Innenprofil kann die wärmeübertragende Innenfläche des Wärmetauschers vergrößert werden, so dass insgesamt wiederum der Gesamt- bauraum verringert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscherkern in ei¬ nem Strangpressverfahren gefertigt ist. Auf der Grundlage eines solchen Strangpressverfahrens können die Wandstärken des Wärmetauschers im Vergleich zu Druckgussverfahren ge¬ ringer gewählt werden, insbesondere aufgrund von nicht er¬ forderlichen Entformungsschrägen, so dass das Gesamtgewicht reduziert werden kann. Im Vergleich zum Druckguss kann auch eine dünnere Innenverrippung bereitgestellt werden, so dass wiederum eine vergrößerte wärmeübertragende Innenfläche be¬ reitgestellt wird. Im Rahmen des Strangpressverfahrens ist es möglich, in das Strangpressprofil die Geometrie zur Be¬ festigung von Wärmetauscherkopf, Brenner, Wärmetauscherbo¬ den etc. zu integrieren, beispielsweise in Form von Kern- lochbohrungen für Gewinde.
Es kann vorgesehen sein, dass er eine die Reduzierung des Strömungswiderstands begünstigende Querschnittsgeometrie aufweist.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Querschnittsgeometrie oval ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Quer¬ schnittsgeometrie der Querschnittsgeometrie einer Flugzeug¬ tragfläche ähnlich ist.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Querschnitts¬ geometrie spindelförmig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscherkörper an seiner Außenseite eine Vielzahl von Stäben aufweist, die Wärmeübertragerflächen zur Verfügung stellen. Durch eine derartige Vielzahl von Stäben kann eine sehr große Oberflä¬ che zur Wärmeübertragung an die zu erwärmende Luft zur Ver¬ fügung gestellt werden.
Dabei kann einerseits nützlich sein, dass der Wärmetau¬ scherkörper einen Wärmetauscherkern aufweist und dass die Vielzahl von Stäben zumindest teilweise mittels eines sepa¬ raten Bauteils auf den Wärmetauscherkern aufgebracht ist.
Andererseits ist es auch möglich, dass der Wärmetauscher¬ körper einen Wärmetauscherkern aufweist und dass die Viel¬ zahl von Stäben zumindest teilweise einstückig mit dem Wär¬ metauscherkern ausgebildet ist. Je nach Auslegung der Stäbe auf einem separaten Bauteil oder einstückig mit dem Wärme¬ tauscherkern können unterschiedliche Vorteile erkannt wer¬ den, beispielsweise einerseits im Hinblick auf die Variabi¬ lität und andererseits im Hinblick auf die Einfachheit des Gesamtherstellungsverfahrens.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscherkörper aus mehreren Wärmetauscherkörpermodulen aufgebaut ist. Auch hierdurch wird wiederum die Variabilität erhöht, da aus einzelnen Wärmetauscherkörpermodulen unterschiedlich ges¬ taltete und insbesondere unterschiedlich große Wärmetau¬ scher hergestellt werden können.
Besondere Vorteile sind dadurch zu verzeichnen, dass die Wärmetauscherkörpermodule in einem Druckgussverfahren ge¬ fertigt sind. Will man von der Fertigung des Wärmetauschers im herkömmlichen Druckgussverfahren nicht abweichen, so bietet die modulare Fertigung Vorteile, da nur kurze und hierdurch weniger auftragende Entformungsschrägen erforder¬ lich sind.
Im Hinblick auf die modulare Fertigung ist weiterhin vor- teilhaft, dass die Wärmetauscherkδrpermodule zumindest teilweise identisch sind. Es sind dann, insbesondere im Falle des Druckgussverfahrens, keine unterschiedlichen Werkzeuge erforderlich.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscherkörper zu¬ mindest teilweise in einem zwei Kerne verwendenden Druck¬ gussverfahren hergestellt ist, wobei die Kerne in entgegen¬ gesetzten Entformungsrichtungen entnommen werden. Auch hierdurch kann die maximale Dicke der Entformungsschrägen verringert werden, was zu einer Gewichtseinsparung führt.
Weitere Vorteile ergeben sich im Zusammenhang mit einem Luftheizgerät zur Integration in ein luftführendes Gehäuse, mit einem Wärmetauscher, welcher einen Wärmetauscherkörper aufweist, wobei das Luftheizgerät Strömungsleitelemente aufweist, die bei der Verbrennung in einem zumindest teil¬ weise im Inneren des Wärmetauschers angeordneten Brennraum entstehende heiße Gase zur Innenseite des Wärmetauschkör- pers lenken. Die bei der Verbrennung entstehenden Heißgase können so effizienter an der Innenseite des Wärmetauschers verteilt werden.
In diesem Zusammenhang ist es nützlich, dass die Strömungs¬ leitelemente nach Art eines Schraubengewindes, als Schau¬ feln, mäanderförmige Bauteile, Prallbleche und/oder geloch¬ te Rohre ausgeführt sind. Diese und zahlreiche andere Mög- lichkeiten verbessern insgesamt den Wärmeübergang.
Auch ergeben sich Vorteile im Zusammenhang mit einem Luft¬ heizgerät zur Integration in ein luftführendes Gehäuse, mit einem Wärmetauscher, wobei eine Flanschplatte vorgesehen ist, die mittels Dichtelementen zwischen einer Montagestel¬ le für das Luftheizgerät und der Flanschplatte sowie zwi¬ schen dem Luftheizgerät und der Flanschplatte zumindest ei¬ ne Abgasabführung gegen den Fahrzeuginnenraum abdichtet. Eine solche Flanschplatte stellt sicher, dass das Abgas auf möglichst kurzem Weg an die Außenluft geführt werden kann, wobei nicht die Gefahr besteht, dass Abgase in den Fahrzeu¬ ginnenraum gelangen.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin nützlich, dass die Flanschplatte eine Brennluftzuführung gegen den Fahrzeugin¬ nenraum abdichtet. Somit kann sichergestellt werden, dass die Brennluft dem Außenraum des Fahrzeugs entnommen wird.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Flanschplatte eine Durchführung für eine BrennstoffZuführung aufweist. Somit sind sämtliche Anschlüsse, über die Gase und Flüssigkeiten transportiert werden, im Bereich der Flanschplatte lokali- siert, was Vorteile für die Anbindung des Luftheizgerätes an das Gesamtkonzept mit sich bringt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich ein Luftheizgerät in ökonomischer und im Hinblick auf die Funk¬ tionalität geeigneter Weise in eine Heiz-Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzkraftfahrzeugs, ein¬ binden lässt. Dies lässt sich insbesondere auf die positi¬ ven Eigenschaften des Wärmetauschers im Hinblick auf das Strömungs- und Wärmeübertragungsverhalten zurückführen.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Dabei zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Luftheiz¬ gerätes;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Luftheiz¬ gerätes ohne Wärmetauscher;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Luftheiz- gerätes ohne Wärmetauscher, zerlegt in Brenner¬ kopf und Brennereinheit;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Wärmetau¬ schers;
Figur 5 eine perspektivische Darstellung einzelner Kompo¬ nenten eines Wärmetauschers; Figur 6 eine perspektivische Darstellung eines Luftheiz¬ gerätes mit einer daran angeordneten Gehäusebe¬ festigung;
Figur 7 eine Schnittansicht eines Wärmetauscherkerns mit ovalem Querschnitt;
Figur 8 eine Schnittansicht eines Wärmetauscherkerns mit flügeiförmigem Querschnitt;
Figur 9 eine Schnittansicht eines Wärmetauscherkerns mit spindelförmigem Querschnitt;
Figur 10 einen Wärmetauscher sowie ein separates Bauteil zur Wärmeübertragung in perspektivischer Darstel¬ lung;
Figur 11 einen Wärmetauscher in perspektivischer Darstel- lung;
Figur 12 einen Wärmetauscher in perspektivischer Darstel¬ lung;
Figur 13 einen Wärmetauscher in perspektivischer Darstel¬ lung;
Figur 14 mehrere identische Wärmetauscherkörpermodule in perspektivischer Darstellung;
Figur 15 eine aufgeschnittene perspektivische Darstellung eines Wärmetauschers; Figur 16 eine perspektivische Darstellung eines Brennroh¬ res;
Figur 17 eine perspektivische Darstellung eines Brennroh¬ res;
Figur 18 eine perspektivische Darstellung eines Brennroh¬ res; und
Figur 19 eine perspektivische Darstellung eines Anschluss- bereiches eines Luftheizgerätes mit Flanschplat¬ te.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen be¬ schreiben gleich Bezugszeichen gleich oder ähnliche Kompo¬ nente.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Luft- heizgerätes 12. Das Luftheizgerät 12 umfasst einen Wärme¬ tauscher 10, der auf eine Brennereinheit 60 aufgesetzt ist, und einen Brennerkopf 62. Der Brennerkopf 62 enthält einen Gebläsemotor 64 und ein Steuergerät 66, die wesentliche Komponenten einer Brennluftgebläseeinheit 68 bilden. An dem Brennerkopf 62 ist weiterhin ein Stutzen 56 für eine Brenn¬ luftzuführung vorgesehen. An der Brennereinheit 60 sind ei¬ ne BrennstoffZuführung 58 sowie ein Stutzen 54 für eine Ab¬ gasabführung vorgesehen. An der Abgasabführung 54 ist eine Flanschplatte 48 angeordnet, die Durchbrüche für die Durch- führung der BrennstoffZuführung 58 und der BrennluftZufüh¬ rung 56 aufweist. Die Funktion der Flanschplatte 48 wird mit Bezug auf Figur 19 näher erläutert. Der auf die Bren- nereinheit 60 aufgesetzte Wärmetauscher 10 hat an seiner Außenseite eine Rippenstruktur, um hierdurch die Fläche zur Wärmeübertragung auf die den Wärmeübertrager 10 umströmende Luft zu vergrößern. Das Luftheizgerät 12 wird vorzugsweise so bezüglich dem Luftstrom der zu erwärmenden Luft angeord¬ net, dass die Luft senkrecht zur Achse des Wärmetauschers 10 ein- und ausströmt und den Wärmetauscher 10 dabei um¬ strömt.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Luft- heizgerätes 12 ohne Wärmetauscher. In dieser Darstellung sind der Brennerkopf 62 und die Brennereinheit 60 zu erken¬ nen. Die Brennereinheit 60 umfasst ein Brennerrohr 70, in welchem durch Flammbildung Heißgase entstehen, die ihre Wärmeenergie auf den in Figur 2 nicht dargestellten Wärme¬ tauscher 10 übertragen. Um es zu ermöglichen, dass die Heißgase den Wärmetauscher erreichen, ist eine Vielzahl von Löchern 72 in den Mantel des Brennerrohrs 70 eingebracht.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Luft¬ heizgerätes 12 ohne Wärmetauscher, zerlegt in Brennerkopf und Brennereinheit. An dieser Darstellung wird deutlich, dass der Brennerkopf 60 über eine Flanschverbindung 74, 76 mit der Brennereinheit 60 verbunden ist. Ferner wird in dieser Darstellung deutlich, dass die Flanschplatte 48 fest mit der Abgasabführung 54 verbunden ist, während für die BrennluftZuführung 56 eine Durchführung in der Flanschplat¬ te vorgesehen ist.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Wärme¬ tauschers 10. Es ist eine Rippenstruktur zu erkennen, die Wärmeübertragerflächen 22 zur Verfügung stellt. Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung einzelner Komponenten eines Wärmetauschers 10. Es ist zu erkennen, dass der Wärmetauscher 10 mehrteilig ausgeführt ist. Er um- fasst einen Wärmetauscherkern 20, Bauteile 24 mit Wärmeü¬ bertragerflächen 22, einen Wärmetauscherboden 16 und einen Wärmetauscherkopf 18. Je nach Auslegung des Brennerkopfes 62 und/oder der Brennereinheit 60 kann der Wärmetauscher¬ kopf 18 entbehrlich sein. Innerhalb des Wärmetauscherkerns 20 ist ein Innenprofil 30 vorgesehen, um hierüber die Wär¬ meübertragung von den im Brennerrohr 70 entstehenden Hei߬ gasen auf den Wärmetauscher 10 zu verbessern. Der Wärmetau¬ scherkopf 18 und der Wärmetauscherboden 16 können durch verschiedene Techniken hergestellt werden, beispielsweise durch Tiefziehen, Druckguss oder durch spanende Fertigung. Die einzelnen Teile können dann durch verschiedene Verbin¬ dungstechniken miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben und/oder Verschrauben. Da innerhalb des Wärmetauschers 10 Verbrennungsgase auftreten, ist es wesentlich, dass eine gasdichte Verbindung zwischen Wärmetauscherkopf 18, Wärmetauscherkern 20 und Wärmetau¬ scherboden 16 vorgesehen ist. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird der Wärmetauscherkern mit daran befestig¬ ten Bauteilen 24 mit Wärmeübertrageflächen 22 auch als Wär- metauscherkörper 14 bezeichnet.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Luft- heizgerätes 12 mit einer daran angeordneten Gehäusebefesti¬ gung 74. Mittels dieser Gehäusebefestigung 74 kann das Luftheizgerät 12 an einem umgebenden Gehäuse befestigt wer¬ den. Die Gehäusebefestigung 74 ist über den Wärmetauscher- köpf 18 und den Wärmetauscherboden 16 an dem Luftheizgerät 12 befestigt.
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht eines Wärmetauscherkerns mit ovalem Querschnitt. Der Wärmetauscherkern 20 hat ein Innenprofil 30. Je feiner dieses Innenprofil 30 ausgestal¬ tet ist, umso größer ist die Oberfläche, die für eine Wär¬ meübertragung von den Heißgasen auf den Wärmetauscher 10 zur Verfügung steht. Ein Wärmetauscherkern 20, wie er vor- liegend dargestellt ist, kann beispielsweise durch ein Strangpressverfahren hergestellt werden. Hierdurch können geringe Wandstärken sichergestellt werden, um einerseits ein geringes Gewicht und andererseits eine große Oberfläche für den Wärmeübergang zu gewährleisten. In dem Wärme- tauscherkern 20 sind Befestigungsmittel, beispielsweise Öffnungen 76, zur Befestigung der weiteren Komponenten an¬ geordnet. Die ovale Querschnittsgeometrie 32 des Wärmetau¬ schers 20 kann die Strömungsverhältnisse für die den Wärme¬ tauscher 20 umströmende zu erwärmende Luft verbessern. Da der Wärmetauscherboden 16 ein von dem Wärmetauscherkern 20 separat gefertigtes Bauteil ist, ist die Fertigung des Wär¬ metauscherkerns 20 vereinfacht.
Figur 8 zeigt eine Schnittansicht eines Wärmetauscherkerns mit flügeiförmigem Querschnitt. Figur 9 zeigt eine Schnitt¬ ansicht eines Wärmetauscherkerns mit spindelförmigem Quer¬ schnitt. Die hier dargestellten Querschnittsgeometrien, nämlich die flügeiförmige Querschnittsgeometrie 34 und die spindelförmige Querschnittsgeometrie 30 sind als weitere Beispiele für eine die Umströmung des Wärmetauschers 20 be¬ günstigende Geometrie zu verstehen. Figur 10 zeigt einen Wärmetauscher 10 sowie ein separates Bauteil 24 zur Wärmeübertragung in perspektivischer Dar¬ stellung. Das dargestellte Bauteil 24 ist vom Wärme¬ tauscherkern 20 separat gefertigt. Die bereits auf den Wär- metauscherkern 20 aufgesetzten Bauteile 24 sind dort durch Aufschrumpfen oder Aufpressen von einzelnen oder mehreren aufgeschobenen Bauteilen 24 oder ganzen Paketen befestigt.
Figur 11 zeigt einen Wärmetauscher in perspektivischer Dar¬ Stellung. Der hier dargestellte Wärmetauscher 10 hat eine extrem große Oberfläche zur Übertragung von Wärme auf die ihn umströmende Luft. Dies ist dadurch realisiert, dass die Wärmeübertragerfläche 22 durch eine Vielzahl von Stäben 26 zur Verfügung gestellt wird.
Figur 12 zeigt einen Wärmetauscher in perspektivischer Dar¬ stellung. Auch hier steht eine extrem große Wärmeübertrag¬ eroberfläche zur Verfügung, da auch hier Stäbe 26 in großer Anzahl zur Bereitstellung dieser Wärmeübertragerfläche 22 vorgesehen sind. Auf der Innenseite des Wärmetauschers ist wiederum ein Innenprofil 30 zu erkennen. In der vorliegen¬ den Ausführungsform setzt dieses Innenprofil teilweise die außenliegenden Stäbe 26 beziehungsweise Stabreihen fort. Die Stäbe 26 sowohl der Ausführungsform gemäß Figur 12 als auch der Ausführungsform gemäße Figur 11 können entweder durch ein separat erstelltes Bauteil außen auf der Wärme¬ tauscheroberfläche angebracht werden oder durch die Nachbe¬ arbeitung eines Strangpressprofils durch umformende oder spanende Verfahren realisiert werden.
Figur 13 zeigt einen Wärmetauscher 10 in perspektivischer Darstellung. Die hier dargestellten Bauteile 28, die die Wärmeübertragerflächen 22 des Wärmetauschers 10 zur Verfü¬ gung stellen, sind gewellte Rippen, die einen Wärmeübergang begünstigen.
Figur 14 zeigt mehrere identische Wärmetauscherkörpermodule 38 in perspektivischer Darstellung. Die hier dargestellte Ausführungsform ist besonders interessant, wenn der Wärme¬ tauscher nicht, wie oben erwähnt, im Strangpressverfahren hergestellt werden soll, sondern, wie gehabt, durch ein Druckgussverfahren. Druckgussverfahren haben den Nachteil, dass große Wandstärken aufgrund von Entformungsschrägen auftreten können. In dem vorliegenden Beispiel sind mehrere Wärmetauscherkörpermodule 38 vorgesehen, wobei jedes ein¬ zelne Wärmetauscherkörpermodul 38 eine nur kleine axiale Länge aufweist. Folglich kann Wandstärke aufgrund kurzer Entformungsschrägen eingespart werden.
Figur 15 zeigt eine aufgeschnittene perspektivische Dar¬ stellung eines Wärmetauschers 10. Anhand dieser Darstellung kann ein weiteres Verfahren erläutert werden, mit dem Ent- formungsschrägen kurz gehalten werden können. Indem nämlich der als Druckgussteil gefertigte Wärmetauscher 10 mit zwei Kernen gefertigt wird, die in zwei entgegengesetzten Ent¬ formungsriehtungen 40, 42 entnommen werden, kann die Wand- stärke ebenfalls gering gehalten werden.
Die Figuren 16, 17, 18 zeigen eine perspektivische Darstel¬ lung von Brennrohren 70. Figur 17 zeigt eine perspektivi¬ sche Darstellung eines Brennrohres. Figur 18 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Brennrohres. Um die bei der Verbrennung entstehenden Heißgase für eine gute und gleichmäßige Wärmeabgabe an die Innenseite des Wärmetau- schers möglichst effizient verteilen zu können, ist es sinnvoll, das Heißgas mittels Strömungsleitteilen innerhalb des Wärmetauschers 10 an die Innenverrippung 30 beziehungs¬ weise dessen Innenwand zu lenken. In Figur 17 ist ein schraubenförmiges Strδmungsleitteil 44 dargestellt. Ebenso können die Strömungsleitteil ein Form von Schaufeln, mäan- derförmigen Geometrien, Prallblechen und gelochten Rohren realisiert sein, wobei ein solches gelochtes Rohr mit meh¬ reren Löchern 46 zusätzlich zu dem Lochprofil, das durch die Löcher 72 gebildet, in Figur 18 dargestellt ist.
Figur 19 zeigt eine perspektivische Darstellung eines An¬ schlussbereiches eines Luftheizgerätes mit Flanschplatte 48. Die Flanschplatte 48 dient der Montage des Luftheizge- rätes 10 an der Fahrzeugkarosserie beziehungsweise einem Gehäuse oder einer sonstigen an dem Fahrzeug befestigten- Komponente. Um sicherzustellen, dass die Abgase und die Brennluft dem Außenraum zugeführt beziehungsweise diesem entnommen werden, ist die Flanschplatte 48 gegen das Luft- heizgerät 12 und gegen die Montagestelle, das heißt bei¬ spielsweise die Fahrzeugkarosserie, abgedichtet. Die Ab¬ dichtungen können beispielsweise durch Dichtungsringe rea¬ lisiert werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste:
10 Wärmetauscher 12 Luftheizgerät
14 Wärmetauscherkörper
16 Wärmetauscherboden
18 Wärmetauscherköpf
20 Wärmetauscherkern 22 Wärmeübertragerfläche
24 Bauteile mit Wärmeübertragerflächen (scheibenförmig)
26 Bauteile mit Wärmeübertragerflächen (Stäbe)
28 Bauteile mit Wärmeübertragerflächen (gewellte Rippen)
30 Innenprofil 32 ovale Querschnittsgeometrie
34 flügeiförmige Querschnittsgeometrie
36 spindelförmige Querschnittsgeometrie
38 Wärmetauscherkörpermodul
40 Entformungsrichtung 42 Entformungsrichtung
44 Schraubengewinde
46 Loch in gelochtem Rohr
48 Flanschplatte
54 Abgasführung 56 Brennluftzuführung
58 BrennstoffZuführung
60 Brennereinheit
62 Brennerkopf

Claims

ANSPRUCHE
1. Wärmetauscher (10) für ein Luftheizgerät (12) zur In- tegration in ein Luft führendes Gehäuse, welcher einen Wär¬ metauscherkörper (14) mit einer Längsachse aufweist, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherkörper (14) an seiner Außenseite eine Vielzahl von sich im Wesentlichen entlang des Umfangs erstreckenden gewellten Rippen (28) aufweist, die Wärmeübertragerflächen zur Verfügung stellen.
2. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet/
- dass der Wärmetauscherkörper (14) einen Wärmetauscher¬ kern (20) aufweist und
dass die Vielzahl von gewellten Rippen (28) zumindest teilweise einstückig mit dem Wärmetauscherkern (20) ausgebildet ist.
3. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet,
- dass der Wärmetauscherkörper (14) einen Wärmetauscher¬ kern (20) aufweist und dass die Vielzahl von gewellten Rippen (28) zumindest teilweise mittels eines separaten Bauteils oder als separate Bauteile auf den Wärmetauscherkern (20) auf¬ gebracht ist.
4. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Vielzahl von gewellten Rippen (28) auf den Wärmetauscherkern aufgeschrumpft und/oder aufgepresst ist.
5. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers (10) für ein Luftheizgerät (12) zur Integration in ein Luft führen¬ des Gehäuse, insbesondere ein Gehäuse eines Fahrzeugklima¬ gerätes, wobei der Wärmetauscher einen Wärmetauscherkörper (14) mit einem eine Längsachse aufweisenden Wärmetauscher¬ kern (20) und Wärmeübertragerflächen aufweist, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Wärmetauscherkörper (14) an seiner Außenseite eine Vielzahl von sich im Wesentlichen entlang des Umfangs erstreckenden gewellten Rippen (28) aufweist, die Wärmeübertragerflächen zur Verfügung stellen, wobei der Wärmetauscherkern (20) und die gewellten Rippen zumindest teilweise separat gefertigt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gewellten Rippen auf den Wärmetauscherkern aufge¬ schrumpft und/oder aufgepresst werden.
7. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers (10) für ein Luftheizgerät (12) zur Integration in ein Luft führen- des Gehäuse, insbesondere ein Gehäuse eines Fahrzeugklima¬ gerätes, wobei der Wärmetauscher einen Wärmetauscherkörper (14) mit einem eine Längsachse aufweisenden Wärmetauscher- kern (20) und Wärmeübertragerflächen aufweist, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Wärmetauscherkörper (14) an seiner Außenseite eine Vielzahl von sich im Wesentlichen entlang des Umfangs erstreckenden gewellten Rippen (28) aufweist, die Wärmeübertragerflächen zur Verfügung stellen, wobei der Wärmetauscherkern (20) und die Wärmeübertragerflächen einstückig gefertigt werden.
PCT/DE2005/002124 2004-11-26 2005-11-23 Wärmetauscher für ein luftheizgerät und verfahren zum herstellen eines wärmetauschers WO2006056189A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/720,260 US20080093063A1 (en) 2004-11-26 2005-11-23 Heat Exchanger for an Air Heating Device and Method for Producing a Heat Exchanger
CA002595209A CA2595209A1 (en) 2004-11-26 2005-11-23 Heat exchanger for an air heating device and method for producing a heat exchanger
EP05820812A EP1815193A1 (de) 2004-11-26 2005-11-23 W[rmetauscher f]r ein luftheizger[t und verfahren zum herstellen eines w[rmetauschers
JP2007541683A JP2008521666A (ja) 2004-11-26 2005-11-23 エアヒータ用熱交換器および熱交換器の製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004057269.0 2004-11-26
DE102004057269 2004-11-26
DE102005053517.8 2005-11-09
DE102005053517A DE102005053517A1 (de) 2004-11-26 2005-11-09 Wärmetauscher für ein Luftheizgerät und Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006056189A1 true WO2006056189A1 (de) 2006-06-01

Family

ID=36035713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2005/002124 WO2006056189A1 (de) 2004-11-26 2005-11-23 Wärmetauscher für ein luftheizgerät und verfahren zum herstellen eines wärmetauschers

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080093063A1 (de)
EP (1) EP1815193A1 (de)
JP (1) JP2008521666A (de)
CA (1) CA2595209A1 (de)
DE (1) DE102005053517A1 (de)
WO (1) WO2006056189A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2187159A2 (de) 2008-11-14 2010-05-19 Frantisek Lapacek Rohr-Rippe -Einpressverbindung für Heizungsvorrichtung, Herstellungsverfahren dafür und die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4907251B2 (ja) * 2006-07-26 2012-03-28 フルタ電機株式会社 エアブロー装置の放熱機構
US20110226782A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Gas temperature moderation within compressed gas vessel through heat exchanger
DE102017125783B4 (de) * 2017-11-06 2019-09-05 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Fahrzeugheizgerät

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1893270A (en) * 1929-06-17 1933-01-03 Nat Air Control Co Inc Radiator
US5803165A (en) * 1995-06-19 1998-09-08 Hitachi, Ltd. Heat exchanger
DE10211591A1 (de) * 2002-03-15 2003-10-02 Eberspaecher J Gmbh & Co Luftheizgerät zur Integration in eine luftführende Gehäuseanordnung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1893270A (en) * 1929-06-17 1933-01-03 Nat Air Control Co Inc Radiator
US5803165A (en) * 1995-06-19 1998-09-08 Hitachi, Ltd. Heat exchanger
DE10211591A1 (de) * 2002-03-15 2003-10-02 Eberspaecher J Gmbh & Co Luftheizgerät zur Integration in eine luftführende Gehäuseanordnung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2187159A2 (de) 2008-11-14 2010-05-19 Frantisek Lapacek Rohr-Rippe -Einpressverbindung für Heizungsvorrichtung, Herstellungsverfahren dafür und die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20080093063A1 (en) 2008-04-24
EP1815193A1 (de) 2007-08-08
JP2008521666A (ja) 2008-06-26
DE102005053517A1 (de) 2006-06-01
CA2595209A1 (en) 2006-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006056191A1 (de) Luftheizgerät für ein kraftfahrzeug
DE112013005470B4 (de) Hitzeschild und Baugruppe mit einem Bauteil und einem Hitzeschild
DE69219107T2 (de) Verdampfer
DE3136839C2 (de)
EP3105525B1 (de) Ladeluftkühler für eine frischluftanlage einer brennkraftmaschine
WO2009106166A1 (de) Gekühltes doppelwandiges turbinengehäuse
EP2413080A2 (de) Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
WO2007048603A2 (de) Wärmetauscher, verfahren zur herstellung eines wärmetauschers
EP1344666B1 (de) Luftheizgerät zur Integration in eine luftführende Gehäuseanordnung
WO2006056190A1 (de) Verfahren zum herstellen eines wärmetauschers
WO2006056189A1 (de) Wärmetauscher für ein luftheizgerät und verfahren zum herstellen eines wärmetauschers
EP2037201A2 (de) Ladeluftmodul für eine Verbrennungskraftmaschine
DE10211591B4 (de) Luftheizgerät zur Integration in eine luftführende Gehäuseanordnung
WO2008061510A2 (de) Brenner für ein heizgerät zur verbrennung flüssiger oder gasförmiger brennstoffe und baugruppe aus einem brenner und einem wärmeübertrager
WO2006039831A1 (de) Warmeisolierender unterbodenaufbau
WO2006056188A1 (de) Wärmetauscher für ein luftheizgerät
EP1445552B1 (de) Fahrzeugheizeinrichtung
DE10349887B4 (de) Kühler für ein Abgas-Rückführ-System bei einem Verbrennungsmotor
DE3509346C2 (de)
EP0746729A1 (de) Mit flüssigem brennstoff betriebenes fahrzeugheizgerät
DE102017210400A1 (de) Wärmeübertrager
DE60209253T2 (de) Abgasanlage und herstellungsverfahren dafür
WO2008122258A1 (de) Wärmeübertrager für ein kombiniertes heizungs-/warmwassersystem für mobile anwendungen und kombiniertes heizungs-/warmwassersystem für mobile anwendungen
DE3611092C2 (de)
DE102021210460A1 (de) Strömungspfadelement für Wärmetauscher und Wärmetauscher

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007541683

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005820812

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2595209

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580047218.1

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005820812

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11720260

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11720260

Country of ref document: US