WO2018015051A1 - Wellrippe eines wärmeübertragers und wärmeübertrager - Google Patents
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- WO2018015051A1 WO2018015051A1 PCT/EP2017/062605 EP2017062605W WO2018015051A1 WO 2018015051 A1 WO2018015051 A1 WO 2018015051A1 EP 2017062605 W EP2017062605 W EP 2017062605W WO 2018015051 A1 WO2018015051 A1 WO 2018015051A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- 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
Definitions
- the present invention relates to a corrugated fin of a heat exchanger with two ribs, according to the preamble of claim 1.
- the invention further relates to a heat exchanger with such a corrugated fin.
- Such heat exchangers with such corrugated ribs are known, for example, from DE 102 35 038 A1, DE 10 2004 013 682 A1, DE 102 42 188 A1 and EP 1 331 464 A2.
- the corrugated ribs of these heat exchangers in this case have spaced-apart ribs, wherein the respective rib is provided with gills.
- the gills in particular ensure increased turbulence in the first fluid and / or new flow paths of the first fluid.
- the gills of these corrugated fins protrude at an angle from the associated rib.
- the corrugated ribs are usually produced by a rolling process, in particular cross-rolling process, wherein the corrugated ribs are initially gathered after being provided with the gills, in particular gathered on block, and then pulled to the desired length and / or cut. It is also conceivable to provide the respective rib with gills, which are formed transversely to the extension direction of the rib or issued and can be flowed through in the extension direction. In these so-called parallel gills, the first fluid can thus flow through the respective gill, whereas in the case of angled gills a deflection of the first fluid to the other side of the rib takes place.
- the gills of adjacent ribs come in the production of the corrugated fin, in particular when shirring the corrugated rib, engaged and hooked into each other.
- the corrugated fin may be damaged when the corrugated fin is pulled into the desired length.
- the present invention therefore deals with the task for a
- Corrugated rib of the type mentioned above with parallel gills and for a heat exchanger with such a corrugated fin improved or at least provide alternative embodiments, which are characterized in particular by an increased internal pressure resistance and / or a simplified production.
- the present invention is based on the general idea of arranging gills of adjacent ribs of a corrugated rib at least partially offset from one another. Due to the staggered arrangement of the gills, no or only minor entanglements of gills of adjacent ribs occur, in particular in the manufacture of the corrugated rib, so that the production of the corrugated rib can be simplified and cost-effective and / or with a shorter production time.
- the corrugated rib in this case has a first rib and a second rib which are spaced apart in a spacing direction and extend longitudinally in a direction of extension extending transversely to the spacing direction. The in distance direction
- the respective rib has at least three gills, which are issued in parallel. That is to say that the first rib has at least three first gills which are formed transversely to the direction of extension at the first rib and in the extension direction
- the second rib has at least three second gills, which are also formed transversely to the extension direction of the second rib or issued and can be flowed through in the extension direction.
- Spacing adjacent adjacent second gill is arranged offset in the direction of extension.
- the respective first gill is arranged offset in the extension direction in relation to the second gill nearest the distance direction.
- the offset arrangement of the gills is dependent on an extending depth of the gills, the offset being between 5% and 95% of that depth. It is particularly preferred if the offset is 50% of the depth. This makes it possible to produce the corrugated fin particularly easily and economically. It is conceivable in particular that the offset of such a first gill in Extension direction between 5% and 95%, in particular 50%, in
- Extending direction extending depth of this first gill is.
- Embodiments prove to be advantageous in which at least one such first gill and the second gill adjacent in the spacing direction, in particular the second gill next adjacent in the spacing direction, are formed with the same orientation or expression on the respectively associated rib. This means that the first gill and the second gill adjacent in the spacing direction are formed in the spacing direction with the same orientation at the respectively associated rib.
- At least one such first gill and the second gill adjacent in the spacing direction, in particular the second gill next adjacent in the spacing direction, are formed with opposite orientations or characteristics on the respectively associated rib. That is to say, the first gill and the second gill adjacent in the spacing direction are formed in the spacing direction in the opposite orientation to the respectively associated rib.
- At least one of the ribs between two adjacent adjacent gills in the extension direction has a web which is arranged in the spacing direction between these gills.
- a bridge may in particular be an unformed area between two shaped gills.
- the web leads to an increased internal pressure resistance of the rib and / or to the formation of further turbulences. It is conceivable that such a bridge is arranged after each gill. It is also important to think about it
- the internal pressure strength of the corrugated fin increases with the increase in the number of webs or with the increase in the area of the webs. It is also important to think about it
- both ribs of the corrugated rib are each provided with such webs. That is, the first rib has at least a first such web and the second rib has at least a second such web.
- at least one such first web is arranged offset to the second web adjacent in the spacing direction, in particular to the second web adjacent to the spacing direction, in extension direction. If such a web is arranged according to the respective gill, it comes in Warreckungsnchtung to a wavy flow guidance of the fluid with periodic
- the respective first gill and / or the respective second gill may have the same depth extending in the direction of extent. As a result, it is conceivable in particular to provide the same offset between the respective gills adjacent in the spacing direction.
- the gills of the respective rib may be formed with the same orientation on the rib.
- Orientations are formed on the rib.
- the corrugated fin is preferably produced by a rolling process, in particular by a transverse rolling process.
- the corrugated fin can be simplified and produced economically.
- the corrugated fin can also be produced by a different production method.
- the corrugated fin may also have three or more ribs.
- the ribs are in this case spaced apart in the spacing direction and can be connected to the next adjacent ribs by a respective connecting portion of the corrugated fin. It is preferred if in the spacing direction
- the heat exchanger serves to heat exchange between a first fluid and a second fluid and has a flow space which is flowed through during operation of the heat exchanger in a flow direction of the first fluid.
- two tubes are further arranged, which are spaced from each other and can be flowed through by the second fluid. Between two such tubes at least one such corrugated fin is arranged, wherein the
- Extending direction of the corrugated rib runs parallel to the flow direction of the first fluid in the flow space, so that the corrugated rib in the flow direction can flow around the first fluid. It is conceivable, in particular, to arrange at least one such corrugated fin between each two adjacent such tubes.
- the heat exchanger can in principle in any application for
- Fig. 4 is a simplified view of a section in a
- Fig. 5 is a sectional, isometric view through a rib of
- FIG. 6 is the view of FIG. 4 in the rib of FIG. 5,
- FIG. 7 shows a cross section through the rib of FIG. 5,
- Fig. 8 is an isometric view of a corrugated fin in another
- FIG. 10 is a cross section through the corrugated fin of Fig. 8,
- FIG. 13 the view of Fig. 9 in a further embodiment.
- a heat exchanger 1 is shown with a corrugated fin 2 in section, wherein the corrugated fin 2 is shown separately in Figures 2 to 4.
- Heat exchanger 1 has a flow space 3, in which two tubes 4 are arranged at a distance from one another, wherein more tubes 4 can be arranged in the flow space 3. Between the tubes 4, the corrugated fin 2 is arranged. The flow space 3 can be traversed by a first fluid in a flow direction 5, while the tubes 4 can be traversed by a second fluid. This results in the operation of the heat exchanger 1 for heat exchange between the first fluid and the second fluid. The arranged between the tubes 4 corrugated fin 2 increases this
- Heat exchanger 1 An extension direction 6 of the corrugated fin 2 runs parallel to the flow direction 5.
- the corrugated fin 2 has a first rib 7 and a second rib 8, which are spaced apart from one another in a spacing direction 9 extending transversely to the extension direction 6 and connected to one another by means of a connecting section 10 of the corrugated fin 2.
- the first rib 7 has at least three first gills 1 1, which are transverse to the
- FIG. 3 shows a section through FIG. 2, it being evident in particular from FIG. 3 that the second rib 8 has at least three second gills 12, formed transversely to the extension device 6 on the second rib 8 or
- Extension means 6 are formed alternately with different orientations or characteristics on the first rib 7.
- the second gills 12 of the second rib 8 are in Ausreckungsnchtung 6 alternately with
- the corrugated fin 2 is produced by a rolling process, in particular by a cross rolling process.
- the staggered arrangement of the first gills 1 1 relative to the second gills 12 in Näreckungsnchtung 6 leads to a simplified production of the corrugated fin 2, since the first gills 1 1 can not get caught in the production of the corrugated fin in the second gill 12 or such entanglement at least reduced ..
- Extension means 6 adjacent gills 1 1, 12 are formed in the spacing direction 9 with opposite orientations on the rib 7, 8. From FIG 6 also shows that the depth 13 of all gills 1 1, 12 is substantially the same, wherein the webs 14 each have a running in the direction of extension 6 depth 15, which corresponds to the depth 13 of the gills 1 1, 12 substantially.
- FIG. 8 an embodiment of the corrugated fin 2 is shown, in which the respective rib 7, 8 is formed according to Figures 5 to 7.
- the first rib 7 thus has first webs 14 ', while the second rib 8 has second webs 14 ", whereby it is also provided in this exemplary embodiment that the respective first gill 1 1 of the first rib 7 is intended for in FIG.
- Distance direction 9 adjacent second gill 12 is arranged offset in the extension direction 6.
- the respective first gill 1 1 and the second gill 12 adjacent in the spacing direction 9 are formed with the same orientation on the respectively associated rib 7, 8.
- this results in a periodic arrangement of the gills 1 1, 12 and the webs 14, wherein the respective first web 14 'is arranged offset in the direction of extension 6 to the second web 14 "adjacent in the spacing direction 9.
- the offset of the webs 14 and the Gills 1 1, 12 substantially coincide.
- Figure 1 1 shows another embodiment of the corrugated fin 2, wherein the
- Embodiment essentially in that in the extension direction 6 after each gill 1 1, 12 such a web 14 is provided. As a result, the internal pressure resistance of the rib 2 can be further improved.
- FIG. 11 can be used in particular in a corrugated fin 2 according to FIG.
- this corrugated fin 2 are both Ribs 7, 8 formed in accordance with the embodiment in Figure 1 1, wherein here, the respective first gill 1 1 is arranged offset in the direction of spacing 9 adjacent second gill 12 in the direction of extension 6.
- the respective first gill 1 1 is arranged offset in the direction of spacing 9 adjacent second gill 12 in the direction of extension 6.
- the gills 1 1, 12 of the ribs 7, 8 have the same depth 13.
- the webs 14 of Figures 8 to 12 have a corresponding depth 15 which substantially coincides with the depth 13 of the gills 1 1.
- the gills 1 1, 12 and the webs 14 each have different depths 13, 15.
- two gills 1 1, 12 adjacent in the spacing direction 6 and the web 14 arranged between them in the direction of extent 6 form a group of the associated ribs 7, 8, which is repeated periodically in the direction of extent 6.
- the depth 15 of the web 14 is greater than the depth 13 of one of the adjacent gills 1 1, 12 and smaller than the depth 13 of the other in the extension direction 6 adjacent gill 1 1, 12th
- the offset of the first gills 1 1 to the second gills 12 adjacent in the spacing direction 9 is less than the depth 13 of the first gill 1 1.
- the offset is preferably between 5% and 95% of the depth 13, particularly preferably 50% of the depth 13.
- the corrugated fin 2 may of course also have more such ribs 7, 8, which are arranged alternately in the spacing direction 9. That means that in Abstandsnchtung 9 such first ribs 7 and such second ribs 8 are arranged alternately.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellrippe (2) eines Wärmeübertragers (1) mit einer ersten Rippe (7) und einer zweiten Rippe (8), die in einer Abstandsrichtung (9) beabstandet sind und sich in einer quer zur Abstandsrichtung (9) verlaufenden Erstreckungsrichtung (6) erstrecken, wobei die jeweilige Rippe (7, 8) zumindest drei Kiemen (11, 12) aufweist, die an der zugehörigen Rippe (7, 8) quer zur Erstreckungsrichtung (6) ausgeformt und in Erstreckungsrichtung (6) durchströmbar sind. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass die Kiemen (11) der ersten Rippe (7) zur in Abstandsrichtung (9) benachbarten Kiemen (12) der zweiten Rippe (8) in Erstreckungsrichtung (6) versetzt angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine vereinfachte Herstellung der Wellrippe (2) und/oder eine verbesserte Innendruckfestigkeit der Wellrippe (2) erzielen. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Wärmeübertrager (1) mit einer derartigen Wellrippe (2).
Description
Wellrippe eines Wärmeübertragers und Wärmeübertrager
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellrippe eines Wärmeübertragers mit zwei Rippen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Wärmeübertrager mit einer derartigen Wellrippe.
Zum Übertrag von Wärme zwischen zwei Fluiden kommen üblicherweise
Wärmeübertrager zum Einsatz, die einen von einem ersten Fluid
durchströmbaren Strömungsraum aufweisen, in dem Rohre angeordnet sind, welche von einem zweiten Fluid durchströmbar sind, so dass es im Betrieb des Wärmeübertragers zu einem Wärmetausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid kommt. Zur Erhöhung der Effizienz des Wärmeübertragers ist es bekannt, zwischen solchen Rohren Wellrippen vorzusehen, welche einerseits die wärmeübertragende Fläche des Wärmeübertragers erhöhen und andererseits zur Entstehung von Turbulenzen im ersten Fluid führen können.
Solche Wärmeübertrager mit derartigen Wellrippen sind beispielsweise aus der DE 102 35 038 A1 , der DE 10 2004 013 682 A1 , der DE 102 42 188 A1 sowie der EP 1 331 464 A2 bekannt. Die Wellrippen dieser Wärmeübertrager weisen dabei voneinander beabstandete Rippen auf, wobei die jeweilige Rippe mit Kiemen versehen ist. Die Kiemen sorgen insbesondere für eine erhöhte Turbulenz im ersten Fluid und/oder für neue Strömungspfade des ersten Fluids. Die Kiemen dieser Wellrippen stehen dabei mit einem Winkel von der zugehörigen Rippe ab. Hergestellt werden die Wellrippen in der Regel durch einen Walzprozess, insbesondere Querwalzprozess, wobei die Wellrippen nach dem Versehen mit den Kiemen zunächst gerafft, insbesondere auf Block gerafft, und anschließend auf die gewünschte Länge gezogen und/oder geschnitten werden.
Vorstellbar ist es ebenso, die jeweilige Rippe mit Kiemen zu versehen, welche quer zur Erstreckungsrichtung der Rippe ausgeformt bzw. ausgestellt und in Erstreckungsrichtung durchströmbar sind. Bei diesen sogenannten parallelen Kiemen kann das erste Fluid also die jeweilige Kieme durchströmen, wogegen bei gewinkelten Kiemen eine Umlenkung des ersten Fluids auf die andere Seite der Rippe erfolgt.
Nachteilig bei derartigen Wellrippen ist insbesondere, dass sie eine
unzureichende Innendruckfestigkeit aufweisen. Zudem kommen die Kiemen benachbarter Rippen bei der Herstellung der Wellrippe, insbesondere beim Raffen der Wellrippe, in Eingriff und verhaken sich ineinander. Beim
anschließenden Ziehen der Wellrippe in die gewünschte Länge, ist also zunächst ein Enthaken der Kiemen notwendig, das einen zusätzlichen Herstellungsschritt zur Folge hat und somit zu erhöhten Herstellungskosten und/oder einer erhöhten Herstellungsdauer führt. Sofern das Enthaken der Kiemen ausbleibt, kann es beim Ziehen der Wellrippe in die gewünschte Länge zu einer Beschädigung der Wellrippe kommen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine
Wellrippe der eingangs genannten Art mit parallelen Kiemen sowie für einen Wärmeübertrager mit einer solchen Wellrippe verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Innendruckfestigkeit und/oder eine vereinfachte Herstellung auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, Kiemen benachbarter Rippen einer Wellrippe zumindest teilweise versetzt zueinander anzuordnen. Durch die versetzte Anordnung der Kiemen kommt es insbesondere bei der Herstellung der Wellrippe zu keinen oder nur zu geringeren Verhakungen von Kiemen benachbarter Rippen, so dass die Herstellung der Wellrippe vereinfacht sowie kostengünstig und/oder mit einer geringeren Fertigungszeit erfolgen kann. Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Wellrippe dabei eine erste Rippe und eine zweite Rippe auf, die in einer Abstandsrichtung voneinander beabstandet sind und sich längs in einer quer zur Abstandsrichtung verlaufenden Erstreckungsrichtung erstrecken. Die in Abstandsrichtung
benachbarten Rippen der Wellrippe können durch einen Verbindungsabschnitt der Wellrippe miteinander verbunden sein. Die jeweilige Rippe weist zumindest drei Kiemen auf, die parallel ausgestellt sind. Das heißt, dass die erste Rippe zumindest drei erste Kiemen aufweist, die quer zur Erstreckungsrichtung an der ersten Rippe ausgeformt bzw. ausgestellt und in Erstreckungsrichtung
durchströmbar sind, während die zweite Rippe zumindest drei zweite Kiemen aufweist, die ebenfalls quer zur Erstreckungsrichtung an der zweiten Rippe ausgeformt bzw. ausgestellt und in Erstreckungsrichtung durchströmbar sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die jeweilige erste Kieme zur in
Abstandsrichtung benachbarten zweiten Kieme in Erstreckungsrichtung versetzt angeordnet ist. Insbesondere ist die jeweilige erste Kieme zur in Abstandsrichtung nächstbenachbarten zweiten Kieme in Erstreckungsrichtung versetzt angeordnet.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die versetzte Anordnung der Kiemen abhängig von einer in Erstreckungsrichtung verlaufenden Tiefe der Kiemen, wobei der Versatz zwischen 5 % und 95 % dieser Tiefe beträgt. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Versatz 50 % der Tiefe beträgt. Hierdurch lässt sich die Wellrippe besonders einfach und ökonomisch herstellen. Vorstellbar ist es insbesondere, dass der Versatz einer solchen ersten Kieme in
Erstreckungsrichtung zwischen 5 % und 95 %, insbesondere 50 %, der in
Erstreckungsrichtung verlaufenden Tiefe dieser ersten Kieme beträgt.
Als vorteilhaft erweisen sich Ausführungsformen, bei denen zumindest eine solche erste Kieme und die in Abstandsrichtung benachbarte zweite Kieme, insbesondere die in Abstandsrichtung nächstbenachbarte zweite Kieme, mit gleicher Orientierung bzw. Ausprägung an der jeweils zugehörigen Rippe ausgeformt sind. Das heißt, dass die erste Kieme und die in Abstandsrichtung benachbarte zweite Kieme in Abstandsrichtung mit gleicher Orientierung an der jeweils zugehörigen Rippe ausgeformt sind.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen, bei denen zumindest eine solche erste Kieme und die in Abstandsrichtung benachbarte zweite Kieme, insbesondere die in Abstandsrichtung nächstbenachbarte zweite Kieme, mit entgegengesetzten Orientierungen bzw. Ausprägungen an der jeweils zugehörigen Rippe ausgeformt sind. Das heißt, dass die erste Kieme und die in Abstandsrichtung benachbarte zweite Kieme in Abstandsrichtung in entgegengesetzter Orientierung an der jeweils zugehörigen Rippe ausgeformt sind.
Bei entgegengesetzten Orientierungen bzw. Ausprägungen der in
Abstandsrichtung benachbarten Kiemen bilden sich in Erstreckungsrichtung periodische Bereiche auf, durch die ein die Wellrippe umströmendes Fluid durchströmt und anschließend stark verwirbelt wird. Hierdurch entsteht eine vorteilhafte Strömung des entsprechenden Fluids, die zu einem verbesserten Wärmetausch der Fluide führt.
Bei bevorzugten Ausführungsformen weist zumindest eine der Rippen zwischen zwei in Erstreckungsrichtung benachbarten zugehörigen Kiemen einen Steg auf, der in Abstandsrichtung zwischen diesen Kiemen angeordnet ist. Ein solcher Steg
kann insbesondere ein nicht ausgeformter Bereich zwischen zwei ausgeformten Kiemen sein. Der Steg führt hierbei zu einer erhöhten Innendruckfestigkeit der Rippe und/oder zur Entstehung weiterer Turbulenzen. Vorstellbar ist es, dass ein solcher Steg nach jeder Kieme angeordnet ist. Zu denken ist auch an
Ausführungsformen, bei denen ein solcher Steg in Erstreckungsnchtung nach jeweils zwei oder mehreren Kiemen vorgesehen ist. Dabei erhöht sich die Innendruckfestigkeit der Wellrippe mit der Erhöhung der Anzahl der Stege bzw. mit der Erhöhung der Fläche der Stege. Zu denken ist auch an
Ausführungsformen, bei denen beide Rippen der Wellrippe jeweils mit solchen Stegen versehen sind. Das heißt, dass die erste Rippe zumindest einen ersten solchen Steg und die zweite Rippe zumindest einen zweiten solchen Steg aufweist. Vorstellbar sind hierbei Ausführungsformen, bei denen zumindest ein solcher erster Steg zum in Abstandsrichtung benachbarten zweiten Steg, insbesondere zum in Abstandsrichtung nächstbenachbarten zweiten Steg, in Erstreckungsnchtung versetzt angeordnet ist. Ist ein solcher Steg nach der jeweiligen Kieme angeordnet, kommt es in Erstreckungsnchtung zu einer wellenförmigen Strömungsführung des Fluids mit periodischen
Strömungsanläufen und Strömungsabrissen.
Prinzipiell kann die jeweilige erste Kieme und/oder die jeweilige zweite Kieme eine gleiche, in Erstreckungsnchtung verlaufende Tiefe aufweisen. Hierdurch ist es insbesondere vorstellbar, zwischen den jeweils in Abstandsrichtung benachbarten Kiemen den gleichen Versatz vorzusehen.
Denkbar sind auch Ausführungsformen, bei denen zumindest zwei der Kiemen unterschiedliche in Erstreckungsnchtung verlaufende Tiefen aufweisen. Möglich ist es dabei, dass zumindest zwei erste Kiemen unterschiedliche Tiefen aufweisen. Denkbar sind auch Ausgestaltungen, bei denen eine solche erste
Kieme im Vergleich zu einer solchen zweiten Kieme eine andere in
Erstreckungsrichtung verlaufende Tiefe aufweist.
Prinzipiell können die Kiemen der jeweiligen Rippe mit der gleichen Orientierung an der Rippe ausgeformt sein.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Kiemen zumindest einer der Rippen in Erstreckungsrichtung abwechselnd mit entgegengesetzten
Orientierungen an der Rippe ausgeformt sind.
Die Wellrippe ist vorzugsweise durch ein Walzverfahren, insbesondere durch einen Querwalzprozess, hergestellt. Hierdurch lässt sich die Wellrippe vereinfacht und ökonomisch herstellen. Prinzipiell kann die Wellrippe jedoch auch durch ein anderes Herstellungsverfahren hergestellt sein.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen sind die Kiemen und/oder die Stege zumindest einer der Rippen, bevorzugt beider Rippen, in Erstreckungsrichtung periodisch angeordnet. Dabei kann eine in Erstreckungsrichtung verlaufende Periodenlänge der Rippen übereinstimmen.
Die Wellrippe kann selbstverständlich auch drei oder mehr Rippen aufweisen. Die Rippen sind hierbei in Abstandsrichtung beabstandet und können mit den nächstbenachbarten Rippen durch jeweils einen Verbindungsabschnitt der Wellrippe verbunden sein. Bevorzugt ist es, wenn in Abstandsrichtung
abwechselnd eine solche erste Rippe und eine solche zweite Rippe angeordnet sind.
Es versteht sich, dass neben der Wellrippe des Wärmeübertragers auch ein solcher Wärmeübertrager zum Umfang dieser Erfindung gehört.
Der Wärmeübertrager dient dabei dem Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid und weist einen Strömungsraum auf, der im Betrieb des Wärmeübertragers in einer Strömungsrichtung vom ersten Fluid durchströmt wird. Im Strömungsraum sind ferner zwei Rohre angeordnet, welche zueinander beabstandet und vom zweiten Fluid durchströmbar sind. Zwischen zwei solchen Rohren ist zumindest eine solche Wellrippe angeordnet, wobei die
Erstreckungsrichtung der Wellrippe parallel zur Strömungsrichtung des ersten Fluids im Strömungsraum verläuft, so dass die Wellrippe in Strömungsrichtung vom ersten Fluid umströmbar ist. Vorstellbar ist es dabei insbesondere, zwischen jeweils zwei benachbarten solchen Rohren zumindest eine solche Wellrippe anzuordnen.
Der Wärmeübertrager kann prinzipiell in einer beliebigen Anwendung zum
Einsatz kommen. Denkbar ist insbesondere der Einsatz in einem Kraftfahrzeug, in dem der Wärmeübertrager zum Wärmetausch zwischen zwei Fluiden zum Einsatz kommt.
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 Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Wärmeübertrager mit einer Wellrippe,
Fig. 2 eine isometrische Ansicht der Wellrippe,
Fig. 3 eine geschnittene, isometrische Darstellung der Wellrippe,
Fig. 4 eine vereinfachte Ansicht eines Schnitts in einer
Erstreckungsrichtung der Wellrippe,
Fig. 5 eine geschnittene, isometrische Ansicht durch eine Rippe der
Wellrippe bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 die Ansicht aus Fig. 4 bei der Rippe aus Fig. 5,
Fig. 7 einen Querschnitt durch die Rippe aus Fig. 5,
Fig. 8 eine isometrische Ansicht einer Wellrippe bei einem anderen
Ausführungsbeispiel,
Fig. 9 die Ansicht aus Fig. 4 bei der Wellrippe aus Fig. 8,
Fig. 10 einen Querschnitt durch die Wellrippe aus Fig. 8,
Fig. 1 1 die Ansicht aus Fig. 6 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
Fig. 12 die Ansicht aus Fig. 9 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
Fig. 13 die Ansicht aus Fig. 9 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In Figur 1 ist ein Wärmeübertrager 1 mit einer Wellrippe 2 im Schnitt dargestellt, wobei die Wellrippe 2 in den Figuren 2 bis 4 gesondert gezeigt ist. Der
Wärmeübertrager 1 weist einen Strömungsraum 3 auf, in dem zwei Rohre 4 beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei im Strömungsraum 3 auch mehr Rohre 4 angeordnet sein können. Zwischen den Rohren 4 ist die Wellrippe 2 angeordnet. Der Strömungsraum 3 ist in einer Strömungsrichtung 5 von einem ersten Fluid durchströmbar, während die Rohre 4 von einem zweiten Fluid durchströmbar sind. Hierdurch kommt es im Betrieb des Wärmeübertragers 1 zum Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid. Die zwischen den Rohren 4 angeordnete Wellrippe 2 erhöht hierbei den
Wärmetausch zwischen den Fluiden und somit die Effizienz des
Wärmeübertragers 1 . Eine Erstreckungsrichtung 6 der Wellrippe 2 verläuft hierbei parallel zur Strömungsrichtung 5.
Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, weist die Wellrippe 2 eine erste Rippe 7 sowie eine zweite Rippe 8 auf, die in einer quer zur Erstreckungsrichtung 6 verlaufenden Abstandsrichtung 9 voneinander beabstandet und mittels eines Verbindungsabschnitts 10 der Wellrippe 2 miteinander verbunden sind. Die erste Rippe 7 weist zumindest drei erste Kiemen 1 1 auf, die quer zur
Erstreckungsrichtung 6 an der ersten Rippe 7 ausgeformt bzw. ausgestellt und in Erstreckungsrichtung 6 vom ersten Fluid durchströmbar sind.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch Figur 2, wobei insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, dass die zweite Rippe 8 zumindest drei zweite Kiemen 12 aufweist,
die quer zur Erstreckungsnchtung 6 an der zweiten Rippe 8 ausgeformt bzw.
ausgestellt und in Erstreckungsnchtung 6 durchströmbar sind. Die Kiemen 1 1 , 12 der jeweiligen Rippe 7, 8 sind in Erstreckungsnchtung 6 benachbart bzw.
beabstandet angeordnet. Aus Figur 4, die eine Draufsicht auf Figur 3 zeigt, bei der lediglich die Kiemen 1 1 , 12 zu sehen sind, geht ferner hervor, dass im gezeigten Beispiel die Kiemen 1 1 , 12 eine gleiche, in Erstreckungsnchtung 6 verlaufende Tiefe 13 aufweisen. Insbesondere aus Figur 4 geht ferner hervor, dass die jeweilige erste Kieme 1 1 zur in Abstandsrichtung 9 benachbarten zweiten Kieme 12 in Erstreckungsnchtung 6 versetzt angeordnet ist. In Figur 4 ist auch zu erkennen, dass die ersten Kiemen 1 1 der ersten Rippe 7 in
Erstreckungsnchtung 6 abwechselnd mit unterschiedlichen Orientierungen bzw. Ausprägungen an der ersten Rippe 7 ausgeformt sind. Auch die zweiten Kiemen 12 der zweiten Rippe 8 sind in Erstreckungsnchtung 6 abwechselnd mit
unterschiedlichen Orientierungen bzw. Ausprägungen an der zweiten Rippe 8 ausgeformt. Die Wellrippe 2 ist dabei durch ein Walzverfahren, insbesondere durch ein Querwalzverfahren, hergestellt. Die versetzte Anordnung der ersten Kiemen 1 1 relativ zu den zweiten Kiemen 12 in Erstreckungsnchtung 6 führt dabei zu einer vereinfachten Herstellung der Wellrippe 2, da die ersten Kiemen 1 1 bei der Herstellung der Wellrippe nicht in den zweiten Kiemen 12 verhaken können oder ein solches Verhaken zumindest reduziert wird..
In den Figuren 5 bis 7 ist eine einzige solche Rippe 7, 8 der Wellrippe 2 bei einem anderen Ausführungsbeispiel gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in Erstreckungsnchtung 6 nach jeder zweiten Kieme 1 1 , 12 ein Steg 14
vorgesehen, der im Vergleich zu den Kiemen 1 1 , 12 unausgeformt sein kann und in Abstandsrichtung 9 zwischen den in Erstreckungsnchtung 6 benachbarten Kiemen 1 1 , 12 angeordnet ist. Ferner ist zu erkennen, dass in
Erstreckungsnchtung 6 benachbarte Kiemen 1 1 , 12 in Abstandsrichtung 9 mit entgegengesetzten Orientierungen an der Rippe 7, 8 ausgeformt sind. Aus Figur
6 geht ferner hervor, dass die Tiefe 13 aller Kiemen 1 1 , 12 im Wesentlichen gleich ist, wobei die Stege 14 jeweils eine in Erstreckungsrichtung 6 verlaufende Tiefe 15 aufweisen, die mit der Tiefe 13 der Kiemen 1 1 , 12 im Wesentlichen übereinstimmt.
In den Figuren 8 bis 10 ist ein Ausführungsbeispiel der Wellrippe 2 dargestellt, bei der die jeweilige Rippe 7, 8 entsprechend den Figuren 5 bis 7 ausgebildet ist. Die erste Rippe 7 weist also erste Stege 14' auf, während die zweite Rippe 8 zweite Stege 14" aufweist. Dabei ist auch in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die jeweilige erste Kieme 1 1 der ersten Rippe 7 zur in
Abstandsrichtung 9 benachbarten zweiten Kieme 12 in Erstreckungsrichtung 6 versetzt angeordnet ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner, wie insbesondere aus Figur 9 hervorgeht, vorgesehen, dass die jeweilige erste Kieme 1 1 und die in Abstandsrichtung 9 benachbarte zweite Kieme 12 mit gleicher Orientierung an der jeweils zugehörigen Rippe 7, 8 ausgeformt sind. Insgesamt entsteht hierbei eine periodische Anordnung der Kiemen 1 1 , 12 und der Stege 14, wobei auch der jeweilige erste Steg 14' zum in Abstandsrichtung 9 benachbarten zweiten Steg 14" in Erstreckungsrichtung 6 versetzt angeordnet ist. Hierbei stimmt der Versatz der Stege 14 und der Kiemen 1 1 , 12 im Wesentlichen überein.
Figur 1 1 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Wellrippe 2, wobei die
Ansicht aus Figur 6 und somit eine einzige der Rippen 7, 8 zu sehen ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass in Erstreckungsrichtung 6 nach jeder Kieme 1 1 , 12 ein solcher Steg 14 vorgesehen ist. Hierdurch lässt sich die Innendruckfestigkeit der Rippe 2 weiter verbessern.
Die in Figur 1 1 gezeigte Ausgestaltung kann insbesondere in einer Wellrippe 2 entsprechend Figur 12 zum Einsatz kommen. Bei dieser Wellrippe 2 sind beide
Rippen 7, 8 entsprechend der Ausgestaltung in Figur 1 1 ausgebildet, wobei auch hier die jeweilige erste Kieme 1 1 zu in Abstandsrichtung 9 benachbarten zweiten Kieme 12 in Erstreckungsrichtung 6 versetzt angeordnet ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel sind die jeweilige erste Kieme 1 1 und die in
Abstandsrichtung 9 benachbarte zweite Kieme 12 mit gleicher Orientierung an der jeweils zugehörigen Rippe 7, 8 ausgeformt.
Bei den in den Figuren 1 bis 12 gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Kiemen 1 1 , 12 der Rippen 7, 8 eine gleiche Tiefe 13 auf. Zudem weisen die Stege 14 der Figuren 8 bis 12 eine entsprechende Tiefe 15 auf, die mit der Tiefe 13 der Kiemen 1 1 im Wesentlichen übereinstimmt.
In Figur 13 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass die Kiemen 1 1 , 12 und die Stege 14 jeweils unterschiedliche Tiefen 13, 15 aufweisen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel bilden jeweils zwei in Abstandsrichtung 6 benachbarte Kiemen 1 1 , 12 und der zwischen ihnen in Erstreckungsrichtung 6 angeordnete Steg 14 eine Gruppe der zugehörigen Rippe 7, 8, die in Erstreckungsrichtung 6 periodisch wiederholt wird. Dabei ist die Tiefe 15 des Stegs 14 größer als die Tiefe 13 einer der benachbarten Kiemen 1 1 , 12 und kleiner als die Tiefe 13 der anderen in Erstreckungsrichtung 6 benachbarten Kieme 1 1 , 12.
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen beträgt der Versatz der ersten Kiemen 1 1 zu den in Abstandsrichtung 9 benachbarten zweiten Kiemen 12 weniger als die Tiefe 13 der ersten Kieme 1 1 . Der Versatz beträgt bevorzugt zwischen 5 % und 95 % der Tiefe 13, besonders bevorzugt 50 % der Tiefe 13.
Die Wellrippe 2 kann selbstverständlich auch mehr solche Rippen 7, 8 aufweisen, die in Abstandsrichtung 9 abwechselnd angeordnet sind. Das heißt, dass in
Abstandsnchtung 9 solche erste Rippen 7 und solche zweite Rippen 8 abwechselnd angeordnet sind.
*****
Claims
1 . Wellrippe (2) eines Wärmeübertragers (1 ) mit einer ersten Rippe (7) und einer zweiten Rippe (8), die in einer Abstandsrichtung (9) beabstandet sind und sich in einer quer zur Abstandsrichtung (9) verlaufenden
Erstreckungsrichtung (6) erstrecken, wobei
- die erste Rippe (7) zumindest drei erste Kiemen (1 1 ) aufweist, die quer zur Erstreckungsrichtung (6) an der ersten Rippe (7) ausgeformt und in Erstreckungsrichtung (6) durchströmbar sind,
- die zweite Rippe (8) zumindest drei zweite Kiemen (12) aufweist, die quer zur Erstreckungsrichtung (6) an der zweiten Rippe (8) ausgeformt und in Erstreckungsrichtung (6) durchströmbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige erste Kieme (1 1 ) zur in Abstandsrichtung (9)
benachbarten zweiten Kieme (12) in Erstreckungsrichtung (6) versetzt angeordnet ist.
2. Wellrippe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine solche erste Kieme (1 1 ) eine in Erstreckungsrichtung (6) verlaufende Tiefe (13) aufweist, wobei der Versatz dieser Kieme (1 1 ) in Erstreckungsrichtung (6) zwischen 5 % und 95 % der Tiefe (13) beträgt.
3. Wellrippe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine solche erste Kieme (1 1 ) und die in Abstandsrichtung (9) benachbarte zweite Kieme (12) mit gleicher Orientierung an der jeweils
zugehörigen Rippe (7, 8) ausgeformt sind.
4. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine solche erste Kieme (1 1 ) und die in Abstandsrichtung (9) benachbarte zweite Kieme (12) mit entgegengesetzten Orientierungen an der jeweils zugehörigen Rippe (7, 8) ausgeformt sind.
5. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der Rippen (7, 8) zwischen zwei in
Erstreckungsnchtung (6) benachbarten zugehörigen Kiemen (1 1 , 12) einen Steg (14) aufweist, der in Abstandsrichtung (9) zwischen diesen Kiemen (1 1 , 12) angeordnet ist.
6. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle Kiemen (1 1 , 12) dieselbe in Erstreckungsnchtung (6) verlaufende Tiefe (13) aufweisen.
7. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei solche Kiemen (1 1 , 12) unterschiedliche in
Erstreckungsnchtung (6) verlaufende Tiefen (13) aufweisen.
8. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kiemen (1 1 , 12) zumindest einer der Rippen (7, 8) in
Erstreckungsnchtung (6) abwechselnd mit unterschiedlicher Orientierung
an der Rippe (7, 8) ausgeformt sind.
9. Wellrippe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wellrippe (2) durch ein Walzverfahren hergestellt ist.
Wärmeübertrager (1 ) zum Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, mit
- einem vom ersten Fluid in einer Strömungsrichtung (5) durchströmbaren Strömungsraum (3),
- zumindest zwei im Strömungsraum (3) angeordneten Rohren (4), die beabstandet angeordnet und vom zweiten Fluid durchströmbar sind,
- einer Wellrippe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die zwischen zwei der Rohre (4) angeordnet ist, wobei die Erstreckungsrichtung (6) parallel zur Strömungsrichtung (5) verläuft.
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