WO2021013964A1 - Extruded wing-tube portion, wing tube comprising an extruded wing-tube portion, and heat exchanger comprising a wing tube, and method for producing a wing-tube portion - Google Patents

Extruded wing-tube portion, wing tube comprising an extruded wing-tube portion, and heat exchanger comprising a wing tube, and method for producing a wing-tube portion Download PDF

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WO2021013964A1
WO2021013964A1 PCT/EP2020/070876 EP2020070876W WO2021013964A1 WO 2021013964 A1 WO2021013964 A1 WO 2021013964A1 EP 2020070876 W EP2020070876 W EP 2020070876W WO 2021013964 A1 WO2021013964 A1 WO 2021013964A1
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WO
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wing
section
tube
area
extruded
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/070876
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Inventor
Jörg Kirchner
Sascha WIELAND
Matteo Codecasa
Original Assignee
Bundy Refrigeration Gmbh
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Publication date
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Priority to BR112022001146A priority patent/BR112022001146A2/en
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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
    • F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/16—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being integral with the element, e.g. formed by extrusion
    • 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
    • F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/16—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes extruded

Definitions

  • Extruded wing tube section Extruded wing tube section, wing tube with extruded wing tube section and heat exchanger with wing tube and manufacturing method of a wing tube section
  • the present invention relates to an extruded wing tube section consisting of a shaped tube area with at least one wing section integrally formed thereon, a wing tube with at least two extruded wing tube sections and a heat exchanger with wing tube.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing an extruded wing tube section.
  • Wing tubes used in a heat exchanger are known in the art.
  • WO 2009/068979 A1 describes a heat transfer tube for evaporators or condensers of heating and cooling units.
  • the heat transfer tube has on the outside at least one axially extending and wing-like enlarged heat transfer surface, which is formed from the material of the tube or is connected to the heat transfer tube by metal.
  • the heat exchanger comprises a plurality of tubes which are arranged transversely to an air flow direction through the heat exchanger and in a plurality of rows of tubes which extend along the air flow direction.
  • the heat exchanger comprises a plurality of tracks that are integrally formed with two or more tubes of the plurality of tubes, each track being between adjacent tubes of the extends a plurality of tubes and is connected to these.
  • At least one of the plurality of tubes has a cross section with an aspect ratio of more than 1: 1 relative to a horizontal web.
  • WO 2013/139507 A1 describes a heat exchanger for removing heat from a medium with at least one serpentine-shaped wing tube arranged in a housing.
  • the straight wing sections of the wing tube are arranged in such a way that the wings of the wing sections form an angle in the range of
  • the object of the present invention is to provide a heat exchanger with a wing tube, an associated wing tube and a corresponding wing tube section, which are improved compared to the prior art in terms of heat dissipation and the dissipation of the condensate that forms when used.
  • an extruded wing tube section consisting of a shaped tube area with at least one wing section integrally formed thereon according to independent claim 1, a wing tube with at least two extruded wing tube sections according to independent claim 12, a heat exchanger with wing tube according to independent claim 13 and a manufacturing method of an extruded wing tube section according to the independent patent claim 14.
  • An extruded wing tube section consists of a molded tube region with at least one first wing section formed integrally thereon in a first radial plane of the tube region, the first wing section having a plurality of first radial incisions, so that a plurality of first wings are present in the first wing section, and each of the first wings is rotated about a radial axis of rotation, so that each of the first wings is rotated out of the first radial plane by a first angle 0 ° ⁇ a 1 ⁇ 90 °, with a first continuous overlap between the tube area and each of the first wings.
  • Gang area is present, which has a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area adjacent thereto.
  • a wing tube section is extruded in the usual way, as is also the case, for example, in WO
  • the first wing section does not have a gap with a connection to the pipe area.
  • the first wing section is therefore preferably solid, i.e. not hollow.
  • the extruded wing tube section consists of the molded tube region with at least one first wing section integrally formed thereon in a first radial plane.
  • a plurality of first radial incisions is now provided in the first wing section.
  • the first radial incisions are thus made in the first radial plane transversely or perpendicularly to the longitudinal direction of the pipe area.
  • the first incisions preferably do not extend as far as the tube area. Rather, it is preferred that the incisions are made in at most 99% of the extent of the first wing section in the radial plane, preferably at most 97.5% and more preferably at most 95%. If the extension of the first wing section in the first radial plane is 20 mm, for example, then this means that the first incisions extend over a maximum of 19.8 mm, preferably a maximum of 19.5 mm and particularly preferably a maximum of 19 mm.
  • a first wing section remains with an extension in the first radial plane, which measures 0.2 mm, preferably 0.5 mm and more preferably 1 mm.
  • the first wing section has a plurality of first wings.
  • Each of the first blades is rotated by the first angle a 1 about a radial axis of rotation, so that it is rotated out of the radial plane. Therefore, the radial axis of rotation of the respective first wing runs perpendicular to the longitudinal axis of the pipe area and lies in the first radial plane.
  • the first angle a 1 0 ° ⁇ a 1 ⁇ 90 ° applies.
  • the value of 0 ° is excluded, as otherwise there would be no rotation from the first radial plane. Values over 90 ° are excluded due to the risk of the respective first sash being severed by the rotation.
  • the forces resulting from the twisting are absorbed in the first continuous transition area between each of the plurality of first blades and the tube area.
  • the first continuous transition area is thus deformed and absorbs the forces that occur when the respective first wing is rotated while maintaining a connection to the pipe area.
  • the deformation of the respective first continuous transition area takes place in at least two areas, namely in a first area that is twisted and in at least one further area that is stretched. This is explained below using two examples.
  • the radial axis of rotation about which the respective first wing is rotated can be arranged at different positions in relation to the width of the first wing.
  • width denotes the extension of the respective first wing in the first radial plane along the longitudinal axis of the tube area.
  • the respective first wing has the first area, ie the twisted area, after the rotation. If the axis of rotation is directly adjacent to the incision in the respective first wing, exactly one expansion area results adjacent to the twisted area. If, in an alternative example, the axis of rotation does not run directly adjacent to the incision but, for example, centrally through the respective first wing, two expansion areas result, each of which is adjacent to the twisted area.
  • the positioning of the radial axis of rotation in relation to the respective first wing is therefore selected in particular as a function of the desired first angle a 1 and thus of the later desired application.
  • a technical effect and thus an advantage of this extruded wing tube section is that, due to the first incisions, the surface available for heat exchange is increased in comparison to a wing section without incisions.
  • the specific arrangement of the first wings provides aerodynamic elements that increase the turbulence in the air flow, which in turn leads to an improved heat transfer coefficient.
  • a wing tube section with a continuous flat wing section ie a single wing arranged exclusively in the radial plane, increases in performance in the range of approximately 15 to 30% can be achieved.
  • no additional material is required for fastening individual wings to the raw area, since the wing section is already present when the wing tube is produced by means of extrusion.
  • the first angle a 1 is between 30 ° and 60 °, preferably 45 °.
  • this angular range in addition to the above technical effects, also contributes to a particularly efficient removal of condensate that occurs in the wing section or the respective wing.
  • the condensate that forms during operation can be discharged more reliably compared to the provision of recesses in a continuous wing section directly adjacent to the
  • the extruded wing tube section consists of aluminum.
  • Aluminum in particular as the material for the extruded wing tube section leads to good deformability of the first continuous transition area, so that the first continuous transition area preferably has the same width as the respective first wing, i.e. preferably no cracks.
  • the first continuous transition area is preferably completely connected to the raw area on the one hand and the respective wing on the other. In this way, the heat dissipation can be further improved.
  • an outer diameter of the pipe area extending straight is between 3 and 10 mm and / or a wall thickness in the pipe area is 0.3 to 0.9 mm.
  • the first wing section has an extension in the radial direction between 10 and 20 mm and / or each of the first incisions has a width of 3 to 8 mm. On the one hand, this provides a large area of application for the extruded wing tube section. On the other hand, it is also possible to maintain the technical effects listed above in different areas of application.
  • the radial extension of the first wing section is preferably defined as a distance between the rotationally symmetrical longitudinal axis of the tube section and the radial outside of the first wing.
  • the first continuous transition area comprises two expansion areas on opposite sides in relation to the twisted area.
  • the axis of rotation does not run directly adjacent to the incision but, for example, centrally through the respective first wing based on the width of the first wing.
  • the Axis of rotation at any other position through the first wing, with the exception of the locations immediately adjacent to the respective first incision. This results in two expansion areas, each of which is adjacent to the twisted area.
  • the configuration in which the axis of rotation runs centrally through the respective first wing is particularly preferred.
  • the extruded wing tube section further comprises a second wing section formed integrally on the tube area in a second radial plane of the tube area, the second wing section having a plurality of second radial incisions, so that a plurality of second wings are present in the second wing section, each of the second blades is rotated about a radial axis of rotation so that each of the second blades is rotated out of the second radial plane by a second angle 0 ° ⁇ a 2 ⁇ 90 °, with a second continuous transition area being present between the tube area and every second blade, which has a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area adjacent to it.
  • a second wing section is introduced by means of this configuration. This further intensifies the effects caused by the wings designed according to the invention, so that with regard to the resulting technical effects and advantages, reference is made to the above statements on the first wing section with the plurality of first wings.
  • the statements relating to the first wing section and the associated first wing apply analogously to the second wing section and every further possible wing section.
  • the second wing section is arranged opposite the first wing section on the straight tube section so that the first radial plane and the second radial plane form a common plane in which the longitudinal axis of the tube area lies.
  • the first angle a 1 and the second angle a 2 are the same.
  • This configuration further strengthens the technical effects achieved with the extruded wing tube section, in particular due to the synergy effects of the first and second wing sections.
  • the second wing section has an extension in the radial direction between 10 and 20 mm and / or each of the second incisions has a width of 3 to 8 mm.
  • the second continuous transition area comprises two expansion areas on opposite sides in relation to the twisted area.
  • the radial extension of the first wing section is preferably defined as a distance between the rotationally symmetrical longitudinal axis of the tube section and the radial outside of the first wing.
  • a distance AF between the wing tips of two wings arranged opposite one another is in a range of 20 mm ⁇ Ai ⁇ 40 mm.
  • the respective wings are rotated in the same direction or in opposite directions out of the radial plane. In other words, the wings of a wing section are rotated in a first direction of rotation.
  • the wings of the second wing section are rotated either in the same direction or in the opposite direction.
  • the wing tube section can be further adapted to the desired application.
  • the blades of a blade section are rotated alternately in opposite directions of rotation, for example, or all blades of a blade section have the same direction of rotation.
  • a wing tube according to the invention for a heat exchanger in particular an evaporator or a condenser, comprises at least two extruded wing tube sections according to the invention, the longitudinal axes of which run parallel to one another and which are connected to one another by means of a wingless curved section. Since the wing tube has the extruded wing tube section according to the invention, reference is made to the above statements with regard to the resulting technical effects and advantages in order to avoid repetition.
  • a heat exchanger according to the invention comprises a wing tube according to the invention.
  • the heat exchanger is preferably an evaporator or condenser with a wing tube according to the invention.
  • the wing tube section consisting of the tube area and at least one first wing section formed integrally thereon is extruded. If the wing tube section is later to have both a plurality of first wings and a plurality of second wings, the wing tube section is additionally extruded with a second wing section formed integrally thereon. This also applies to other possible wing sections.
  • the wing tube section After the extrusion of the wing tube section, it thus has a first radial plane and a longitudinal axis defined by the tube area, which lies in the radial plane.
  • the first wing section, as well as possible further wing sections, are thus designed to be planar and extend radially outward from the tube area.
  • the plurality of radial incisions is made transversely to the longitudinal axis of the pipe area in the respective wing section, so that a plurality of first wings is created in relation to the first wing section. Due to the plurality of incisions, the surface of the respective wing section is already enlarged. Simultaneously with or after the
  • the incisions are made by twisting at least one wing out of the plurality of first wings out of the radial plane.
  • a continuous transition area present between the respective wing and the pipe area is deformed and absorbs the forces that arise when the wing is rotated while maintaining a connection to the pipe area.
  • the continuous transition area therefore comprises a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area, depending on the positioning of the axis of rotation in relation to the width of the respective wing.
  • Figure 1 is a perspective view of an extruded wing tube section
  • FIG. 2 shows a first perspective view of an extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a side view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a second perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a third perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a fourth perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows a fifth perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a flow diagram of an embodiment of a production method according to the invention for an extruded wing tube section.
  • extruded wing tube section can be part of a Be wing tube and is used in heat exchangers, such as an evaporator or condenser.
  • an extruded wing tube section 1 is shown. This has a tube area 3 as well as a first 5 and a second wing section 7 and was extruded in the usual way, as also described, for example, in WO 2009/068979 A1 with reference to FIG.
  • the first 5 and the second wing section 7 are solid, i.e. not hollow.
  • the extruded wing tube section 1 thus consists of the shaped tube region 3 with a first wing section 5 integrally formed thereon in a first radial plane and a second wing section 7 integrally formed thereon in a second radial plane.
  • the straight pipe region 3 defines a longitudinal axis.
  • the second wing section 7 is arranged on the side of the tube region 3 opposite the first wing section 5. Therefore, the first and the second radial plane form a common plane in which the longitudinal axis of the tube region 3 runs.
  • An outer diameter of the pipe region 12 extending straight is between 3 and 10 mm and / or the wall thickness in the pipe region 12 is 0.3 to 0.9 mm.
  • the outside diameter and the wall thickness depend on the desired area of application, for example whether it is to be used in the context of an evaporator or condenser.
  • a plurality of first radial incisions was provided in the first wing section 20 of the extruded wing tube section 10. Accordingly, a plurality of second radial incisions was provided in the second wing section 30 of the extruded wing tube section 10.
  • the first and the second radial incisions can be made on opposite sides with respect to the tube region 12 simultaneously or one after the other.
  • a first incision in the first wing section 20 can be made at the same time as a second incision in the second wing section 30.
  • a desired number of first incisions in the first wing section 20 and then a desired number of second incisions in the second wing section 30 is provided.
  • Each incision has a width of 3 to 8 mm and ensures an enlargement of the surface that flows against during operation and is thus available for heat exchange compared to a wing section without incisions.
  • Straight incisions with a width of 3 to 8 mm have been identified as particularly advantageous.
  • Both wing sections 20, 30 each have a preferred extension in the radial direction between 10 and 20 mm.
  • a radial extension in this direction is also referred to as the radial length of the wing sections 20, 30, which is measured between the rotationally symmetrical center point of the tube section and the radial outside or tip of the wing.
  • the radial incisions are thus made in the respective radial plane transversely or perpendicular to the longitudinal direction of the tube area 12.
  • the respective incisions preferably do not extend to the tube area 12, but at most over 99% of the respective wing section 20, 30 in the radial plane.
  • each wing section 20, 30 has a plurality of wings 22, 32.
  • Each wing 22, 32 is rotated by an angle a 1 , a 2 about a radial axis of rotation, so that it is rotated out of the radial plane.
  • the radial axis of rotation of the respective vane 22, 32 therefore runs perpendicular to the longitudinal axis of the tube region 12 and lies in the radial plane.
  • angles a 1 , a 2 , 0 ° ⁇ a 1 , a 2 ⁇ 90 ° applies.
  • the value of 0 ° is excluded, as otherwise there would be no rotation from the radial plane, and values over 90 ° are due the risk of the respective wing being severed by the rotation is excluded.
  • the angles a 1 , a 2 are 45 °.
  • angles between 30 ° and 60 ° are generally preferred, since it is precisely this angle range that contributes to a particularly efficient removal of condensate arising in the wing section 20, 30 or the respective wing 22, 32.
  • the condensate that forms during operation can be discharged more reliably compared to the provision of recesses in a continuous wing section immediately adjacent to the pipe area.
  • the specific arrangement of the wings provides aerodynamic elements that increase the turbulence in the air flow, which in turn leads to an improved heat transfer coefficient.
  • the forces resulting from the rotation are absorbed in the first continuous transition area between each of the plurality of blades 22, 32 and the tube area.
  • the continuous transition area is thus deformed and absorbs the forces that occur when the respective wing 22, 32 is rotated while maintaining a connection to the pipe area 12.
  • the deformation of the respective continuous transition area takes place in at least two areas, namely in a first area that is twisted and in at least one further area that is stretched.
  • the respective axis of rotation does not run directly adjacent to the incision but rather centrally through the respective wing.
  • the term central refers to a width of the wing 22, 32, i.e. to the extent of the respective wing in the radial plane along the longitudinal axis of the pipe region 12. This results in two expansion regions, each of which is adjacent to a twisted region. The twisted area is present in the area of the axis of rotation of the respective wing 22, 32 after the wing 22, 32 has been rotated.
  • the axis of rotation is arranged directly adjacent to the incision. In this case, there is exactly one stretch area adjacent to the twisted area.
  • the positioning of the axis of rotation in relation to the respective wing 22, 32 is therefore selected in particular as a function of the desired angle a 1 , a 2 and thus the later desired application.
  • the respective wings 22, 32 can be rotated in the same direction or in opposite directions out of the radial plane.
  • the respective direction of rotation depends in particular on the later application.
  • the blades 22, 32 were rotated in the same direction.
  • wings in the same wing section can also have a twist in opposite directions of rotation.
  • Aluminum is used as the material for the extruded wing tube section 10.
  • Aluminum in particular leads to good deformability of the continuous transition area, so that preferably the continuous transition area has the same width as possible as the respective wing 22, 32, i.e. preferably no cracks.
  • the continuous transition area is preferably completely connected to the raw area 12 on the one hand and the respective wing 22, 32 on the other hand, so that the heat dissipation can be further improved, in particular compared to an only punctiform connection between the wing 22, 32 and the pipe area
  • a non-illustrated embodiment of a wing tube according to the invention for a heat exchanger, in particular for an evaporator or a condenser, comprises at least two wing tube sections 10 according to FIGS. 2 to 7, whose longitudinal axes run parallel to one another and which are connected to one another by means of a wingless curved section.
  • An embodiment of a heat exchanger according to the invention comprises the embodiment of the wing tube described above.
  • the heat exchanger is preferably an evaporator or condenser.
  • a flow chart of an embodiment of a production method according to the invention for the extruded wing tube section 10 is briefly explained.
  • a first step A the wing tube section 10 consisting of the tube region 12 and the two wing sections 20, 30 formed integrally thereon is extruded.
  • each wing section 20, 30 is thus designed to be planar and extends radially outward from the tube region 12 on opposite sides.
  • the plurality of incisions is made transversely to the longitudinal axis of the pipe region 12 in the respective wing section 20, 30, so that a plurality of wings 22, 32 is produced. Due to the plurality of incisions, the surface of the respective wing section 20, 30 is already enlarged.
  • a wing 22, 32 from the plurality of wings 22, 32 is rotated in step C.
  • the continuous transition area between the respective wing 22, 32 and the tube area 12 is deformed and expanded the forces arising when the wing 22, 32 is rotated while maintaining the connection to the pipe area 12.
  • the continuous transition area therefore comprises a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area, depending on the positioning of the axis of rotation in relation to the width of the respective wing 22, 32.

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Abstract

An extruded wing-tube portion (10) according to the invention consists of a moulded tube region (12) comprising at least one first wing portion (20) integrally formed thereon in a first radial plane of the tube region (12). The first wing portion (20) has a plurality of first radial cut-out regions such that a plurality of first wings (22) is provided in the first wing portion (20). Each of the first wings (20) is rotated about a radial axis of rotation such that each of the first wings (22) is rotated out of the first radial plane by a first angle 0° < al < 90° A first continuous transition region is provided between the tube region (12) and each of the first wings (22), which transition region has a twisted region in the region of the axis of rotation, and at least one expansion region adjacent thereto.

Description

Extrudierter Flügelrohrabschnitt, Flügelrohr mit extrudiertem Flügelrohrabschnitt und Wärmetauscher mit Flügelrohr sowie Herstellungsverfahren eines Flügelrohrabschnitts Extruded wing tube section, wing tube with extruded wing tube section and heat exchanger with wing tube and manufacturing method of a wing tube section
1. Gebiet der Erfindung 1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen extrudierten Flügelrohrabschnitt bestehend aus einem ausgeformten Rohrbereich mit mindestens einem integral daran ausgebildeten Flügelabschnitt, ein Flügelrohr mit mindestens zwei extrudierten Flügelrohrabschnitten und einen Wärmetauscher mit Flügelrohr. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren eines extrudierten Flügelrohrabschnitts. The present invention relates to an extruded wing tube section consisting of a shaped tube area with at least one wing section integrally formed thereon, a wing tube with at least two extruded wing tube sections and a heat exchanger with wing tube. The present invention also relates to a method of manufacturing an extruded wing tube section.
2. Hintererund der Erfindune 2. Background of the invention
Flügelrohre, die in einem Wärmetauscher verwendet werden, sind im Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise WO 2009/068979 Al ein Wärmeübertragungsrohr für Verdampfer oder Verflüssiger von Heiz- und Kühlaggregaten. Das Wärmeübertragungsrohr weist auf der Außenseite mindestens eine axial verlaufende und flügelartig ausgebildete vergrößerte Wärme- übertragungsfläche auf, die aus dem Material des Rohrs ausgeformt oder mit dem Wärmeübertragungsrohr metallisch verbunden ist. Wing tubes used in a heat exchanger are known in the art. For example, WO 2009/068979 A1 describes a heat transfer tube for evaporators or condensers of heating and cooling units. The heat transfer tube has on the outside at least one axially extending and wing-like enlarged heat transfer surface, which is formed from the material of the tube or is connected to the heat transfer tube by metal.
Ein weiterer Wärmetauscher ist in WO 2012/142070 Al beschrieben. Der Wärmetauscher umfasst mehrere Rohre, die quer zu einer Luftströmungsrichtung durch den Wärmetauscher und in mehreren Rohrreihen angeordnet sind, die sich entlang der Luftströmungsrichtung erstrecken. Der Wärmetauscher umfasst mehrere Bahnen, die einstückig mit zwei oder mehr Rohren der mehreren Rohre ausgebildet sind, wobei sich jede Bahn zwischen benachbarten Rohren der mehreren Rohre erstreckt und mit diesen verbunden ist. Mindestens ein Rohr aus der Vielzahl von Rohren hat einen Querschnitt mit einem Querschnittsverhältnis von mehr als 1: 1 relativ zu einem horizontalen Steg. Schließlich beschreibt WO 2013/139507 Al einen Wärmetauscher zum Abfuhren von Wärme aus einem Medium mit mindestens einem in einem Gehäuse angeordneten serpentinenförmigen Flügelrohr. Die geradlinigen Flügelabschnitte des Flügelrohrs sind derart angeordnet, dass die Flügel der Flügelabschnitte mit einer Strömungsrichtung einen Winkel im Bereich von Another heat exchanger is described in WO 2012/142070 A1. The heat exchanger comprises a plurality of tubes which are arranged transversely to an air flow direction through the heat exchanger and in a plurality of rows of tubes which extend along the air flow direction. The heat exchanger comprises a plurality of tracks that are integrally formed with two or more tubes of the plurality of tubes, each track being between adjacent tubes of the extends a plurality of tubes and is connected to these. At least one of the plurality of tubes has a cross section with an aspect ratio of more than 1: 1 relative to a horizontal web. Finally, WO 2013/139507 A1 describes a heat exchanger for removing heat from a medium with at least one serpentine-shaped wing tube arranged in a housing. The straight wing sections of the wing tube are arranged in such a way that the wings of the wing sections form an angle in the range of
10° £ a £ 30° einschließen. Include 10 ° £ a £ 30 °.
Ausgehend von diesen bekannten Vorrichtungen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher mit Flügelrohr, ein dazugehöriges Flügelrohr sowie einen entsprechenden Flügelrohrabschnitt bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik hinsichtlich der Wärmeabfuhr sowie der Abfuhr des sich bei Verwendung bildenden Kondensats verbessert sind. Based on these known devices, the object of the present invention is to provide a heat exchanger with a wing tube, an associated wing tube and a corresponding wing tube section, which are improved compared to the prior art in terms of heat dissipation and the dissipation of the condensate that forms when used.
3. Zusammenfassung der Erfindung 3. Summary of the invention
Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen extrudierten Flügelrohrabschnitt bestehend aus einem ausgeformten Rohrbereich mit mindestens einem integral daran ausgebildeten Flügelabschnitt gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, ein Flügelrohr mit mindestens zwei extrudierten Flügelrohrabschnitten gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12, einen Wärmetauscher mit Flügelrohr gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 13 sowie einem Herstellungsverfahren eines extrudierten Flügelrohrabschnitts gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 14. Vorteilhaf- te Ausführungsformen und Weiterentwicklungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den anhängigen Patentansprüchen. The above object is achieved by an extruded wing tube section consisting of a shaped tube area with at least one wing section integrally formed thereon according to independent claim 1, a wing tube with at least two extruded wing tube sections according to independent claim 12, a heat exchanger with wing tube according to independent claim 13 and a manufacturing method of an extruded wing tube section according to the independent patent claim 14. Advantageous embodiments and further developments emerge from the following description, the drawings and the appended claims.
Ein erfindungsgemäßer extrudierter Flügelrohrabschnitt besteht aus einem ausgeformten Rohrbereich mit mindestens einem integral daran ausgebildeten ersten Flügelabschnitt in einer ersten Radialebene des Rohrbereichs, wobei der erste Flügelabschnitt eine Mehrzahl an ersten radialen Einschnitten aufweist, so dass eine Mehrzahl an ersten Flügeln im ersten Flügelabschnitt vorhanden ist, und jeder der ersten Flügel ist um eine radiale Drehachse gedreht, so dass jeder der ersten Flügel aus der ersten Radialebene um einen ersten Winkel 0° < a1 < 90° herausgedreht ist, wobei zwischen Rohrbereich und jedem der ersten Flügel ein erster kontinuierlicher Über- gangsbereich vorhanden ist, der einen tordierten Bereich im Bereich der Drehachse und mindestens einen Dehnungsbereich benachbart dazu aufweist. An extruded wing tube section according to the invention consists of a molded tube region with at least one first wing section formed integrally thereon in a first radial plane of the tube region, the first wing section having a plurality of first radial incisions, so that a plurality of first wings are present in the first wing section, and each of the first wings is rotated about a radial axis of rotation, so that each of the first wings is rotated out of the first radial plane by a first angle 0 ° <a 1 <90 °, with a first continuous overlap between the tube area and each of the first wings. Gang area is present, which has a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area adjacent thereto.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird der extrudierte Flügelrohrabschnitt nachfolgend allgemein anhand eines möglichen Herstellungsverfahrens erläutert. Zunächst wird in gewohnter Weise ein Flügelrohrabschnitt extrudiert, wie beispielsweise auch in WO For a better understanding of the present invention, the extruded wing tube section is generally explained below with reference to a possible manufacturing method. First, a wing tube section is extruded in the usual way, as is also the case, for example, in WO
2009/068979 Al unter Bezugnahme auf Figur 14 beschrieben. Aufgrund der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn der erste Flügelabschnitt keinen Spalt mit Verbindung zum Rohrbereich aufweist. Vorzugsweise ist der erste Flügelabschnitt daher massiv ausgebildet, d.h. nicht hohl. Somit besteht der extrudierte Flügelrohrabschnitt aus dem ausgeformten Rohrbereich mit mindestens einem integral daran ausgebildeten ersten Flügelabschnitt in einer ersten Radialebene. 2009/068979 A1 with reference to FIG. Due to the configuration of the present invention, it is preferred if the first wing section does not have a gap with a connection to the pipe area. The first wing section is therefore preferably solid, i.e. not hollow. Thus, the extruded wing tube section consists of the molded tube region with at least one first wing section integrally formed thereon in a first radial plane.
Im ersten Flügelabschnitt wird nun eine Mehrzahl an ersten radialen Einschnitten vorgesehen. Die ersten radialen Einschnitte erfolgen somit in der ersten Radialebene quer oder senkrecht zur Längsrichtung des Rohrbereichs. Dabei erstrecken sich die ersten Einschnitte vorzugsweise nicht bis zum Rohrbereich. Vielmehr ist es bevorzugt, dass die Einschnitte in höchstens 99 % der Erstreckung des ersten Flügelabschnitts in der Radialebene erfolgen, vorzugsweise höchstens 97,5 % und weiter bevorzugt höchstens 95 %. Beträgt die Erstreckung des ersten Flügelab- Schnitts in der ersten Radialebene beispielsweise 20 mm, dann bedeutet dies, dass die ersten Einschnitte sich über höchstens 19,8 mm, vorzugsweise höchstens 19,5 mm und besonders bevorzugt höchstens 19 mm erstrecken. Somit bleibt im Bereich des jeweiligen Einschnitts ein erster Flügelabschnitt mit einer Erstreckung in der ersten Radialebene stehen, der 0,2 mm, vorzugsweise 0,5 mm und weiter bevorzugt 1 mm misst. Nach Einbringen der Mehrzahl an ersten Einschnitten verfügt der erste Flügelabschnitt über eine Mehrzahl an ersten Flügeln. A plurality of first radial incisions is now provided in the first wing section. The first radial incisions are thus made in the first radial plane transversely or perpendicularly to the longitudinal direction of the pipe area. The first incisions preferably do not extend as far as the tube area. Rather, it is preferred that the incisions are made in at most 99% of the extent of the first wing section in the radial plane, preferably at most 97.5% and more preferably at most 95%. If the extension of the first wing section in the first radial plane is 20 mm, for example, then this means that the first incisions extend over a maximum of 19.8 mm, preferably a maximum of 19.5 mm and particularly preferably a maximum of 19 mm. Thus, in the area of the respective incision, a first wing section remains with an extension in the first radial plane, which measures 0.2 mm, preferably 0.5 mm and more preferably 1 mm. After the introduction of the plurality of first incisions, the first wing section has a plurality of first wings.
Jeder der ersten Flügel wird um den ersten Winkel a1 um eine radiale Drehachse gedreht, so dass er aus der Radialebene herausgedreht ist. Daher verläuft die radiale Drehachse des jeweiligen ersten Flügels senkrecht zur Längsachse des Rohrbereichs und liegt in der ersten Radialebene. Für den erste Winkel a1 gilt dabei 0° < a1 < 90°. Der Wert von 0° ist ausgenommen, da ansonsten keine Verdrehung aus der ersten Radialebene vorliegen würde. Werte über 90° sind aufgrund der Gefahr der Abtrennung des jeweiligen ersten Flügels durch die Verdrehung ausgenommen. Die aufgrund der Verdrehung entstehenden Kräfte werden im ersten kontinuierlichen Übergangsbereich zwischen jedem aus der Mehrzahl der ersten Flügel und dem Rohrbereich aufgenommen. Der erste kontinuierliche Übergangsbereich wird somit verformt und nimmt die bei der Verdrehung des jeweiligen ersten Flügels auftretenden Kräfte unter Aufrechterhaltung einer V erbindung zum Rohrbereich auf. Die V erformung des j eweiligen ersten kontinuierlichen Übergangsbereichs erfolgt in mindestens zwei Bereichen, nämlich in einem ersten Bereich der tordiert wird und in mindestens einem weiteren Bereich, der gedehnt wird. Dies wird nachfolgend anhand von zwei Beispielen erläutert. Zunächst ist hierzu festzuhalten, dass die radiale Drehachse, um die der jeweilige erste Flügel gedreht wird, an verschiedenen Positionen bezogen auf die Breite des ersten Flügels angeordnet sein kann. Breite bezeichnet hier die Erstreckung des jeweiligen ersten Flügels in der ersten Radialebene entlang der Längsachse des Rohrbereichs. Im Bereich der radialen Drehachse weist der jeweilige erste Flügel nach der Verdrehung den ersten Bereich, d.h. den tordierten Bereich, auf. Sofern die Drehachse im jeweiligen ersten Flügel unmittelbar benachbart zum Einschnitt vorliegt, resultiert genau ein Dehnungsbereich benachbart zum tordierten Bereich. Verläuft in einem alternativen Beispiel die Drehachse nicht unmittelbar benachbart zum Einschnitt sondern beispielsweise mittig durch den jeweiligen ersten Flügel, ergeben sich zwei Dehnungsbereiche, die jeweils benachbart zum tordierten Bereich vorliegen. Die Positionierung der radialen Drehachse bezogen auf den jeweiligen ersten Flügel wird daher insbesondere in Abhängigkeit von dem gewünschten ersten Winkel a1 und somit der später gewünschten Anwendung gewählt. Each of the first blades is rotated by the first angle a 1 about a radial axis of rotation, so that it is rotated out of the radial plane. Therefore, the radial axis of rotation of the respective first wing runs perpendicular to the longitudinal axis of the pipe area and lies in the first radial plane. For the first angle a 1 , 0 ° <a 1 <90 ° applies. The value of 0 ° is excluded, as otherwise there would be no rotation from the first radial plane. Values over 90 ° are excluded due to the risk of the respective first sash being severed by the rotation. The forces resulting from the twisting are absorbed in the first continuous transition area between each of the plurality of first blades and the tube area. The first continuous transition area is thus deformed and absorbs the forces that occur when the respective first wing is rotated while maintaining a connection to the pipe area. The deformation of the respective first continuous transition area takes place in at least two areas, namely in a first area that is twisted and in at least one further area that is stretched. This is explained below using two examples. First of all, it should be noted in this regard that the radial axis of rotation about which the respective first wing is rotated can be arranged at different positions in relation to the width of the first wing. Here, width denotes the extension of the respective first wing in the first radial plane along the longitudinal axis of the tube area. In the area of the radial axis of rotation, the respective first wing has the first area, ie the twisted area, after the rotation. If the axis of rotation is directly adjacent to the incision in the respective first wing, exactly one expansion area results adjacent to the twisted area. If, in an alternative example, the axis of rotation does not run directly adjacent to the incision but, for example, centrally through the respective first wing, two expansion areas result, each of which is adjacent to the twisted area. The positioning of the radial axis of rotation in relation to the respective first wing is therefore selected in particular as a function of the desired first angle a 1 and thus of the later desired application.
Ein technischer Effekt und somit ein Vorteil dieses extrudierten Flügelrohrabschnitts ist, dass aufgrund der ersten Einschnitte die zum Wärmeaustausch zur Verfügung stehende Oberfläche im Vergleich zu einem Flügelabschnitt ohne Einschnitte vergrößert ist. Zudem werden durch die spezifische Anordnung der ersten Flügel aerodynamische Elemente bereitgestellt, die die Turbulenzen im Luftstrom erhöhen, was wiederum zu einem verbesserten Wärmeübertragungs- Koeffizienten führt. Verglichen mit einem Flügelrohrabschnitt mit einem durchgehenden flachen Flügelabschnitt, d.h. einem einzigen ausschließlich in der Radialebene angeordneten Flügel, sind Leistungssteigerungen im Bereich von ungefähr 15 bis 30 % realisierbar. Weiterhin ist kein zusätzliches Material zum Befestigen von einzelnen Flügeln am Rohbereich erforderlich, da der Flügelabschnitt bereits bei der Herstellung des Flügelrohrs mittels Extrusion vorhanden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform des extrudierten Flügelrohrabschnitts liegt der erste Winkel a1 zwischen 30° und 60° liegt, vorzugsweise bei 45°. Im Rahmen von Untersuchungen wurde festgestellt, dass gerade dieser Winkelbereich neben den obigen technischen Effekten auch zu einer besonders effizienten Abführung von im Flügelabschnitt bzw. dem jeweiligen Flügel entstehendem Kondensat beiträgt. Zudem kann mittels einer solchen Anordnung das sich im Betrieb bildende Kondensat verlässlicher abgeführt werden im Vergleich zur Bereitstellung von Aussparungen in einem durchgehenden Flügelabschnitt unmittelbar benachbart zum A technical effect and thus an advantage of this extruded wing tube section is that, due to the first incisions, the surface available for heat exchange is increased in comparison to a wing section without incisions. In addition, the specific arrangement of the first wings provides aerodynamic elements that increase the turbulence in the air flow, which in turn leads to an improved heat transfer coefficient. Compared with a wing tube section with a continuous flat wing section, ie a single wing arranged exclusively in the radial plane, increases in performance in the range of approximately 15 to 30% can be achieved. Furthermore, no additional material is required for fastening individual wings to the raw area, since the wing section is already present when the wing tube is produced by means of extrusion. According to a preferred embodiment of the extruded wing tube section, the first angle a 1 is between 30 ° and 60 °, preferably 45 °. In the course of investigations, it was found that precisely this angular range, in addition to the above technical effects, also contributes to a particularly efficient removal of condensate that occurs in the wing section or the respective wing. In addition, by means of such an arrangement, the condensate that forms during operation can be discharged more reliably compared to the provision of recesses in a continuous wing section directly adjacent to the
Rohrbereich. In einer weiteren vorteilhaften Ausfiihrungsform besteht der extrudierte Flügelrohrabschnitt aus Aluminium. Gerade Aluminium als Material für den extrudierten Flügelrohrabschnitt führt zu einer guten Verformbarkeit des ersten kontinuierlichen Übergangsbereichs, so dass vorzugsweise der erste kontinuierliche Übergangsbereich möglichst dieselbe Breite wie der jeweilige erste Flügel, d.h. vorzugsweise keine Risse, aufweist. Vorzugsweise ist der erste kontinuierliche Übergangsbereich vollständig mit dem Rohbereich einerseits und dem jeweiligen Flügel andererseits verbunden. Hierdurch kann die Wärmeabfuhr weiter verbessert werden. Pipe area. In a further advantageous embodiment, the extruded wing tube section consists of aluminum. Aluminum in particular as the material for the extruded wing tube section leads to good deformability of the first continuous transition area, so that the first continuous transition area preferably has the same width as the respective first wing, i.e. preferably no cracks. The first continuous transition area is preferably completely connected to the raw area on the one hand and the respective wing on the other. In this way, the heat dissipation can be further improved.
In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsbereich sind unterschiedliche Dimensionen sowohl des Rohrbereichs wie auch der Flügel vorteilhaft. In einer ersten Alternative ist es daher bevor- zugt, dass ein Außendurchmesser des sich gerade erstreckenden Rohrbereichs zwischen 3 und 10 mm liegt und/oder eine Wanddicke im Rohrbereich 0,3 bis 0,9 mm beträgt. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, dass der erste Flügelabschnitt eine Erstreckung in radialer Richtung zwischen 10 und 20 mm und/oder jeder der ersten Einschnitte eine Breite von 3 bis 8 mm aufweist. Hierdurch ist einerseits ein großer Einsatzbereich für den extrudierten Flügelrohrab- schnitt gegeben. Andererseits wird gleichzeitig die Beibehaltung der oben aufgeführten technischen Effekte in unterschiedlichen Einsatzgebieten ermöglicht. Vorzugsweise ist die radiale Erstreckung des ersten Flügelabschnitts definiert als ein Abstand zwischen der rotationssymmetrischen Längsachse des Rohrabschnitts und der radialen Außenseite des ersten Flügels. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste kontinuierliche Übergangsbereich zwei Dehnungsbereiche auf gegenüberliegenden Seiten bezogen auf den tordierten Bereich. Diese Ausführungsform wurde oben bereits kurz erläutert. Hierbei verläuft die Drehachse nicht unmittelbar benachbart zum Einschnitt sondern beispielsweise mittig durch den jeweiligen ersten Flügel bezogen auf die Breite des ersten Flügels. Alternativ verläuft die Drehachse an einer beliebigen anderen Position durch den ersten Flügel, mit Ausnahme der Stellen unmittelbar benachbart zum jeweiligen ersten Einschnitt. Auf diese Weise ergeben sich zwei Dehnungsbereiche, die jeweils benachbart zum tordierten Bereich vorliegen. Die Ausgestaltung, bei der die Drehachse mittig durch den jeweiligen ersten Flügel verläuft, ist dabei besonders bevorzugt. Depending on the respective area of application, different dimensions of both the tube area and the wings are advantageous. In a first alternative, it is therefore preferred that an outer diameter of the pipe area extending straight is between 3 and 10 mm and / or a wall thickness in the pipe area is 0.3 to 0.9 mm. Additionally or alternatively, it is advantageous that the first wing section has an extension in the radial direction between 10 and 20 mm and / or each of the first incisions has a width of 3 to 8 mm. On the one hand, this provides a large area of application for the extruded wing tube section. On the other hand, it is also possible to maintain the technical effects listed above in different areas of application. The radial extension of the first wing section is preferably defined as a distance between the rotationally symmetrical longitudinal axis of the tube section and the radial outside of the first wing. In a particularly preferred embodiment, the first continuous transition area comprises two expansion areas on opposite sides in relation to the twisted area. This embodiment has already been explained briefly above. In this case, the axis of rotation does not run directly adjacent to the incision but, for example, centrally through the respective first wing based on the width of the first wing. Alternatively, the Axis of rotation at any other position through the first wing, with the exception of the locations immediately adjacent to the respective first incision. This results in two expansion areas, each of which is adjacent to the twisted area. The configuration in which the axis of rotation runs centrally through the respective first wing is particularly preferred.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der extrudierte Flügelrohrabschnitt weiterhin einen integral am Rohrbereich ausgebildeten zweiten Flügelabschnitt in einer zweiten Radialebene des Rohrbereichs, wobei der zweite Flügelabschnitt eine Mehrzahl an zweiten radialen Einschnitten aufweist, so dass eine Mehrzahl an zweiten Flügeln im zweiten Flügelabschnitt vorhanden ist, und jeder der zweiten Flügel ist um eine radiale Drehachse gedreht, so dass jeder der zweiten Flügel um einen zweiten Winkel 0° < a2 < 90° aus der zweiten Radialebene herausgedreht ist, wobei zwischen Rohrbereich und jedem zweiten Flügel ein zweiter kontinuierlicher Übergangsbereich vorhanden ist, der einen tordierten Bereich im Bereich der Drehachse und mindestens einen Dehnungsbereich benachbart dazu aufweist. Mittels dieser Ausgestaltung wird ein zweiter Flügelabschnitt eingeführt. Hierdurch werden die durch die erfindungsgemäß gestalteten Flügel verursachten Effekte weiter verstärkt, so dass bezüglich der sich ergebenden technischen Effekte und Vorteile auf die obigen Ausführungen zum ersten Flügelabschnitt mit der Mehrzahl an ersten Flügeln verwiesen wird. Dabei gelten die Ausführungen bezüglich des ersten Flügelabschnitts und der dazugehörigen ersten Flügel analog für den zweiten Flügelabschnitt und jeden weiteren möglichen Flügelabschnitt. In a further advantageous embodiment, the extruded wing tube section further comprises a second wing section formed integrally on the tube area in a second radial plane of the tube area, the second wing section having a plurality of second radial incisions, so that a plurality of second wings are present in the second wing section, each of the second blades is rotated about a radial axis of rotation so that each of the second blades is rotated out of the second radial plane by a second angle 0 ° <a 2 <90 °, with a second continuous transition area being present between the tube area and every second blade, which has a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area adjacent to it. A second wing section is introduced by means of this configuration. This further intensifies the effects caused by the wings designed according to the invention, so that with regard to the resulting technical effects and advantages, reference is made to the above statements on the first wing section with the plurality of first wings. The statements relating to the first wing section and the associated first wing apply analogously to the second wing section and every further possible wing section.
In einer bevorzugten Ausführungsform des extrudierten Flügelrohrabschnitts mit zwei Flügeläb- schnitten ist der zweite Flügelabschnitt dem ersten Flügelabschnitt gegenüberliegend am sich gerade erstreckenden Rohrabschnitt angeordnet, so dass die erste Radialebene und die zweite Radialebene eine gemeinsame Ebene bilden, in der die Längsachse des Rohrbereichs liegt. Bezüglich einer späteren Verwendung eines so gestalteten extrudierten Flügelrohrabschnitts können gerade durch die gegenüberliegende Anordnung der Flügelabschnitte besondere Vorteile erreicht werden und die Wärmeabfuhr weiter verbessert werden. In a preferred embodiment of the extruded wing tube section with two wing sections, the second wing section is arranged opposite the first wing section on the straight tube section so that the first radial plane and the second radial plane form a common plane in which the longitudinal axis of the tube area lies. With regard to a later use of an extruded wing tube section configured in this way, particular advantages can be achieved precisely through the opposing arrangement of the wing sections and the heat dissipation can be further improved.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des extrudierten Flügelrohrabschnitts mit zwei Flügelabschnitten sind der erste a1 und der zweite Winkel a2 gleich. Diese Ausgestaltung verstärkt die mit dem extrudierten Flügelrohrabschnitt erzielten technischen Effekte weiter, insbesondere aufgrund von Synergieeffekten des ersten und des zweiten Flügelabschnitts. In einer vorteilhaften Ausführungsform des extrudierten Flügelrohrabschnitts mit zwei Flügelabschnitten weist der zweite Flügelabschnitt eine Erstreckung in radialer Richtung zwischen 10 und 20 mm auf und/oder jeder der zweiten Einschnitte weist eine Breite von 3 bis 8 mm auf. Ebenso ist es im Rahmen der Ausführungsform des extrudierten Flügelrohrabschnitts mit zwei Flügelabschnitten bevorzugt, dass der zweite kontinuierliche Übergangsbereich zwei Dehnungsbereiche auf gegenüberliegenden Seiten bezogen auf den tordierten Bereich umfasst. Bezüglich der sich ergebenden technischen Effekte wird auf die obigen Ausführungen zu dem entsprechend gestalteten ersten Flügelabschnitt verwiesen. Vorzugsweise ist die radiale Erstreckung des ersten Flügelabschnitts definiert als ein Abstand zwischen der rotationssymmetrischen Längsachse des Rohrabschnitts und der radialen Außenseite des ersten Flügels. Entsprechend ist es ebenfalls bevorzugt, wenn ein Abstand AF zwischen den Flügelspitzen von zwei einander gegenüberliegend angeordneten Flügeln in einem Bereich von 20 mm£Ai<40 mm liegt. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen erfolgt bei zwei Flügelabschnitten eine Verdrehung der jeweiligen Flügel in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen aus der Radialebene heraus. Mit anderen Worten sind die Flügel eines Flügelabschnitts in eine erste Drehrichtung gedreht. Die Flügel des zweiten Flügelabschnitts sind entweder in die gleiche Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung gedreht. Auf diese Weise kann der Flügelrohr- abschnitt weiter auf die gewünschte Anwendung abgestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ sind die Flügel eines Flügelabschnitts beispielsweise im Wechsel in entgegengesetzte Drehrichtungen gedreht oder alle Flügel eines Flügelabschnitts weisen die gleiche Drehrichtung auf. In a further preferred embodiment of the extruded wing tube section with two wing sections, the first angle a 1 and the second angle a 2 are the same. This configuration further strengthens the technical effects achieved with the extruded wing tube section, in particular due to the synergy effects of the first and second wing sections. In an advantageous embodiment of the extruded wing tube section with two wing sections, the second wing section has an extension in the radial direction between 10 and 20 mm and / or each of the second incisions has a width of 3 to 8 mm. Likewise, in the context of the embodiment of the extruded wing tube section with two wing sections, it is preferred that the second continuous transition area comprises two expansion areas on opposite sides in relation to the twisted area. With regard to the resulting technical effects, reference is made to the above statements on the correspondingly designed first wing section. The radial extension of the first wing section is preferably defined as a distance between the rotationally symmetrical longitudinal axis of the tube section and the radial outside of the first wing. Correspondingly, it is likewise preferred if a distance AF between the wing tips of two wings arranged opposite one another is in a range of 20 mm <Ai <40 mm. In further preferred embodiments, in the case of two wing sections, the respective wings are rotated in the same direction or in opposite directions out of the radial plane. In other words, the wings of a wing section are rotated in a first direction of rotation. The wings of the second wing section are rotated either in the same direction or in the opposite direction. In this way, the wing tube section can be further adapted to the desired application. Additionally or alternatively, the blades of a blade section are rotated alternately in opposite directions of rotation, for example, or all blades of a blade section have the same direction of rotation.
Ein erfindungsgemäßes Flügelrohr für einen Wärmetauscher, insbesondere einen Verdampfer oder einen Kondensator, umfasst mindestens zwei erfindungsgemäße extrudierte Flügelrohrabschnitte, deren Längsachsen parallel zueinander verlaufen und die mittels eines flügellosen gebogenen Abschnitts miteinander verbunden sind. Da das Flügelrohr den erfindungsgemäßen extrudierten Flügelrohrabschnitt aufweist, wird bezüglich der sich ergebenden technischen Effekte und der Vorteile auf die obigen Ausführungen verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden. A wing tube according to the invention for a heat exchanger, in particular an evaporator or a condenser, comprises at least two extruded wing tube sections according to the invention, the longitudinal axes of which run parallel to one another and which are connected to one another by means of a wingless curved section. Since the wing tube has the extruded wing tube section according to the invention, reference is made to the above statements with regard to the resulting technical effects and advantages in order to avoid repetition.
Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher umfasst ein erfindungsgemäßes Flügelrohr. Bei dem Wärmetauscher handelt es sich vorzugsweise um einen Verdampfer oder Kondensator mit einem erfmdungsgemäßen Flügelrohr. Auch in dieser Hinsicht wird auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen extrudierten Flügelrohrabschnitt verwiesen. A heat exchanger according to the invention comprises a wing tube according to the invention. The heat exchanger is preferably an evaporator or condenser with a wing tube according to the invention. In this regard, too, reference is made to the statements relating to the extruded wing tube section according to the invention.
Abschließend wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des extrudierten Flügelrohrabschnitts kurz erläutert. In einem ersten Schritt wird der Flügelrohrabschnitt bestehend aus dem Rohrbereich sowie mindestens einem integral daran ausgebildeten ersten Flügelabschnitt extrudiert. Sofern der Flügelrohrabschnitt später sowohl eine Mehrzahl erster Flügel wie auch eine Mehrzahl zweiter Flügel aufweisen soll, wird der Flügelrohrabschnitt zusätzlich mit einem integral daran ausgebildeten zweiten Flügelabschnitt extrudiert. Dies gilt analog für weitere mögliche Flügelabschnitte. Finally, an embodiment of a production method according to the invention for the extruded wing tube section is briefly explained. In a first step, the wing tube section consisting of the tube area and at least one first wing section formed integrally thereon is extruded. If the wing tube section is later to have both a plurality of first wings and a plurality of second wings, the wing tube section is additionally extruded with a second wing section formed integrally thereon. This also applies to other possible wing sections.
Nach der Extrusion des Flügelrohrabschnitts weist dieser somit eine erste Radialebene und eine durch den Rohrbereich definierte Längsachse auf, die in der Radialebene liegt. Der erste Flügelabschnitt, sowie mögliche weitere Flügeläbschnitte sind somit plan ausgestaltet und erstrecken sich vom Rohrbereich radial nach außen. After the extrusion of the wing tube section, it thus has a first radial plane and a longitudinal axis defined by the tube area, which lies in the radial plane. The first wing section, as well as possible further wing sections, are thus designed to be planar and extend radially outward from the tube area.
Nun wird die Mehrzahl von radialen Einschnitten quer zur Längsachse des Rohrbereichs in den jeweiligen Flügelabschnitt eingebracht, so dass bezogen auf den ersten Flügelabschnitt eine Mehrzahl erster Flügel entsteht. Aufgrund der Mehrzahl an Einschnitten ist die Oberfläche des jeweiligen Flügelabschnitts bereits vergrößert. Gleichzeitig mit oder im Anschluss an dasNow the plurality of radial incisions is made transversely to the longitudinal axis of the pipe area in the respective wing section, so that a plurality of first wings is created in relation to the first wing section. Due to the plurality of incisions, the surface of the respective wing section is already enlarged. Simultaneously with or after the
Einbringen der Einschnitte erfolgt ein Verdrehen mindestens eines Flügels aus der Mehrzahl der ersten Flügel aus der Radialebene heraus. Dabei wird ein zwischen dem jeweiligen Flügel und dem Rohrbereich vorhandener kontinuierlicher Übergangsbereich verformt und nimmt die bei der Verdrehung des Flügels entstehenden Kräfte unter Aufrechterhaltung einer Verbindung zum Rohrbereich auf. Nach Beendigung des Verdrehens umfasst der kontinuierliche Übergangsbereich daher einen tordierten Bereich im Bereich der Drehachse sowie mindestens einen Dehnungsbereich, in Abhängigkeit von der Positionierung der Drehachse bezogen auf die Breite des jeweiligen Flügels. 4. Kurzzusammenfassung der Zeichnungen The incisions are made by twisting at least one wing out of the plurality of first wings out of the radial plane. In this case, a continuous transition area present between the respective wing and the pipe area is deformed and absorbs the forces that arise when the wing is rotated while maintaining a connection to the pipe area. After the end of the twisting, the continuous transition area therefore comprises a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area, depending on the positioning of the axis of rotation in relation to the width of the respective wing. 4. Brief summary of the drawings
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen dabei gleiche Bauteile und/oder Elemente. Es zeigen: The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The same reference symbols in the drawings denote the same components and / or elements. Show it:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines extrudierten Flügelrohrabschnitts, Figure 1 is a perspective view of an extruded wing tube section,
Figur 2 eine erste perspektivische Ansicht eines extrudierten Flügelrohrabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, FIG. 2 shows a first perspective view of an extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention,
Figur 3 eine Seitenansicht des extrudierten Flügelrohrabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Figur 4 eine zweite perspektivische Ansicht des extrudierten Flügelrohrabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 3 shows a side view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 shows a second perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention,
Figur 5 eine dritte perspektivische Ansicht des extrudierten Flügelrohrabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, FIG. 5 shows a third perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention,
Figur 6 eine vierte perspektivische Ansicht des extrudierten Flügelrohrabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, FIG. 6 shows a fourth perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention,
Figur 7 eine fünfte perspektivische Ansicht des extrudierten Flügelrohrabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und FIG. 7 shows a fifth perspective view of the extruded wing tube section according to an embodiment of the present invention and
Figur 8 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eines extrudierten Flügelrohrabschnitts. FIG. 8 shows a flow diagram of an embodiment of a production method according to the invention for an extruded wing tube section.
5. 5.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen extrudierten Flügelrohrabschnitts beschrieben. Dieser extrudierte Flügelrohrabschnitt kann Bestandteil eines Flügelrohrs sein und findet Anwendung in Wärmetauschern, wie beispielsweise einem Verdampfer oder Kondensator. A preferred embodiment of an extruded wing tube section according to the invention is described below. This extruded wing tube section can be part of a Be wing tube and is used in heat exchangers, such as an evaporator or condenser.
Zunächst Bezug nehmend auf Figur 1 ist ein extrudierter Flügelrohrabschnitt 1 gezeigt. Dieser weist einen Rohrbereich 3 sowie einen ersten 5 und einen zweiten Flügelabschnitt 7 auf und wurde in gewohnter Weise extrudiert, wie beispielsweise auch in WO 2009/068979 Al unter Bezugnahme auf Figur 14 beschrieben. Wie in Figur 1 erkennbar sind der erste 5 und der zweite Flügelabschnitt 7 massiv ausgebildet, d.h. nicht hohl. Somit besteht der extrudierte Flügelrohrabschnitt 1 aus dem ausgeformten Rohrbereich 3 mit einem integral daran ausgebildeten ersten Flügelabschnitt 5 in einer ersten Radialebene und einem integral daran ausgebildeten zweiten Flügelabschnitt 7 in einer zweiten Radialebene. Der sich gerade erstreckende Rohrbereich 3 definiert eine Längsachse. Im gezeigten Beispiel ist der zweite Flügelabschnitt 7 auf der dem ersten Flügelabschnitt 5 gegenüberliegenden Seite des Rohrbereichs 3 angeordnet. Daher bilden die erste und die zweite Radialebene eine gemeinsame Ebene, in der die Längsachse des Rohrbe- reichs 3 verläuft. Referring first to Figure 1, an extruded wing tube section 1 is shown. This has a tube area 3 as well as a first 5 and a second wing section 7 and was extruded in the usual way, as also described, for example, in WO 2009/068979 A1 with reference to FIG. As can be seen in Figure 1, the first 5 and the second wing section 7 are solid, i.e. not hollow. The extruded wing tube section 1 thus consists of the shaped tube region 3 with a first wing section 5 integrally formed thereon in a first radial plane and a second wing section 7 integrally formed thereon in a second radial plane. The straight pipe region 3 defines a longitudinal axis. In the example shown, the second wing section 7 is arranged on the side of the tube region 3 opposite the first wing section 5. Therefore, the first and the second radial plane form a common plane in which the longitudinal axis of the tube region 3 runs.
Nun Bezug nehmend auf die Figuren 2 bis 7 wird eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen extrudierten Flügelrohrabschnitts 10 erläutert. Aus Gründen der Verständlichkeit wird hierbei auf den ersten Flügelabschnitt 20 Bezug genommen, wobei die Ausführungen analog für den zweiten Flügelabschnitt 30 gelten. Ein Außendurchmesser des sich gerade erstreckenden Rohrbereichs 12 liegt zwischen 3 und 10 mm und/oder die Wanddicke im Rohrbereich 12 beträgt 0,3 bis 0,9 mm. Der Außendurchmesser sowie die Wanddicke hängen dabei vom gewünschten Einsatzgebiet ab, beispielsweise ob eine Verwendung im Rahmen eines Verdampfers oder Kondensators erfolgen soll. Referring now to FIGS. 2 to 7, an embodiment of the extruded wing tube section 10 according to the invention is explained. For the sake of clarity, reference is made to the first wing section 20, the explanations applying analogously to the second wing section 30. An outer diameter of the pipe region 12 extending straight is between 3 and 10 mm and / or the wall thickness in the pipe region 12 is 0.3 to 0.9 mm. The outside diameter and the wall thickness depend on the desired area of application, for example whether it is to be used in the context of an evaporator or condenser.
Ausgehend von dem in Figur 1 gezeigten extrudierten Flügelrohrabschnitt 1 wurde im ersten Flügelabschnitt 20 des extrudierten Flügelrohrabschnitts 10 eine Mehrzahl an ersten radialen Einschnitten vorgesehen. Dementsprechend wurde im zweiten Flügelabschnitt 30 des extrudierten Flügelrohrabschnitts 10 eine Mehrzahl an zweiten radialen Einschnitten vorgesehen. Die ersten und die zweiten radialen Einschnitte können auf gegenüberliegenden Seiten bezogen auf den Rohrbereich 12 gleichzeitig oder nacheinander vorgenommen werden. Starting from the extruded wing tube section 1 shown in FIG. 1, a plurality of first radial incisions was provided in the first wing section 20 of the extruded wing tube section 10. Accordingly, a plurality of second radial incisions was provided in the second wing section 30 of the extruded wing tube section 10. The first and the second radial incisions can be made on opposite sides with respect to the tube region 12 simultaneously or one after the other.
Beispielsweise kann ein erster Einschnitt im ersten Flügelabschnitt 20 gleichzeitig mit einem zweiten Einschnitt im zweiten Flügelabschnitt 30 erfolgen. Alterativ wird zunächst eine gewünschte Anzahl an ersten Einschnitten im ersten Flügelabschnitt 20 und anschließend eine gewünschte Anzahl an zweiten Einschnitten im zweiten Flügelabschnitt 30 vorgesehen. For example, a first incision in the first wing section 20 can be made at the same time as a second incision in the second wing section 30. As an alternative, a desired number of first incisions in the first wing section 20 and then a desired number of second incisions in the second wing section 30 is provided.
Jeder Einschnitt weist eine Breite von 3 bis 8 mm auf und sorgt für eine Vergrößerung der im Betrieb angeströmten und somit zum Wärmeaustausch zur Verfügung stehenden Oberfläche im Vergleich zu einem Flügelabschnitt ohne Einschnitte. Gerade Einschnitte mit einer Breite von 3 bis 8 mm wurden als besonders vorteilhaft identifiziert. Each incision has a width of 3 to 8 mm and ensures an enlargement of the surface that flows against during operation and is thus available for heat exchange compared to a wing section without incisions. Straight incisions with a width of 3 to 8 mm have been identified as particularly advantageous.
Beide Flügelabschnitte 20, 30 weisen jeweils eine bevorzugte Erstreckung in radialer Richtung zwischen 10 und 20 mm auf. Eine radiale Erstreckung in diese Richtung wird auch als radiale Länge der Flügelabschnitte 20, 30 bezeichnet, die zwischen dem rotationssymmetrischen Mittelpunkt des Rohrabschnitts und der radialen Außenseite oder Spitze des Flügels gemessen wird. Die radialen Einschnitte erfolgen in der jeweiligen Radialebene somit quer oder senkrecht zur Längsrichtung des Rohrbereichs 12. Dabei erstrecken sich die jeweiligen Einschnitte vorzugsweise nicht bis zum Rohrbereich 12, sondern höchstens über 99 % des jeweiligen Flügelabschnitts 20, 30 in der Radialebene. Both wing sections 20, 30 each have a preferred extension in the radial direction between 10 and 20 mm. A radial extension in this direction is also referred to as the radial length of the wing sections 20, 30, which is measured between the rotationally symmetrical center point of the tube section and the radial outside or tip of the wing. The radial incisions are thus made in the respective radial plane transversely or perpendicular to the longitudinal direction of the tube area 12. The respective incisions preferably do not extend to the tube area 12, but at most over 99% of the respective wing section 20, 30 in the radial plane.
Beträgt die Erstreckung des jeweiligen Flügelabschnitts 20, 30 in der Radialebene beispielsweise 20 mm, dann erstrecken sich die Einschnitte über höchstens 19,8 mm. Somit bleibt im Bereich des jeweiligen Einschnitts ein Flügelabschnitt 20, 30 mit einer Erstreckung in der Radialebene stehen, der 0,2 mm misst. Nach Einbringen der Mehrzahl an Einschnitten verfügt jeder Flügelabschnitt 20, 30 über eine Mehrzahl an Flügeln 22, 32. If the extent of the respective wing section 20, 30 in the radial plane is, for example, 20 mm, then the incisions extend over a maximum of 19.8 mm. Thus, in the area of the respective incision, a wing section 20, 30 remains with an extension in the radial plane that measures 0.2 mm. After the introduction of the plurality of incisions, each wing section 20, 30 has a plurality of wings 22, 32.
Wie aus dieser Beschreibung deutlich wird, ist kein zusätzliches Material zum Befestigen von einzelnen Flügeln am Rohbereich erforderlich, da die Flügelabschnitte 20, 30 bereits bei der Herstelltmg des Flügelrohrabschnitts 10 mittels Extrusion vorhanden sind. As is clear from this description, no additional material is required for fastening individual wings to the raw area, since the wing sections 20, 30 are already present when the wing tube section 10 is manufactured by means of extrusion.
Jeder Flügel 22, 32 ist um einen Winkel a1, a2 um eine radiale Drehachse gedreht, so dass er aus der Radialebene herausgedreht ist. Daher verläuft die radiale Drehachse des jeweiligen Flügels 22, 32 senkrecht zur Längsachse des Rohrbereichs 12 und liegt in der Radialebene. Each wing 22, 32 is rotated by an angle a 1 , a 2 about a radial axis of rotation, so that it is rotated out of the radial plane. The radial axis of rotation of the respective vane 22, 32 therefore runs perpendicular to the longitudinal axis of the tube region 12 and lies in the radial plane.
Für die Winkel a1, a2 gilt dabei 0° < a1, a2 < 90°. Der Wert von 0° ist ausgenommen, da ansonsten keine Verdrehung aus der Radialebene vorliegen würde, und Werte über 90° sind aufgrund der Gefahr der Abtrennung des jeweiligen Flügels durch die Verdrehung ausgenommen. In der gezeigten Ausfuhrungsform betragen die Winkel a1, a245°. For the angles a 1 , a 2 , 0 ° <a 1 , a 2 <90 ° applies. The value of 0 ° is excluded, as otherwise there would be no rotation from the radial plane, and values over 90 ° are due the risk of the respective wing being severed by the rotation is excluded. In the embodiment shown, the angles a 1 , a 2 are 45 °.
In dieser Hinsicht sind allgemein Winkel zwischen 30° und 60° bevorzugt, da gerade dieser Winkelbereich zu einer besonders effizienten Abführung von im Flügelabschnitt 20, 30 bzw. dem jeweiligen Flügel 22, 32 entstehendem Kondensat beiträgt. Insbesondere kann das sich im Betrieb bildende Kondensat verlässlicher abgeführt werden im Vergleich zur Bereitstellung von Aussparungen in einem durchgehenden Flügelabschnitt unmittelbar benachbart zum Rohrbereich. Zudem werden durch die spezifische Anordnung der Flügel aerodynamische Elemente bereitgestellt, die die Turbulenzen im Luftstrom erhöhen, was wiederum zu einem verbesserten Wärmeübertragungs-Koeffizienten führt. In this regard, angles between 30 ° and 60 ° are generally preferred, since it is precisely this angle range that contributes to a particularly efficient removal of condensate arising in the wing section 20, 30 or the respective wing 22, 32. In particular, the condensate that forms during operation can be discharged more reliably compared to the provision of recesses in a continuous wing section immediately adjacent to the pipe area. In addition, the specific arrangement of the wings provides aerodynamic elements that increase the turbulence in the air flow, which in turn leads to an improved heat transfer coefficient.
Die aufgrund der Verdrehung entstehenden Kräfte werden im ersten kontinuierlichen Übergangsbereich zwischen jedem aus der Mehrzahl der Flügel 22, 32 und dem Rohrbereich aufge- nommen. Der kontinuierliche Übergangsbereich wird somit verformt und nimmt die bei der Verdrehung des jeweiligen Flügels 22, 32 auftretenden Kräfte unter Auffechterhaltung einer Verbindung zum Rohrbereich 12 auf. Die Verformung des jeweiligen kontinuierlichen Übergangsbereichs erfolgt in mindestens zwei Bereichen, nämlich in einem ersten Bereich der tordiert wird und in mindestens einem weiteren Bereich der gedehnt wird. The forces resulting from the rotation are absorbed in the first continuous transition area between each of the plurality of blades 22, 32 and the tube area. The continuous transition area is thus deformed and absorbs the forces that occur when the respective wing 22, 32 is rotated while maintaining a connection to the pipe area 12. The deformation of the respective continuous transition area takes place in at least two areas, namely in a first area that is twisted and in at least one further area that is stretched.
Im der in den Figuren 2 bis 7 gezeigten Ausfuhrungsform verläuft die jeweilige Drehachse nicht unmittelbar benachbart zum Einschnitt sondern mittig durch den jeweiligen Flügel. Der Begriff mittig bezieht sich auf eine Breite des Flügels 22, 32, d.h. auf die Erstreckung des jeweiligen Flügels in der Radial ebene entlang der Längsachse des Rohrbereichs 12. Daher ergeben sich zwei Dehnungsbereiche, die jeweils benachbart zu einem tordierten Bereich vorliegen. Der tordierte Bereich ist im Bereich der Drehachse des jeweiligen Flügels 22, 32 nach der Verdrehung des Flügels 22, 32 vorhanden. In the embodiment shown in FIGS. 2 to 7, the respective axis of rotation does not run directly adjacent to the incision but rather centrally through the respective wing. The term central refers to a width of the wing 22, 32, i.e. to the extent of the respective wing in the radial plane along the longitudinal axis of the pipe region 12. This results in two expansion regions, each of which is adjacent to a twisted region. The twisted area is present in the area of the axis of rotation of the respective wing 22, 32 after the wing 22, 32 has been rotated.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausfuhrungsform, ist die Drehachse unmittelbar benachbart zum Einschnitt angeordnet. In diesem Fall resultiert genau ein Dehnungsbereich benachbart zum tordierten Bereich. Die Positionierung der Drehachse bezogen auf den jeweiligen Flügel 22, 32 wird daher insbesondere in Abhängigkeit von dem gewünschten Winkel a1, a2 und somit der später gewünschten Anwendung gewählt. Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass bei zwei Flügelabschnitten 20, 30 eine Verdrehung der jeweiligen Flügel 22, 32 in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen aus der Radialebene heraus erfolgen kann. Die jeweilige Drehrichtung richtet sich insbesondere nach der später gewünschten Anwendung. Bezogen auf Figur 2 wurde eine Verdrehung der Flügel 22, 32 in die gleiche Richtung vorgenommen. Alterativ oder zusätzlich können auch Flügel im gleichen Flügelabschnitt eine Verdrehung in entgegengesetzte Drehrichtungen aufweisen. In an alternative embodiment, not shown, the axis of rotation is arranged directly adjacent to the incision. In this case, there is exactly one stretch area adjacent to the twisted area. The positioning of the axis of rotation in relation to the respective wing 22, 32 is therefore selected in particular as a function of the desired angle a 1 , a 2 and thus the later desired application. For the sake of completeness, it should be noted that with two wing sections 20, 30, the respective wings 22, 32 can be rotated in the same direction or in opposite directions out of the radial plane. The respective direction of rotation depends in particular on the later application. With reference to FIG. 2, the blades 22, 32 were rotated in the same direction. Alternatively or additionally, wings in the same wing section can also have a twist in opposite directions of rotation.
Als Material für den extrudierten Flügelrohrabschnitt 10 wird Aluminium verwendet. Gerade Aluminium führt zu einer guten Verformbarkeit des kontinuierlichen Übergangsbereichs, so dass vorzugsweise der kontinuierliche Übergangsbereich möglichst dieselbe Breite wie der jeweilige Flügel 22, 32, d.h. vorzugsweise keine Risse, aufweist. Vorzugsweise ist der kontinuierliche Übergangsbereich vollständig mit dem Rohbereich 12 einerseits und dem jeweiligen Flügel 22, 32 andererseits verbunden, so dass die Wärmeabfuhr weiter verbessert werden kann, insbesonde- re im Vergleich zu einer nur punktuellen Verbindung zwischen Flügel 22, 32 und RohrbereichAluminum is used as the material for the extruded wing tube section 10. Aluminum in particular leads to good deformability of the continuous transition area, so that preferably the continuous transition area has the same width as possible as the respective wing 22, 32, i.e. preferably no cracks. The continuous transition area is preferably completely connected to the raw area 12 on the one hand and the respective wing 22, 32 on the other hand, so that the heat dissipation can be further improved, in particular compared to an only punctiform connection between the wing 22, 32 and the pipe area
12. 12th
Verglichen mit dem in Figur 1 gezeigten extrudierten Flügelrohrabschnitt mit durchgehenden flachen Flügelabschnitten 5, 7 sind mit der oben erläuterten Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Flügelrohrabschnitts 10 Leistungssteigerungen im Bereich von ungefähr 15 bis 30 % realisierbar. Compared with the extruded wing tube section shown in FIG. 1 with continuous flat wing sections 5, 7, performance increases in the range of approximately 15 to 30% can be achieved with the embodiment of the wing tube section 10 according to the invention explained above.
Eine nicht dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flügelrohrs für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Verdampfer oder einen Kondensator, umfasst mindes- tens zwei Flügelrohrabschnitte 10 gemäß den Figuren 2 bis 7, deren Längsachsen parallel zueinander verlaufen und die mittels eines flügellosen gebogenen Abschnitts miteinander verbunden sind. A non-illustrated embodiment of a wing tube according to the invention for a heat exchanger, in particular for an evaporator or a condenser, comprises at least two wing tube sections 10 according to FIGS. 2 to 7, whose longitudinal axes run parallel to one another and which are connected to one another by means of a wingless curved section.
Eine ebenfalls nicht dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers umfasst die oben beschriebene Ausführungsform des Flügelrohrs. Bei dem Wärmetauscher handelt es sich vorzugsweise um einen Verdampfer oder Kondensator. An embodiment of a heat exchanger according to the invention, likewise not shown, comprises the embodiment of the wing tube described above. The heat exchanger is preferably an evaporator or condenser.
Bezug nehmend auf Figur 8 wird ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des extrudierten Flügelrohrabschnitts 10 kurz erläutert. In einem ersten Schritt A wird der Flügelrohrabschnitt 10 bestehend aus dem Rohrbereich 12 sowie den zwei integral daran ausgebildeten Flügelabschnitten 20, 30 extrudiert. Referring to FIG. 8, a flow chart of an embodiment of a production method according to the invention for the extruded wing tube section 10 is briefly explained. In In a first step A, the wing tube section 10 consisting of the tube region 12 and the two wing sections 20, 30 formed integrally thereon is extruded.
Nach der Extrusion des Flügelrohrabschnitts 10 weist dieser somit eine erste und eine zweite Radialebene, die eine gemeinsame Ebene bilden, sowie eine durch den Rohrbereich 12 definierte Längsachse auf, die in der gemeinsamen Ebene liegt. Jeder Flügelabschnitt 20, 30 ist somit plan ausgestaltet und erstreckt sich vom Rohrbereich 12 auf gegenüberliegenden Seiten radial nach außen. Nun wird in einem nachfolgenden Schritt B die Mehrzahl von Einschnitten quer zur Längsachse des Rohrbereichs 12 in den jeweiligen Flügelabschnitt 20, 30 eingebracht, so dass eine Mehrzahl an Flügeln 22, 32 entsteht. Aufgrund der Mehrzahl an Einschnitten ist die Oberfläche des jeweiligen Flügelabschnitts 20, 30 bereits vergrößert. Gleichzeitig mit oder im Anschluss an das Einbringen der Einschnitte erfolgt in Schritt C ein Verdrehen eines Flügels 22, 32 aus der Mehrzahl der Flügel 22, 32. Dabei wird der zwischen dem jeweiligen Flügel 22, 32 und dem Rohrbereich 12 vorhandener kontinuierlicher Übergangsbereich verformt und nimmt die bei der Verdrehung des Flügels 22, 32 entstehenden Kräfte unter Aufrechterhaltung der Verbindung zum Rohrbereich 12 auf. Nach Beendigung des Verdrehens umfasst der kontinuierliche Übergangsbereich daher einen tordierten Bereich im Bereich der Drehachse sowie mindestens einen Dehnungsbereich, in Abhängigkeit von der Positionierung der Drehachse bezogen auf die Breite des jeweiligen Flügels 22, 32. After the extrusion of the wing tube section 10, it thus has a first and a second radial plane, which form a common plane, and a longitudinal axis defined by the tube region 12, which lies in the common plane. Each wing section 20, 30 is thus designed to be planar and extends radially outward from the tube region 12 on opposite sides. Now, in a subsequent step B, the plurality of incisions is made transversely to the longitudinal axis of the pipe region 12 in the respective wing section 20, 30, so that a plurality of wings 22, 32 is produced. Due to the plurality of incisions, the surface of the respective wing section 20, 30 is already enlarged. Simultaneously with or subsequent to the making of the incisions, a wing 22, 32 from the plurality of wings 22, 32 is rotated in step C. The continuous transition area between the respective wing 22, 32 and the tube area 12 is deformed and expanded the forces arising when the wing 22, 32 is rotated while maintaining the connection to the pipe area 12. After the rotation has ended, the continuous transition area therefore comprises a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area, depending on the positioning of the axis of rotation in relation to the width of the respective wing 22, 32.
6. Bezugszeichenliste 6. List of Reference Numbers
1 extrudierter Flügelrohrabschnitt 1 extruded wing tube section
3 Rohrbereich 3 pipe area
5 erster Flügelabschnitt 5 first wing section
7 zweiter Flügelabschnitt 7 second wing section
10 extrudierter Flügelrohrabschnitt 10 extruded wing tube section
12 Rohrbereich 12 pipe area
20 erster Flügelabschnitt 22 erster Flügel 20 first wing section 22 first wing
30 zweiter Flügelabschnitt 30 second wing section
32 zweiter Flügel 32 second wing
Er radiale Erstreckung des Flügels E r radial extension of the wing
AF Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Flügelspitzen A F Distance between opposing wing tips

Claims

Patentansprüche Claims
1. Ein extrudierter Flügelrohrabschnitt (10) bestehend aus einem ausgeformten Rohrbereich (12) mit mindestens einem integral daran ausgebildeten ersten Flügelabschnitt (20) in einer ersten Radialebene des Rohrbereichs (12), wobei a. der erste Flügelabschnitt (20) eine Mehrzahl an ersten radialen Einschnitten aufweist, so dass eine Mehrzahl an ersten Flügeln (22) im ersten Flügelabschnitt (20) vorhanden ist, und b. jeder der ersten Flügel (22) ist um eine radiale Drehachse gedreht, so dass jeder der ersten Flügel (22) aus der ersten Radialebene um einen ersten Winkel 0° < a1 < 90° herausgedreht ist, wobei c. zwischen Rohrbereich und jedem der ersten Flügel (22) ein erster kontinuierlicher 1. An extruded wing tube section (10) consisting of a shaped tube region (12) with at least one first wing section (20) integrally formed thereon in a first radial plane of the tube region (12), wherein a. the first wing section (20) has a plurality of first radial incisions, so that a plurality of first wings (22) are present in the first wing section (20), and b. each of the first blades (22) is rotated about a radial axis of rotation, so that each of the first blades (22) is rotated out of the first radial plane by a first angle 0 ° <a 1 <90 °, where c. between the pipe area and each of the first wings (22) a first continuous one
Übergangsbereich vorhanden ist, der einen tordierten Bereich im Bereich der Drehachse und mindestens einen Dehnungsbereich benachbart dazu aufweist. Transition area is present which has a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area adjacent thereto.
2. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß Patentanspruch 1 , bei dem der erste Winkel a1 zwischen 30° und 60° liegt, vorzugsweise bei 45°. 2. The extruded wing tube section (10) according to claim 1, in which the first angle a 1 is between 30 ° and 60 °, preferably 45 °.
3. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, der aus Aluminium besteht. 3. The extruded wing tube section (10) according to one of the preceding claims, which is made of aluminum.
4. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem ein Außendurchmesser des sich gerade erstreckenden Rohrbereichs (12) zwischen 3 und 10 mm liegt und/oder eine Wanddicke im Rohrbereich (12) beträgt 0,3 bis 0,9 mm. 4. The extruded wing tube section (10) according to one of the preceding claims, in which an outer diameter of the straight tube region (12) is between 3 and 10 mm and / or a wall thickness in the tube region (12) is 0.3 to 0.9 mm.
5. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem der erste Flügelabschnitt (20) eine Erstreckung Er in radialer Richtung zwischen 10 und 20 mm aufweist, insbesondere 10 mm£ Er£20 mm, und/oder jeder der ersten Einschnitte weist eine Breite von 3 bis 8 mm auf. 5. The extruded wing tube section (10) according to one of the preceding claims, in which the first wing section (20) has an extension E r in the radial direction between 10 and 20 mm, in particular 10 mm £ E r £ 20 mm, and / or each the first incision has a width of 3 to 8 mm.
6. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt ( 10) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem der erste kontinuierliche Übergangsbereich zwei Dehnungsbereiche auf gegenüberliegenden Seiten bezogen auf den tordierten Bereich umfasst. 6. The extruded wing tube section (10) according to one of the preceding claims, in which the first continuous transition area comprises two expansion areas on opposite sides in relation to the twisted area.
7. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, der weiterhin einen integral am Rohrbereich (12) ausgebildeten zweiten Flügelabschnitt (30) in einer zweiten Radialebene des Rohrbereichs (12) umfasst, wobei a. der zweite Flügelabschnitt (30) eine Mehrzahl an zweiten radialen Einschnitten aufweist, so dass eine Mehrzahl an zweiten Flügeln (32) im zweiten Flügelabschnitt (30) vorhanden ist, und b. jeder der zweiten Flügel (32) ist um eine radiale Drehachse gedreht, so dass jeder der zweiten Flügel (32) um einen zweiten Winkel 0° < a2 < 90° aus der zweiten Radialebene herausgedreht ist, wobei c. zwischen Rohrbereich (12) und jedem zweiten Flügel (32) ein zweiter kontinuierlicher Übergangsbereich vorhanden ist, der einen tordierten Bereich im Bereich der Drehachse und mindestens einen Dehnungsbereich benachbart dazu aufweist. 7. The extruded wing tube section (10) according to one of the preceding claims, which further comprises a second wing section (30) formed integrally on the tube region (12) in a second radial plane of the tube region (12), wherein a. the second wing section (30) has a plurality of second radial incisions, so that a plurality of second wings (32) is present in the second wing section (30), and b. each of the second blades (32) is rotated about a radial axis of rotation, so that each of the second blades (32) is rotated out of the second radial plane by a second angle 0 ° <a 2 <90 °, where c. A second continuous transition area is present between the tube area (12) and every second wing (32), which has a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area adjacent thereto.
8. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß Patentanspruch 7, bei dem der zweite 8. The extruded wing tube section (10) according to claim 7, wherein the second
Flügelabschnitt (30) dem ersten Flügelabschnitt (20) gegenüberliegend am sich gerade erstreckenden Rohrabschnitt (12) angeordnet ist, so dass die erste Radialebene und die zweite Radialebene eine gemeinsame Ebene bilden, in der die Längsachse des Rohrbereichs (12) liegt. Wing section (30) is arranged opposite the first wing section (20) on the straight pipe section (12), so that the first radial plane and the second radial plane form a common plane in which the longitudinal axis of the pipe region (12) lies.
9. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß Patentanspruch 7 oder 8, bei dem der erste a1 und der zweite Winkel a2 gleich sind. 9. The extruded wing tube section (10) according to claim 7 or 8, wherein the first angle a 1 and the second angle a 2 are equal.
10. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß einem der Patentansprüche 7 bis 9, bei dem der zweite Flügelabschnitt (30) eine Erstreckung Er in radialer Richtung zwischen 10 und 20 mm aufweist, insbesondere 10 mm£Er£20 mm, und/oder jeder der zweiten Einschnitte weist eine Breite von 3 bis 8 mm auf. 10. The extruded wing tube section (10) according to one of claims 7 to 9, in which the second wing section (30) has an extension E r in the radial direction between 10 and 20 mm, in particular 10 mm £ E r £ 20 mm, and / or each of the second incisions has a width of 3 to 8 mm.
11. Der extrudierte Flügelrohrabschnitt (10) gemäß einem der Patentansprüche 7 bis 10, bei dem der zweite kontinuierliche Übergangsbereich zwei Dehnungsbereiche auf gegenüberliegenden Seiten bezogen auf den tordierten Bereich umfasst. 11. The extruded wing tube section (10) according to one of the claims 7 to 10, in which the second continuous transition area comprises two expansion areas on opposite sides in relation to the twisted area.
12. Flügelrohr für einen Wärmetauscher, insbesondere einen Verdampfer oder einen Kondensator, umfassend mindestens zwei extrudierte Flügelrohrabschnitte (10) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, deren Längsachsen parallel zueinander verlaufen und die mittels eines flügellosen gebogenen Abschnitts miteinander verbunden sind. 12. Wing tube for a heat exchanger, in particular an evaporator or a condenser, comprising at least two extruded wing tube sections (10) according to one of the preceding claims, whose longitudinal axes run parallel to one another and which are connected to one another by means of a wingless curved section.
13. Wärmetauscher mit einem Flügelrohr gemäß Patentanspruch 12, insbesondere ein Verdampfer oder Kondensator mit einem Flügelrohr gemäß Patentanspruch 12. 13. Heat exchanger with a wing tube according to claim 12, in particular an evaporator or condenser with a wing tube according to claim 12.
14. Herstellungsverfahren eines extrudierten Flügelrohrabschnitts (10), insbesondere eines 14. Manufacturing method of an extruded wing tube section (10), in particular one
extrudierten Flügelrohrabschnitts (10) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 11, das die folgenden Schritte umfasst: a) Extrudieren des Flügelrohrabschnitts (10) bestehend aus einem Rohrbereich sowie mindestens einem integral daran ausgebildeten ersten Flügelabschnitt b) Einbringen einer Mehrzahl von radialen Einschnitten quer zur Längsachse des Rohrbereichs in den ersten Flügelabschnitt, so dass bezogen auf den ersten Flügelabschnitt eine Mehrzahl erster Flügel entsteht und c) Verdrehen mindestens eines Flügels aus der Mehrzahl der ersten Flügel aus der Radialebene heraus gleichzeitig mit oder im Anschluss an das Einbringen der Einschnitte, so dass ein erster kontinuierlicher Übergangsbereich entsteht, der nach Beendigung des Verdrehens einen tordierten Bereich im Bereich der Drehachse sowie mindestens einen Dehnungsbereich benachbart dazu aufweist. extruded wing tube section (10) according to one of claims 1 to 11, comprising the following steps: a) extruding the wing tube section (10) consisting of a tube area and at least one first wing section integrally formed thereon b) making a plurality of radial incisions transversely to the longitudinal axis of the pipe area in the first wing section, so that a plurality of first wings is created in relation to the first wing section and c) twisting at least one wing from the plurality of first wings out of the radial plane simultaneously with or following the making of the incisions, so that a first continuous transition area is created, which after the end of the twisting has a twisted area in the area of the axis of rotation and at least one expansion area adjacent thereto.
15. Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 14, wobei der Schritt des Extrudierens das Extrudieren des Flügelrohrabschnitts (10) mit mindestens einem integral daran ausgebildeten weiteren Flügelabschnitt umfasst. 15. The manufacturing method according to claim 14, wherein the step of extruding comprises extruding the wing tube section (10) with at least one further wing section integrally formed thereon.
PCT/EP2020/070876 2019-07-23 2020-07-23 Extruded wing-tube portion, wing tube comprising an extruded wing-tube portion, and heat exchanger comprising a wing tube, and method for producing a wing-tube portion WO2021013964A1 (en)

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