Wärmetauscherrohr

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der zumindest ein Wärmetauscherrohr (2) und einen zulaufseitigen Endtank (3) sowie einen ablaufseitigen Endtank (4) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und mittels des zumindest einen Wärmetauscherrohres (2) verbunden sind. Das Wärmetauscherrohr (2) ist an seinem jeweiligen Einsteckende (6) in zugeordneten Aufnahmeöffnungen des zulauf- bzw. ablaufseitigen Endtanks (3 bzw. 4) eingesteckt. Das Wärmetauscherrohr (1) weist an seinen Einsteckenden (6) im Querschnitt gesehen einen in der Art eines Kreisabschnittes ausgestalteten Ausschnitt (13) auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der zumindest ein Wärmetauscherrohr und einen zulaufseitigen Endtank sowie einen ablaufseitigen Endtank aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und mittels des zumindest einen Wärmetauscherrohres verbunden sind, wobei das Wärmetauscherrohr an seinem jeweiligen Einsteckende in zugeordneten Aufnahmeöffnungen des zulauf- bzw. ablaufseitigen Endtanks eingesteckt ist.

[0002] Derartige Wärmetauscher sind bekannt. Der Wärmetauscher wird vorzugsweise in Kraftfahrzeugen z. B. als Kühler, Kondensator und/oder Heizkörper eingesetzt.

[0003] Als ein Hauptnachteil der bekannten Wärmetauscher ist anzusehen, daß die Wärmetauscherrohre, insbesondere rechtwinklig abgelängte Wärmetauscherrohre mit ihrem Einsteckende derart weit in den zulauf- bzw. ablaufseitigen Endtank hineinragen, daß bei Durchströmungen des jeweiligen Endtanks mit einem Medium, beispielsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit ein erheblicher Druckabfall erzeugt wird. Das Wärmetauscherrohr ragt mit seinem Einsteckende im Querschnitt gesehen in den jeweiligen Endtank, insbesondere etwa bis zur Mitte des jeweiligen Endtanks hinein. Hierdurch wird ein ungestörtes fließen des Mediums durch den hohen Widerstand des Einsteckendes verhindert. Aufgrund des Druckabfalls muß mit einer geringeren Systemeffizient gerechnet werden, weshalb eine Medienpumpe mit einer entsprechend höheren Leistung ausgelegt werden muß.

[0004] Die DE 43 09 360 A1 betrifft einen Heizungswärmetauscher für Kraftfahrzeuge mit einem mindestens zweireihigen Bündel paralleler verrippter Wärmetauscherrohre, insbesondere aus Metall, sowie mit mindestens einem Wasserkasten, der einen Rohrboden, insbesondere aus Kunststoff aufweist. An dem Rohrboden sind die Enden der Rohre an einem Ende des Bündels jeweils außen und innen im Preßsitz umfaßt. In den freien Querschnitt des in den Rohrboden ragenden Endes des jeweiligen Rohres ragt jeweils ein Einsatzstück. Das Einsatzstück ist jeweils als ein auf das Strömungsverhalten des strömenden Mediums im Rohr einwirkendes Element ausgebildet. Mindestens ein Teil aller Einsatzstücke ist jeweils als Drosselelement ausgebildet. In demselben Wasserkasten sind die Einsatzstücke in den verschiedenen Rohren derart mit unterschiedlicher Geometrie ausgebildet, daß der Druckverlust des strömenden Mediums im Längenbereich der Einsatzstücke auf eine Soll-Druckverlustverteilung über die mit dem Wasserkasten kommunizierenden Rohre des Bündels optimiert ist, welche die Durchströmung der einzelnen Rohre des Bündels im Vergleich mit einer Durchströmung bei gleicher Geometrie der Einsatzstücke verändert.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, bei dem der Druckabfall mit einfachen Mitteln erheblich reduziert wird.

[0006] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Wärmetauscherrohr an seinen Einsteckenden im Querschnitt gesehen einen in der Art eines Kreisabschnittes ausgestalteten Ausschnitt aufweist.

[0007] Aufgrund der kreisabschnittartigen Ausgestaltung der Einsteckenden verringert sich eine Einstecktiefe des Wärmetauscherrohres in den jeweiligen Endtank erheblich. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß die Widerstände der Einsteckenden auf das strömende Medium entsprechend reduziert sind, wodurch der Druckabfall erheblich verringert wird.

[0008] Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn die Einsteckenden im Querschnitt gesehen oval ausgestaltet sind.

[0009] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht auf einen Wärmetauscher,

Fig. 2 ein einzelnes Wärmetauscherrohr zwischen zwei Endtanks,

Fig. 3 einen Querschnitt als Vergrößerung durch einen Endtank.

[0010] In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.

[0011] Figur 1 zeigt einen Wärmetauscher 1 mit Wärmetauscherrohren 2. Der Wärmetauscher 1 weist einen zulaufseitigen Endtank 3 und einen ablaufseitigen Endtank 4 auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Mittels der parallel verlaufenden Wärmetauscherrohre 2 sind die beiden Endtanks 3 bzw. 4 miteinander verbunden. Das jeweilige Wärmetauscherrohr 2 ist mit seinem jeweiligen Einsteckende 6 in zugeordnete Aufnahmeöffnungen des zulauf- bzw. ablaufseitigen Endtanks 3 bzw. 4 eingesteckt.

[0012] An den Wärmetauscherrohren 2 sind Rippen 7 in üblicher Weise angeordnet. Ein Medium wird über einen Eingangsstutzen 8 dem zulaufseitigen Endtank 3 zugeleitet. Die Zuführung des Mediums ist mittels des Pfeils 9 dargestellt. Durch die Wärmetauscherrohre 2 gelangt das Medium in den ablaufseitigen Endtank 4. Der Pfeil 11 stellt den Ablauf des Mediums durch einen Ablaufstutzen 12 dar. Der Einlaufstutzen 8 ist oberhalb des Ablaufstutzens 12 angeordnet.

[0013] Die an dem dargestellten Wärmetauscher 1 angeordneten Wärmetauscherrohre 2 sind für die jeweils zugeordneten Endtanks 3 bzw. 4 identisch ausgeführt (Figur 2), weswegen nachfolgend lediglich eines beschrieben wird.

[0014] Das Wärmetauscherrohr 2 ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Flachrohr, kann aber auch in jeder anderen geometrischen Form beispielsweise als Rundrohr oder als ovales Rohr ausgestaltet sein. Die Einsteckenden 6 können beispielsweise zur Druckabfallverringerung Aufweitungen aufweisen. Die Aufnahmeöffnungen sind an die Ausgestaltung der jeweiligen Rohrgeometrie und deren Einsteckende angepaßt. Die Verbindung des Wärmetauscherrohrs 2 mit dem zulauf- bzw. ablaufseitigen Endtank 3 bzw. 4 wird in herkömmlicher Art hergestellt. Vorzugsweise wird eine Lötverbindung gewählt, wobei aber auch Klebe- oder Schweißverbindungen möglich sind. Damit ist das Wärmetauscherrohr 2 genügend zum jeweiligen Endtank 3 bzw. 4 abgedichtet.

[0015] Üblicherweise besteht das Wärmetauscherrohr 2 aus AlMg. Möglich ist aber auch, daß das Wärmetauscherrohr aus anderen Materialien wie z.b. Kupfer, Messing oder Stahl besteht. Die Endtanks 3 bzw. 4 sind in herkömmlicher Weise aus Kunststoff oder Leichtmetallen gebildet und weisen übliche Querschnitte auf. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Endtanks 3 bzw. 4 einen runden Querschnitt auf, wobei diese jedoch auch einen anderen Querschnitt aufweisen können. Die Endtanks 3 bzw. 4 können zusammengesetzte Elemente aufweisen. Beispielsweise ist eine Ausführung mit einer metallenen Endplatte und einem Kunststofftank denkbar, wobei aber auch eine Ausgestaltung als gesägtes Rohr möglich ist. Zudem können sowohl die Endplatte als auch der Endtank aus AlMg hergestellt sein.

[0016] Vorteilhafterweise ist das Wärmetauscherrohr 2 an seinem jeweiligen Einsteckende 6 derart bearbeitet, daß beispielsweise ein Druckabfall des in dem Wärmetauscher 2 fließenden Mediums erheblich reduziert wird. Hierzu weist das Wärmetauscherrohr 2 an seinen Einsteckenden 6 im Querschnitt gesehen einen in der Art eines Kreisabschnittes ausgestalteten Ausschnitt 13 auf (Figur 3). Der Ausschnitt 13 ist im Querschnitt gesehen oval. Wie der nicht maßstabsgetreuen Figur 3 zu entnehmen ist, endet das Wärmetauscherrohr 2 mit seinem Einsteckende 6 weit vor einer Quermittelachse X-X des zugeordneten Endtanks 4. Hierdurch werden Turbulenzen des das Einsteckende 6 umströmenden Mediums erheblich verringert, wobei ein lichter Fließquerschnitt für das Medium innerhalb des Endtanks 4 besonders wenig beeinträchtigt wird. Ein Druckunterschied des Mediums von dem Einlaufstutzen 8 zum Auslaufstutzen 12 wird ebenfalls deutlich reduziert. Durch den verringerten Druckabfall können Medienpumpen mit entsprechend geringerer Leistung eingesetzt werden.

[0017] In den Figuren 1 und 2 ist der Ausschnitt 13 nicht dargestellt. Der Ausschnitt 13 wird mittels stanzen oder anderen üblichen Herstellungsverfahren wie z.b. schneiden oder sägen hergestellt. In Figur 3 ist der Ausschnitt 13 lediglich einseitig dargestellt. Selbstverständlich ist der Ausschnitt 13 auch an der verdeckten Seite des Einsteckendes 6 angeordnet. Es ergibt sich somit eine, bezogen auf die Quermittelachse X-X, beidseitig des Einsteckendes 6 konvexe Wölbung des Einsteckendes 6, die jeweils in Richtung zum gegenüberliegenden Einsteckende 6 desselben Wärmetauscherrohres 2 orientiert ist. Das Einsteckende 6 weist spitz ausgestaltete Übergänge 14 der beiden konvexen Wölbungen auf. Die Übergänge 14 können selbstverständlich auch abgestumpft sein. In dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Übergänge 14 entlang der Quermittelachse X-X um einen Wärmetauscherrohrdurchmesser beabstandet angeordnet.

[0018] Der Wärmetauscher 1 kann selbstverständlich sowohl vertikal als auch horizontal oder in einer U-Form durchströmt werden.

Ansprüche

1. Wärmetauscher, der zumindest ein Wärmetauscherrohr (2) und einen zulaufseitigen Endtank (3) sowie einen ablaufseitigen Endtank (4) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und mittels des zumindest einen Wärmetauscherrohres (2) verbunden sind, wobei das Wärmetauscherrohr (2) an seinem jeweiligen Einsteckende (6) in zugeordneten Aufnahmeöffnungen des zulauf- bzw. ablaufseitigen Endtanks (3 bzw. 4) eingesteckt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Wärmetauscherrohr (1) an seinen Einsteckenden (6) im Querschnitt gesehen einen in der Art eines Kreisabschnittes ausgestalteten Ausschnitt (13) aufweist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Wärmetauscherrohre (1) an seinen Einsteckenden (6) im Querschnitt gesehen einen ovalen Ausschnitt (13) aufweist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Einsteckende (6) eine, bezogen auf eine Quermittelachse (X-X), konvexe Wölbung aufweist, die in Richtung zum gegenüberliegenden Einsteckende (6) gerichtet ist.

Zeichnung