[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Grundprofil aus Metall, welches
an seinem einen Ende mit einer Einlasseinrichtung und an seinem anderen Ende mit einer
Auslasseinrichtung für ein Kältemittel verbunden ist. Ein solcher Wärmetauscher dient
insbesondere zur Anwendung bei Kühlmöbeln, wie beispielsweise Kühlschränken, Gefrierschränken,
Kühl- und Gefrierkombinationen.
[0002] Bekannte Wärmetauschervorrichtungen für Kühlmöbel besitzen in der Regel eine schlangenförmig
gebogene Rohrleitung zwischen einem Einlass für ein Kältemittel und dem Auslass für
das Kältemittel. Derartige Rohrleitungen besitzen eine im Querschnitt kreisförmige
Hohlkammer und für den Wärmeaustausch eine vergleichsweise kleine Wärmeaustauschoberfläche.
Dies drückt sich in einem großen hydraulischen Durchmesser aus. Für die geforderte
Wärmeaustauschleistung sind große Rohrlängen notwendig, die mit erheblichen Druckverlusten
zwischen der Einlasseinrichtung und der Auslasseinrichtung für das Kältemittel verbunden
sind. Dies macht entsprechend dimensionierte Kompressoren notwendig, wodurch der Energieverbrauch
steigt.
[0003] Eine Verbesserung wird durch die Verwendung von Mehrkammerhohlprofilen als Grundprofil
für die Kältemittelleitung erzielt. In der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2007 023 696 A1 besteht eine solche Kältemittelleitung aus einem schlangenförmig geformten Mehrkammerhohlprofil.
Aufgrund der entsprechenden Anzahl von Kammern vergrößert sich die benetzbare Innenoberfläche,
wodurch sich der hydraulische Durchmesser einer solchen Kältemittelleitung verringert.
Der hydraulische Durchmesser (D
h = 4A / U) ist der Quotient aus dem vierfachen Strömungsquerschnitt und dem vom Kältemittel
benetzten Umfang. Je kleiner der Wert für den hydraulischen Durchmesser ist, um so
energieeffizie ter ist der Wärmetauscher. Um eine ausreichend Temperaturdifferenz
durch einen solchen Wärmetauscher zu erzielen, ist eine vergleichsweise lange Kältemittelleitung
nötig, oder es werden Mittel zur Erhöhung des Wärmeaustausches vorgesehen, wie sie
beispielsweise von Wärmetauschern zur Verwendung in Kraftfahrzeugklimaanlagen bekannt
sind, nämlich Lamellen, die zwischen den Mehrkammerhohlprofilen angeordnet und bei
Mehrkammerhohlprofilen aus Aluminiummaterial über einen Hartlotverbindung verbunden
werden. Solche Lamellen erhöhen die Wärmeaustauschoberfläche, verteuern jedoch den
Wärmetauscher durch die notwendige Lotverbindung.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher, insbesondere zur
Anwendung bei Kühlmöbeln, zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Wärmeaustauschleistung
besitzt und einfach herstellbar ist.
[0005] Diese Aufgabe wird mit einem Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bei dem neuen erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher ist mindestens ein Grundprofil aus
Metall, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, als Kältemittelleitung
vorhanden, die zwischen einer Einlasseinrichtung und einer Auslasseinrichtung angeordnet
und mit den jeweiligen Einrichtungen verbunden ist. In bekannter Weise kann das Grundprofil
eine schlangenförmige, serpentinenförmige oder mäanderförmige Leitung für das Kältemittel
zwischen der Einlasseinrichtung und der Auslasseinrichtung sein, d.h. ausgehend von
der Einlasseinrichtung besitzt das Grundprofil einen ersten Profilabschnitt, wo das
Kältemittel in Hauptströmrichtung transportiert wird. An einer Umkehrstelle wird die
Kältemittelleitung gebogen und die Strömungsrichtung geändert. Das Kältemittel wird
entgegen der Hauptströmrichtung in einem weiteren zweiten Profilabschnitt weitertransportiert,
um an der nächsten Umkehrstelle wieder in die Gegenrichtung, nämlich in die Hauptströmrichtung
geleitet zu werden. Dies wiederholt sich, bis das Kältemittel die Auslasseinrichtung
erreicht. Die durch das Grundprofil gebildete Kältemittelleitung umfasst somit erste
Profilabschnitte zum Durchfluss des Kältemittels in Hauptströmrichtung sowie zweite
Profilabschnitte zum Durchfluss des Kältemittels entgegen der Hauptströmrichtung sowie
zwischen den ersten und zweiten Profilabschnitten gebogene Profilabschnitte an den
Umkehrstellen der Strömungsrichtung. Dies ist vergleichbar zu Vorrichtungen des Standes
der Technik. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher sind ebenfalls Mittel zur Erhöhung
des Wärmeaustauschs mit der umgebenden Luft oder mit einem zusätzlich vorgesehenen
im Querstrom fließenden Fluid, vorzugsweise ein gekühlter Luftstrom, vorgesehen. Hierbei
handelt es sich jedoch nicht um die bekannten Lamellen, die über eine Lotverbindung
mit dem Grundprofil verbunden werden müssen, sondern das Grundprofil ist zur Erhöhung
des Wärmeaustausches selbst verformt und zwar die ersten und zweiten Profilabschnitte.
Diese Profilabschnitte sind quer zur Hauptströmrichtung mehrfach verformt.
[0006] Solche Verformungen können Verwellungen des Profils sein, sodass das Profil von einer
Umkehrstelle zur gegenüberliegenden Umkehrstelle einen wellenförmigen, vorzugsweise
sinusförmigen, Verlauf nimmt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Profil
um eine in Hauptströmrichtung bzw. Gegenströmrichtung verlaufende Achse herum geformt
ist, also verdreht ist, so dass sich ein spiralförmiger Verlauf ergibt. Eine weitere
mögliche Verformung des Grundprofils stellt eine Verdrillung dar, d.h. eine Verdrehung
in Längsachse des Profils.
[0007] Bei dem Grundprofil handelt es sich vorzugsweise um ein stranggepresstes flaches
Mehrkammerhohlprofil mit zwei parallelen Breitseiten und zwei gewölbten Schmalseiten.
Die verwendeten stranggepressten Mehrkammerhohlprofile besitzen im Querschnitt eine
Breite zwischen 5 mm und 32 mm, eine Höhe zwischen 0,6 mm und 3 mm und eine Wanddicke
zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. Die Anzahl der Kammern in einem solchen Mehrkammerhohlprofil
liegt zwischen 0,5 Kammern/mm Breite des Grundprofils bis 2 Kammern/mm Breite des
Grundprofils. Die Kammern eines solchen Grundprofils können, wie bei bekannten für
Wärmetauscher verwendeten Mehrkammerhohlprofilen runde, ovale oder mehreckige Querschnitte
besitzen. Nach dem Strangpressen und einer eventuellen gewünschten Beschichtung wird
der Mehrkammerhohlprofilstrang verformt, beispielsweise verwellt, verdreht oder verdrillt.
Dies kann beispielsweise abschnittsweise am Profilstrang erfolgen, d.h. die für den
Wärmetauscher vorgesehenen ersten und zweiten Profilabschnitte werden geformt und
anschließend an vorgesehenen Umkehrstellen so gebogen, dass jeweils nachfolgende Profilabschnitte
nebeneinander oder untereinander zu liegen kommen. Bei dem Umformvorgang bleiben die
Kammern des Mehrkammerhohlprofils erhalten.
[0008] Eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers für Kühlmöbel besitzt Profilabschnitte
des Grundprofils mit sinusförmigen Verwellungen, d.h. die Mehrkammerhohlprofile sind
durch einen Umformvorgang verbogen. Die Umformkraft drückt dabei von oben und unten
gegen die Breitseiten der Mehrkammerhohlprofile, so dass sich sinusförmigen Verwellungen
der Profilabschnitte mit Erhöhungen und Vertiefungen ergeben. Die einzelnen Erhöhungen
und Vertiefungen können nacheinander an einem Profilabschnitt erzeugt werden oder
gleichzeitig, abhängig von der verwendeten Umformvorrichtung.
[0009] Wird ein verwellter Profilabschnitt in Hauptströmrichtung nachfolgend von einem Profilabschnitt,
welcher das Kältemittel entgegen der Hauptströmrichtung transportiert ebenfalls verwellt,
so ist es bevorzugt, dass Erhöhungen und Vertiefungen der vorgenannten Profilabschnitte
so vorgesehen werden, dass im Wärmetauscher jeweils eine Erhöhung eines ersten Profilabschnitts
neben einer Vertiefung eines zweiten Profilabschnitts liegt. Auf diese Weise wird
eine besonders gute Wärmeaustauschleistung, z.B. mit der Umgebungsluft oder einem
im Querstrom geleiteten Luftstrom erzielt.
[0010] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein kompakter Wärmetauscher auch
durch die Verwendung mehrerer Grundprofile hergestellt werden, wobei jedes Grundprofil
verformte erste und zweite Profilabschnitte, d.h. verwellte, verdrillte oder verdrehte
Profilabschnitte, besitzt. Jedes einzelne Grundprofile besitzt eine Kältemittelleitung
die in einer Ebene liegt und sozusagen eine Lage ergibt. Mehrere Grundprofile im Wärmetauscher
bedeuten dann mehrere Lagen, wobei jedes Grundprofil vorzugsweise mit der gleichen
Einlass- und Auslasseinrichtung verbunden ist. Eine solche Einlass- oder Auslasseinrichtung
kann in bevorzugter Weise ein stranggepresstes Profilstück aus Aluminiummaterial sein,
welches entsprechend der Anzahl der im Wärmetauscher vorgesehenen Grundprofile entsprechende
Ausnehmungen besitzt. Eine Verbindung der Enden der Grundprofile mit der Einlass-
oder Auslasseinrichtung kann in einfacher Weise durch Flammlöten vorgenommen werden,
aber auch durch andere bekannte Verbindungsmöglichkeiten. Die vorgenannten mehreren
Lagen im Wärmetauscher werden bevorzugt, wie bei bekannten Anwendungen in Kühlmöbeln,
durch Trennplatten voneinander abgetrennt. Derartige Trennplatten können aus Kunststoff
oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Bei der Trennplatte kann es sich um eine
Kunststoffplatte, ein glattes Blech oder mit Ausstanzungen versehenes Lochblech, ein
Gitter oder um eine Streckmetalltrennplatte handeln. Die Verbindung der Grundprofile
mit den Trennplatten erfolgt durch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder
stoffschlüssige Verbindung, in einfachster Weise durch eine mechanische Verklammerung.
Es sind auch Lotverbindungen möglich. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
besteht jedoch darin, dass durch die Verformungen in einfachster Weise Verklammerungen
möglich sind und auf eine Lotverbindung und damit auf einen vergleichsweise teuren
Verfahrensschritt verzichtet werden kann. Besitzen Wärmetauscher mehrere Grundprofile,
d.h. mehrere Lagen übereinander angeordneter verformter Grundprofile, so wird die
Gesamthöhe des verformten Grundprofiles zwischen 3 mm und 50 mm gewählt.
[0011] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmetauschers besteht darin, dass er einen sehr
kleinen hydraulischen Durchmesser besitzt. Aufgrund dessen ist weniger Kältemittel
notwendig. Bei den Kühlmöbeln können kleinere Kompressoren eingesetzt werden, die
geräuschärmer sind und weniger Energie benötigen. Ein weiterer Vorteil ist die materialeinheitliche
einfache Konstruktion, bestehend aus stranggepressten Grundprofilen sowie gegebenenfalls
stranggepressten Einlasseinrichtungen und Auslasseinrichtungen, die in einfacher Weise
durch Flammlöten miteinander verbunden werden könne. Eine teuere Lotmittelbeschichtung
für eine Hartlotverbindung, wie z.B. zur Verbindung von Lamellen und Mehrkammerhohlprofilen
aus dem Stand der Technik bekannt, ist für die Grundprofile nicht notwendig.
[0012] Die Wahl der Aluminiumlegierung, nämlich 1XXX-, 3XXX-, 5XXX-, 6XXX-Legierungen, insbesondere
A1MgSi- oder A1Mg-Legierungen, richtet sich nach der gewünschten Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
des Wärmetauschers, also nach seinem Verwendungszweck. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher
kann auch für andere Anwendungen als für Kühlmöbel vorteilhaft eingesetzt werden.
[0013] Zur weiteren Verbesserung des Wärmeaustausches kann an den Außenflächen des Grundprofils,
wie bei Mehrkammerhohlprofilen für Kfz-Wärmetauschern, abragende Rippen vorgesehen
werden. Eine weitere Möglichkeit ist abhängig von der Ausgestaltung der Verformung
an den ersten und zweiten Profilabschnitten. So lassen sich wenn Zwischenräume zwischen
den ersten und zweiten Profilabschnitten vorhanden sind, in diese Zwischenräume zusätzlich
Turbulatoren einsetzten.
[0014] Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers;
- Fig.2a
- einen verwellten Profilabschnitt;
- Fig.2b
- einen verdrillten Profilabschnitt;
- Fig.2c
- einen verdrehten Profilabschnitt;
- Fig.3
- einen weiteren erfindungsgemäßen Wärmetauscher in der Draufsicht;
- Fig.4
- einen Querschnitt durch ein Grundprofil gemäß Fig. 3 und
- Fig.5.
- einen weiteren Querschnitt durch ein Grundprofil gemäß Fig. 3.
[0015] Die Fig.1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher zur Anwendung bei Kühlmöbeln.
Dieser umfasst zwei Grundprofile, nämlich das Grundprofil 10 und das Grundprofil 10'.
Beide Grundprofile 10, 10' sind an einem Ende 11 mit einer Einlasseinrichtung 21 und
an ihrem anderen Ende 12 mit einer Auslasseinrichtung 22 für ein Kältemittel verbunden.
Als Kältemittel für Kühlmöbel wird insbesondere Butan oder Kohlendioxid eingesetzt.
Die Einlasseinrichtung 21 und die Auslasseinrichtung 22 sind stranggepresste Profilstücke
aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer A1Mg-Legierung. Die Einlasseinrichtung
21 und die Auslasseinrichtung 22 besitzen jeweils zwei Ausnehmungen deren Querschnitt
an die Enden 11 bzw. 12 der Grundprofile 10, 10' angepasst ist, die in die Einlasseinrichtung
21 und in die Auslasseinrichtung 22 eingesteckt sind und über Flammlöten mit diesen
verbunden sind.
[0016] Bei den Grundprofilen 10, 10' handelt es sich um stranggepresste Mehrkammerhohlprofile
aus einer A1MgSi-Legierung. Die stranggepressten Mehrkammerhohlprofilstränge wurden
in einem Verformungsvorgang verwellt. Ein Abschnitt eines solchen Grundprofils 10
mit Verwellungen 30 ist in der Fig.2a gezeigt. Das Grundprofil 10 ist ein Mehrkammerhohlprofil
mit mehreren Kammern 19, welche die benetzbare Innenoberfläche für das Kältemittel
erhöhen. Die Verwellungen 30 führen zu einem sinusförmigen Verlauf des Grundprofiles
10 mit Erhöhungen 31 und Vertiefungen 32. Wie besser aus Fig. 1 zu ersehen ist, besitzt
das Grundprofil 10, 10' verschiedene Profilabschnitte, nämlich Profilabschnitte die
das Grundprofil mit der Einlasseinrichtung 21 und der Auslasseinrichtung 22 verbinden
sowie Profilabschnitte 13, die das Kältemittel in Hauptströmrichtung 60 transportieren
bis zu einer Umkehrstelle 17, wo das Grundprofil 10, 10' zu einem Profilabschnitt
15 umgebogen ist und der nachfolgende Profilabschnitt 14 das Kältemittel in eine Richtung
entgegen der Hauptströmrichtung 60 transportiert. Auch dieser Profilabschnitt 14 besitzt
Verwellungen 30. Die Verwellungen 30 enden im Bereich der Umkehrstelle 18, wo sich
der gebogene Profilabschnitt 16 befindet. Die Profilabschnitte 15, 16 werden so umgebogen,
dass die ersten Profilabschnitte 13 und die zweiten Profilabschnitte 14 nebeneinander
angeordnet sind. Betrachtet man die ersten Profilabschnitte 13, die das Kältemittel
in Hauptströmrichtung 60 transportieren mit der Form der Profilabschnitte 14, die
das Kältemittel in der Gegenrichtung transportieren, so wird deutlich, dass sich die
Erhöhungen 31 der ersten Profilabschnitte 13 benachbart zu Vertiefungen 32 der zweiten
Profilabschnitte 14 befinden bzw. die Vertiefungen 32 der Profilabschnitte 13 benachbart
zu den Erhöhungen 31 der Profilabschnitte 14, so dass sich zwischen diesen Erhöhungen
31 und Vertiefungen 32 Zwischenräume 33 ergeben, durch welche ein quergeführter Luftstrom
umgelenkt und verwirbelt werden kann. Diese Zwischenräume 33 können des weiteren genutzt
werden, um sogenannte Turbulatoren einzuführen, die eine zusätzliche Verwirbelung
des quergeführten Luftstromes bzw. der Umgebungsluft herbeiführen. Beide Grundprofile
10, 10' sind in ähnlicher Weise mit Verwellungen 30 versehen, d.h. auch das Grundprofil
10' besitzt verwellte Profilabschnitte mit Erhöhungen 31' und Vertiefungen 32'.
[0017] Zur besseren Stabilität des Wärmetauschers ist zwischen der einen Lage mit dem verformten
Grundprofil 10 und der anderen Lage mit dem verformten Grundprofil 10' eine Trennplatte
80 vorgesehen, in diesem Fall ein Aluminiumblech. Die Verbindung zwischen den Grundprofilen
10, 10' und der Trennplatte 80 erfolgt durch eine Verklammerung, die in diesem Beispiel
nicht gezeigt ist. Die Trennplatte 80 kann zusätzlich Lochungen, Ausstanzungen besitzen.
Dies verringert das Gewicht des Wärmetauschers und führt zu zusätzlichen Verwirbelungen
des quergeführten Luftstromes. An einer solchen Trennplatte 80 können für eine Enteisung
Heizdrähte angeordnet werden. Bei kleineren Wärmetauschern kann auf das Trennblech
verzichtet werden, da durch die Verformung 30 der Grundprofile 10, 10' relativ stabile
Einheiten vorliegen.
[0018] Die Grundprofile 10, 10' werden bei der Verwendung für Kühlmöbel mit einem Bakterizid
und Fungizid beschichtet. Eine solche Beschichtung kann, ähnlich wie eine bekannte
Lot- oder Zinkbeschichtung, nach dem Strangpressen der Mehrkammerhohlprofile erfolgen.
[0019] Das in Fig.2a gezeigte Mehrkammerhohlprofil, welches als Flachprofil stranggepresst
wird mit einer Verwellung 30 versehen wird, kann nach dem Strangpressen auch in Längsrichtung
des Profils verdrillt werden. Fig.2b zeigt einen Profilausschnitt eines solchen Grundprofils
10' mit einer Verdrillung 40. Eine weitere Möglichkeit der Verformung zeigt Fig.2c.
Hier ist ein Profilabschnitt eines Grundprofils 10" gezeigt, welches um eine Achse,
beispielsweise eine in Hauptströmrichtung 60 verlaufende Achse, herumgebogen ist.
Es ergeben sich, spiralförmige Verdrehungen 50 des Profilstrangs. Alle drei Grundprofile
10, 10', 10" sind ursprünglich flache Mehrkammerhohlprofile, die durch einen Verformungsvorgang
Verwellungen 30, Verdrillungen 40 oder Verdrehungen 50 erhalten. Eine solche Verformung
wird vorzugsweise für erste Profilabschnitt 13 in Hauptströmrichtung 60 und zweite
Profilabschnitte 14 in Gegenströmrichtung vorgenommen. An den Umkehrstellen 17, 18
sind umgebogene Profilabschnitte 15, 16 vorgesehen. Bei allen Grundprofilen 10, 10',
10" verändert sich durch die Verformung der Querschnitt des Profils nicht, d.h., trotz
der Verformungen kommt es zu keinen Einengungen oder anderen Querschnittsverringerungen,
die zu Druckverlusten des Kältemittels führen könnten. Die Grundprofile 10, 10', 10"
besitzen einen geringen hydraulischen Durchmesser und eine gute Wärmeaustauschleistung
mit der Umgebungsluft oder einem im Querstrom geleiteten Fluid, ohne dass zusätzlich
Lamellen vorgesehen werden.
[0020] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers
zeigt Fig.3. Hier ist schematisch ein Wärmetauscher gezeigt, der aus einem Grundprofil
10 besteht, welches an einem Ende 11 mit einer Einlasseinrichtung 21 und am anderen
Ende 12 mit einer Auslasseinrichtung 22 verbunden ist. Bei dem Grundprofil 10 handelt
es sich ebenfalls um ein Mehrkammerhohlprofil, jedoch um Verbundprofil. Das Grundprofil
10 ist im Querschnitt in Fig.4 gezeigt. Es besteht aus drei Strängen 1, 2, 3, die
jeweils über eine Verbundstelle 4 miteinander verbunden sind. Die Verbundstellen 4
verlaufen in Längsrichtung des Verbundprofils jeweils zwischen den Strängen 1 und
2 bzw. 2 und 3 oder weiteren Strängen. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Verbundprofil
eine Breite B von 18 mm, eine Höhe H von 1,7 mm und eine Wanddicke D von 0,35 mm.
Jeder Strang 1, 2, 3 besitzt vier Kammern 19. Die Breite dieser Kammern beträgt 1,05
mm, die Wanddicke der Verbundstelle 4 beträgt 0,1 mm. Für den Einsatz bei Kühlmöbeln
variiert die Breite B des Grundprofils 10 nach dem Strangpressen zwischen 5 mm und
32 mm, die Höhe H des Grundprofils 10 zwischen 0,6 mm und 3 mm und die Wanddicke D
des Grundprofils 10 zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. In einem Grundprofil 10 sind je Millimeter
Breite B des Grundprofils 10 zwischen 0,5 bis 2 Kammern vorgesehen. Der in Fig.4 gezeigte
Querschnitt entspricht dem Querschnitt des Grundprofils 10 im Wärmetauscher im Bereich
der Enden 11, 12 sowie im Bereich der Umkehrstellen 17, 18, d.h. der gebogenen Profilabschnitte
15 im Bereich der Umkehrstelle 17 und der gebogenen Profilabschnitte 16 im Bereich
der Umkehrstelle 18. Ausgehend von dem einem Ende 11 des Grundprofils 10 schließt
sich ein verwellter Profilabschnitt 13 an, in welchem das Kältemittel im Wesentlichen
in Hauptströmrichtung 60 transportiert wird. Vor der Umkehrstelle 17 enden die Verwellungen
30 und der Profilabschnitt 13 geht in den Profilabschnitt 15 über. Das Verbundprofil
wird umgebogen, um das Kältemittel im Profilabschnitt 14 nachfolgend entgegen der
Hauptströmrichtung 60 zurück zu transportieren bis zur Umkehrstelle 18. Der Profilabschnitt
14 besitzt vergleichbare Verwellungen 30 wie der Profilabschnitt 13, der oberhalb
und nachfolgend dann wieder unterhalb des Profilabschnittes 14 angeordnet ist. An
der Umkehrstelle 18 folgt der gebogene Profilabschnitt 16, wo die Strömungsrichtung
wieder geändert wird. Dieser Profilabschnitt 16 besitzt, vergleichbar mit dem Profilabschnitt
15, keine Verwellungen. Bis zum Ende 12 des Grundprofils 10 wiederholen sich die ersten
Profilabschnitte 13, die das Kältemittel in Hauptströmrichtung 60 transportieren,
die Profilabschnitte 15, welche die Strömungsrichtung des Kältemittels durch eine
Abbiegung des Grundprofils 10 umkehren, so dass in zweiten Profilschnitten 14 das
Kältemittel entgegen der Hauptströmrichtung 60 zur anderen Seite des Wärmetauschers
geleitet wird, um dort in einem Profilabschnitt 16 wieder die Strömungsrichtung zu
ändern.
[0021] Über einen wesentlichen Teil seiner Längsausdehnung ist der Profilabschnitt 13 und
Profilabschnitt 14 verformt. Durch Umformvorgänge, beispielsweise Krafteinwirkungen
von oben oder von unten auf das Grundprofil 10, werden die nach dem Strangpressen
noch verbundenen Stränge 1, 2, 3 im Bereich der sehr dünnen Verbundstellen 4 voneinander
getrennt. Die Verwellungen 30 sind in diesem Beispiel für die Stränge 1, 2 und 3 unterschiedlich.
Der Strang 1 verläuft ausgehend vom Ende 11 vorerst unverformt, der Strang 2 ist durch
eine Umformkraft nach oben gewölbt zu einer Erhöhung 31 und der Profilstrang 3 durch
Umformkraft von oben nach unten gebogen zu einer Vertiefung 32. Ein Querschnitt ist
am besten aus Fig.5 zu ersehen, wo der Profilabschnitt 13 gezeigt ist, in gleicher
weise könnte es sich auch um einen verwellten Profilabschnitt 14 handeln. Es wird
deutlich, dass es sich um voneinander getrennte Stränge 1, 2, 3 handelt. Die Stränge
1, 2, 3 besitzen hinsichtlich der Amplitude und Wellenlänge vergleichbare wellenförmige
Verläufe, jedoch sind die wellenförmigen Verläufe versetzt zueinander, nämlich wie
aus Fig.3 zu ersehen ist, sind die Verwellungen 30 so, dass die versetzten Wellenbergen
und Wellentälern der drei verwellten Stränge 1, 2, 3 der Profilabschnitte 13, 14 des
einen Grundprofils 10 eine möglichst gute Verwirbelung eines im Querstrom geführten
Luftstroms ergeben, vergleichbar zu Verwirbelungen bei Wärmetauschern des Standes
der Technik bestehend aus Mehrkammerhohlprofilen mit aufgelöteten Lamellen.
[0022] Bei der vorliegenden Erfindung wird auf die Lamellen verzichtet. Das als Mehrkammerhohlprofil
ausgestaltete Grundprofil 10 übernimmt somit zwei Aufgaben, es ist nämlich Kältemittelleitung
und Lamelle zugleich. Die Herstellung eines solchen Wärmetauschers ist vergleichsweise
preiswert, da auf eine Lotbeschichtung bei den Mehrkammerhohlprofilen und einen Hartlötvorgang
zwischen Lamellen und den Kältemittel führenden Mehrkammerhohlprofilen verzichtet
werden kann.
Bezugszeichenliste:
[0023]
- 1
- Strang
- 2
- Strang
- 3
- Strang
- 4
- Verbundstelle
- 10, 10', 10"
- Grundprofil
- 11
- Ende von 10
- 12
- Ende von 10
- 13
- Profilabschnitt
- 14
- Profilabschnitt
- 15
- Profilabschnitt
- 16
- Profilabschnitt
- 17
- Umkehrstelle
- 18
- Umkehrstelle
- 19
- Kammer
- 21
- Einlasseinrichtung
- 22
- Auslasseinrichtung
- 30
- Verwellung
- 31,31'
- Erhöhung
- 32, 32'
- Vertiefung
- 33
- Zwischenraum
- 40
- Verdrillung
- 50
- Verdrehung
- 60
- Hauptströmrichtung
- 80
- Trennplatte
- B
- Breite von 10
- D
- Wanddicke von 10
- H
- Höhe von 10
1. Wärmetauscher, insbesondere zur Anwendung bei Kühlmöbeln, umfassend mindestens ein
Grundprofil (10, 10', 10") aus Metall, welches an seinem einen Ende (11) mit einer
Einlasseinrichtung (21) und an seinem anderen Ende (12) mit einer Auslasseinrichtung
(22) für ein Kältemittel verbunden ist,
wobei das Grundprofil (10, 10', 10") unterschiedlich ausgerichtete Profilabschnitte
(13, 14, 15, 16) besitzt, nämlich mindestens erste Profilabschnitte (13) zum Durchfluss
des Kältemittels in Hauptströmrichtung (50) sowie zweite Profilabschnitte (14) zum
Durchfluss des Kältemittels entgegen der Hauptströmrichtung (50) sowie zwischen den
ersten und zweiten Profilabschnitten (13, 14) gebogene Profilabschnitte (15, 16) an
den Umkehrstellen (17, 18) der Strömungsrichtung, so dass sich eine serpentinenförmige
Leitung für das Kältemittel zwischen der Einlasseinrichtung (21) und der Auslasseinrichtung
(22) ergibt
und wobei das Grundprofil (10, 10', 10") Mittel zur Erhöhung des Wärmeaustauschs mit
der das Grundprofil (10, 10', 10") umgebenden Luft und/oder mit einem am Grundprofil
(10, 10', 10") im Querstrom vorbeiströmenden Fluid aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erhöhung des Wärmeaustauschs die ersten und zweiten Profilabschnitte (13, 14)
des Grundprofils (10, 10', 10") zwischen den Umkehrstellen (17, 18) jeweils quer zur
Hauptströmrichtung (50) mehrfach verformt sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundprofil (10, 10', 10") ein stranggepresstes und verformtes Mehrkammerhohlprofil
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (19) einen runden, ovalen oder mehreckigen Querschnitt besitzen.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungen des Grundprofil (10, 10', 10") Verwellungen (30) oder Verdrillungen
(40) oder Verdrehungen (50) der Profilabschnitte (13, 14) darstellen.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Profilabschnitte (13, 14) des Grundprofils (10) sinusförmigen
Verwellungen (30) mit Erhöhungen (31) und Vertiefungen (32) besitzen und wobei das
Grundprofil (10) an den Umkehrstellen (17, 18) jeweils so abgebogen ist, dass die
Profilabschnitte (13, 14) nebeneinander oder untereinander liegende Stränge bilden.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilabschnitte (13, 14) nebeneinander liegende Stränge bilden, wobei sich jeweils
Erhöhungen (31) der ersten Profilabschnitte (13) neben Vertiefungen (32) der zweiten
Profilabschnitte (14) angeordnet sind und wobei das Grundprofil (10) einen Querschnitt
mit einer Breite (B) zwischen 5 mm und 32 mm sowie mit einer Höhe (H) zwischen 0,6
mm und 3 mm besitzt,
wobei das Grundprofil (10) eine Wanddicke (D) zwischen 0,1 mm und 0,5 mm aufweist,
wobei die Anzahl der Kammern (19) je 1 Millimeter der Breite (B) des Grundprofils
(10) zwischen 0,5/mm bis 2/mm liegt.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Grundprofile (10) jeweils in einer Lage mit nebeneinander angeordneten Profilabschnitten
(13, 14) zwischen der Einlasseinrichtung (21) und der Auslasseinrichtung (22) vorgesehen
sind.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Turbulatoren vorgesehen sind, die seitlich in einen Zwischenraum (33)
zwischen Erhöhungen (31) und Vertiefungen (32) der Profilabschnitte (13, 14) eingesteckt
sind.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagen von Grundprofilen (10) durch Trennplatten (80) abgetrennt sind,
welche aus Kunststoff oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen, wobei eine Verbindung
der Grundprofile (10) mit den Trennplatten durch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige
und/oder stoffschlüssige Verbindung erfolgt, vorzugsweise durch mechanische Verklammerung.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamthöhe des verformten Grundprofils (10, 10', 10") zwischen 0,3 mm und 50
mm beträgt.
11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich an den Außenflächen des Grundprofil (10, 10', 10") Rippen angeformt sind.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundprofil (10, 10', 10") aus einem stranggepressten Verbundprofilstrang aus
mehreren Mehrkammerprofilsträngen (1, 2, 3) aufgebaut ist, wobei nebeneinander liegende
Mehrkammerprofilstränge (1, 2, 3) unterschiedlich ausgerichtete Verformungen besitzen.
13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlasseinrichtung (21) und die Auslasseinrichtung (22) aus stranggepressten
Profilstücken aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 10', 10", dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Grundprofils (10, 10', 10") mit einem Bakterizid und/oder Fungizid
beschichtet ist.