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DE102009057232A1 - Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlage - Google Patents

Rohrförmiger Wärmetauscher für Kraftfahrzeug-Klimaanlage Download PDF

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DE102009057232A1
DE102009057232A1 DE102009057232A DE102009057232A DE102009057232A1 DE 102009057232 A1 DE102009057232 A1 DE 102009057232A1 DE 102009057232 A DE102009057232 A DE 102009057232A DE 102009057232 A DE102009057232 A DE 102009057232A DE 102009057232 A1 DE102009057232 A1 DE 102009057232A1
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DE
Germany
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heat exchanger
inner tube
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tube
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Withdrawn
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DE102009057232A
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English (en)
Inventor
Lothar Seybold
Artem Seryi
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GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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Publication date
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Priority to US12/960,238 priority patent/US20110132028A1/en
Priority to GB1020563A priority patent/GB2476154A/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen rohrförmiger Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem von einem Fluid oder Gas durchströmbaren Innenrohr (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) und einem das Innenrohr unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraumes radial umschließenden Außenrohr (14). Das Innenrohr (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) weist dabei eine Anzahl voneinander beabstandet angeordnete und mit ihrer Längserstreckung sich zumindest partiell in Axialrichtung des Innenrohres (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) erstreckende Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78) auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen rohrförmigen Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage und im Besonderen ein doppelwandiges Wärmetauscherrohr mit einem von einem Fluid oder einem Gas durchströmbaren Innenrohr und einem Außenrohr, welches das Innenrohr unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraums radial umschließt.
  • Doppelwandige Wärmetauscherrohre sind für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen durchaus bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 10 2005 052 972 A1 ein doppelwandiges Rohr mit einem Außenrohr und einem in das Außenrohr eingesetzten Innenrohr, wobei das Innenrohr mit mehreren sich durchgehend in Längsrichtung verlaufenden geradlinigen oder spiralartig gedrehten Nuten versehen ist. Solche Nuten vergrößern die Querschnittsfläche eines zwischen Innen- und Außenrohr verlaufenden Kanals, sodass der Strömungswiderstand für das in jenem äußeren Kanal strömenden und typischerweise unter Hochdruck stehenden Kältemittels reduziert werden kann.
  • Durch die Verringerung des Strömungswiderstands kann die Strömungsrate des durch den Kanal strömenden Hochdruckkältemittels erhöht werden, sodass eine Wärmeübertragung von dem Hochtemperatur-Kältemittel, das heißt dem unter Hochdruck stehenden Kältemittel auf das im Innenrohr strömende Niedertemperatur-Kältemittel, das heißt dem Niederdruck-Kältemittel verbessert werden kann.
  • Mittels den bekannten geradlinig oder spiralförmig verlaufenden durchgehenden Nuten geht jedoch eine vergleichsweise hoher Druckverlust einher, der für die Gesamtperformance des Klimasystem von Nachteil ist.
  • Bei Anwendungen im Bereich einer Kraftfahrzeug Klimaanlage ist es dabei von Nachteil, dass der Rohrdurchmesser als auch die Rohrlänge aufgrund bestehender Bauraumanforderungen innerhalb vorgegebener Bereiche limitiert sind. So erweist es sich gerade bei einem bereits bestehenden Fahrzeugpackage als besonders schwierig, einen geforderten Grad an Wärmeaustausch bei vorgegebenem Rohrdurchmesser und vorgegebener Rohrlänge zu verwirklichen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen rohrförmigen, insbesondere einen doppelwandigen Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage zur Verfügung zu stellen, der bei einer vorgegebenen Rohr-Außengeometrie bzw. bei vorgegebener Rohrlänge und vorgegebenen Rohrdurchmessern einen individuell anpassbaren Wärmeaustausch zwischen seinen Strömungskanälen ermöglicht. Dabei soll der erfindungsgemäße rohrförmige Wärmetauscher möglichst ohne nennenswerten Mehraufwand herstellbar und an bestehende geometrische Erfordernisse anpassbar sein. Auch soll sich der Wärmetauscher durch einen möglichst geringeren Druckverlust auszeichnen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wärmetauscher gemäß Patentanspruch 1 sowie mittels einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Patentanspruch 13 und mit einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
  • Der erfindungsgemäße rohrförmige Wärmetauscher ist für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage ausgelegt und weist ein von einem Fluid oder von einem Gas und/oder von einem Fluid-Gas-Gemisch durchströmbares Innenrohr auf. Des Weiteren umfasst der Koaxial-Wärmetauscher ein Außenrohr, welches das Innenrohr unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraums radial umschließt. Im Endmontagezustand des Wärmetauschers im Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage ist dabei insbesondere vorgesehen, dass das Innenrohr einen Verdampfer und einen Kompressor der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander verbindet, während der zwischen Innenrohr und Außenrohr gebildete Kanal eine strömungstechnische Verbindung zwischen einem Kondensator und einer Expansionseinrichtung der Klimaanlage zur Verfügung stellt.
  • Mittels des Koaxial-Wärmetauschers kann somit eine Wärmeübertragung des außen strömenden Hochdruck- bzw. Hochtemperatur-Kältemittels auf das im Innenrohr in entgegengesetzter Richtung strömende Niederdruck- bzw. Niedertemperatur-Kältemittel erfolgen. Hierdurch kann ein Abkühlen des Hochtemperatur-, Hochdruck-Kältemittels bereits vor Durchströmen der nachgeschalteten Expansionseinrichtung erfolgen, mit Hilfe derer das zum Verdampfer strömende Kältemittel aufgrund einer isentropen oder adiabatischen Expansion abgekühlt wird.
  • Zur gezielten Veränderung, Verbesserung und/oder Manipulation des mit dem Wärmetauscher erzielbaren Wärmeübertrags zwischen dem im äußeren Kanal und im Innenrohr strömenden Kältemittel ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Innenrohr eine Anzahl voneinander beabstandet angeordneter und mit ihrer Längserstreckung sich zumindest partiell in Axialrichtung des Innenrohrs erstreckende Prägungen aufweist. Mit Hilfe dieser Prägungen kann eine gezielte Verwirbelung des jeweiligen Kältemittels in beiden durchströmbaren Kanälen des Koaxial-Wärmetauscherrohres erfolgen.
  • Hierbei kann insbesondere durch eine voneinander beabstandete Anordnung lokaler Prägungen im Innenrohr eine im Vergleich zum Stand der Technik gezielt einstellbarer Grad an Verwirbelung des jeweiligen Kältemittelstroms erreicht werden. Je nach Ausrichtung der Längserstreckung der Prägungen gegenüber der Längsachse des Innen- oder Außenrohres kann der Grad der Verwirbelung des jeweiligen Kältemittels gezielt verändert und somit letztlich ein geforderter Grad an Wärmeübertragung auch ohne Veränderung der Rohrdurchmesser und der Rohrlänge erreicht werden.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Prägungen des Innenrohrs radial nach innen ausgebildet. Die Herstellung solcher Prägungen gestaltet sich als vergleichsweise einfach und kann durch Einlegen eines im Wesentlichen geradlinig verlaufenden Rohres in ein dafür vorgesehenes Prägewerkzeug in Massenproduktion hergestellt werden.
  • Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die nach innen, von der Innenoberfläche des Rohres hervorstehenden Prägungen mit entsprechenden an der Außenoberfläche des Rohres vorgesehenen Vertiefungen korrespondieren. Auf diese Art und Weise können beide im vom Innenrohr gebildeten Innenkanal und im äußeren, von Innen- und Außenrohr gebildeten Kanal strömenden Kältemittel annähernd gleichermaßen verwirbelt werden.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Anzahl, die Größe, die geometrische Form und die Ausrichtung der Prägungen zur Erzielung eines vorgegebenen Wärmeaustauschs zwischen dem im Innenrohr strömenden, vorzugsweise gasförmigen und dem zwischen Innen- und Außenrohr, vorzugsweise entgegengesetzt strömenden flüssigen Kältemittel angepasst ist. Hierbei können ferner die Wärmekapazität sowie weitere physikalische Zustandsgrößen, wie etwa jeweiliger Druck und Temperatur des Kältemittels Berücksichtigung finden. Die Erfindung ist dabei nicht auf die beschriebene Konstellation der Kältemittelströmungen beschränkt. So kann auch vorgesehen sein, dass das gasförmige Kältemittel im Strömungskanal zwischen Innen- und Außenrohr und das flüssige Kältemittel im Innenrohr strömt.
  • Durch gezielte Veränderung der Anzahl, der Größe, der geometrischen Form und auch der Ausrichtung der Prägungen in Bezug auf die Haupt-Strömungsrichtung des Kältemittels kann der Grad der Wärmeübertragung zwischen den beiden entgegengesetzten Kältemittelströmungen auch bei fest vorgegebener Rohrlänge sowie fest vorgegebenem Rohrdurchmesser variabel an die Erfordernisse des jeweiligen Kältemittelkreislaufs angepasst und folglich optimiert werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Anzahl der Prägungen, die auf einer senkrecht zur Längsachse des Innenrohrs verlaufenden gedachten Linie angeordnet sind oder eine derartige gedachte Umfangslinie schneiden, zwischen 4 bis 12, vorzugsweise zwischen 6 bis 10 beträgt. Die Erstreckung der Prägungen in Rohr-Umfangsrichtung ist dabei insbesondere kleiner zu wählen als der Abstand von in Umfangsrichtung des Rohrs benachbart angeordneten Prägungen. Der Abstand benachbarter Prägungen in Umfangsrichtung gesehen beträgt zumindest das 1,5- bis 3-Fache der Erstreckung der jeweiligen Prägungen in Umfangsrichtung.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass in Axialrichtung zueinander benachbart angeordnete Prägungen einen Abstand von wenigstens 15 mm bis 30 mm aufweisen. Dadurch, dass die Prägungen nicht durchgehend, sondern in Axialrichtung, das heißt in Rohrlängsrichtung unterbrochen ausgebildet sind, kann insgesamt eine bessere Verwirbelung des Kältemittels als bei einer durchgehenden Nut erzielt werden. Versuche haben dabei ergeben, dass in einem axialen Abstandsbereich von 15 mm bis 30 mm ein höherer Grad an Wärmeübertragung erzielbar ist.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Tiefe der Prägungen zwischen 1 mm und 3 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 2,5 mm.
  • Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Tiefe der Prägungen höchstens 15% des Durchmessers des Innenrohrs beträgt. Eine derartige Begrenzung der Prägetiefe erweist sich zum einen in herstellungstechnischer Hinsicht als günstig. Zum anderen wird hierdurch die Stabilität des Rohres nur geringfügig, zumindest nur in einem tolerierbaren Maß beeinträchtigt.
  • Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Summe der Flächen sämtlicher Prägungen des Innenrohrs zwischen 10% und 60%, vorzugsweise zwischen 20% und 50% der Außenoberfläche des Innenrohrs. So haben Versuche ergeben, dass der Grad der Wärmeübertragung insbesondere durch die Gesamtfläche der Prägungen beeinflusst wird, wobei im angegebenen Intervall von 10 bis 60% bzw. 20 bis 50% der für die vorliegende Anwendung optimale Grad des Wärmeaustauschs erzielbar ist.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Prägungen eine im Wesentlichen rechteckige Geometrie auf und erstrecken sich mit ihrer Längsachse unter einem Winkel von 0° bis +/–45°, vorzugsweise von +/–10° bis +/–35° gegenüber der Längsachse des Innenrohrs. Mit größer werdender Neigung der rechteckig oder länglich ausgebildeten Prägungen gegenüber der Rohrlängsachse kann typischerweise ein höherer Grad an Verwirbelung und somit ein erhöhter Grad an Wärmeaustausch zwischen den Strömungskanälen erzielt werden. Eine Neigung von 0° bis +/–45° bzw. von +/–10° bis +/–35° erweist sich für den vorgesehenen Einsatzzweck im Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage als vorteilhaft.
  • Bei einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung des Wärmetauschers verbreitern sich die Prägungen in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen in Umfangsrichtung. So können die Prägungen beispielsweise etwa divergierend, dreieckig oder konisch verbreiternd in Axialrichtung des Rohres ausgebildet sein. Denkbar ist ebenfalls, dass sich die Prägungen entgegen der Strömungsrichtung in der zuvor beschriebenen Art und Weise in Umfangsrichtung des Rohres gesehen verbreitern.
  • Weiterhin ist denkbar, dass die Prägungen in Strömungsrichtung gesehen, einen gebogenen Verlauf aufweisen. Sie können sich beispielsweise durch eine im Wesentlichen sichelartige Geometrie mit einer im Wesentlichen gleichbleibenden, aber auch veränderlichen, insbesondere mit einer divergierenden oder konvergierenden Querschnittsgeometrie auszeichnen. Auch ist denkbar, dass die Prägungen dreieckig, rauten-, trapez- oder im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind.
  • Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf verbindet zumindest einen Kompressor, einen Kondensator, eine Expansionseinrichtung, wie etwa ein Expansionsventil, und einen Verdampfer der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander. Des Weiteren weist der Kältemittelkreislauf einen zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmetauscher auf, wobei das Innenrohr des Koaxial-Wärmetauschers den Verdampfer der Klimaanlage mit dem Kompressor der Klimaanlage und das Außenrohr des Koaxial-Wärmetauschers den Kondensator und die Expansionseinrichtung der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander verbindet.
  • Je nach Auslegung der Klimaanlage und des Kältemittelkreislaufs ist grundsätzlich aber auch eine umgekehrte Kopplung von Innenrohr und äußerem Strömungskanal mit den Komponenten Verdampfer und Kompressor bzw. Kondensator und Expansionseinrichtung denkbar.
  • Daneben betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, welches die zuvor beschriebene Klimaanlage oder einen erfindungsgemäßen Koaxialrohr-Wärmetauscher aufweist.
  • Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung diverser Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt. Dabei bilden sämtliche isoliert im Text beschriebenen als auch in den Figuren grafisch dargestellten Merkmale sowohl in ihrer Alleinstellung als auch in jeder denkbaren sinnvollen Kombination untereinander den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Koaxialrohr-Wärmetauscher nach einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Wärmetauschers,
  • 3 einen beispielhaften Querschnitt eines Wärmetauschers in der Schnittebene senkrecht zur Rohrlängsachse,
  • 4 eine schematische Seitenansicht eines Innenrohrs mit in Umfangsrichtung versetzt und in Axialrichtung voneinander beabstandet angeordneten Prägungen,
  • 5 eine weitere schematische Seitenansicht eines Innenrohrs mit gegenüber der Rohrlängsachse schräg verlaufenden Prägungen,
  • 6 eine der 5 vergleichbare Konfiguration, jedoch mit einer erhöhten Anzahl an Prägungen,
  • 7 ein weiteres Innenrohr mit sich in Strömungsrichtung aufweitenden Prägungen,
  • 8 ein Ausführungsbeispiel mit in Strömungsrichtung gebogen verlaufenden Prägungen und
  • 9 ein Ausführungsbeispiel mit rautenartig ausgebildeten und unterschiedlich zueinander ausgerichteten Prägungen.
  • In den 1 bis 3 ist ein Koaxialrohr-Wärmetauscher 10 mit einem Innenrohr 12 und mit einem Außenrohr 14 gezeigt. Während das Außenrohr 14 eine im Wesentlichen durchgehende zylindrische Gestalt aufweist, sind am Innenrohr 12 einzelne nach innen ragende Prägungen 16 vorgesehen. Die als Vertiefung in der Außenoberfläche des Innenrohrs 12 ausgebildeten Prägungen 16 ragen korrespondierend hierzu von der Innenoberfläche des Innenrohrs 12 hervor.
  • Das Innenrohr dient vornehmlich einer strömungstechnischen Verbindung zwischen einem Verdampfer und einem Kompressor einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage und verbindet somit den Ausgang des Verdampfers mit der Saugseite des Kompressors. Das Außenrohr 14 bzw. der von Außenrohr 14 und Innenrohr 12 gebildete äußere Kanal wird vorzugsweise von einem unter Hochdruck stehenden Kältemittel entgegengesetzt dem im Innenrohr 12 strömenden Dampf durchströmt.
  • Hierbei gibt das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel eine definierte Wärmemenge an den entgegengesetzt im Innenrohr 12 strömenden Dampf ab. Dadurch, dass die einzelnen Prägungen 16, 18 in Axialrichtung, das heißt in Rohrlängsrichtung voneinander beabstandet am Innenrohr 12 ausgebildet sind, kann im Vergleich zu kontinuierlich in Axialrichtung durchgehend ausgebildeten Nuten eine verbesserte Wärmeübertragung zur Verfügung gestellt werden.
  • Die in 1 schematisch angedeuteten Prägungen 16 sind von im Wesentlichen rechteckiger Gestalt und erstrecken sich mit ihrer Längsachse im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung. Im Unterschied hierzu sind die in 2 gezeigten Prägungen 18 gegenüber der Axialrichtung des Rohres 20 geneigt, aber untereinander parallel angeordnet. Der Winkel, der zwischen der Längsrichtung dieser Prägungen 18 und der Rohr-Axialrichtung eingenommen wird, beträgt vorzugsweise 0° bis +/–45°, bevorzugt +/–10° bis +/–35°.
  • Wie anhand der Querschnittsdarstellung gemäß 3 erkennbar, sind beispielsweise in Umfangsrichtung eines Innenrohrs 20 gesehen, insgesamt vier Prägungen 16 entlang einer senkrecht zur Axialrichtung des Rohres verlaufenden gedachten Umfangslinie in gleichen, d. h. äquidistanten Abständen über den Umfang des Innenrohrs 12 verteilt angeordnet.
  • In der Ausgestaltung gemäß 4 sind im Vergleich zur Ausgestaltung gemäß der 1 und 2 wiederum im Wesentlichen rechteckige, aber im Vergleich zum Rohrdurchmesser jeweils eine größere Längserstreckung aufweisende Prägungen 26, 28 vorgesehen. Auch hier sind die Prägungen 26 als auch die axial hiervon beabstandet angeordneten Prägungen 28 parallel zueinander und parallel zur Rohrlängsachse ausgerichtet. Die Prägungen 26 als auch die Prägungen 28 sind dabei ferner in regelmäßigen, äquidistanten Abständen über den Umfang des Innenrohrs 22 verteilt angeordnet.
  • Bezüglich der 4 bis 9 sei ferner angemerkt, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden gestrichelten Linien lediglich ein abgeschnittenes, bzw. unterbrochenes Rohr darstellen.
  • Die gruppenweise Anordnung der Prägungen 26 und die Anordnung der Prägungen 28 ist dabei zueinander in Umfangsrichtung gedreht, sodass eine gedachte axiale Verlängerung einer Prägung 26 im prägungsfreien Zwischenraum zwischen zwei Prägungen 28 zu liegen kommt. Da die Prägedichte als auch die Geometrie der einzelnen Prägungen 26, 28 im Wesentlichen identisch ist, gilt dies auch umgekehrt. Das heißt, eine gedachte Verlängerung einer Prägung 28 kommt vorzugsweise mittig zwischen in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordneten Prägungen 26 zu liegen.
  • Das Innenrohr 32 gemäß der 5 weist ebenfalls in Axialrichtung voneinander beabstandete Anordnungen von vorzugsweise äquidistant über den Umfang des Rohres 32 verteilten Prägungen 36, 38 auf. Diese sind jedoch im Vergleich zur Ausgestaltung gemäß 4 leicht schräg gegenüber der Längsachse des Rohres 32 ausgerichtet.
  • In der Konfiguration gemäß 6 weist das Innenrohr 42 zwar Prägungen 36, 38 auf, die hinsichtlich Geometrie und Ausrichtung den in 5 dargestellten Prägungen 36, 38 entsprechen. Jedoch sind hier die einzelnen Prägungen 36, 38 in Umfangsrichtung gesehen in einem deutlich geringeren Abstand zueinander angeordnet. Insgesamt weist das Innenrohr 42 gegenüber dem Innenrohr 32 eine erhöhte Anzahl von Prägungen 36, 38 auf. Ferner ist der axiale Abstand der in 6 gezeigten Prägungen 36, 38 geringer als der axiale Abstand der in 5 dargestellten Innenrohrprägungen 36, 38.
  • 7 zeigt schematisch weitere denkbare Prägungsgeometrien. Die Prägungen 56 des Innenrohrs 52 sind beispielsweise als gleichschenklige Dreiecke ausgebildet, die in Rohrlängsrichtung betrachtet, eine etwa 2- bis 4-fach größere Erstreckung als in Umfangsrichtung aufweisen. Das Innenrohr 52 weist zudem trichterartig oder bereichsweise konisch erweiternde Prägungen 58 auf, die ebenfalls in Rohrlängsrichtung betrachtet, eine größere Erstreckung als in Umfangsrichtung des Rohres 52 aufweisen.
  • Die weiteren in 8 anhand eines Innenrohrs 62 dargestellten Prägungen 66, 68 sind zumindest bereichsweise gegenüber der Rohrlängsrichtung gebogen ausgebildet, wobei die Prägungen 68 in Prägungslängsrichtung betrachtet, ein im Wesentlichen konstantes Querschnittsprofil aufweisen, während die Prägungen 66, in Rohrlängsrichtung gesehen, von links nach rechts, ein sich in Umfangsrichtung des Rohres 62 betrachtet vergrößerndes Querschnittsprofil aufweisen. Auch unterscheiden sich die Prägungen 66, 68 von ihrer wechselseitigen Ausrichtung. Während in Umfangsrichtung benachbart zueinander liegende Prägungen 68 in der gleichen Richtung gebogen sind, weisen in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnete Prägungen 66 voneinander weg weisende Biegungen auf.
  • In 9 ist schließlich ein weiteres Innenrohr 72 mit rautenartigen Prägungen 76, 78 dargestellt, wobei die Prägungen 76 jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind, während die in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneten Prägungen 78 zueinander gedreht bzw. zur Axialrichtung des Rohres spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
  • Die Anzahl, die geometrische Ausgestaltung, die wechselseitige Anordnung, die Abstände und Dimensionierung der einzelnen in den 1 bis 9 dargestellten Prägungen dienen der Optimierung und einer bedarfsgerechten Anpassung des Grads der Wärmeübertragung zwischen den im äußeren und im inneren Kanal vorzugsweise entgegengesetzt strömenden Fluiden, die gasförmig und/oder flüssig sein können. Hierbei kann ein geforderter Grad an Wärmeaustausch auch weitgehend unabhängig von der vorgegebenen Rohrlänge und eines vorgegebenen Gesamtrohrdurchmessers erzielt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Wärmetauscher
    12
    Innenrohr
    14
    Außenrohr
    16
    Prägung
    18
    Prägung
    20
    Innenrohr
    22
    Innenrohr
    26
    Prägung
    28
    Prägung
    32
    Innenrohr
    36
    Prägung
    38
    Prägung
    42
    Innenrohr
    52
    Innenrohr
    56
    Prägung
    58
    Prägung
    62
    Innenrohr
    66
    Prägung
    68
    Prägung
    72
    Innenrohr
    76
    Prägung
    78
    Prägung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005052972 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Rohrförmiger Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem von einem Fluid oder Gas durchströmbaren Innenrohr (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) und einem das Innenrohr unter Bildung eines durchströmbaren Zwischenraumes radial umschließenden Außenrohr (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) eine Anzahl voneinander beabstandet angeordnete und mit ihrer Längserstreckung sich zumindest partiell in Axialrichtung des Innenrohres (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) erstreckende Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78) aufweist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78) radial nach innen ausgebildet sind.
  3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl, die Größe, die geometrische Form und die Ausrichtung der Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78) bei vorgegebener Geometrie von Innen- und/oder Außenrohr zur Erzielung eines vorgegebenen Wärmeaustausches zwischen dem im Innenrohr (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) strömenden gasförmigen und dem zwischen Innen- und Außenrohr (14) strömenden flüssigen Kältemittel angepasst ist.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78), die auf einer senkrecht zur Längsachse des Innenrohrs verlaufenden gedachten Umfangslinie angeordnet sind 4 bis 12, vorzugsweise 6 bis 10 beträgt.
  5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Axialrichtung benachbart zueinander angeordnete Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78) einen Abstand von wenigstens 15 mm bis 30 mm aufweisen.
  6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tiefe der Einprägungen zwischen 1 mm und 3 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm und 2,5 mm beträgt.
  7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die Tiefe der Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78) höchstens 15% des Durchmessers des Innenrohrs (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) beträgt.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Summe der Flächen sämtlicher Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38; 46, 48; 56, 58; 66, 68; 76, 78) zwischen 10% und 60% vorzugsweise zwischen 20% und 50% der Außenoberfläche des Innenrohrs (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) beträgt.
  9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prägungen (16; 18; 26, 28; 36, 38) eine im Wesentlichen rechteckige Geometrie aufweisen und sich mit ihrer Längsachse unter einem Winkel von 0° bis +/–45°, vorzugsweise von +/–10° bis +/–35° gegenüber der Längsachse des Innenrohrs (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) erstrecken.
  10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei sich die Prägungen (56, 58) in Strömungsrichtung gesehen in Umfangsrichtung verbreitern.
  11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 oder 9, wobei die Prägungen (66, 68) in Strömungsrichtung gesehen einen gebogenen Verlauf aufweisen.
  12. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die Prägungen (76, 78) dreieckig, rauten-, trapez-, oder kreisförmig ausgebildet sind.
  13. Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf, welcher zumindest einen Kompressor, einen Kondensator, eine Expansionseinrichtung und einen Verdampfer (20) der Klimaanlage strömungstechnisch miteinander verbindet und einen Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei das Innenrohr (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72) den Verdampfer mit dem Kompressor und das Außenrohr den Kondensator und die Expansionseinrichtung strömungstechnisch miteinander verbinden.
  14. Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage nach Anspruch 13 oder mit einem Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12.
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