Die vorliegende Erfindung betrifft ein extrudiertes Mehrkammer-Flachrohr für Wärmetauscher, insbesondere für Ladeluftkühler, sowie einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ladeluftkühler aufweisend derartige Mehrkammer-Flachrohre.The present invention relates to an extruded multi-chamber flat tube for heat exchangers, in particular for intercooler, and a heat exchanger, in particular a charge air cooler having such multi-chamber flat tubes.
Gattungsgemäße Flachrohre dienen üblicherweise zur strömungstechnischen Verbindung eines Einlasssammelbehälters mit einem Auslasssammelbehälter eines Wärmetauschers, z. B. eines Ladeluftkühlers oder eines Ölkühlers, wozu die Flachrohre übereinander gestapelt und mit ihren Rohrbreitseiten benachbart zueinander angeordnet sind und mit ihren Rohrenden jeweils in den Einlass- und den Auslasssammelbehälter münden. Zudem sind vorzugsweise zwischen den Flachrohren lamellen- bzw. wellenartige Bleche angeordnet, die mit ihren Scheiteln an den Breitseiten der Flachrohre angelötet sind. Die Bleche dienen zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche. Durch die Flachrohre strömt ein flüssiges oder gasförmiges, bevorzugt zu kühlendes Medium, z. B. Ladeluft, und zwischen den Flachrohren und durch die Bleche hindurch strömt ein gasförmiges oder flüssiges, bevorzugt Wärme aufnehmendes Medium, bevorzugt Luft, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien stattfindet.Generic flat tubes are usually used for fluidic connection of an inlet header with an outlet header of a heat exchanger, z. As an intercooler or an oil cooler, including the flat tubes stacked one above the other and are arranged with their tube broad sides adjacent to each other and open with their tube ends respectively in the inlet and the outlet header. In addition, preferably lamellar or wave-like plates are arranged between the flat tubes, which are soldered with their apexes on the broad sides of the flat tubes. The sheets are used to increase the heat exchange surface. Through the flat tubes flows a liquid or gaseous, preferably to be cooled medium, for. As charge air, and between the flat tubes and through the sheets passes through a gaseous or liquid, preferably heat-absorbing medium, preferably air, wherein a heat exchange between the two media takes place.
Um die Wärmeübertragung und die Stabilität der Flachrohre zu verbessern, ist es bekannt, dass die Flachrohre als Mehrkammer-Flachrohre ausgeführt sind. Beispielsweise sind aus der GB 2 133 525 A extrudierte Mehrkammer-Flachrohre bekannt, die mehrere Strömungskammern mit rechteckigem Querschnitt aufweisen. Die einzelnen Strömungskammern sind durch gerade, zueinander parallele Stegwandungen bzw. Trennwandungen voneinander abgetrennt, die sich von einer Rohrbreitseitenwandung zur gegenüberliegenden Rohrbreitseitenwandung erstrecken und senkrecht zu den Rohrbreitseitenwandungen sind.In order to improve the heat transfer and the stability of the flat tubes, it is known that the flat tubes are designed as multi-chamber flat tubes. For example, are from the GB 2 133 525 A Extruded multi-chamber flat tubes are known, which have a plurality of flow chambers with a rectangular cross-section. The individual flow chambers are separated from each other by straight, mutually parallel web walls or dividing walls, which extend from a Rohrbreitseitenwandung opposite pipe broad side wall and are perpendicular to the Rohrbreitseitenwandungen.
Die DE 100 54 158 A1 offenbart extrudierte Mehrkammer-Flachrohre, die runde Strömungskammern aufweisen. Die einzelnen Strömungskammern sind nebeneinander angeordnet und durch Stege voneinander getrennt.The DE 100 54 158 A1 discloses extruded multi-chamber flat tubes having round flow chambers. The individual flow chambers are arranged side by side and separated by webs.
Mehrkammer-Flachrohre haben im Vergleich zu Einkammer-Flachrohren aufgrund der Zugankerwirkung der Stegwandungen eine bessere Innendruckfestigkeit. Zudem sind sie auch widerstandfähiger gegen Druck von außen, da die Stegwandungen die Stabilität erhöhen. Außerdem wird die Wärmeaustauschfläche erhöht und eine turbulentere Strömung des durch die Flachrohre strömenden Mediums erzeugt.Multi-chamber flat tubes have a better internal pressure resistance compared to single-chamber flat tubes due to the Zugankerwirkung the web walls. In addition, they are also more resistant to external pressure, as the web walls increase stability. In addition, the heat exchange surface is increased and generates a more turbulent flow of the medium flowing through the flat tubes.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines extrudierten Mehrkammer-Flachrohres für Wärmetauscher, insbesondere für Ladeluftkühler, das eine erhöhte Stabilität gegenüber Druckbelastung von außen und innen im Vergleich zu den bekannten extrudierten Mehrkammer-Flachrohren aufweist, und das verbesserte Wärmetauschereigenschaften aufweist.The object of the invention is to provide an extruded multi-chamber flat tube for heat exchangers, in particular for intercooler, which has an increased stability against pressure load from outside and inside compared to the known extruded multi-chamber flat tubes, and has the improved heat exchanger properties.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ladeluftkühlers, mit derartigen Mehrkammer-Flachrohren.Another object of the invention is to provide a heat exchanger, in particular a charge air cooler, with such multi-chamber flat tubes.
Diese Aufgaben werden durch ein Flachrohr mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einen Wärmetauscher mit den Merkmalen von Anspruch 19 gelöst.These objects are achieved by a flat tube having the features of claim 1 and a heat exchanger having the features of claim 19.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail by way of example with reference to a drawing. Show it:
1: Eine schematische, rohrschmalseitige Ansicht des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 : A schematic, narrow-side view of the heat exchanger according to the invention
2: Einen schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen Flachrohres nach einer ersten Ausführungsform 2 : A schematic cross section of the flat tube according to the invention according to a first embodiment
3: Einen schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen Flachrohres nach einer weiteren Ausführungsform 3 : A schematic cross section of the flat tube according to the invention according to a further embodiment
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher 1 (1) weist einen Einlasssammelbehälter 2, einen dazu beabstandet angeordneten Auslasssammelbehälter 3, mehrere parallel zueinander und nebeneinander, sowie voneinander beabstandet angeordnete erfindungsgemäße Mehrkammer-Flachrohre 4, sowie vorzugsweise zwischen den Mehrkammer-Flachrohren 4 angeordnete und mit diesen in Verbindung stehende lamellenartige bzw. wellenartige Bleche 5 auf, die zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche dienen. Die Mehrkammer-Flachrohre 4 sind dabei zwischen den beiden Sammelbehältern 2, 3 angeordnet und verbinden diese strömungstechnisch miteinander. Der Einlasssammelbehälter 2 weist eine Einlassöffnung zum Einlassen des ersten, insbesondere zu kühlenden, Mediums, insbesondere Ladeluft, in den Einlasssammelbehälter 2 auf. Der Auslasssammelbehälter 3 weist eine Auslassöffnung zum Auslassen des, insbesondere gekühlten, ersten Mediums, aus dem Auslasssammelbehälter 3 auf. Dabei schließt sich an die Einlassöffnung vorzugsweise ein Einlassanschlussstutzen 6 zum Anschluss an das Kühl- oder Heizsystem und an die Auslassöffnung ein Auslassanschlussstutzen 7 zum Anschluss an das Kühl- oder Heizsystem an. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 handelt es sich somit vorzugsweise um einen Gegenstromwärmetauscher, bei dem ein erstes, zu kühlendes bzw. Wärme abgebendes, flüssiges oder gasförmiges Medium von dem Einlasssammelbehälter 2 in einer Strömungsrichtung 8 durch die Mehrkammer-Flachrohre 4 hindurch in den Auslasssammelbehälter 3 strömt und dabei gekühlt wird. Die Kühlung erfolgt durch Wärmeaustausch mit einem zweiten, insbesondere kühlenden bzw. Wärme aufnehmenden, vorzugsweise gasförmigen, Medium, z. B. Luft, das in einer Gegenstromrichtung 9 zwischen den Mehrkammer-Flachrohren 4, um die lamellenartigen Bleche 5 senkrecht zur Strömungsrichtung 8 herum strömt und dabei Wärme aufnimmt.The heat exchanger according to the invention 1 ( 1 ) has an inlet header 2 , a spaced outlet outlet 3 , a plurality of mutually parallel and juxtaposed, as well as spaced apart from each other multi-chamber flat tubes according to the invention 4 , and preferably between the multi-chamber flat tubes 4 arranged and related to these lamellar or wave-like sheets 5 on, which serve to increase the heat exchange surface. The multi-chamber flat tubes 4 are between the two collection containers 2 . 3 arranged and connect these fluidically with each other. The inlet collecting tank 2 has an inlet opening for admitting the first, in particular to be cooled, medium, in particular charge air, in the inlet collecting container 2 on. The outlet collecting tank 3 has an outlet opening for discharging the, in particular cooled, first medium from the outlet collecting container 3 on. In this case, preferably closes at the inlet opening an inlet connection piece 6 For connection to the cooling or heating system and to the outlet opening an outlet connection piece 7 for connection to the cooling or heating system. In the heat exchanger according to the invention 1 is thus preferably a Countercurrent heat exchanger, in which a first, to be cooled or heat-emitting, liquid or gaseous medium from the inlet header 2 in a flow direction 8th through the multi-chamber flat tubes 4 through into the outlet collection container 3 flows while being cooled. The cooling takes place by heat exchange with a second, in particular cooling or heat-receiving, preferably gaseous, medium, for. As air, in a counter-current direction 9 between the multi-chamber flat tubes 4 to the lamellar sheets 5 perpendicular to the flow direction 8th flows around while absorbing heat.
Ein erfindungsgemäßes Mehrkammer-Flachrohr 4 (2) weist jeweils eine Rohrwand 10 mit einer Rohrwandaußenfläche 11 und einer Rohrwandinnenfläche 12, sowie zwei sich gegenüberliegenden und zueinander parallelen Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b und zwei sich gegenüberliegenden und bevorzugt zueinander parallelen Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b auf, über die die Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b ineinander übergehen. Sowohl die beiden Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b als auch die beiden Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b sind vorzugsweise ebenflächig bzw. eben bzw. plattenförmig ausgebildet, so dass das Flachrohr 4 einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Das heißt, die Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b sind vorzugsweise senkrecht zu den Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b. Die Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b können aber auch abgerundet bzw. halbrund ausgebildet sein, so dass das Flachrohr 4 einen im Wesentlichen flachovalen Querschnitt aufweist (nicht dargestellt). Die Rohrwand 10 begrenzt zudem ein Rohrinneres, das einen sich parallel zu einer mittigen Rohrlängsachse 15 erstreckenden Strömungskanal 16 des Flachrohres 4 bildet. Die Rohrwand 10 begrenzt somit den Strömungskanal 16. Zudem weist das erfindungsgemäße Flachrohr 4 eine Rohrmittenebene 17 auf, die die Rohrlängsachse 15 enthält und mittig zwischen den beiden Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b und parallel zu diesen angeordnet ist. Das Flachrohr 4 ist vorzugsweise symmetrisch zur Rohrmittenebene 17 ausgebildet. Außerdem weist das Flachrohr 4 eine zur Rohrlängsachse 15 parallele Rohrlängsrichtung 18 und eine Rohrbreitenrichtung 19, die senkrecht zur Rohrlängsrichtung 18 und parallel zur Rohrmittenebene 17 ist, auf. Eine Rohrhöhenrichtung 20 des Mehrkammer-Flachrohres 4 ist senkrecht zur Rohrlängsrichtung 18 und zur Rohrbreitenrichtung 19. Die Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b sind vorzugsweise parallel zur Rohrhöhenrichtung 20 und zur Rohrlängsrichtung 18.An inventive multi-chamber flat tube 4 ( 2 ) each has a pipe wall 10 with a tube wall outer surface 11 and a pipe wall inner surface 12 , As well as two mutually opposite and mutually parallel Rohrbreitseitenwandungen 13a ; 13b and two mutually opposite and preferably parallel pipe narrow side walls 14a ; 14b on, over which the pipe broadside walls 13a ; 13b merge. Both the two broad sides of the pipe 13a ; 13b as well as the two pipe narrow side walls 14a ; 14b are preferably planar or flat or plate-shaped, so that the flat tube 4 has a rectangular cross-section. That is, the pipe narrow side walls 14a ; 14b are preferably perpendicular to the Rohrbreitseitenwandungen 13a ; 13b , The pipe narrow side walls 14a ; 14b but can also be rounded or half-round, so that the flat tube 4 has a substantially flat oval cross-section (not shown). The pipe wall 10 also limits a tube inside, one parallel to a central tube longitudinal axis 15 extending flow channel 16 of the flat tube 4 forms. The pipe wall 10 thus limits the flow channel 16 , In addition, the flat tube according to the invention 4 a pipe center plane 17 on, which is the pipe longitudinal axis 15 contains and in the middle between the two broad sides of the pipe 13a ; 13b and is arranged parallel to these. The flat tube 4 is preferably symmetrical to the tube center plane 17 educated. In addition, the flat tube 4 one to the pipe axis 15 parallel pipe longitudinal direction 18 and a pipe width direction 19 , which are perpendicular to the tube longitudinal direction 18 and parallel to the tube center plane 17 is on. A pipe height direction 20 of the multi-chamber flat tube 4 is perpendicular to the tube longitudinal direction 18 and to the tube width direction 19 , The pipe narrow side walls 14a ; 14b are preferably parallel to the tube height direction 20 and to the tube longitudinal direction 18 ,
Gemäß der Erfindung weist das Mehrkammer-Flachrohr 4 außerdem zumindest jeweils eine erste Trennwand bzw. Trennwandung bzw. Stegwandung 21 und eine zweite Trennwand bzw. Trennwandung bzw. Stegwandung 22 auf. Vorzugsweise weist das Mehrkammer-Flachrohr 4 mehrere erste und zweite Trennwandungen 21; 22 auf. Die ersten und zweiten Trennwandungen 21; 22 erstrecken sich jeweils durch den Strömungskanal 16 hindurch von einer der beiden Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b zur gegenüberliegenden Rohrbreitseitenwandung 13a; 13b. Zudem sind die ersten und zweiten Trennwandungen 21; 22 in Rohrbreitenrichtung 19 gesehen abwechselnd angeordnet. Die ersten und zweiten Trennwandungen 21; 22 weisen zudem jeweils im Rohrquerschnitt gesehen einen einfach abgeknickten Verlauf auf. Das heißt, jede erste und zweite Trennwandung 21; 22 weist einen ersten und einen zweiten Trennwandungsabschnitt 23a; 23b; 24a; 24b auf, die jeweils über eine Knickkante 25; 26 ineinander über gehen. Die Trennwandungsabschnitte 23a; 24a; 23b; 24b sind jeweils einendig an eine der beiden Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b angeformt und enden andernendig an der jeweiligen Knickkante 25; 26. Zudem erstrecken sich die Trennwandungsabschnitte 23a; 24a; 23b; 24b schräg von den Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b weg. „Schräg” meint dabei „nicht senkrecht”. Die Knickkanten 25; 26 sind dabei parallel zur Rohrlängsachse 15 bzw. zur Rohrlängsrichtung 18. Zudem sind die Knickkanten 25; 26 vorzugsweise im Bereich der Rohrmittenebene 17 angeordnet. Infolgedessen sind die ersten und zweiten Trennwandungen 21; 22 vorzugsweise symmetrisch zur Rohrmittenebene 17 ausgebildet.According to the invention, the multi-chamber flat tube 4 In addition, at least in each case a first partition or partition wall or web wall 21 and a second partition wall or partition wall or web wall 22 on. Preferably, the multi-chamber flat tube 4 several first and second partitions 21 ; 22 on. The first and second dividing walls 21 ; 22 each extend through the flow channel 16 passing through one of the two wide lateral walls 13a ; 13b to the opposite pipe broad side wall 13a ; 13b , In addition, the first and second partitions 21 ; 22 in tube width direction 19 seen alternately arranged. The first and second dividing walls 21 ; 22 In addition, each seen in the pipe cross section on a simply bent course. That is, every first and second partition wall 21 ; 22 has a first and a second partition wall section 23a ; 23b ; 24a ; 24b on, each with a bent edge 25 ; 26 merge. The partition wall sections 23a ; 24a ; 23b ; 24b are each one-end to one of the two broad sides of the pipe 13a ; 13b formed and ends at the other end of the respective bending edge 25 ; 26 , In addition, the partition wall sections extend 23a ; 24a ; 23b ; 24b at an angle from the pipe width side walls 13a ; 13b path. "Oblique" means "not vertical". The creases 25 ; 26 are parallel to the pipe axis 15 or to the tube longitudinal direction 18 , In addition, the creases are 25 ; 26 preferably in the region of the tube center plane 17 arranged. As a result, the first and second partitions are 21 ; 22 preferably symmetrical to the tube center plane 17 educated.
Des Weiteren weisen die ersten und zweiten Trennwandungen 21; 22 jeweils eine entgegen gesetzte Knickrichtung auf. Die Knickkanten 25 der ersten Trennwandungen 21 stehen in Richtung einer ersten Rohrschmalseitenwandung 14a der beiden Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b vor bzw. weisen zu dieser hin. Die Knickkanten 26 der zweiten Trennwandungen 22 stehen in Richtung einer zweiten Rohrschmalseitenwandung 14b der beiden Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b vor bzw. weisen zu dieser hin.Furthermore, the first and second partitions 21 ; 22 in each case an opposite direction of buckling. The creases 25 the first partitions 21 stand in the direction of a first pipe narrow side wall 14a the two narrow pipe side walls 14a ; 14b before or point to this. The creases 26 the second partitions 22 stand in the direction of a second narrow pipe side wall 14b the two narrow pipe side walls 14a ; 14b before or point to this.
Der Winkel α, den die beiden Trennwandungsabschnitte 23a; 23b der ersten Trennwandungen 21 betrachtet von der ersten Rohrschmalseitenwandung 14a aus miteinander einschließen, ist also größer als 180°. Vorzugsweise ist der Winkel 200° ≤ α ≤ 270°. Die ersten Trennwandungsabschnitte 23a der ersten Trennwandungen 21 laufen von einer ersten Rohrbreitseitenwandung 13a der beiden Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b auf die erste Rohrschmalseitenwandung 14a und die gegenüberliegende, zweite Rohrbreitseitenwandung 13b zu. Die zweiten Trennwandungsabschnitte 23b der ersten Trennwandungen 21 laufen von der zweiten Rohrbreitseitenwandung 13b auf die erste Rohrschmalseitenwandung 14a und die gegenüberliegende, erste Rohrbreitseitenwandung 13a zu. Der Winkel β, den die ersten Trennwandungsabschnitte 23a der ersten Trennwandungen 21, von der ersten Rohrschmalseitenwandung 14a aus betrachtet, mit der ersten Rohrbreitseitenwandung 13a einschließen, ist kleiner als 90° und beträgt vorzugsweise 30° ≤ β ≤ 60°. Der Winkel γ, den die zweiten Trennwandungsabschnitte 23b der ersten Trennwandungen 21, von der ersten Rohrschmalseitenwandung 14a aus betrachtet, mit der zweiten Rohrbreitseitenwandung 13b einschließen, ist ebenfalls kleiner als 90° und beträgt vorzugsweise 30° ≤ γ ≤ 60°. Bevorzugt sind β und γ gleich groß.The angle α, the two Trennwandungsabschnitte 23a ; 23b the first partitions 21 considered from the first narrow pipe side wall 14a from each other is therefore greater than 180 °. Preferably, the angle is 200 ° ≤ α ≤ 270 °. The first partition wall sections 23a the first partitions 21 run from a first pipe wide sidewall 13a the two tube broad side walls 13a ; 13b on the first narrow pipe side wall 14a and the opposite, second pipe wide side wall 13b to. The second partition wall sections 23b the first partitions 21 run from the second pipe wide side wall 13b on the first narrow pipe side wall 14a and the opposite, first Rohrbreitseitenwandung 13a to. The angle β, the the first partition wall sections 23a the first partitions 21 , from the first pipe narrow side wall 14a from the perspective, with the first broad-tube side wall 13a is smaller than 90 ° and is preferably 30 ° ≤ β ≤ 60 °. The angle γ, the second Trennwandungsabschnitte 23b the first partitions 21 , from the first pipe narrow side wall 14a from the viewpoint, with the second broad-tube side wall 13b is also less than 90 ° and is preferably 30 ° ≤ γ ≤ 60 °. Preferably, β and γ are the same size.
Im Gegensatz zu den ersten Trennwandungen 21 ist der Winkel δ, den die beiden Trennwandungsabschnitte 24a; 24b der zweiten Trennwandungen 22 betrachtet von der ersten Rohrschmalseitenwandung 14a aus miteinander einschließen, kleiner als 180°. Vorzugsweise ist der Winkel 90° ≤ δ ≤ 160°. Bevorzugt gilt α + δ = 360°. Die ersten Trennwandungsabschnitte 24a der zweiten Trennwandungen 22 laufen von der ersten Rohrbreitseitenwandung 13a auf die zweite Rohrschmalseitenwandung 14b und die gegenüberliegende, zweite Rohrbreitseitenwandung 13b zu. Die zweiten Trennwandungsabschnitte 24b der zweiten Trennwandungen 22 laufen von der zweiten Rohrbreitseitenwandung 13b auf die zweite Rohrschmalseitenwandung 14b und die gegenüberliegende, erste Rohrbreitseitenwandung 13a zu. Der Winkel ε, den die ersten Trennwandungsabschnitte 24a der zweiten Trennwandungen 22, von der ersten Rohrschmalseitenwandung 14a aus betrachtet, mit der ersten Rohrbreitseitenwandung 13a einschließen, ist größer als 90° und beträgt vorzugsweise 120° ≤ ε ≤ 150°. Der Winkel ϕ, den die zweiten Trennwandungsabschnitte 24b der zweiten Trennwandungen 22, von der ersten Rohrschmalseitenwandung 14a aus betrachtet, mit der zweiten Rohrbreitseitenwandung 13b einschließen, ist ebenfalls größer als 90° und beträgt vorzugsweise 120° ≤ ϕ ≤ 150°. Bevorzugt sind ε und ϕ gleich groß. Zudem gilt vorzugsweise β + ε = 180° und γ + ϕ = 180°.In contrast to the first dividing walls 21 is the angle δ, the two Trennwandungsabschnitte 24a ; 24b the second partitions 22 considered from the first narrow pipe side wall 14a including each other, less than 180 °. Preferably, the angle is 90 ° ≤ δ ≤ 160 °. Preferably, α + δ = 360 °. The first partition wall sections 24a the second partitions 22 run from the first pipe wide sidewall 13a on the second narrow pipe side wall 14b and the opposite, second pipe wide side wall 13b to. The second partition wall sections 24b the second partitions 22 run from the second pipe wide side wall 13b on the second narrow pipe side wall 14b and the opposite, first Rohrbreitseitenwandung 13a to. The angle ε, the first Trennwandungsabschnitte 24a the second partitions 22 , from the first pipe narrow side wall 14a from the perspective, with the first broad-tube side wall 13a is greater than 90 ° and is preferably 120 ° ≤ ε ≤ 150 °. The angle φ, the second Trennwandungsabschnitte 24b the second partitions 22 , from the first pipe narrow side wall 14a from the viewpoint, with the second broad-tube side wall 13b is also greater than 90 ° and is preferably 120 ° ≤ φ ≤ 150 °. Preferably, ε and φ are the same size. In addition, preferably β + ε = 180 ° and γ + φ = 180 °.
Das heißt, die zueinander benachbarten ersten und zweiten Trennwandungen 21; 22, deren Knickkanten 25; 26 aufeinander zu weisen, sind vorzugsweise jeweils symmetrisch zueinander in Bezug zu einer ersten Symmetrieebene 27a, die in Rohrbreitenrichtung 19 gesehen mittig zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Trennwandung 21; 22 angeordnet ist, und die senkrecht zur Rohrbreitenrichtung 19 ist. Zudem sind die zueinander benachbarten ersten und zweiten Trennwandungen 21; 22, deren Knickkanten 25; 26 voneinander weg weisen, jeweils symmetrisch zueinander in Bezug zu einer zweiten Symmetrieebene 27b, die in Rohrbreitenrichtung 19 gesehen mittig zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Trennwandung 21; 22 angeordnet ist, und die senkrecht zur Rohrbreitenrichtung 19 ist.That is, the adjacent first and second partition walls 21 ; 22 , whose creases 25 ; 26 face each other are preferably each symmetrical to each other with respect to a first plane of symmetry 27a in the pipe width direction 19 seen centrally between the respective first and second partition walls 21 ; 22 is arranged, and perpendicular to the tube width direction 19 is. In addition, the mutually adjacent first and second partitions 21 ; 22 , whose creases 25 ; 26 point away from each other, each symmetrical to each other with respect to a second plane of symmetry 27b in the pipe width direction 19 seen centrally between the respective first and second partition walls 21 ; 22 is arranged, and perpendicular to the tube width direction 19 is.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform (2) der Erfindung ist zudem zwischen je zwei zueinander benachbarten und voneinander beabstandet angeordneten Trennwandungen 21; 22, deren Knickkanten 25; 26 aufeinander zu weisen, jeweils eine Scheitelwandung 31 vorgesehen. Die Scheitelwandungen 31 verbinden die Knickkanten 25; 26 der beiden Trennwandungen 21; 22 miteinander. Die Scheitelwandungen 31 verbinden also die Trennwandungen 21; 22 im Bereich ihrer Knickkanten 25; 26 miteinander. Dazu sind die Scheitelwandungen 31 einendig an die eine Knickkante 25 und andernendig an die andere Knickkante 26 angeformt. Da die Knickkanten 25; 26 bevorzugt im Bereich der Rohrmittenebene 17 und auf gleicher Höhe liegen, erstrecken sich die Scheitelwandungen 31 somit vorzugsweise parallel zur Rohrmittenebene 17 und sind insbesondere mittig zwischen den beiden Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b angeordnet.According to a first advantageous embodiment ( 2 ) of the invention is also between each two mutually adjacent and spaced-apart partitions 21 ; 22 , whose creases 25 ; 26 facing each other, each a vertex wall 31 intended. The crest walls 31 connect the creases 25 ; 26 the two partitions 21 ; 22 together. The crest walls 31 connect the dividing walls 21 ; 22 in the area of their creases 25 ; 26 together. These are the crest walls 31 one-end to the one bent edge 25 and at the other end to the other bend edge 26 formed. Because the creases 25 ; 26 preferably in the region of the tube center plane 17 and at the same height, the crest walls extend 31 thus preferably parallel to the tube center plane 17 and are in particular centrally between the two pipe broad side walls 13a ; 13b arranged.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist zwischen je zwei zueinander benachbarten und voneinander beabstandet angeordneten Trennwandungen 21; 22, deren Knickkanten 25; 26 voneinander weg weisen, keine Scheitelwandung 31 vorgesehen. Dies kann aber durchaus zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein.According to the first embodiment is between each two mutually adjacent and spaced-apart partitions 21 ; 22 , whose creases 25 ; 26 pointing away from each other, no vertex wall 31 intended. However, this may well be provided additionally or alternatively.
Des Weiteren ist jeweils im Bereich der beiden Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b eine schmalseitige Scheitelwandung 32 vorhanden. Die beiden schmalseitigen Scheitelwandungen 32 sind einendig jeweils an die Knickkante 25; 26 derjenigen Trennwandung 21; 22 angeformt, die direkt benachbart zur jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b ist. Die Knickkanten 25; 26 der schmalseitig angeordneten Trennwandungen 21; 22 weisen dabei vorzugsweise auf die jeweilige Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b zu. Andernendig sind die schmalseitigen Scheitelwandungen 32 jeweils an die jeweilige Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b im Bereich der jeweiligen Knickkante 25; 26 angeformt. Die schmalseitigen Scheitelwandungen 32 verbinden somit diejenige Trennwandund 21; 22, die direkt benachbart zur jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b angeordnet ist, mit der jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b. Die schmalseitigen Scheitelwandungen 32 sind vorzugsweise parallel zu den Scheitelwandungen 31.Furthermore, in each case in the region of the two narrow pipe side walls 14a ; 14b a narrow-sided crest wall 32 available. The two narrow-sided crest walls 32 are single-ended respectively at the bend edge 25 ; 26 that dividing wall 21 ; 22 molded directly adjacent to the respective narrow pipe side wall 14a ; 14b is. The creases 25 ; 26 the narrow side partitions arranged 21 ; 22 in this case preferably point to the respective pipe narrow side wall 14a ; 14b to. Andernendig are the narrow-sided crest walls 32 in each case to the respective pipe narrow side wall 14a ; 14b in the region of the respective bending edge 25 ; 26 formed. The narrow-sided crest walls 32 thus connect the partition and 21 ; 22 , which are directly adjacent to the respective pipe narrow side wall 14a ; 14b is arranged, with the respective pipe narrow side wall 14a ; 14b , The narrow-sided crest walls 32 are preferably parallel to the apex walls 31 ,
Aufgrund der Anordnung der Trennwandungen 21; 22 und der Scheitelwandungen 31, 32 werden Strömungskammern 28; 29a; 29b; 30a; 30b gebildet. Das Mehrkammer-Flachrohr 4 weist also mehrere voneinander strömungstechnisch getrennte Strömungskammern 28; 29a; 29b; 30a; 30b auf, die unter anderem durch die Trennwandungen 21; 22 voneinander getrennt sind. Das heißt, der Strömungskanal 16 ist in mehrere Strömungskammern 28; 29a; 29b; 30a; 30b unterteilt. Die Strömungskammern 28; 29a; 29b; 30a; 30b erstrecken sich jeweils parallel zur Rohrlängsachse 15.Due to the arrangement of the dividing walls 21 ; 22 and the crest walls 31 . 32 become flow chambers 28 ; 29a ; 29b ; 30a ; 30b educated. The multi-chamber flat tube 4 So has several fluidically separated flow chambers 28 ; 29a ; 29b ; 30a ; 30b on, inter alia, through the dividing walls 21 ; 22 are separated from each other. That is, the flow channel 16 is in several flow chambers 28 ; 29a ; 29b ; 30a ; 30b divided. The flow chambers 28 ; 29a ; 29b ; 30a ; 30b each extend parallel to the tube longitudinal axis 15 ,
Die ersten Strömungskammern 28 werden dabei zum einen von zwei zueinander benachbarten und voneinander in Rohrbreitenrichtung 19 beabstandeten Trennwandungen 21; 22 begrenzt, deren Knickkanten 25; 26 voneinander weg weisen. Zum anderen werden die ersten Strömungskammern 28 von einem Teil der ersten Rohrbreitseitenwand 13a und einem Teil der zweiten Rohrbreitseitenwand 13b begrenzt. Infolgedessen weisen die ersten Strömungskammern 28 einen sechseckigen Querschnitt auf. Bevorzugt sind die ersten Strömungskammern 28 symmetrisch zu der Symmetrieebene 27b ausgebildet, die zwischen den beiden Trennwandungen 21; 22 liegt, die die erste Strömungskammer 28 begrenzen. Insbesondere weisen die ersten Strömungskammern 28 zudem einen regelmäßig sechseckigen Querschnitt auf.The first flow chambers 28 be one of two adjacent to each other and each other in the tube width direction 19 spaced dividing walls 21 ; 22 limited, whose creases 25 ; 26 point away from each other. On the other hand, the first flow chambers 28 from a part of the first pipe broadside wall 13a and a part of the second pipe broad side wall 13b limited. As a result, the first flow chambers point 28 a hexagonal cross section. The first flow chambers are preferred 28 symmetrical to the plane of symmetry 27b formed between the two dividing walls 21 ; 22 lies, which is the first flow chamber 28 limit. In particular, the first flow chambers 28 In addition, a regular hexagonal cross section.
Die zweiten Strömungskammern 29a werden jeweils von einer Scheitelwandung 31, dem ersten Trennwandungsabschnitt 23a der mit der Scheitelwandung 31 verbundenen ersten Trennwandung 21, dem ersten Trennwandungsabschnitt 24a der mit der Scheitelwandung 31 verbundenen zweiten Trennwandung 22 sowie einem Teil der ersten Rohrbreitseitenwandung 13a begrenzt. Die dritten Strömungskammern 29b werden jeweils von einer Scheitelwandung 31, dem zweiten Trennwandungsabschnitt 23b der mit der Scheitelwandung 31 verbundenen ersten Trennwandung 21 und dem zweiten Trennwandungsabschnitt 24b der mit der Scheitelwandung 31 verbundenen zweiten Trennwandung 22 sowie der zweiten Rohrbreitseitenwandung 13b begrenzt. Die zweiten und dritten Strömungskammern 29a; 29b weisen vorzugsweise jeweils einen trapezförmigen Querschnitt auf. Zudem liegen sich jeweils eine zweite und eine dritte Strömungskammer 29a; 29b in Rohrhöhenrichtung 20 gesehen paarweise gegenüber. Zwischen je zwei ersten Strömungskammern 28 sind jeweils eine zweite und eine dritte Strömungskammer 29a; 29b angeordnet.The second flow chambers 29a are each from a crest wall 31 , the first partition wall section 23a the one with the crest wall 31 connected first partition 21 , the first partition wall section 24a the one with the crest wall 31 connected second partition 22 and a part of the first pipe broad side wall 13a limited. The third flow chambers 29b are each from a crest wall 31 , the second partition wall section 23b the one with the crest wall 31 connected first partition 21 and the second partition wall section 24b the one with the crest wall 31 connected second partition 22 and the second broad-tube side wall 13b limited. The second and third flow chambers 29a ; 29b each preferably have a trapezoidal cross-section. In addition, each lie a second and a third flow chamber 29a ; 29b in tube height direction 20 seen in pairs opposite. Between every two first flow chambers 28 are each a second and a third flow chamber 29a ; 29b arranged.
Im Bereich der beiden Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b weist das Mehrkammer-Flachrohr 4 zudem jeweils eine vierte und eine fünfte Strömungskammer 30a; 30b auf. Die vierten Strömungskammern 30a werden jeweils von einem ersten Trennwandungsabschnitt 23a; 24a der jeweiligen ersten oder zweiten Trennwandung 21; 22, einem Teil der ersten Rohrbreitseitenwandung 13a, der jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b und der jeweiligen schmalseitigen Scheitelwandung 32 begrenzt. Die fünften Strömungskammern 30b werden jeweils von einem zweiten Trennwandungsabschnitt 23b; 24b der jeweiligen ersten oder zweiten Trennwandung 21; 22, einem Teil der zweiten Rohrbreitseitenwandung 13b, der jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b und der jeweiligen schmalseitigen Scheitelwandung 32 begrenzt. Zudem liegen sich jeweils eine vierte und eine fünfte Strömungskammer 30a; 30b in Rohrhöhenrichtung 20 gesehen paarweise gegenüber. Die vierten und fünften Strömungskammern 30a; 30b sind an den beiden breitseitigen Rohrenden des Mehrkammer-Flachrohres 4 angeordnet.In the area of the two pipe narrow side walls 14a ; 14b has the multi-chamber flat tube 4 also in each case a fourth and a fifth flow chamber 30a ; 30b on. The fourth flow chambers 30a are each from a first Trennwandungsabschnitt 23a ; 24a the respective first or second partition wall 21 ; 22 , a part of the first pipe wide side wall 13a , the respective pipe narrow side wall 14a ; 14b and the respective narrow-sided crest wall 32 limited. The fifth flow chambers 30b are each from a second Trennwandungsabschnitt 23b ; 24b the respective first or second partition wall 21 ; 22 , a part of the second pipe broad side wall 13b , the respective pipe narrow side wall 14a ; 14b and the respective narrow-sided crest wall 32 limited. In addition, each lie a fourth and a fifth flow chamber 30a ; 30b in tube height direction 20 seen in pairs opposite. The fourth and fifth flow chambers 30a ; 30b are at the two broadside pipe ends of the multi-chamber flat tube 4 arranged.
Aufgrund der eben beschriebenen Form und Lage der einzelnen Strömungskammern 28; 29a; 29b; 30a; 30b weist das Mehrkammer-Flachrohr 4 im Querschnitt gesehen eine im wesentlichen wabenförmige Struktur auf.Due to the just described shape and position of the individual flow chambers 28 ; 29a ; 29b ; 30a ; 30b has the multi-chamber flat tube 4 seen in cross-section on a substantially honeycomb-shaped structure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (3) sind keine Scheitelwandungen 31 zwischen den direkt zueinander benachbarten Trennwandungen 21; 22 vorhanden, deren Knickkanten 25; 26 aufeinander zu weisen. Stattdessen stützen sich die Knickkanten 25; 26 direkt aneinander ab. Das heißt die Knickkanten 25; 26 sind fest miteinander verbunden, insbesondere aneinander angeformt.According to a further embodiment of the invention ( 3 ) are not vertex walls 31 between the directly adjacent dividing walls 21 ; 22 present, whose kink edges 25 ; 26 to point to each other. Instead, the creases are based 25 ; 26 directly to each other. That is the creases 25 ; 26 are firmly connected to each other, in particular formed on each other.
Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls die oben beschriebenen ersten Strömungskammern 28 mit sechseckigem Querschnitt vorhanden. Zudem sind Strömungskammern 33a; 33b vorhanden, die von einem Teil der ersten oder der zweiten Rohrbreitseitenwandung 13a; 13b und den ersten oder zweiten Trennwandungsabschnitten 23a; 23b; 24a; 24b zweier zueinander benachbarter Trennwandungen 21; 22 begrenzt werden, deren Knickkanten 25; 26 miteinander verbunden sind. Die Strömungskammern 33a; 33b weisen jeweils einen dreieckigen Querschnitt auf. Im Bereich der Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b ist jeweils eine Strömungskammer 34 vorhanden, die von der jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b und dem ersten und dem zweiten Trennwandungsabschnitt 23a; 23b der Trennwandung 21; 22 begrenzt wird, die direkt benachbart zur jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b ist. Auch diese Strömungskammern 34 weisen einen dreieckigen Querschnitt auf.In this embodiment, too, the above-described first flow chambers are also 28 with hexagonal cross-section available. There are also flow chambers 33a ; 33b present, that of a part of the first or the second broad-tube side wall 13a ; 13b and the first or second partition wall sections 23a ; 23b ; 24a ; 24b two mutually adjacent partitions 21 ; 22 be limited, whose creases 25 ; 26 connected to each other. The flow chambers 33a ; 33b each have a triangular cross-section. In the area of the pipe narrow side walls 14a ; 14b each is a flow chamber 34 present, by the respective narrow pipe side wall 14a ; 14b and the first and second partition wall sections 23a ; 23b the dividing wall 21 ; 22 is limited, directly adjacent to the respective narrow pipe side wall 14a ; 14b is. Also these flow chambers 34 have a triangular cross-section.
Bei dem erfindungsgemäßen Mehrkammer-Flachrohr 4 ist von Vorteil, dass es eine sehr hohe Druckfestigkeit bei Druck auf die Rohrbreitseitenwandungen 13a; 13b aufweist. Zudem wird die Berstfestigkeit verbessert. Denn die Trennwandungen 21; 22 wirken einerseits als Zuganker bei Innendruck. Zum anderen stützen sich die Trennwandungen 21; 22, insbesondere über die Scheitelwandungen 31, im Bereich der Rohrmittenebene 17 paarweise aneinander oder an einer der beiden Rohrschmalseitenwandungen 14a; 14b ab. Die Trennwandungsabschnitte 23a; 23b; 24a; 24b sind dadurch an ihren beiden Enden jeweils fest eingespannt. Und die Trennwandungen 21; 22 sind im Bereich ihrer Knickkanten 25; 26, insbesondere mittels der als Stützelemente dienenden Scheitelwandungen 31; 32, gegen Ausknicken in Rohrbreitenrichtung 19 eingespannt bzw. abgestützt. Die schrägen Trennwandungsabschnitte 23a; 23b; 24a; 24b sorgen dabei für eine optimale Kraftübertragung. Dadurch knicken die Trennwandungen 21; 22 bei Druckbelastung von außen nicht so leicht weg wie die bekannten geraden Trennwandungen.In the multi-chamber flat tube according to the invention 4 It is advantageous that there is a very high compressive strength under pressure on the tube broad side walls 13a ; 13b having. In addition, the bursting strength is improved. Because the dividing walls 21 ; 22 on the one hand act as tie rods in internal pressure. On the other hand, the dividing walls are supported 21 ; 22 , in particular over the crest walls 31 , in the area of the tube center plane 17 in pairs to each other or on one of the two narrow pipe side walls 14a ; 14b from. The partition wall sections 23a ; 23b ; 24a ; 24b are thereby firmly clamped at both ends. And the dividing walls 21 ; 22 are in the area of their creases 25 ; 26 , in particular by means of as support elements serving vertex walls 31 ; 32 , against buckling in pipe width direction 19 clamped or supported. The oblique dividing wall sections 23a ; 23b ; 24a ; 24b ensure optimum power transmission. This bends the dividing walls 21 ; 22 with pressure from the outside not so easy away as the well-known straight dividing walls.
Zudem haben die Trennwandungsabschnitte 23a; 23b; 24a; 24b eine geringere Erstreckung in Rohrhöhenrichtung 20 gesehen als herkömmliche Trennwandungen, die sich über die gesamte Rohrhöhe, von einer Rohrbreitseitenwandung zur anderen erstrecken. Denn die Trennwandungsabschnitte 23a; 23b; 24a; 24b erstrecken sich bevorzugt nur jeweils über die Hälfte der Rohrhöhe. Auch deshalb neigen die Trennwandungsabschnitte 23a; 23b; 24a; 24b weniger dazu bei Druckbelastung von außen auszuknicken.In addition, the dividing wall sections have 23a ; 23b ; 24a ; 24b a smaller extension in tube height direction 20 seen as conventional partitions that extend over the entire pipe height, from a pipe wide side wall to the other. Because the Trennwandungsabschnitte 23a ; 23b ; 24a ; 24b preferably only extend over half of the pipe height in each case. Also, therefore, the partition wall sections tend 23a ; 23b ; 24a ; 24b less to buckle when pressure is applied from the outside.
Da die Stabilität insbesondere aufgrund der wabenförmigen Struktur deutlich verbessert ist, kann die Wandstärke des Mehrkammer-Flachrohres 4 sehr gering sein. Vorzugsweise liegt sie bei 0,3 bis 1,0 mm, bevorzugt 0,4 bis 0,5 mm. Dadurch wird einerseits Material eingespart. Andererseits verringert sich die Querschnittsfläche der Trennwandungen 21; 22, auf die das das Mehrkammer-Flachrohr 4 durchströmende Wärmetauschermedium bei Eintritt in das Mehrkammer-Flachrohr 4 auftrifft. Somit sind die Druckverluste deutlich verringert.Since the stability is significantly improved, in particular due to the honeycomb-shaped structure, the wall thickness of the multi-chamber flat tube 4 be very low. It is preferably 0.3 to 1.0 mm, preferably 0.4 to 0.5 mm. This saves material on the one hand. On the other hand, reduces the cross-sectional area of the dividing walls 21 ; 22 to which the multi-chamber flat tube 4 flowing through the heat exchanger medium when entering the multi-chamber flat tube 4 incident. Thus, the pressure losses are significantly reduced.
Auch thermodynamisch gesehen sind die erfindungsgemäßen Mehrkammer-Flachrohre 4 sehr günstig gestaltet. Denn die ersten Scheitelwandungen 31; 32 liegen vorzugsweise im Bereich der Rohrmittenebene aufeinander. Der Bereich der Rohrmitte ist aber der Bereich, in dem die Temperatur des das Mehrkammer-Flachrohr 4 durchströmenden Strömungsmediums am höchsten ist, also am meisten Wärme abgeführt werden muss. Da die Wärmeleitung im Mehrkammer-Flachrohr 4 größtenteils über die Wandungen 13a; 13b; 14a; 14b; 21; 22; 31; 32 erfolgt, wird durch das Vorsehen der Scheitelwandungen 31; 32 im Bereich der Rohrmitte die Wärmeleitung optimiert.Also thermodynamically seen are the multi-chamber flat tubes according to the invention 4 very cheap. Because the first crest walls 31 ; 32 are preferably in the region of the tube center plane to each other. However, the area of the center of the pipe is the area in which the temperature of the multi-chamber flat tube 4 flowing through the flow medium is highest, so most heat must be dissipated. As the heat conduction in the multi-chamber flat tube 4 mostly over the walls 13a ; 13b ; 14a ; 14b ; 21 ; 22 ; 31 ; 32 is done by providing the apex walls 31 ; 32 Optimized heat conduction in the middle of the pipe.
Im Rahmen der Erfindung liegt es selbstverständlich auch, lediglich eine erste und eine zweite Trennwandung 21; 22 vorzusehen, die voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Knickkanten 25; 26 der beiden Trennwandungen 21; 22 über jeweils eine schmalseitige Scheitelwandung 32 mit der jeweiligen Rohrschmalseitenwandung 14a; 14b verbunden sind.In the context of the invention, of course, it is also only a first and a second partition wall 21 ; 22 provide, which are arranged spaced from each other, wherein the bending edges 25 ; 26 the two partitions 21 ; 22 each have a narrow-sided vertex wall 32 with the respective pipe narrow side wall 14a ; 14b are connected.
Des Weiteren können die zueinander benachbarten Trennwandungen 21; 22, deren Knickkanten 25; 26 voneinander weg weisen, auch so nah beieinander angeordnet sein, dass eine Strömungskammer mit rautenartigem Querschnitt zwischen den beiden Trennwandungen 21; 22 gebildet wird. In diesem Fall grenzen die ersten Trennwandungsabschnitte 23a; 24a sowie die zweiten Trennwandungsabschnitte 23b; 24b jeweils einendig aneinander, wo sie an die jeweilige Rohrbreitseitenwandung 13a; 13b angeformt sind.Furthermore, the mutually adjacent partitions 21 ; 22 , whose creases 25 ; 26 have away from each other, also be arranged so close to each other that a flow chamber with rhombic cross-section between the two partitions 21 ; 22 is formed. In this case, the first partition wall portions adjoin 23a ; 24a and the second partition wall sections 23b ; 24b each one-end to each other, where they are to the respective Rohrbreitseitenwandung 13a ; 13b are formed.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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GB 2133525 A [0003] GB 2133525 A [0003]
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DE 10054158 A1 [0004] DE 10054158 A1 [0004]