DE2952736C2

DE2952736C2 -

Info

Publication number: DE2952736C2
Application number: DE2952736A
Authority: DE
Inventors: Kurt 7250 Leonberg De Dietzsch
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1979-12-29
Filing date: 1979-12-29
Publication date: 1988-11-03
Also published as: US4344482A; JPS6017978B2; IT1134546B; FR2472732B1; DE2952736A1; FR2472732A1; JPS56102662A; IT8026364A0

Description

Die Erfindung betrifft einen zwei- oder mehrflutigen Wärme tauscher, insbesondere einen Kondensator für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Wärmetauscher dieser Art und insbesondere Kondensatoren in zweiflutiger Ausführung sind bekannt (US-PS 40 63 431 bzw. DE-OS 24 17 884). Bei diesen Bauarten werden zwei parallel zueinander vom Wärmetauschmittel durchströmte Rohrsysteme vor gesehen, bei denen die einzelnen Rohrgabeln und Rohrbögen in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Diese Bau arten weisen daher zwar den Vorteil auf, daß das durchflutende Wärmetauschermedium infolge des größeren Strömungsquerschnittes und damit verbundener geringerer Strömungsgeschwindigkeit einen geringeren Druckabfall erfährt als bei Kondensatoren, bei denen nur eine Strömungsführung vorgesehen ist; sie weisen aber den Nachteil auf, daß ihre Dicke, gemessen in Richtung der durch strömenden Luft, verhältnismäßig groß wird. Insbesondere im Kraftfahrzeugbau, wo in der Regel nur sehr geringe Einbauräume für die Kondensatoren von Klimaanlagen zur Verfügung stehen, ergeben sich daher sehr oft Einbauschwierigkeiten solcher zwei flutiger, zweireihiger Kondensatoren.

Aus der DE-OS 26 56 698 ist auch ein spezieller luftgekühlter Wärmetauscher bekannt, bei dem die Rippenrohre untereinander angeordnet sind und bei dem, allerdings an beiden Enden der Rippenrohre, Verbindungsrohrbögen angebracht sind, die seitlich aneinander vorbeilaufen, so daß zwei getrennte Kreisläufe für das Wärmetauschmittel vorgesehen werden können. Dies geschieht dort aber nicht zu dem Zweck, einen zwei- oder mehrflutigen Wärmetauscher vorzusehen, sondern ausschließlich dazu, die Temperatur über die Fläche des Wärmetauschers möglichst auf gleichem Niveau zu halten, damit bei der Kühlung kritischer Flüssigkeiten, zum Beispiel von Teerwasser, keine örtlichen Unterkühlungen mit nachteiligen Folgen auftreten. Zu diesem Zweck ist es dort auch notwendig, die beiden Rohrsysteme im Kreuzgegenstrom mit dem Wärmetauschmittel zu beaufschlagen, was bei einem zwei- oder mehrflutigen Wärmetauscher gemäß dem Ober begriff der vorliegenden Erfindung nicht notwendig und auch nicht gewünscht ist. Nachteilig ist vor allen Dingen, daß der so im Kreuzgegenstrom arbeitende Wärmetauscher an beiden Seiten der Rippenrohre die aneinander vorbeigeführten Rohrbögen auf weist, so daß die Bautiefe ausschließlich im Bereich der Rippenrohre klein ist, an beiden Seitenwänden aber zu groß wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaus tauscher der eingangs genannten Art, insbesondere einen Konden sator für die Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, so auszubilden, daß der benötigte Einbauraum zumindest in Durchströmungsrich tung der Luft sehr klein gehalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruches 1 vorgesehen. Diese Ausgestaltung weist den großen Vorteil auf, daß der neue Kondensator im Bereich seiner Wärme tauschfläche - in Richtung der durchströmenden Luft - sehr dünn ausgebildet werden kann, obwohl die Vorteile des zweiflutigen Systems beibehalten werden. Erfindungsgemäß ausgebildete Kondensatoren lassen sich daher sehr viel leichter in dem Bereich des Kraftfahrzeuges vor dem vorneliegenden Motorkühler einbauen, da sie nur sehr wenig Einbauraum, gemessen in der Längsrichtung des Fahrzeuges bzw. in Luftströmungsrichtung benötigen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Rohrstücke in an sich bekannter Weise in einer Ebene gebogen, aber mit ihren Bogenteilen in verschiedene Richtungen verlegt sind. Die Rohrbögen lassen sich dann in sehr einfacher Weise aneinander vorbeiführen und ergeben zwar in diesem, in der Regel an der Seite gelegenen Bereich eine größere Dicke des Baukörpers als im Bereich der Wärmetauschfläche; im Be reich dieser Seitenkanten, der auch über den Bereich der Seiten kanten des Motorkühlers hinausgeführt werden kann, ist aber in Kraftfahrzeugen im allgemeinen genügend Platz vorhanden. Vorteil haft ist außerdem, daß alle Rohrstücke identisch ausgebildet sein können, so daß auch von der Fertigung her genügend große Stückzah len zur Verfügung stehen. Vorteilhaft ist außerdem, daß der er findungsgemäße Kondensator keine Umänderungen an serienmäßigen Kondensatoren erfordert, die nur einflutig ausgebildet waren. Le diglich durch Austauschen konventioneller Rohrbögen durch die neuen, jeweils mindestens zwei benachbarte Anschlußenden überbrückenden Rohrbögen wird der neue Kondensatorkörper geschaffen.

Für zweiflutige Ausführungen von Kondensatoren ergibt sich eine vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit, wenn alle Rohrstücke mit ihren Bogenteilen in einer senkrecht zu der Ebene stehenden Ebene angeord net sind, in der die Schenkel der Rohrgabeln verlaufen. Bei dieser Ausführung können die Rohrstücke im wesentlichen die Form eines V besitzen, dessen Schenkel einen stumpfen Winkel einschließen, und es hat sich gezeigt, daß sich solche Rohrbögen sehr einfach her stellen lassen, dennoch aber den Vorteil aufweisen, daß sie mit ihren Schenkeln parallel zu den Schenkeln benachbarter Rohrbögen verlegt werden können, so daß sich ebenfalls eine kompakte Anord nung an der Seite des Kondensators ergibt. In zweckmäßiger Weise kann außerdem die zweiflutige Anordnung der Rohrgabeln nur etwa 60% bis 70% der Höhe der Wärmetauschfläche vorgesehen sein, wo bei dann anschließend eine einflutige Anordnung vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung läßt sich mit konventionellen Mitteln leicht verwirklichen. Sie ist möglich, weil in diesem Endbereich des Kon densators der größte Teil des Wärmetauschmediums bereits in den flüssigen Zustand übergegangen ist und demzufolge ein wesentlich geringeres Volumen aufweist als in dem Bereich, in dem das Wärme tauschmittel in den Kondensator einströmt.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Er findung, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines neuen Kondensators für eine Klimaanlage eines Kraftfahr zeuges und

Fig. 2 die Ansicht auf den Kondensator der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II in der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist der Wärmetauscherkörper eines Kondensators für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges gezeigt, der im wesentli chen aus zwei seitlichen Halterungen 1 und 2 für mehrere Rohrga beln 3 besteht, die in an sich bekannter Weise durch Bohrungen in den Halterungen 1 und 2 durchgeschoben und jeweils mit Wärme tauscherblechen versehen sind, die lamellenartig über die Schen kel der Rohrgabeln 3 geschoben und in bekannter Weise in ihrer Lage gesichert sind. Die Rohrbögen 3 a der einzelnen Rohrgabeln steht über die rechte Seitenwand 1 über. Die freien Enden der Schenkel 4 der Rohrgabeln 3 sind jeweils - ebenfalls in bekannter Weise - zu sogenannten Tulpen 5 aufgeweitet, in die dann die Ver bindungsrohrstücke 6 eingesetzt werden, die die Strömungsbahn für das Wärmetauschmittel vervollständigen. Die Seitenwände 1 und 2 sind jeweils an ihren Enden zu Befestigungslaschen 7 umgebogen, an denen dann in nicht gezeigter Weise eine Abdeckung und ein Ab schlußboden und ggf. noch Anschlußwinkel angebracht werden können, mit deren Hilfe der Wärmetauschkörper im Kraftfahrzeug, vorzugs weise vor dem Motorkühler angebracht werden kann. Die linke Seiten wand 2 besitzt zu diesem Zweck noch eine weitere Lasche 8.

Wie den Figuren zu entnehmen ist, wird das Wärmetauschermittel durch die Leitung 9 dem Kondensator zugeführt und verteilt sich dann über die beiden Anschlußrohrstücke 10 und 11 auf zwei gleich zeitig vom Wärmetauschmittel durchströmte Rohrsysteme, die somit eine zweiflutige Kondensatoranordnung ergeben. Wie Fig. 1 zu ent nehmen ist, ist das Rohrstück 10 an die Tulpe 5 des obersten Schenkels der ersten Rohrgabel 3 ₁ angeschlossen, deren zweiter Schenkel an der Tulpe 5 ₁ mündet und über das Rohrstück 6 a zu der Tulpe 5 ₁′ geführt ist, die zur zweiten Rohrgabel 3 ₁′ führt, welche wiederum an ihrem in Strömungsrichtung gesehenen Ende über das Rohrstück 6 a an die nächstfolgende Rohrgabel dieses Strömungs weges angeschlossen ist.

Das zweite Anschlußstück 11 führt zu der Tulpe 5 ₂ der ersten Rohr gabel 3 ₂ des zweiten Strömungsweges für das Wärmetauschmedium. Das am Ende dieser Rohrgabel 3 ₂ sitzende Tulpenstück 5 ₂ wird über das Rohrstück 6 b an die Tulpe 5 ₂′ der zweiten Rohrgabel 3 ₂′ dieses Strömungsweges angeschlossen, die wiederum über das Rohrstück 6 b′ an die nachfolgende Rohrgabel des zweiten Strömungsweges ange schlossen ist. Auf diese Weise wird ein Kondensator mit einem zweiflutigen Strömungssystem geschaffen, bei dem jedoch die Achsen aller Schenkel 4 der Rohrgabeln beider Strömungssysteme, wie Fig. 2 zu entnehmen ist, in einer einzigen Ebene 12 untereinander an geordnet sind. Wie Fig. 2 außerdem zu entnehmen ist, sind die Rohr stücke 6 a, 6 b bzw. 6 a′ und 6 b′ und alle folgenden korrespondieren den Rohrstücke seitlich aneinander vorbeigeführt, was dadurch er reicht wird, daß diese Rohrstücke 6 a und 6 b, die untereinander identisch ausgebildet, aber jeweils um 180° verdreht zueinander angeordnet sitzen, die Form eines V besitzen, dessen beide Schen kel 13, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist, einen stumpfen Winkel α zwischen sich einschließen. Dadurch ergibt sich die vor teilhafte Möglichkeit, daß die Schenkel 13 der einzelnen Rohr stücke 6 a, 6 b über eine gewisse Strecke parallel zueinander an geordnet sein können und, wie aus Fig. 1 hervorgeht, mit ihren Achsen wiederum in einer gemeinsamen Ebene 14 liegen können, die senkrecht zu der Ebene 12 verläuft, in welcher die Schenkel 4 der einzelnen Rohrgabeln 3 ₁, 3 ₂ usw. angeordnet sind. Die V-Form der Rohrstücke 6 a, 6 b weist auch den Vorteil auf, daß eine verhält nismäßig einfache Herstellung möglich ist, weil die so gestalte ten Rohrstücke nur jeweils an den Umlenkbögen zu den Tulpen 5 ₁, 5 ₂ und um den Winkel α gebogen werden müssen. Natürlich wäre es auch möglich, die Schenkel 13 nicht zu einer im wesentlichen V-Form zu biegen, sondern den einen Bogen (um den Winkel α) durch zwei Bögen mit einem geraden Zwischenstück zu ersetzen, so daß die Rohrstücke 6 a, 6 b im wesentlichen eine Trapezform in der Draufsicht der Fig. 2 aufweisen würden, eine solche Ausführung würde aber einen höheren herstellungstechnischen Aufwand bedeuten. Vorteil haft wäre lediglich, daß der senkrecht zu der Ebene 12 gemessene Abstand der äußersten Enden der Bögen der Rohrstücke 6 a und 6 b kleiner sein könnte.

Wie aus den Figuren außerdem hervorgeht, geht die zweiflutige An ordnung etwa nach 60% bis 70% der Höhe H des gesamten Kondensa tors in eine einflutige Ausführung über, die damit beginnt, daß das Ende des zweiten Strömungsweges, nämlich die Tulpe 5 ₂ ^VI über das Verbindungsstück 15 in den ersten Strömungsweg, nämlich in das Rohrstück 6 a′′′ kurz vor dessen Einmünden in die Tulpe 5 ₁ ^VII überführt wird. Von dem der Tulpe 5 ₁ ^VII abführenden Schenkel der Rohrgabel strömt das Wärmetauschermedium dann einflutig und den jeweils über die Seitenwand 1 hinausstehenden Rohrbögen 3 a sind auf der linken Seite über die Seitenwand 2 hinausstehende Rohr bögen 16 zugeordnet, die wiederum identisch mit den Rohrbögen 3 a sind.

Die neue Ausführung weist, wie ohne weiteres den Zeichnungen ent nommen werden kann, den großen Vorteil auf, daß der neue Konden satorkörper über seine gesamte Wärmetauscherfläche, d. h. über den gesamten Bereich zwischen den beiden Seitenwänden 1 und 2 nur eine sehr kleine Breite B aufweist, die es ermöglicht, solche Kondensatorkörper auch bei sehr beengten Raumverhältnissen noch vor dem Motorkühler in Kraftfahrzeugen einzubauen. Lediglich auf der über die Seitenwand 2 überstehenden Seite besitzt der Konden satorkörper eine größere Tiefe, die dort aber keine Einbauproble me mehr verursacht.

Die Erfindung, die im Ausführungsbeispiel anhand eines zweifluti gen Kondensators beschrieben ist, läßt sich nicht nur bei zwei flutigen Anordnungen verwirklichen, sondern auch bei mehrflutigen. So wäre es beispielsweise bei einer dreiflutigen Ausführung und mit der gleichen Anordnung der Rohrgabeln 3 ₁, 3 ₂ usw. ohne weite res möglich, zu einer dreiflutigen Ausführung zu kommen, wenn an stelle der vorgesehenen Rohrstücke 6 a, 6 b, die jeweils zwei nach folgende Anschlußenden der zum anderen Zug gehörenden Rohrgabeln überbrücken (z. B. das Rohrstück 6 b, das die Tulpen 5 ₁′ und 5 ₁′′ überbrückt), solche vorgesehen werden würden, die nicht nur zwei, sondern vier Anschlußstellen benachbarter Rohrgabeln überbrücken, wobei wieder jeweils zwei dieser überbrückten Enden zu einem Zug des mehrflutigen Systems gehören würden. Diese verbindenden Rohr stücke können seitlich in drei unabhängig voneinanderliegenden Ebenen aneinander vorbeigeführt werden.

Claims

1. Zwei- oder mehrflutiger Wärmetauscher, insbesondere Kondensator für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen, mit durch Bohrungen in Seitenwänden eines Wärmetauschkörpers durchgeschobenen U-förmigen Rohrgabeln, die an ihren Enden durch Rohrstücke mit in Strömungsrichtung nachfolgenden Rohrgabeln verbunden sind, bei dem der Zufluß des Wärmetauschmediums auf zwei oder mehr der ersten Rohrgabeln aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbögen (3 a) aller Rohrgabeln (3) über die erste Seitenwand (1) vorstehen und zusammen mit den Schenkeln (4) aller Rohrgabeln (3) in einer Ebene (12) untereinander angeordnet sind, und daß die freien Enden (5 ₁, 5 ₂) der Rohrgabeln (3) jeweils außerhalb der zweiten Seitenwand (2) durch Rohrstücke (6) verbunden sind, die jeweils mindestens die zwei Enden (z. B. 5 ₁′ und 5 ₂′′) der benachbarten Rohrgabeln überbrücken und aneinander seitlich vorbeigeführt sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (6 a, 6 b) mit ihren Bogenteilen (6 c) in ver schiedene Richtungen verlegt sind.

3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Rohrstücke (6 a, 6 b) identisch ausgebil det sind.

4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3 für zweiflutige Ausführungen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohrstücke (6 a, 6 b) mit ihren Bogenteilen (6 c) in einer senkrecht zu der Ebene (12) stehenden Ebene (14) angeordnet sind, in der die Schenkel (4) der Rohrgabeln (3 ₁, 3 ₂) verlaufen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenteile (6 c) im wesentlichen die Form eines V be sitzen, dessen Schenkel (13) einen stumpfen Winkel (α) zwischen sich einschließen.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (6 a, 6 b) drei Biegeradien aufweisen, von de nen der mittlere zwischen den Schenkeln (13) liegt und die beiden anderen den Übergang von den Schenkel (13) der Bo genteile (6 c) zu den Enden (5 ₁, 5 ₂) der Rohrgabeln (3) bil den.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweiflutige Anordnung der Rohrgabeln (3 ₁, 3 ₂) nur etwa über 60% bis 70% der Höhe H der Wärme tauschfläche vorgesehen ist und daß dann eine einflutige Anordnung gewählt ist.