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Dokumentenidentifikation DE4109127A1 24.09.1992
Titel Ringwärmetauscher, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
Anmelder Behr GmbH & Co, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Damsohn, Herbert, Dr.-Ing., 7307 Aichwald, DE;
Wolf, Walter, Dipl.-Ing., 7155 Oppenweiler, DE
Vertreter Wilhelm, H., Dr.-Ing.; Dauster, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 7000 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 20.03.1991
DE-Aktenzeichen 4109127
Offenlegungstag 24.09.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.09.1992
IPC-Hauptklasse F28F 1/32
IPC-Nebenklasse B60H 1/00   F28D 1/00   F28D 7/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Ringwärmetauscher, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, mit ringförmig um einen Lüfter (11) angeordneten Rohren (14, 15). Die Rohre (14, 15) sind mit segmentweise aufgebauten Rippen (20) versehen. Den Endbereichen der Rohre (14, 15) ist jeweils ein ringförmiger Wasserkasten (18, 19) zugeordnet. Die Geräuschbildung durch die durchströmende Luft kann dadurch reduziert werden, daß die Rohre (14, 15) mit nicht kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind und die Anordnung und/oder die Ausrichtung der Rohre (14, 15) an den Strömungsverlauf der Abströmluft des Lüfters (11) derart angepaßt ist, daß der Strömungswiderstand minimiert ist (Fig. 1).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Ringwärmetauscher, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, mit um einen Lüfter angeordneten Rohren, denen segmentweise aufgebaute Rippen zugeordnet sind, die mit Abstand zueinander in der Längsrichtung der Rohre angeordnet und mit Durchzügen zur Aufnahme der Rohre versehen sind, und mit den Enden der Rohre zugeordneten Wasserkästen.

Ein derartiger Ringwärmetauscher ist aus der DE-A 26 10 673 bekannt. Hierbei sind um einen innenliegend angeordneten Lüfter Rundrohre auf einem konzentrischen Kreis angeordnet. Die Rundrohre sind mit Rippensegmenten versehen, die Durchzüge zur Aufnahme der Rundrohre besitzen. Bei einer anderen aus dieser Druckschrift bekannten Ausführungsform sind die Rundrohre polygonförmig um den Lüfter gruppiert. Ein derartiger Ringwärmetauscher kommt wegen seiner kompakten Bauweise insbesondere bei Kraftfahrzeug-Klimaanlagen zum Einsatz. Von dem Lüfter wird die Zuströmluft zunächst in Axialrichtung des Wärmetauschers gefördert und strömt aus diesem in Radialrichtung ab. Hierbei erfolgt eine Aufheizung der Luft an den den Lüfter umgebenden Rohren und den mit diesen versehenen Rippen. Die Form der bei dem Ringwärmetauscher zum Einsatz kommenden Rippensegmente ist derart gewählt, daß eine materialsparende Herstellung ermöglicht ist.

Aus der US-C 42 02 296 ist ein Ringwärmetauscher bekannt, bei dem Rundrohre polygonförmig um einen innenliegenden Lüfter angeordnet sind. Hierbei sind in Radialrichtung des Wärmetauschers mehrere Reihen von Rundrohren vorgesehen, denen mehrere parallel zueinander angeordnete Rippen zugeordnet sind. In Radialrichtung des Wärmetauschers sind die Rundrohre der Strömung der Abströmluft angepaßt versetzt angeordnet.

Aus der DE-B 21 07 845 ist ein umlaufender Wärmetauscher bekannt, der mit U-förmig gebogenen Rundrohren versehen ist. Hierbei sind die Schenkel der Rundrohre in radialer Richtung des Wärmetauschers versetzt angeordnet. Die Rundrohre sind um Lüfterräder gruppiert, die die aufzuheizende Luft zunächst in Axialrichtung und dann in radialer Richtung des Wärmetauschers fördern.

Bei einem anderen aus der DE-A 22 16 586 bekannten umlaufenden Wärmeaustauscher sind Flachrohre vorgesehen, die schaufelförmig angeordnet sind. Der in einem Lüftergehäuse angeordnete Wärmetauscher kann somit die aufheizende Luft mittels den schaufelförmig ausgebildeten Flachrohren fördern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Ringwärmetauscher die durch die Luftströmung verursachte Geräuschbildung zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Ringwärmetauscher der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Rohre mit nicht kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind und die Anordnung und/oder die Ausrichtung der Rohre an den Strömungsverlauf der Abströmluft des Lüfters derart angepaßt ist, daß der Strömungswiderstand minimiert ist.

Die bei der Erfindung zum Einsatz kommenden Rohre mit nicht kreisförmigem Querschnitt können verschiedenartig ausgebildet sein. Vorteilhaft kommen Flach- oder Ovalrohre zum Einsatz. Der Ringwärmetauscher kann aber auch mit Rohren versehen sein, die einen unsymmetrischen Querschnitt besitzen. Insbesondere sind längliche und mit einer Krümmung versehene Querschnittsformen einsetzbar. Bei derartigen Rohren kann deren Mantelfläche zur Führung der aus dem Lüfter abströmenden Luft eingesetzt werden. Durch die Anordnung und Ausrichtung der Rohre wird der Strömungsverlauf begünstigt, so daß eine Geräuschreduzierung erzielt werden kann. Die Anordnung und Ausrichtung der Rohre hängt von den jeweils herrschenden Strömungsverhältnissen ab. Diese werden insbesondere von der Schaufelanordnung des Lüfters und dessen Drehgeschwindigkeit beeinflußt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rohre in Richtung des Strompfades der sie durchströmenden Luft angeordnet sind, da dann minimaler Strömungswiderstand vorliegt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Der Einsatz von Ovalrohren bringt eine gute Strömungsführung der abströmenden Luft durch deren Mantelfläche und gleichzeitig einen relativ großen Förderquerschnitt für das Heizmedium mit sich.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Rohre auf mindestens einem konzentrischen Kreis um den Lüfter angeordnet. Die hieraus resultierende Kreisringform des Wärmetauschers bringt einen geringen Raumbedarf mit sich.

Bei einer anderen Ausgestaltung sind die Rohre polygonförmig um den Lüfter angeordnet.

Zur Verbesserung der Heizleistung kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß in Radialrichtung des Wärmetauschers mehrere Rohrreihen vorgesehen sind. Hierdurch kann die Kontaktzeit der aufzuheizenden Luft verlängert werden. Bei einer Ausgestaltung sind die Rohre in Radialrichtung hintereinanderliegend angeordnet. Demgemäß liegen bei dieser Ausgestaltung die Rohre auf vom Lüftermittelpunkt ausgehenden Radialstrahlen.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Rohre in Radialrichtung des Wärmetauschers zueinander versetzt angeordnet sind. Hierdurch wird eine besonders günstige Strömungsführung für die Abströmluft erzielt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Rohre in radialer Richtung des Wärmetauschers in Form von die Abströmluft führenden Leitschaufeln angeordnet sind. Somit wird die Abströmluft an der Mantelfläche der Rohre strömungsgünstig geführt. Es ist besonders günstig, wenn die Rohre in Richtung der resultierenden Abströmrichtung der Abströmluft des Lüfters angeordnet sind. Die Abströmrichtung der Abströmluft des Lüfters ist insbesondere von dessen Geschwindigkeit und Schaufelanordnung abhängig.

Zur Verbesserung des Wärmeaustausches ist der erfindungsgemäße Ringwärmetauscher mit an den Rohren angeordneten Rippen versehen, die als Rippensegmente aufgebaut sind. Hierbei sind an den Rippensegmenten mit der Anordnung und Ausrichtung der Rohre entsprechende Durchzüge vorgesehen. Derartige Rippensegmente sind materialsparend herzustellen, da bei der Herstellung wenig Restmaterial anfällt.

In vorteilhafter Weiterbildung sind in Radialrichtung des Wärmetauschers mehrere hintereinander angeordnete Rippensegmente vorgesehen. Hierdurch wird eine besonders große Wärmeaustauschfläche erzielt.

Um unerwünschte Neben- oder Bypass-Strömungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Rippensegmente in Radialrichtung des Wärmetauschers zueinander versetzt angeordnet sind. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Rippensegmente näherungsweise Z-förmig zueinander versetzt angeordnet sind.

Eine besonders materialsparende Herstellung kann dadurch erreicht werden, daß die Rippensegmente streifenförmig ausgebildet sind. Hierbei können die Rippensegmente vorteilhaft einen nicht konzentrisch zueinander verlaufenden Innen- und Außenradius aufweisen. Hierdurch kann eine weitere Reduzierung des Materialbedarfs bei der Herstellung erzielt werden, da die Rippensegmente nebeneinanderliegend bei geringstem Materialaufwand aus einem Blech gestanzt werden können.

Weiterhin kann ein Grundsegment vorgesehen sein, aus dem wahlweise verschiedenartige Rippensegmente herstellbar sind. Abhängig von der Trennung des Grundsegments können somit Rippensegmente mit unterschiedlichen Rohrreihen und/oder Durchmesser hergestellt werden. Bei polygonförmig angeordneten Rohren ist hiermit auch die Anzahl der Ecken variabel anpaßbar.

Sofern die Rohre des Ringwärmetauschers polygonförmig angeordnet sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Rippensegmente näherungsweise Trapezform besitzen. Auch hierdurch wird eine weitgehend überschußfreie Herstellung möglich. Die Rippensegmente können dann derart an dem Wärmetauscher eingebaut sein, daß benachbarte Rippensegmente an ihren Schmalseiten aneinanderstoßen. Sofern mehrere Rohrreihen vorgesehen sind, können die Rippensegmente in Radialrichtung des Wärmetauschers mit parallel zueinander liegenden Durchzügen versehen sein.

Zur weiteren Verbesserung der Strömungsführung kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Zuströmluft des Lüfters führende Leitmittel vorgesehen sind. Hierbei können bevorzugt Leitschaufeln vorgesehen sein, die im Bereich des anströmseitigen Wasserkastens angeordnet sind. Derartige Leitschaufeln tragen infolge der verbesserten Strömungsführung zu einer weiteren Geräuschverminderung bei. Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Leitschaufeln am Wasserkasten integriert ausgebildet sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus vorteilhaften Ausführungsformen, die in der Zeichnung dargestellt sind und die nachfolgend beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ringwärmetauschers,

Fig. 2 bis Fig. 5 einen Horizontalschnitt in schematischer Darstellung zur Verdeutlichung von Anordnungsvarianten der Rohre,

Fig. 6a bis 11b Ausführungsvarianten des Rippen-Rohrblockes bei konzentrisch angeordneten Wärmetauscherrohren und

Fig. 12a bis 17b weitere Ausführungsvarianten des Rippen-Rohblockes bei polygonförmig angeordneten Wärmetauscherrohren.

Der in Fig. 1 dargestellte Ringwärmetauscher (10), der in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage zum Einsatz kommt, dient der Aufheizung einer Luftströmung, deren Verlauf durch die Pfeile (A, B, C) gekennzeichnet ist. Der ringförmig ausgebildete Wärmetauscher (10) besitzt innenliegend einen Lüfter (11), dessen Lüfterrad (12) die Luft zunächst in Axialrichtung des Ringwärmetauschers (10) ansaugt und dann radial durch einen Rippen- Rohrblock (13) fördert. Ein in dem Rippenrohrblock (13) zirkulierendes Heizmedium bewirkt hierbei die Aufheizung der durch den Ringwärmetauscher (10) strömenden Luft.

Im einzelnen besitzt der Ringwärmetauscher (10) folgenden Aufbau. Der Rippen-Rohrblock (13) besteht aus auf konzentrischen Kreisen (26, 27) um den Lüfter koaxial zu diesem angeordneten Ovalrohren (14, 15), die an ihren gegenüberliegenden Endbereichen in Rohrböden (16, 17) münden. Hierbei sind die Endbereiche der Rohre (14, 15) gegenüber den Rohrböden (16, 17) abgedichtet. Den Rohrböden (16, 17) ist jeweils ein Wasserkasten (18, 19) zugeordnet, der näherungsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt und vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist. Der Wasserkasten (19) ist mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Zulauf für ein Heizmedium, vorzugsweise Wasser, verbunden. Ebenso ist dem Wasserkasten (18) ein nicht dargestellter Ablauf zugeordnet. Die Wasserkästen (18, 19) besitzen ebenfalls Ringform und erstrecken sich um den Umfang des Ringwärmetauschers (10).

Der Querschnitt des Wasserkastens (19) nimmt vom Zufluß ausgehend kontinuierlich ab, während der Querschnitt des abflußseitigen Wasserkastens (18) in Richtung des Abflusses kontinuierlich zunimmt. Hierdurch wird ein gleichmäßiger Druckabfall über den Umfang des Ringwärmetauschers (10) erzielt.

Senkrecht zu den Rohren (14, 15) des Rippen-Rohrblockes (13) sind mehrere Rippen (20) vorgesehen, die zueinander parallel angeordnet sind. Die Rippen (20) sind aus Rippensegmenten aufgebaut, auf deren Formgebung noch eingegangen wird. An den Rippen (20) sind Durchzüge (21a, 21b) eingebracht, durch die die Rohre (14, 15) geführt sind.

In dem durch den Rippen-Rohrblock (13) begrenzten Innenraum des Ringwärmetauschers (10) ist der Lüfter (11) angeordnet. Der Lüfter (11) besitzt ein Lüfterrad (12), das durch den Gebläsemotor (22) angetrieben ist. Zwischen dem Gebläsemotor (22) und dem abflußseitigen Wasserkasten (18) ist ein Luftleitblech (23) vorgesehen, das die axiale Abströmung der Luft verhindert. Das Luftleitblech (23), das aus Kunststoff hergestellt sein kann, dient gleichzeitig der Aufnahme und Halterung des Lüfters (11). Im Bereich der Einströmöffnung (24) des Ringwärmetauschers (10) sind die Einströmluft führende Leitschaufeln (25) angeordnet. Über die rosettenförmig angeordneten Leitschaufeln (25) wird die aufzuheizende Luft in den Innenraum des Ringwärmetauschers (10) angesaugt.

In den Fig. 2 bis 5 sind Anordnungsvarianten der Ovalrohre (14, 15) schematisch dargestellt. Gemäß Fig. 2 sind die Ovalrohre (14) des Rippen-Rohrblocks (13) auf einem innenliegenden Kreis (26) angeordnet. Demgegenüber liegen die Ovalrohre (15) auf einem außenliegenden Kreis (27), der konzentrisch zum Kreis (26) ist. Demgemäß sind an dem in Fig. 2 dargestellten Rippen- Rohrblock (13) zwei Rohrreihen ausgebildet. Für beide Rohrreihen ist die Ausrichtung der Rohre (14, 15) gleich. Wie aus den in Fig. 2 eingezeichneten Konstruktionslinien (28, 29, 30) hervorgeht, sind die Längsachsen der Rohre (14, 15) jeweils gleich ausgerichtet.

Durch die Anordnung der Rohre (14, 15) wird eine Führung der Abströmluft an deren Mantelfläche erreicht. Hierbei erfolgt gleichzeitig eine Erwärmung der abströmenden Luft. Die aus Fig. 2 hervorgehende Anordnung und Ausrichtung der Rohre (14, 15) führt zu einem geringen Strömungswiderstand des Rippen-Rohrblockes (13), so daß gleichzeitig eine Geräuschreduzierung bewirkt wird.

Fig. 3 zeigt ebenfalls zwei Rohrreihen mit Rohren (14, 15), die auf zum Lüfter (11) konzentrischen Kreisbahnen (26, 27) angeordnet sind. Hierbei sind die Längsachsen der Rohre (14, 15) radial ausgerichtet. In einem Teilbereich des Rippen-Rohrblocks (13) sind die Ovalrohre (14, 15) versetzt zueinander angeordnet.

In Fig. 4 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der die Rohre (14, 15) ebenfalls auf zum Lüftermittelpunkt konzentrischen Kreisen (26, 27) in zwei Reihen angeordnet sind. Hierbei weisen die innenliegend angeordneten Rohre (14) eine andere Anordnung und Ausrichtung auf als die außenliegend angeordneten Ovalrohre (15). Auf dem innenliegenden Kreis (26) sind die Ovalrohre (14) mit einem engeren Abstand zueinander angeordnet als die Ovalrohre (15) auf dem außenliegenden Kreis (27). Die Ausrichtung der innenliegend angeordneten Ovalrohre (14) wird durch Tangentenbildung an einen konzentrischen Kreis (32) erhalten. Ein zu diesem Kreis (32) konzentrischer Kreis (33), der einen kleineren Radius aufweist, bestimmt die Ausrichtung der auf der Kreislinie (27) angeordneten Ovalrohre (15). Die Ausrichtung der Ovalrohre (15) wird durch Tangentenbildung an dem innenliegend angeordneten Kreis (33) erhalten. Benachbarte Ovalrohre (14, 15) der beiden Rohrreihen bilden gleichsam Leitschaufeln für die aus dem Lüfter (11) abströmende Luft. Die gekrümmte Strömungsführung führt ebenfalls zu einem geringen Strömungswiderstand der Ovalrohre (14, 15) des Rippen-Rohrblockes (13).

Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnungsvariante der Rohre (14, 15) liegt sowohl versetzte Anordnung als auch unterschiedliche Anstellwinkel der Ovalrohre (14, 15) vor. Die Ausrichtung der Ovalrohre (14, 15) wird durch Tangentenbildung an einem konzentrischen innenliegenden Kreis (34) erhalten.

In den Fig. 6a bis 11b ist die Ausführung der Rippen (20) des Rippen-Rohrblockes (13) weiterer Ausführungsvarianten dargestellt. Um eine materialsparende Herstellung zu ermöglichen, bauen sich die Rippen (20) aus mehreren aneinanderliegenden Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) auf. Die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) gemäß Fig. 6a sind prinzipiell gleichgestaltet und liegen mit ihren Schmalseiten (35, 36) aneinander. An den Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) sind Durchzüge (21a, 21b) für die Ovalrohre (14, 15) ausgebildet. Die Durchzüge (21a, 21b) sind entsprechend der Anordnung und Ausrichtung der Ovalrohre (14, 15) an den Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) eingebracht. Jedes Rippensegment (20a, 20b, 20c) ist mit Durchzügen (21) zur Aufnahme zweier Rohrreihen versehen.

Im montierten Zustand bilden die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) eine Rippe (20) mit kreisförmiger Innenkante (37). Demgegenüber weist die durch die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) gebildete Außenkante (38) einen nicht kreisförmigen Verlauf auf. Diese Formgebung, die zu keiner Funktionsbeeinträchtigung des Rippen- Rohrblockes (13) führt, hat jedoch bei der Herstellung Vorteile, da hierdurch eine materialsparende Herstellung möglich ist. Die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) bei der Herstellung geht aus Fig. 6b hervor. Die Herstellung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) erfolgt zweckmäßigerweise in einem Stanzverfahren.

In den Fig. 7a und 7b ist eine weitere Ausführungsvariante des Rippen-Rohrblockes (13) dargestellt. Zur Beschreibung der Fig. 7a und 7b sollen die bei der Beschreibung der Fig. 6a und 6b eingeführten Bezugszeichen ebenfalls verwendet werden. Die in Fig. 7a dargestellte Rippe (20) ist mit konzentrisch in zwei Reihen angeordneten Durchzügen (21a, 21b) versehen. Die Durchzüge (21a, 21b) verschiedener Reihen der Rippe (20) sind versetzt zueinander angeordnet und weisen unterschiedliche Ausrichtungen auf. Die Stirnkante (39) der Rippensegmente (20a, 20b) besitzt näherungsweise einen Z-förmigen Verlauf, wodurch unerwünschte Bypass- Strömungen der Abströmluft verhindert werden. Während die Innenkante (37) der Rippe (20) kreisförmig verläuft, weicht die Außenkante (38) geringfügig von der Kreisform ab. Aus Fig. 7b geht die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b) bei deren Herstellung hervor.

Aus den Fig. 8a und 8b ist eine weitere Variante der Rippen (20) ersichtlich, bei der die Durchzüge (21a, 21b) in zwei Reihen auf konzentrischen Kreislinien angeordnet sind. Die Durchzüge (21a, 21b) verschiedener Reihen besitzen gleiche Ausrichtung. Die Rippe (20) baut sich ebenfalls aus mehreren Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) auf, wobei an jedem Rippensegment (20a, 20b, 20c) zwei Reihen von Durchzügen (21a, 21b) eingebracht sind. Die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b) bei der Herstellung geht aus der Fig. 8b hervor.

Die Rippen (20) des Rippen-Rohrblockes (13) gemäß Fig. 9a sind aus Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) aufgebaut, die jeweils mit zwei Durchzugsreihen versehen sind, die auf konzentrischen Kreisen (26, 27) angeordnet sind. Die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) der Rippe (20) bilden eine kreisförmige Innenkante (37). Demgegenüber besitzt die Außenkante (38) der Rippen (20) des Rippen-Rohrblockes (13) einen von der Kreisform abweichenden Verlauf. Die einzelnen Rippensegmente (20a, 20b, 20c) stoßen mit ihren schräg verlaufenden Schmalseiten (35, 36) aneinander. Aus Fig. 9b geht hervor, daß die Herstellung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) mit wenig Materialüberschuß erfolgen kann.

Bei der in Fig. 10a dargestellten Ausführungsform des Rippen- Rohrblocks (13) sind dessen Rippen (20) aus mehreren Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) aufgebaut, die ähnlich den Rippensegmenten (20a, 20b) gemäß Fig. 10a ausgebildet sind. Die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) besitzen jeweils eine Z-förmig verlaufende Vorder- und Hinterkante (35 und 36). Jedes Rippensegmente (20a, 20b, 20c) ist mit zwei konzentrisch angeordneten Durchzugsreihen mit Durchzügen (21a, 21b) versehen. Hierbei sind die Durchzüge (21a, 21b) verschiedener Durchzugsreihen versetzt zueinander angeordnet.

Die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) bilden eine kreisförmige Innenkante (37). Demgegenüber weicht die Außenkante (38) geringfügig von der Kreisform ab.

Aus Fig. 10b geht die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) der Fig. 10a bei der Herstellung hervor. Demgemäß wird auch in diesem Fall eine materialsparende Herstellung ermöglicht, da Verschnitt lediglich an den Rändern des Streifenbandes auftritt.

Der Rippen-Rohrblock (13) gemäß Fig. 11a besitzt Rippen (20), die mit zwei auf konzentrischen Kreisen (26, 27) angeordneten Durchzugsreihen versehen sind. Die Durchzüge (21a, 21b) der Durchzugsreihen zur Aufnahme der Ovalrohre (14, 15) sind mit gleicher Ausrichtung radialliegend zueinander angeordnet. Die Rippen (20) bestehen aus mehreren Rippensegmenten (20a, 20b, 20c), die mit ihren Stirnseiten aneinanderliegen. Die Innenkante (37) und die Außenkante (38) der Rippen (20) besitzt jeweils einen polygonförmigen Verlauf. Die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) während der Herstellung ist in Fig. 11b dargestellt.

In den Fig. 12a bis 17a sind die Rippen (20) eines Rippen- Rohrblocks (13) dargestellt, bei dem die Ovalrohre (14, 15) polygonförmig angeordnet sind. Es sei angemerkt, daß bei diesen Ausführungsvarianten ebenfalls die Wasserkästen (18, 19) Polygonform annehmen.

Die Rippen (20) des in Fig. 12a dargestellten Rippen-Rohrblockes (13) besitzen mehrere Rippensegmente (20a, 20b, 20c), in die jeweils zwei Durchzugsreihen für Durchzüge (21a, 21b) eingebracht sind. Die Durchzugsreihen sind hierbei zueinander parallel angeordnet. Die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) besitzen jeweils Trapezform und stoßen mit ihren Kanten (35, 36) aneinander. Die Trapezform der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) bringt sowohl einen polygonförmigen Verlauf der Innenkante (37) als auch der Außenkante (38) der Rippe (20) mit sich. Hierbei umschließt die Innenkante (37) einen Innenkreis (40), der einen größeren Durchmesser als der Außenradius des Lüfterrades (12) aufweist.

Fig. 12b zeigt die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) bei deren Herstellung. Auch bei trapezförmig ausgebildeten Rippensegmenten (20a, 20b) ist eine materialsparende Herstellung möglich.

In den Fig. 13a und 14a sind prinzipiell ähnliche Varianten des Rippen-Rohrblockes (13) wie die in Fig. 12a dargestellte gezeigt.

Bei dem in Fig. 15a dargestellten Rippen-Rohrblock (13) bauen sich die Rippen (20) aus Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) auf, die einen abgeknickten Endbereich (41) besitzen. Die einzelnen Rippensegmente (20a, 20b, 20c) sind mit jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Durchzugsreihen versehen. Hierbei sind die Durchzüge (21a, 21b) versetzt zueinander und mit unterschiedlicher Ausrichtung angeordnet. Die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) bei deren Herstellung geht aus Fig. 15b hervor.

Bei der in Fig. 16a dargestellten Ausführungsform sind die Rippen (20) des Rippen-Rohrblocks (13) aus trapezförmigen Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) aufgebaut. Hierbei ist jedes Rippensegment (20a, 20b, 20c) mit zwei parallel zueinander angeordneten Durchzugsreihen versehen. Die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) sind derart versetzt zueinander angeordnet, daß sowohl die Innenkante (37) als auch die Außenkante (38) einen sägezahnähnlichen Verlauf annehmen. Die Durchzüge (21a, 21b) der Rippen (20) verschiedener Durchzugsreihen sind zueinander versetzt angeordnet. Fig. 16b zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Rippensegmentes (20a) der Rippe (20) gemäß Fig. 16a.

Fig. 17a zeigt eine weitere Ausführungsform eines Rippen- Rohrblocks (13), bei dem jedoch drei Rohrreihen mit Ovalrohren vorgesehen sind. Die polygonförmig angeordneten Rohre sind mit Rippen (20) versehen, die sich aus mehreren Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) aufbauen. Jedes Rippensegment (20a, 20b, 20c) ist mit drei parallel zueinander angeordneten Reihen von Durchzügen (21a, 21b, 21c) für Ovalrohre versehen. Hierbei sind die Durchzüge (21a, 11b, 21c) verschiedener Durchzugsreihen versetzt zueinander angeordnet. Demgemäß besitzen auch die Ovalrohre des Rippen-Rohrblockes (13) gemäß Fig. 17a eine derartige Anordnung. Hierdurch wird eine gute Strömungsführung der aus dem nicht dargestellten Lüfter abströmenden Luft mit geringem Strömungswiderstand erzielt.

Die Rippensegmente (20a, 20b, 20c), die jeweils trapezförmig ausgebildet sind, bilden eine polygonförmige Innenkante (37) und Außenkante (38). Die Anordnung der Rippensegmente (20a, 20b, 20c) bei deren Herstellung geht aus Fig. 17b hervor.

Die in den Fig. 12a, 13a, 14a, 16a, 17a dargestellten Rippensegmente (20a, 20b, 20c) sind aus einem gemeinsamen Grundsegment herstellbar. Das mit einem bestimmten Durchzugsraster versehene Grundsegment kann durch wahlweise Abtrennung zur Herstellung von Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) dienen, die Rippen (20) mit unterschiedlichem Innendurchmesser (40), Durchzugsreihen oder Eckenzahl bilden.

Allen vorstehend beschriebene Ausführungsformen des Rippen- Rohrblocks (13) ist gemeinsam, daß durch die Anordnung und Ausrichtung der Ovalrohre eine Strömungsführung für die aus dem Lüfter abströmende Luft erzielt wird, die einen geringen Strömungswiderstand aufweist. Hierdurch wird die bei Kraftfahrzeugen unerwünschte Geräuschbildung reduziert. Weiterhin kann mit den aus Rippensegmenten (20a, 20b, 20c) aufgebauten Rippen (20) des Rippen-Rohrblocks (13) eine materialsparende Herstellung erreicht werden. Hierdurch sind die Herstellungskosten für einen derartig ausgebildeten Ringwärmetauscher (10) infolge der materialsparenden Herstellung gering.


Anspruch[de]
  1. 1. Ringwärmetauscher, insbesondere für eine Kraftfahrzeug- Klimaanlage, mit um einen Lüfter angeordneten Rohren, denen segmentweise aufgebaute Rippen zugeordnet sind, die mit Abstand zueinander in der Längsrichtung der Rohre angeordnet und mit Durchzügen zur Aufnahme der Rohre versehen sind, und mit den Enden der Rohre zugeordneten Wasserkästen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) mit nicht kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind und die Anordnung und/oder die Ausrichtung der Rohre (14, 15) an den Strömungsverlauf der Abströmluft des Lüfters (11) derart angepaßt ist, daß der Strömungswiderstand minimiert ist.
  2. 2. Ringwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre als Ovalrohre (14, 15) ausgebildet sind.
  3. 3. Ringwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) auf mindestens einem konzentrischen Kreis (26, 27) um den Lüfter (11) angeordnet sind.
  4. 4. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) polygonförmig um den Lüfter (11) angeordnet sind.
  5. 5. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Radialrichtung des Ringwärmetauschers (10) mehrere Rohrreihen vorgesehen sind.
  6. 6. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) in Radialrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind.
  7. 7. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) in Radialrichtung des Ringwärmetauschers (10) zueinander versetzt angeordnet sind.
  8. 8. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) in Radialrichtung des Ringwärmetauschers (10) mit verschiedener Ausrichtung angeordnet sind.
  9. 9. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) in radialer Richtung des Ringwärmetauschers (10) in Form von die Abströmluft führenden Leitschaufeln angeordnet sind.
  10. 10. Ringwärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (14, 15) in Richtung der resultierenden Abströmgeschwindigkeit der Abströmluft des Lüfters (11) angeordnet sind.
  11. 11. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rippensegmente (20a, 20b, 20c) vorgesehen sind, die mit der Anordnung und Ausrichtung der Rohre (14, 15) entsprechenden Durchzügen (21a, 21b, 21c) versehen sind.
  12. 12. Ringwärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Radialrichtung des Ringwärmetauschers (10) mehrere hintereinander angeordnete Rippensegmente (20a, 20b, 20c) vorgesehen sind.
  13. 13. Ringwärmetauscher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) in Radialrichtung des Ringwärmetauschers (10) zueinander versetzt angeordnet sind.
  14. 14. Ringwärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) näherungsweise Z-förmig zueinander versetzt angeordnet sind.
  15. 15. Ringwärmetauscher nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) streifenförmig ausgebildet sind.
  16. 16. Ringwärmetauscher nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) eine nicht konzentrisch zueinander verlaufende Innen- und Außenkante (37, 36) aufweisen.
  17. 17. Ringwärmetauscher nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundsegment vorgesehen ist, aus dem wahlweise verschiedenartige Rippensegmente herstellbar sind.
  18. 18. Ringwärmetauscher nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) polygonförmig angeordneter Rohre (14, 15) näherungsweise Trapezform besitzen.
  19. 19. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Rippensegmente (20a, 20b, 20c) an ihren Schmalseiten (35, 36) aneinanderstoßen.
  20. 20. Ringwärmetauscher nach Anspruch 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippensegmente (20a, 20b, 20c) in Radialrichtung des Wärmetauschers mit parallel zueinander liegenden Durchzügen (21a, 21b, 21c) versehen sind.
  21. 21. Ringwärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmluft des Lüfters (11) führende Leitmittel (25) vorgesehen sind.
  22. 22. Ringwärmetauscher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Leitschaufeln (25) vorgesehen sind, die im Bereich des anströmseitigen Wasserkastens (19) angeordnet sind.
  23. 23. Ringwärmetauscher nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (25) am Wasserkasten (19) integriert ausgebildet sind.






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