DE102006011626A1

DE102006011626A1 - Wärmeübertragerrohr mit Versteifungsverformungen

Info

Publication number: DE102006011626A1
Application number: DE102006011626A
Authority: DE
Inventors: Wen F. Ann Arbor Yu; Peter Troy Fredrickson
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: CN100513976C; US7182128B2; DE102006011626B4; CN1940455A; US20060201665A1

Abstract

Es wird ein Wärmeübertragerrohr für einen Wärmeübertrager und ein Verfahren zur Fertigung eines solchen Rohrs bereitgestellt. Das Wärmeübertragerrohr umfasst einander gegenüberliegende Ober- und Unterwände und die Ober- und Unterwände miteinander verbindende Stirnwände. Die Ober- und Unterwände bilden jeweils eine im Wesentlichen ebene Oberfläche, und die Stirnwände bilden jeweils eine allgemein gekrümmte Oberfläche. Die Stirnwände weisen jeweils Verformungen auf, die zur Versteifung des Wärmeübertragerrohrs in die Stirnwände eingeformt sind.

Description

Hintergrund
1. Fachgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Wärmeübertrager. Speziell bezieht sie sich auf ein Wärmeübertragerrohr für einen Wärmeübertrager.

2. Zugehörige Technik

Wärmeübertragerbaugruppen, wie z. B. Radiatoren, Heizungswärmeübertrager und Kondensatoren, für Kraftfahrzeug-Antriebsstrangkühlsysteme und Kraftfahrzeug-Klimatisierungssysteme umfassen typischerweise ein Hauptrohrpaar und einen Wärmeübertragerblock mit einer Vielzahl von horizontal zwischen den beiden Hauptrohren angeordneten Rohren. Innerhalb der Hauptrohre unterteilen Trennwände den Innenraum der Hauptrohre in mehrere fluidtechnisch voneinander getrennte Räume. Als ein Ergebnis wird bewirkt, dass das den Wärmeübertrager passierende Kältemittel allgemein horizontal über die Länge der Rohre serpentinenförmig strömt, sodass es mehr als einen Weg durch die Rohre zwischen den Hauptrohren zurücklegt. Eine Vielzahl von dünnen Wärmeübertragerlamellen ragen allgemein senkrecht aus den oberen und unteren Flächen der Rohre heraus, sodass der Oberflächenbereich der wärmeübertragenden Komponenten vergrößert wird.

Während des Betriebs des Wärmeübertragers strömt Luft über das Äußere der Rohre und zwischen den Lamellen in eine allgemein senkrecht zur Länge der Rohre verlaufende Richtung. Um die Wärmeübertragung zwischen den Lamellen und der durch sie hindurchströmenden Luft zu maximieren, haben die Lamellen und die Rohre eine vergrößerte Breite in der zum Luftstrom parallelen Richtung. Außerdem haben die Rohre zur Absenkung des Luftwiderstands eine verringerte Dicke in der zum Luftstrom vertikalen Richtung. Somit haben die Rohre ein allgemein längliches Profil mit relativ kleinen Stirnflächen und relativ großen Ober- und Unterseiten.

Der unrunde Querschnitt der Rohre kann jedoch eine nicht konstante Belastung am Umfang der Rohre bewirken. Insbesondere die längliche Konfiguration bewirkt eine stärkere Belastung in den gekrümmten Bereichen zwischen den Stirnflächen und den Ober- und Unterseiten. Deshalb können die Rohre einem vorzeitigen Bauteilausfall in diesen stärker belasteten Bereichen unterliegen.

Des Weiteren haben die Wände der Rohre eine Mindestdicke, um die Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und dem Luftstrom zu maximieren. Damit kann es unerwünscht sein, die Dicke der Rohrwände als Ausgleich für mögliche stärker belastete Bereiche zu erhöhen.

Deshalb ist es wünschenswert, Wärmeübertragerrohre mit höherer Festigkeit und ein Verfahren zur Fertigung solcher Rohre bereitzustellen.

Zusammenfassung

Zur Überwindung der Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik wird ein Wärmeübertragerrohr mit einander gegenüberliegenden, durch Stirnwände miteinander verbundenen Unter- und Oberwänden bereitgestellt. Die Ober- und die Unterwand bilden jeweils eine allgemein bogenförmige Oberfläche. Außerdem enthalten die Stirnwände jeweils eine Vielzahl von Verformungen zur Versteifung des Wärmeübertragerrohrs. Insbesondere die Verformungen umfassen eine Vertiefung oder konkave Absenkung auf der Außenfläche des Rohrs.

In einem anderen Aspekt erstrecken sich die Verformungen in einer allgemein linearen Richtung längs der Stirnwände. Insbesondere erstrecken sich die Verformungen längs der Stirnwände in einem Winkel zwischen 15° und 165° zur Längsachse des Rohrs. Noch spezieller beträgt der Winkel zwischen 15° und 75° oder zwischen 105° und 165° zur Längsachse.

In einem noch anderen Aspekt der Erfindung weist die konkave Absenkung eine Verformungshöhe auf, die im Wesentlichen gleich der Rohrdicke, im Allgemeinen zwischen 0,05 und 1,5 mm ist.

In einem wiederum anderen Aspekt der Erfindung ist das Rohr aus einer mit einem Paar Endabschnitten ausgestatteten Metalltafel geformt. Die Tafel ist zwecks Bildung eines Kanals in ihre Gegenrichtung zurückgekantet, und die Endabschnitte treffen so aufeinander und erstrecken sich so über den Kanal, dass eine innere Oberfläche der Tafel die ihr gegenüberliegende berührt. Diese Konstruktion versteift das Wärmeübertragerrohr. Alternativ kann sich nur einer der zwei Endabschnitte so über den Kanal erstrecken, dass eine innere Oberfläche der Tafel die ihr gegenüberliegende berührt. Dieser Endabschnitt kann einen allgemein bogenförmigen Querschnitt aufweisen, sodass das Rohr mit einem federähnlichen Merkmal versehen ist.

In einem weiteren Aspekt wird die Erfindung als ein Wärmeübertrager für eine Kraftfahrzeugklimaanlage bereitgestellt. Der Wärmeübertrager umfasst einen Wärmeübertragerblock, der eine Reihe von Rohren verwendet, die sich zwischen einem Paar von Hauptrohren erstrecken und die Wärmeübertragung mit einem durch den Wärmeübertrager strömenden Fluid unterstützen.

Außerdem wird ein Verfahren zur Fertigung des Rohrs und des Wärmeübertragers bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bilden einer Reihe von Verformungen in einem tafelförmigen Material, Bilden gegenüberliegender Ober- und Unterwände, sodass jede Ober- und Unterwand eine im Wesentlichen plane Oberfläche bildet, und Bilden von Stirnwänden, die die Ober- und die Unterwand miteinander verbinden. Die Stirnwände weisen eine allgemein bogenförmige Oberfläche auf, und die Vielzahl von Verformungen sind darauf ausgebildet.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nach Prüfung der nachfolgenden Beschreibung unter Berücksichtigung der Zeichnungen und beigefügten und ein Teil dieser Spezifikation bildenden Patentansprüche für Fachleute leicht erkennbar.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Draufsicht eines die Prinzipien der Erfindung verkörpernden Wärmeübertragers eines Kraftfahrzeugs.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines die Prinzipien der Erfindung verkörpernden Wärmeübertragerrohrs.
3 ist eine allgemein entlang der Linie 3-3 in 2 aufgenommene Schnittdarstellung, in der die Verformungsdicke und die Rohrdicke dargestellt sind.
4 ist eine der in 3 gezeigten ähnliche Schnittdarstellung einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung.
5 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht einer anderen alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem sich über den Kanal des Rohrs erstreckenden Paar von Versteifungsabschnitten.
6 ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung mit einem bogenförmigen Endabschnitt, der sich zur Versteifung des Rohrs über den Kanal erstreckt.
7 ist eine schematische Darstellung eines Apparats zum Formen der Verformungen in einer Materialtafel.
8 zeigt einen zweiten Apparat zum Formen der Materialtafel aus 7 in ein Rohr mit allgemein kreisförmigem Querschnitt.
9 zeigt einen dritten Apparat zum Umformen des in 8 dargestellten Rohrs in ein mit länglichem Querschnitt profiliertes Rohr.
Ausführliche Beschreibung
In 1 ist eine die Prinzipien der Erfindung verkörpernde Wärmeübertragerbaugruppe 10 dargestellt. Genauer gesagt ist die Wärmeübertragerbaugruppe 10 in 1 ein Kondensator für einen Klimaanlagenkreislauf in einem Kraftfahrzeug. Alternativ kann die Wärmeübertragerbaugruppe 10 ein Kühler, ein Heizungswärmeübertrager oder jeder beliebige andere geeignete Wärmeübertrager sein. Außerdem kann der Wärmeübertrager in Verbindung mit jedem zutreffenden Erfindungsgebiet verwendet werden.
Die Wärmeübertragerbaugruppe 10 umfasst einen Wärmeübertragerblock 12 mit einem ersten und einem zweiten Hauptrohr 14, 16, die an den gegenüberliegenden Enden angeordnet sind. Das erste Hauptrohr 14 ist an seinem oberen Ende mit einem Einlass 15 und an seinem unteren Ende mit einem Auslass 17 ausgestattet. Innerhalb des ersten Hauptrohrs 14 befinden sich ein oder mehrere Prallbleche 30, die das erste Hauptrohr 14 in fluidtechnisch getrennte Räume unterteilt. Das zweite Hauptrohr 16 ist ein integriertes Hauptrohr mit einem Verteiler und einem Zwischenbehälter/Trockner-Rohr 18, das Einrichtungen aufweist, die unerwünschtes Wasser aus dem Kältemittel entfernen, wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist. Der Wärmeübertrager 10 kann außerdem ein Paar von Haltewinkeln 20 zur Montage des Wärmeübertragers 10 am (nicht dargestellten) Fahrzeug bei Verwendung in einer (nicht dargestellten) Klimaanlage umfassen.
Der Wärmeübertragerblock 12 selbst ist ein aus einer Reihe von sich zwischen den Hauptrohren 14, 16 erstreckenden Rohren 22 bestehender Rohrstapel. Insbesondere ragen ein erstes Ende 24 der Rohre 22 in Öffnungen des ersten Hauptrohrs 14 und ein zweites Ende 26 der Rohre 22 in Öffnungen des zweiten Hauptrohrs 16 hinein. Die Rohre 22 sind allgemein parallel und vertikal zueinander gestapelt. Außerdem sind die Rohre 22 allgemein in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet, sodass zwischen den benachbarten Rohren ein Raum 28 ausgebildet ist.
Das erste und das zweite Ende 24, 26 der Rohre 22 stehen, wie voranstehend beschrieben, in Fluidkommunikation mit dem ersten und dem zweiten Hauptrohr 14, 16. Deshalb strömt das im ersten Hauptrohr 14 ankommende Kältemittel durch den durch die Rohre 22 gebildeten Kanal 31 und in das zweite Hauptrohr 16 hinein. Wie voranstehend erwähnt, unterteilen die Prallbleche 30 die Hauptrohre 14, 16 in entsprechende Kammern 32, 34, 36 und 38, und als ein Ergebnis wird bewirkt, dass das Kältemittel zurück und weiter durch verschiedene Rohre 22 und zwischen den Hauptrohren 14, 16 in einer allgemein serpentinenförmigen Weise strömt.
Im Betrieb der Wärmeübertragerbaugruppe 10 strömt Luft quer durch den Wärmeübertragerblock 12 in eine in den Zeichnungen allgemein durch einen Pfeil gekennzeichnete Luftströmungsrichtung 40. Die Luftströmung entfernt Wärme aus dem durch die Rohre 22 strömenden Kältemittel, wodurch es sich abkühlt und kondensiert.
Bezogen auf 2 sind die Rohre 22 allgemein mit länglichem Querschnitt profiliert, und sie enthalten Abschnitte, die einen oder mehrere längs durch die Rohre 22 verlaufende Strömungskanäle 42 bilden. Die Rohre 22 haben eine durch den Abstand zwischen einer oberen Wand 46 und einer unteren Wand 48 der Rohre 22 definierte Rohrhöhe 44. Außerdem weisen die Rohre 22 eine Rohrbreite 50 auf, die durch den Abstand zwischen einer vorderen Stirnwand 52 und einer hinteren Stirnwand 54 definiert ist, wobei die beiden Stirnwände jeweils allgemein senkrecht zur Luftströmungsrichtung 40 verlaufen. Eine Rohrlänge 56 ist zwischen den jeweiligen Hauptrohren 14, 16 in eine im Wesentlichen senkrecht zur Luftströmungsrichtung 40 verlaufende Richtung definiert.
Die Rohre 22 sind aus einer Tafel 37, wie z. B. eine Metalltafel, mit einer ersten und einer zweiten Kante 39, 41 geformt. Die Tafel 37 ist in ihre Gegenrichtung zurückgekantet, sodass sich die Kanten 39, 41 zueinander erstrecken und aneinander stoßen, um allgemein in der Mitte oder in der Längsachse 78 des Rohrs 22 eine Naht 43 zu bilden. Die Kanten 39, 41 sind an der Naht 43 mithilfe jedes beliebigen angemessenen Verfahrens, wie z. B. Schweißen, miteinander verbunden.
Zur Maximierung des Raums 28 zwischen benachbarten Rohren 22 und zur Minimierung des Abschnitts des Wärmeübertragerblocks 12, der den Luftstrom durch den Wärmeübertragerblock 12 behindert, ist die Rohrhöhe 44 wesentlich kleiner als die Rohrbreite 50. Außerdem sind zur Bereitstellung wirksamer Paarungsflächen für die die Wärmeübertragung unterstützenden Komponenten, wie z. B. solche, die nachfolgend beschrieben werden, und zur Vereinfachung der Fertigungsschritte die obere und die untere Wand 46, 48 vorzugsweise eben und zueinander parallel. Außerdem sind zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Strömung durch den Wärmeübertragerblock 12 und zur Vereinfachung der Fertigungsschritte die vordere und die hintere Stirnwand 52, 54 bogenförmig mit größtenteils konstanten Krümmungsradien. Ebenfalls zur Vereinfachung der Fertigungsschritte haben die Rohre 22 eine größtenteils konstante Wanddicke 58 bei allen vier Wänden 46, 48, 52 und 54.
Innerhalb des Raums 28 ist zwischen jeweils benachbarten Rohren 22 eine Lamelle 60 angeordnet, die die Wärmeübertragung zwischen den Rohren 22 und dem die Wärmeübertragerbaugruppe 10 durchdringenden Luftstrom verstärkt. Wie allgemein bekannt ist, weisen die Lamellen 60 ein allgemein welliges Profil oder eine Reihe von Faltungen auf, sodass sich die Lamellen 60 im Wesentlichen vollständig quer durch den Raum 28 zwischen benachbarten Rohren 22 erstrecken. Eine Reihe von Lüftungsschlitzen können an jeder Faltung der Lamellen 60 bereitgestellt sein, um die Wärmeübertragung auf die dort durchströmende Luft noch mehr zu unterstützen. Vorzugsweise erstrecken sich die Lamellen 60 ebenfalls im Wesentlichen vollständig über die Rohrbreite 50.
Bezug nehmend auf die 2 und 3 sind eine Vielzahl von Verformungen 64 zur Versteifung der Rohre 22 in die Rohre 22 geformt. Insbesondere sind die Verformungen 64 als konkave Einsenkungen oder Vertiefungen in der Außenfläche 68 der Rohre 22 und entsprechenden konvexen Schwellen auf den Innenflächen 72 der Rohre 22 geformt. Die Verformungen 64 haben eine Verformungsdicke 74, die im Wesentlichen gleich der Rohrwanddicke 58 ist.
Die Verformungen 64 erstrecken sich in eine Richtung 75, die einen Winkel 76 zu einer Längsachse 78 der Rohre 22 bildet. Die Richtung 75 ist vorzugsweise nicht parallel zur Längsachse 78, sodass die Verformungen 64 keinen unerwünschten Kontakt untereinander in den an die Stirnwände 52, 54 angrenzenden Gebieten haben. Wenn sie senkrecht zur Rohrachse 78 verlaufen, können die durch die Verformungen 64 gebildeten konvexen Schwellen innerhalb des Rohrs 22 einander berühren und den Kältemittelstrom drosseln. Deshalb ist der Winkel 76 vorzugsweise größer als 15° und kleiner als 165°.
Außerdem ist die Richtung 75 vorzugsweise nicht senkrecht zur Längsachse 78, da die Verformungen 64 eine turbulente Kältemittelströmung durch die Rohre 22 im zur vorderen und hinteren Stirnwand 52, 54 angrenzenden Gebiet verursachen können. Insbesondere können die zur Strömung senkrechten Schwellen eine turbulente sinusförmige Strömung des Kältemittels anstatt einer durch die unter einem anderen Winkel verlaufenden Verformungen 64 verursachte gleichmäßige Wirbelströmung bewirken. Deshalb liegt der Winkel zur Längsachse 78 stärker bevorzugt zwischen 15° und 75° oder zwischen 105° und 165°.
In 4 ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der ein Rohr 122 eine Oberseite 146 und eine Unterseite 148 umfasst, die im Wesentlichen nicht parallel zueinander sind. Insbesondere die Oberseite 146 bildet ein nach außen gewölbtes Profil, das bis zu einem Abstand 80 über eine zwischen den jeweiligen Oberkanten der vorderen und hinteren Stirnwand 52, 54 zeichnerisch dargestellte horizontale Ebene 82 hinausragt. Analog bildet die Unterseite 148 ein nach außen gewölbtes Profil, das bis zu einem zweiten Abstand 84 über eine zwischen den jeweiligen Unterkanten der vorderen und hinteren Stirnwand 52, 54 zeichnerisch dargestellte zweite horizontale Ebene 86 hinausragt.
Die gewölbten Seiten 146, 148 bewirken eine federähnliche Kraft zwischen der jeweiligen Seite 146 bzw. 148 und den zwischen benachbarten Rohren 22 befindlichen Lamellen 60, wodurch die Verbindung dazwischen verbessert wird. Genauer gesagt, die Lamellen 60 kontaktieren die gewölbten Seiten 146, 148 und drücken sie nach innen, sodass eine sichere Bindung zwischen den Lamellen und den jeweiligen Seiten bewirkt wird. Werden die gewölbten Seiten 146, 148 auf diese Weise zueinander nach innen gedrückt, werden sie im Wesentlichen zueinander parallel.
In 5 ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der ein Rohr 222 aus einer Metalltafel 88 mit einem ersten Endabschnitt 90, einem zweiten Endabschnitt 94 und einer durch an den Endabschnitt 100 bzw. 102 angrenzenden Biegeabschnitte 100, 102 gebildeten Naht 243 geformt ist. Die Biegeabschnitte 100, 102 bilden Winkel von etwa 90°, sodass die Endabschnitte 90, 94 im Wesentlichen rechtwinklig aus einer Oberseite 246 in Richtung einer Unterseite 248 ragen. Die Abschlusskanten 92, 96 der Endabschnitte 90, 94 kontaktieren eine innere Oberfläche 104 (siehe 6) der unteren Wand 248 und versteifen somit das Rohr 222 gegen ein Einknicken in seinem Zentrum. Die Biegeabschnitte 100, 102 sowie die Abschlusskanten 92, 96 und die innere Oberfläche 104 werden jeweils mithilfe eines angemessenen Verfahrens, wie z. B. Schweißen oder Hartlöten, miteinander verbunden. In 6 ist eine andere alternative Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der ein Rohr 322 aus einer Metalltafel 88 mit einem ersten Endabschnitt 390 und einem zweiten Endabschnitt 394 geformt ist. Der erste Endabschnitt 390 ist ein Biegeabschnitt, der die innere Oberfläche 104 des Rohrs 322 krümmt und kontaktiert. Der zweite Endabschnitt 394 ist allgemein gerade und endet in einer zweiten Kante 396, die den gebogenen ersten Endabschnitt 390 zwecks Bildung einer Naht 343 kontaktiert. Der Biegeabschnitt ist damit in der Lage, das Rohr 322 gegen Einknicken zu versteifen, wodurch eine federähnliche Wirkung durch weiteres Biegen bereitgestellt wird, wenn eine ausreichende vertikale Kraft aufgebracht wird. Analog zur in 5 gezeigten Bauform werden die zweite Kante 396, der gebogene erste Endabschnitt 390 und die innere Oberfläche 104 jeweils mithilfe eines angemessenen Verfahrens, wie z. B. Schweißen oder Hartlöten, miteinander verbunden.
Mit Bezug auf die 7 bis 9 wird ein Prozess zur Fertigung eines wie voranstehend beschriebenen Rohrs ausführlicher beschrieben. Zuerst wird ein großer flacher Zuschnitt 105 der Metalltafel 88 mit einer Oberseite 99 und einer Unterseite 101 zum Formen der Verformungen 64 zwischen eine obere und eine untere Umformwalze eingebracht. Genauer gesagt, enthält die die Oberseite 99 kontaktierende obere Walze 106 eine Vielzahl von konkaven Vertiefungen 108 und die die Unterseite 101 kontaktierende untere Walze 107 eine Vielzahl von entsprechenden konvexen Schwellen 109. Die Vertiefungen 108 und die Schwellen 109 sind im gleichen Abstand zueinander und ähnlich profiliert, und die Walzen 106, 107 drehen sich mit einer gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen. Dadurch sind die Vertiefungen 108 ununterbrochen in Flucht mit den Schwellen 109, sodass die Schwellen 109 die Unterseite 101 aufwärts verformen, während die entsprechenden Vertiefungen 108 das verdrängte Material aufnehmen.
Anschließend werden, wie in 8 dargestellt ist, die jeweiligen Kanten 39, 41 zueinander gebogen, sodass die Metalltafel 88 in einen allgemein ringförmigen Zustand 110 geformt wird. Genauer gesagt, rotieren eine rechte und eine linke Seitenwalze 111, 112 in entgegengesetzten Richtungen, sodass die Metalltafel 88 vorwärts geführt wird. Die Walzen 111, 112 haben bogenförmige Oberflächen 113, um die Kanten 39, 41 zueinander zu biegen, sodass eine Naht 43 definiert und der ringförmige Zustand 110 der Metalltafel 88 gebildet werden. Eine Abdichtungseinrichtung, wie z. B. ein Schweißgerät 114, kann bereitgestellt werden, um die jeweiligen Kanten 39, 41 an der Naht 43 miteinander zu verbinden.
Bezug nehmend auf 9 wird anschließend das mit länglichem Querschnitt profilierte Rohr 22 durch Zusammendrücken der gegenüberliegenden Seiten der Metalltafel 88 im ringförmigen Zustand 110 geformt. Genauer gesagt, rotieren die obere und die untere Walze 115, 116 in entgegengesetzte Richtungen, sodass die Metalltafel 88 vorwärts geführt wird. Die Walzen 115, 116 haben allgemein gerade Mantellinien 117 zum jeweiligen Verformen der oberen und der unteren Wand 46, 48 der Metalltafel 88 zueinander. Wenn sich die obere und die untere Wand 46, 48 einander nähern, bewegen sich die vordere und die hintere Stirnwand 52, 54 voneinander weg und vergrößern die Breite 50 des Rohrs 22.
Die obere und die untere Walze 115, 116 können alternativ allgemein bogenförmige Mantellinien zum Formen des in 4 dargestellten Rohrs 122 mit einer gewölbten oberen und einer gewölbten unteren Wand 146, 148 haben. Die Walzen können außerdem alternativ an den Seiten der Metalltafel 88 im ringförmigen Zustand 110 positioniert werden, sodass die Naht 43 entweder an der vorderen Stirnwand 52 oder der hinteren Stirnwand 54 verläuft. Außerdem kann das Rohr 22 aus einem geeigneten alternativen Material, wie z. B. Plastwerkstoff, zusammengesetzt sein.
Außerdem kann das Rohr 22 auch durch andere angemessene Verfahren, wie z. B. Fließpressen, geformt werden. In diesem alternativen Prozess wird ein Materialrohling vorzugsweise in ein wie in den Figuren dargestelltes mit länglichem Querschnitt profiliertes Rohr extrudiert. Anschließend wird die Außenseite des Rohrs in einem angemessenen Verfahren, wie z. B. Prägen, verformt, um die Verformungen zu formen.

10: Wärmeübertragerbaugruppe bzw. Wärmeübertrager
12: Wärmeübertragerblock
14: erstes Hauptrohr
15: Einlass
16: zweites Hauptrohr
17: Auslass
18: Zwischenbehälter/Trockner-Rohr
20: Haltewinkel
22: Rohre bzw. Rohr bzw. Wärmeübertragerrohr
24: erstes Ende
26: zweites Ende
28: Raum
30: Prallbleche
31: Kanal
32: Kammer
34: Kammer
36: Kammer
37: Tafel
38: Kammer
39: erste Kante
40: Luftströmungsrichtung
41: zweite Kante
42: Strömungskanäle
43: Naht
44: Rohrhöhe
46: obere Wand
48: untere Wand
50: Rohrbreite
52: vordere Stirnwand
54: hintere Stirnwand
56: Rohrlänge
58: Wanddicke
60: Lamellen
64: Verformungen
68: Außenfläche
72: Innenflächen
74: Verformungsdicke
75: Richtung
76: Winkel
78: Längsachse bzw. Rohrachse
80: Abstand
82: horizontale Ebene
84: zweiter Abstand
86: zweite horizontale Ebene
88: Metalltafel
90: erster Endabschnitt
92: Abschlusskante
94: zweiter Endabschnitt
96: Abschlusskante
99: Oberseite
100: Biegeabschnitt
101: Unterseite
102: Biegeabschnitt
104: innere Oberfläche
105: Zuschnitt
106: obere Walze
107: untere Walze
108: konkave Vertiefungen
109: konvexe Schwellen
110: ringförmiger Zustand
111: rechte Seitenwalze
112: linke Seitenwalze
113: bogenförmige Oberflächen
114: Abdichtungsgerät (Schweißgerät)
117: Mantellinie
122: Rohr
146: gewölbte Oberseite
148: gewölbte Unterseite
222: Rohr
243: Naht
246: Oberseite
248: Unterseite bzw. untere Wand
322: Rohr
343: Naht
390: erster Endabschnitt
394: zweiter Endabschnitt
396: zweite Kante

Claims

Wärmeübertragerrohr (22) für einen Wärmeübertrager (10), umfassend: – gegenüberliegende obere und untere Wände (46, 48), wobei jede der oberen und unteren Wände (46, 48) eine im Wesentlichen ebene Oberfläche bildet; und – gegenüberliegende Stirnwände (52, 54), die die oberen und unteren Wände (46, 48) miteinander verbinden, wobei jede der Stirnwände (52, 54) eine allgemein bogenförmige Oberfläche mit einer darin eingeformten Vielzahl von Verformungen (64) aufweist, die das Wärmeübertragerrohr (22) versteifen.
Wärmeübertragerrohr (22) nach Anspruch 1, wobei die Verformungen (64) nur an den Stirnwänden (52, 54) geformt sind.
Wärmeübertragerrohr (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verformungen (64) allgemein linear sind.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, außerdem eine längs des Wärmeübertragerrohrs (22) erstreckende Längsachse (78) umfassend, wobei sich die Verformungen (64) an den Stirnwänden (52, 54) in einem Winkel von 15° bis 165° zur Längsachse (78) erstrecken.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Winkel zur Längsachse (78) zwischen 15° und 75° liegt.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Winkel zur Längsachse (78) zwischen 105° und 165° liegt.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Wärmeübertragerrohr (22) einen Kanal bildet und die Verformungen (64) mit einer Verformungshöhe in den Kanal auskragen.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Wärmeübertragerrohr (22) eine Rohrdicke hat und die Verformungshöhe im Wesentlichen gleich der Rohrdicke ist.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Verformungshöhe im Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 1,5 mm liegt.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die oberen, unteren und Stirnwände (46, 48, 52, 54) durch eine Metalltafel (88) mit einem ersten Endabschnitt (90) und einem zweiten Endabschnitt (94) gebildet sind, wobei der erste und der zweite Endabschnitt (90, 94) miteinander verbunden sind, sodass ein Kanal gebildet wird.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sich mindestens einer des ersten und des zweiten Endabschnitts (90, 94) über ein Inneres des Kanals erstreckt und eine innere Oberfläche (104) der Metalltafel (88) kontaktiert, wodurch das Wärmeübertragerrohr (22) gegen Einknicken versteift wird.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mindestens einer des ersten und des zweiten Endabschnitts (90, 94), die sich über den Kanal erstrecken, ein allgemein bogenförmiges Profil hat.
Wärmeübertragerrohr (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei sich der erste und der zweite Endabschnitt (90, 94) über den Kanal erstrecken und die innere Oberfläche (104) der Metalltafel (88) kontaktieren.
Wärmeübertrager (10) für ein Fahrzeug, umfassend: – einen Wärmeübertragerblock (12) mit einer Vielzahl von Wärmeübertragerrohren (22), die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Ende des Wärmeübertragerblocks (12) erstrecken und einen Fluidströmungsweg bilden; – einen Einlass (15) in Fluidkommunikation mit dem Wärmeübertragerrohr (22); und – einen Auslass (17) in Fluidkommunikation mit dem Wärmeübertragerrohr (22); – wobei das Wärmeübertragerrohr (22) umfasst: – gegenüberliegende obere und untere Wände (46, 48); und – Stirnwände (52, 54), die die oberen und unteren Wände (46, 48) miteinander verbinden und ein allgemein bogenförmiges Profil aufweisen, wobei eine in den Stirnwänden (52, 54) eingeformte Vielzahl von Verformungen (64) das Wärmeübertragerrohr (22) versteifen.
Wärmeübertrager (10) nach Anspruch 14, wobei die oberen, unteren und Stirnwände (46, 48, 52, 54) durch eine Metalltafel (88) mit einem ersten Endabschnitt (90) und einem zweiten Endabschnitt (94) gebildet sind, wobei der erste und der zweite Endabschnitt (90, 94) miteinander verbunden sind, sodass ein Kanal gebildet wird, und wobei sich mindestens einer des ersten und des zweiten Endabschnitts (90, 94) über den Kanal erstreckt und eine innere Oberfläche (104) der Metalltafel (88) kontaktiert.
Wärmeübertrager (10) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Verformungen (64) allgemein linear und in einem Winkel zwischen 30° und 60° zu einer Längsachse (78) des Wärmeübertragerrohrs (22) orientiert sind.
Wärmeübertrager (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Verformungen (64) allgemein linear und in einem Winkel zwischen 120° und 150° zu einer Längsachse (78) des Wärmeübertragerrohrs (22) orientiert sind.
Verfahren zur Fertigung eines Wärmeübertragerrohrs (22), umfassend: – Bereitstellen eines Rohrmaterials; – Formen der gegenüberliegenden oberen und unteren Wände (46, 48), sodass jede der oberen und unteren Wände (46, 48) eine allgemein ebene Oberfläche bildet; – Formen der Stirnwände (52, 54), die die oberen und unteren Wände (46, 48) miteinander verbinden, wobei jede der Stirnwände (52, 54) eine allgemein bogenförmige Oberfläche bildet; und – Formen einer Vielzahl von Verformungen (64) in das Rohrmaterial, wobei die Verformungen (64) mindestens teilweise in den Stirnwänden (52, 54) angeordnet sind.
Verfahren zur Fertigung eines Wärmeübertragerrohrs (22) nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Formens einer Vielzahl von Verformungen (64) das Führen des Rohrmaterials durch erste und zweite Walzen umfasst, wobei die erste Walze aus einer ersten Walzenoberfläche ragende Schwellen und die zweite Walze in eine zweite Walzenoberfläche eingeformte entsprechende Vertiefungen hat.
Verfahren zur Fertigung eines Wärmeübertragerrohrs (22) nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Schritt des Formens der gegenüberliegenden oberen und unteren Wände (46, 48) das Biegen des Rohrmaterials in ein Rohr und das Abflachen der oberen und unteren Wände (46, 48) des Rohrs umfasst.
Verfahren zur Fertigung eines Wärmeübertragerrohrs (22) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der Schritt des Formens der gegenüberliegenden oberen und unteren Wände (46, 48) und der Stirnwände (52, 54) das Formpressen des Rohrmaterials in ein Rohr umfasst.
Verfahren zur Fertigung eines Wärmeübertragerrohrs (22) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei der Schritt des Formens einer Vielzahl von Verformungen (64) in das Rohrmaterial das Prägen der Vielzahl von Verformungen (64) in mindestens die Stirnwände (52, 54) bildende Abschnitte umfasst.