DE19858499A1 - Heat exchanger has flat tubes on at least one of two narrow sides provided with heating wire in recess and fastened there - Google Patents

Abstract

A heat exchanger consists of several parallel flat tubes (1) through which the heat-exchange medium flows. They are connected with their ends to common outward- and return-flow unions (3) flowed against on the outside by the second heat-exchange medium. To at least a part of the flat tubes are assigned electrically driven heating elements as additional heating. The flat tubes on at least one of the two narrow sides are provided with a heating wire (9) laid in a recess (8) and fastened there. The heating wire is provided with an insulation (13). The recess consists of an open groove which runs the length of the flat tubes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, bestehend aus mehreren parallel zueinander angeordneten und von einem der Wärmeübertragungsmedien durchströmten Flachrohren, die außen vom zweiten Wärmeübertragungsmedium angeströmt und mit ihren Enden an gemeinsame Zu- und Abflußstutzen für das erste Wär­ metauschmedium angeschlossen sind, wobei zumindest einem Teil der Flachrohre elektrisch betriebene Heizelemente als Zusatz­ heizung zugeordnet sind.The invention relates to a heat exchanger consisting of several arranged parallel to each other and by one of the Heat transfer media flowed through flat tubes, the outside flowed from the second heat transfer medium and with their Ends at common inflow and outflow connections for the first heat Exchange medium are connected, at least a part of the flat tubes electrically operated heating elements as an add-on heating are assigned.

Ein Wärmeübertrager dieser Art ist aus der DE 44 33 814 A1 bekannt. Dort hat man den jeweils äußeren Rohren eines Rip­ pen/Rohrblockes PTC-Elemente zugeordnet, die man jeweils an den größeren Breitseiten der Flachrohre angebracht hat. Sol­ che Wärmetauscher weisen den Vorteil auf, daß bei Einsatz in Kraftfahrzeugen, wo die Beheizung des Fahrzeuginnenraums mit­ tels des Kühlwassers des Antriebsaggregates erfolgt, Wärme nicht erst nach einer bestimmten Betriebsdauer des Motors zur Verfügung steht. Es kann vielmehr eine raschere Erwärmung des Fahrzeuginnenraumes und darüber hinaus auch eine Erwärmung der Kühlflüssigkeit des Motors ggf. schon vor dem Start des Motors über elektrische Energie erreicht werden.A heat exchanger of this type is known from DE 44 33 814 A1 known. There you have the outer tubes of a rip pen / pipe block assigned to PTC elements, which one each attached the larger broad sides of the flat tubes. Sol che heat exchangers have the advantage that when used in Motor vehicles where the heating of the vehicle interior with coolant of the drive unit takes place, heat not only after a certain operating time of the engine Available. Rather, a faster warming of the Vehicle interior and also heating the engine coolant, if necessary, before the engine starts Motors can be achieved via electrical energy.

Die Anbringung einer Vielzahl von PTC-Elementen auf den Au­ ßenflächen der Flachrohre ist jedoch relativ aufwendiger vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmeübertrager der eingangs genannten Art eine einfa­ chere Bauart zu erreichen.Attaching a variety of PTC elements to the Au The outer surface of the flat tubes is, however, relatively complex The present invention is therefore based on the object a heat exchanger of the type mentioned a simp to achieve a more secure design.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Wärmeübertrager der eingangs genannten Art durch die Erfindung vorgeschlagen, daß die Flachrohre an mindestens einer der beiden Schmalseiten mit einem in eine Ausnehmung eingelegten und dort befestigten Heizdraht versehen sind. Bei dieser Ausgestaltung wird es in relativ einfacher Weise möglich, den Heizdraht ohne zusätzli­ chen Aufwand mit dem Flachrohr zu verbinden. Dabei kann in Weiterbildung der Erfindung der Heizdraht isoliert sein und die Ausnehmung aus einer zunächst offenen Einlegenut beste­ hen, die z. B. anstelle einer äußersten Kammer des als Mehr­ kammerprofil ausgebildeten Flachrohres über die gesamte Länge des Flachrohres verläuft und an ihren beiden Wänden mit Mate­ rialschwächungen als Sollbiegestelle versehen ist, die nach dem Einlegen des Heizdrahtes zugebogen werden. Auf diese Wei­ se ist eine äußerst einfache Montage der Heizdrähte möglich, die natürlich untereinander elektrisch verbunden und mit ei­ ner Spannungsquelle verbunden werden.To solve this problem is the case of a heat exchanger initially mentioned type proposed by the invention that the flat tubes on at least one of the two narrow sides with one inserted in a recess and fastened there Heating wire are provided. With this configuration, it is in relatively easy way possible, the heating wire without additional Chen effort to connect with the flat tube. Here, in Development of the invention of the heating wire to be insulated and the recess from an initially open insertion groove is best hen the z. B. instead of an outermost chamber as more Chamber profile trained flat tube over the entire length of the flat tube runs and on both walls with mate rial weakening is provided as a predetermined bending point, which after be bent when inserting the heating wire. In this way extremely simple assembly of the heating wires is possible, which of course are electrically connected to each other and with egg ner voltage source can be connected.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von zwei Ausfüh­ rungsbeispielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:The invention is in the drawing based on two Ausfüh tion examples and is explained below. Show it:

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Wärmeübertrager nach der Erfindung, Fig. 1 is a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention

Fig. 2 die Stirnansicht des Wärmeübertragers der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II gesehen,See Fig. 2 shows the end view of the heat exchanger of Fig. 1 in the direction of the arrow II,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Eintrittsquer­ schnittes des in Fig. 2 mit III bezeichneten Pro­ filrohrstückes mit den eingesetzten Flachrohren, Fig. 3 section an enlarged view of the inlet cross the designated III Pro filrohrstückes in Fig. 2 with the inserted flat pipes,

Fig. 4 das Profilrohrstück der Fig. 3 in einer vergrößer­ ten Darstellung und in einer Seitenansicht vor dem Zusammenbau mit dem Flachrohr, Fig. 4 shows the profile pipe section of FIG. 3, in a ten to magnified representation and in a side view prior to assembly with the flat tube

Fig. 5 die Stirnansicht des Profilrohrstückes der Fig. 4 in Richtung des Pfeiles V gesehen,Seen Fig. 5 shows the end view of the profile pipe section of FIG. 4 in the direction of arrow V,

Fig. 6 die vergrößerte Darstellung eines Teilschnittes längs der Linie VI-VI durch den Wärmeübertrager der Fig. 1 und Fig. 6 is an enlarged view of a partial section along the line VI-VI through the heat exchanger of Fig. 1 and

Fig. 7a bis 7d Darstellungen der verschiedenen Herstellungsstufen eines der Flachrohre eines Wärmeübertragers nach Fig. 1 und 6. Fig. 7a to 7d representations of the various stages of manufacture of the flat tubes of a heat exchanger according to Fig. 1 and 6.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Wärmeübertrager, der aus mehre­ ren parallel zueinander angeordneten Flachrohren 1 aufgebaut ist, die auf Abstand zueinander angeordnet sind und jeweils zwischen sich lamellenartige Rippenanordnungen 2 aufnehmen. Die freien Enden 1a der Flachrohre 1 sind jeweils um 90° von den Flachrohren 1 abgebogen und untereinander aneinanderge­ legt, so daß die mit der Rippenanordnung 2 bestückten Zwi­ schenräume zwischen den Flachrohren 1 zur Seite hin abge­ schlossen sind. Diese Anordnung ermöglicht es, alle Flachroh­ re 1 identisch auszubilden. Die aneinandergelegten freien En­ de 1a verlaufen auf diese Weise schräg zu den Längsachsen der Flachrohre, so daß ein auf diese freien Enden 1a aufgeschobe­ nes Profilrohrstück 3 mit einer schrägen Anschlußkante 3a versehen werden muß, um die freien Enden 1a der Flachrohre 1 umfassen zu können. Die auf beide freien Enden der Flachrohre 1 aufgeschobenen Profilrohrstücke 3 und 3' bilden auf diese Weise jeweils Zu- und Abflußstutzen, wobei das Profilrohr­ stück 3 beim Ausführungsbeispiel den Zuflußstutzen und das Profilrohrstück 3' den Abflußstutzen für das die Flachrohre 1 durchströmende Wärmetauschmedium bildet. Figs. 1 and 2 show a heat exchanger, which is made of several ren parallel arranged flat tubes 1 constructed, arranged at a distance from each other and each accommodate between them lamellar fin assemblies 2. The free ends 1 a of the flat tubes 1 are each bent by 90 ° from the flat tubes 1 and each other aneinanderge inserted, so that the fitted with the rib assembly 2 Zvi the spaces between between the flat tubes 1 toward the side abge included are. This arrangement makes it possible to design all flat tubes re 1 identically. The juxtaposed free En de 1 a extending in this way obliquely to the longitudinal axes of the flat tubes, so that a free on these ends 1a comprise deferred nes profile tube section 3 with an oblique terminal edge 3a to be fitted to the free ends 1 a of the flat tubes 1 to be able to include. The pushed onto both free ends of the flat tubes 1 profile tube pieces 3 and 3 'each form inlet and outlet connections, the profile tube piece 3 in the embodiment forms the inlet connection and the profile tube piece 3 ' forms the outlet connection for the heat exchange medium flowing through the flat tubes 1 .

Die Fig. 3, insbesondere aber die Fig. 5, zeigt nun, daß das Profilrohrstück 3 auf den beiden gegenüberliegenden längeren Innenseiten mit einer Reihe von im gleichen Abstand zueinan­ der angeordneten nutenartigen Ausnehmungen 4 versehen ist, die jeweils paarweise sich gegenüberliegen und im Querschnitt die Form von Kreisabschnitten haben, deren Radius dem Radius an den Schmalseiten der Flachrohre 1 entsprechen. Der gegen­ seitige Abstand der Ausnehmungen 4 der Profilrohrstücke 3 und 3' ist dabei so gewählt, daß die Enden 1a der Flachrohre, wenn sie jeweils in gegenüberliegenden Ausnehmungen 4 geführt in das Profilrohrstück 3 eingeschoben werden, mit ihren fla­ chen Seiten aneinanderliegen. Die Anordnung der Profilrohr­ stücke 3, 3' ergibt daher eine wesentliche Montagevereinfa­ chung, weil die Flachrohre 1 mit ihren freien Enden 1a form­ schlüssig schon so aneinander gehalten sind, daß sie gegen­ seitig unverrückbar in der gewünschten Anordnung ausgerichtet sind. Ein so zusammengefügter Wärmeübertrager läßt sich ohne Schwierigkeiten und ohne zusätzliche Hilfsmaßnahmen einem Lötvorgang unterwerfen. Unter Umständen reicht auch eine Be­ schichtung der Rohrenden 1a mit einem elastischen Material vor dem Fügevorgang aus, um die angestrebte Dichtheit zwi­ schen den Rohrenden 1a und dem Profilrohrstück 3 zu erzielen. Fig. 3, but especially Fig. 5, shows that the profile tube piece 3 is provided on the two opposite longer inner sides with a number of the same distance to each other arranged groove-like recesses 4 , which are opposite each other in pairs and in cross section Have the shape of circular sections, the radius of which corresponds to the radius on the narrow sides of the flat tubes 1 . The opposite side spacing of the recesses 4 of the profile tube pieces 3 and 3 'is chosen so that the ends 1 a of the flat tubes, when they are inserted into opposite recesses 4 each inserted into the profile tube piece 3 , lie against one another with their flat surfaces. The arrangement of the profile tube pieces 3 , 3 'therefore results in a substantial Montagevereinfa chung, because the flat tubes 1 with their free ends 1 a form are already held together so that they are mutually immovably aligned in the desired arrangement. A heat exchanger assembled in this way can be subjected to a soldering process without difficulty and without additional auxiliary measures. Under certain circumstances, a coating of the pipe ends 1 a with an elastic material is sufficient before the joining process in order to achieve the desired tightness between the pipe ends 1 a and the profile pipe section 3 .

Wie Fig. 3 und 5 zeigen, ist das Profilrohrstück 3 mit einer Trennwand 5 etwa in seiner Mitte versehen, die als Strömungs­ leitmittel für das im Sinn der Pfeile 6 zustömende Wärme­ tauschmedium dient und vor allem die Druckfestigkeit des Rechteck-Profilrohrs erhöht.As shown in Fig. 3 and 5 show the profile pipe piece 3 is provided with a partition wall 5 approximately in its center, the guide means serves as a flow for the zustömende in the sense of arrows 6 heat exchange medium, and especially the compressive strength of the rectangular profile tube increased.

Die Fig. 6 läßt nun erkennen, daß die einzelnen Flachrohre 1 als Mehrkammerprofile ausgebildet sind, bei denen zumindest an einer Schmalseite 1' die äußerste der einzelnen Kammern 7 in der Form einer Einlegenut 8 ausgebildet ist, die nach dem Einlegen eines Heizdrahtes 9 verschlossen wird. Fig. 6 now shows that the individual flat tubes 1 are designed as multi-chamber profiles, in which at least on a narrow side 1 'the outermost of the individual chambers 7 is formed in the form of an insertion groove 8 , which is closed after inserting a heating wire 9 .

Die Fig. 6 zeigt auch, daß zwischen den einzelnen Flachrohren 1 lamellenartige Rippenanordnungen 2 vorgesehen sind, die in ihrer Längsrichtung gemäß den Pfeilen 10 mit dem zweiten Wär­ metauschmedium angeströmt sind. In der Praxis werden daher, da die Wärmeübertrager bei Kraftfahrzeugen verwendet werden, die einzelnen Kammern 7 vom Kühlmittel des Kraftfahrzeugmo­ tors durchströmt, während Luft im Sinn der Pfeile 10 zwischen den Flachrohren 1 geführt wird, die dann beispielsweise in den Fahrzeuginnenraum eintritt. Fig. 6 also shows that between the individual flat tubes 1 lamellar fin arrangements 2 are provided, which are flowed in their longitudinal direction according to the arrows 10 with the second heat exchange medium. In practice, therefore, since the heat exchangers are used in motor vehicles, the individual chambers 7 are flowed through by the coolant of the motor vehicle engine, while air is guided in the sense of the arrows 10 between the flat tubes 1 , which then enters, for example, the vehicle interior.

Die Fig. 7a bis 7d lassen nun erkennen, daß das Flachrohr 1 gemäß Fig. 7a in seiner Ausgangsform auf einer Schmalseite mit der Einlegenut 8 versehen ist, deren beide seitlichen Wände 11 im Bereich des Einlegenutbodens mit einer Material­ schwächung in der Form einer Ausnehmung 12 versehen sind. Der Abstand der Wände 11 entspricht dabei in etwa dem Durchmesser des mit einer Außenisolierung 13 versehenen Heizdrahtes 9, der in der gleichen Weise wie die Flachrohre 1 (siehe Fig. 1) in einer Z-Form gebogen sein kann. Dieser Heizdraht 9 wird in die Einlegenut 8 gemäß den Fig. 7b und 7c eingeschoben und es werden dann die beiden Seitenwände 11 in ihre Endlage 11' zu­ sammengedrückt, und zwar dadurch, daß ein entsprechendes Formwerkzeug verwendet wird und eine Verbiegung der Wände 11 um die in der Form von Vertiefungen 12 ausgebildeten Sollbie­ gestellen erfolgt. Die Heizdrähte sind dann nur noch an ihren Enden an eine elektrische Energieversorgung anzuschließen. Der Wärmeübertrager nach der Erfindung ist äußerst einfach aufzubauen und bringt die eingangs schon erwähnten Vorteile einer schnelleren Aufheizmöglichkeit sowohl des Kühlmittels des Motors als auch des Fahrzeuginnenraums mit sich. FIGS. 7a to 7d can now be seen that the flat tube 1 is shown in FIG. Fitted 7a in its original form on a narrow side of the insertion slot 8, whose two lateral walls 11 of weakness in the area of Einlegenutbodens with a material in the form of a recess 12 are provided. The distance between the walls 11 corresponds approximately to the diameter of the heating wire 9 provided with external insulation 13 , which can be bent in a Z-shape in the same way as the flat tubes 1 (see FIG. 1). This heating wire 9 is inserted into the insertion groove 8 according to FIGS. 7b and 7c and then the two side walls 11 are pressed together into their end position 11 ', namely by using a corresponding shaping tool and bending the walls 11 around them in the form of depressions 12 trained Sollbie. The heating wires are then only to be connected to an electrical power supply at their ends. The heat exchanger according to the invention is extremely simple to set up and brings with it the advantages of a faster heating-up of both the coolant of the engine and of the vehicle interior, as already mentioned.

Claims (5)

1. Wärmeübertrager bestehend aus mehreren parallel zuein­ ander angeordneten und von einem der Wärmeübertragungsmedien durchströmten Flachrohren (1), die außen vom zweiten Wärme­ übertragungsmedium angeströmt und mit ihren Enden an gemein­ same Zu- und Abflußstutzen (3, 3') angeschlossen sind, wobei zumindest einem Teil der Flachrohre (1) elektrisch betriebene Heizelemente als Zusatzheizung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (1) an mindestens einer der beiden Schmalsei­ ten mit einem in eine Ausnehmung (8) eingelegten und dort be­ festigten Heizdraht (9) versehen sind.1. Heat exchanger consisting of several parallel to each other and flowed through by one of the heat transfer media flat tubes ( 1 ), which are flowed outside from the second heat transfer medium and connected with their ends to common inlet and outlet connections ( 3 , 3 '), at least part of the flat tubes ( 1 ) are associated with electrically operated heating elements as additional heating, characterized in that the flat tubes ( 1 ) are provided on at least one of the two narrow sides with a heating wire ( 9 ) inserted into a recess ( 8 ) and fastened there . 2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Heizdraht (9) mit einer Isolierung (13) versehen ist.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heating wire ( 9 ) is provided with insulation ( 13 ). 3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausnehmung aus einer zunächst offenen Einlegenut (8) besteht, die über die gesamte Länge des Flachrohres (1) verläuft und an ihren beiden Wänden (11) mit Materialschwä­ chungen als Sollbiegestellen (12) versehen ist, die nach dem Einlegen des Heizdrahtes (9) zugebogen werden.3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the recess consists of an initially open insertion groove ( 8 ) which runs over the entire length of the flat tube ( 1 ) and on its two walls ( 11 ) with material weakening as predetermined bending points ( 12th ) is provided, which are bent after inserting the heating wire ( 9 ). 4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Heizdrähte (9) untereinander elektrisch verbun­ den und mit einer Spannungsquelle verbunden sind.4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heating wires ( 9 ) verbun to each other electrically and are connected to a voltage source. 5. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flachrohre (1) als Mehrkammerprofile ausge­ bildet sind und zumindest eine der äußersten Kammern als Ein­ legenut (8) ausgebildet ist.5. Heat exchanger according to claim 1 and 3, characterized in that the flat tubes ( 1 ) are formed as multi-chamber profiles and at least one of the outermost chambers is designed as a laying groove ( 8 ).