DE19915389A1 - Mehrblock-Wärmeübertrager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrblock-Wärmeübertrager mit einer ersten Wärmeübertragereinheit, die einen ersten Wärmeübertrager-Rohrblock (1) mit wenigstens einem ersten seitlichen Sammelraum (4, 5) beinhaltet, und wenigstens einer an die erste angebaute zweiten Wärmeübertragereinheit, die einen zweiten Wärmeübertrager-Rohrblock (2) mit wenigstens einen zweiten seitlichen Sammelraum (8, 9) beinhaltet. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind der erste und der zweite Sammelraum von je einem eigenen Sammelrohr (4, 9) gebildet, und die beiden Sammelrohre sind stirnseitig ineinandergesteckt und fluiddicht verbunden, wobei in diesem Rohrverbindungsbereich der Außenquerschnitt des einen Sammelrohrs im wesentlichen dem Innenquerschnitt des anderen Sammelrohrs entspricht und eine Quertrennwand zur Trennung der beiden Sammelräume vorgesehen ist. DOLLAR A Verwendung z. B. als kombinierter Ölkühler-Gaskühler-Wärmeübertrager für Kraftfahrzeuge mit Ölkühlkreislauf und CO¶2¶-Klimaanlage.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrblock-Wärme­ übertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In einem solchen Wärmeübertrager sind zwei oder mehr Wärmeübertrager­ einheiten in eine gemeinsame Baueinheit integriert. Die ein­ zelnen Wärmeübertragereinheiten beinhalten jeweils einen Block aus Wärmeübertragerrohren und können von verschiedenen Wärmeübertragermedien durchströmt werden, um diese z. B. mit einem rohraußenseitig über die Rohrblöcke hinweggeführten Luftstrom in Wärmekontakt zu bringen. Ein solcher Mehrblock-Wärme­ übertrager eignet sich z. B. als kombinierter Ölkühler und Kondensator/Gaskühler in Kraftfahrzeugen. Mit der Ölküh­ ler-Wärmeübertragereinheit kann in einem Ölkreislauf zirku­ lierendes Betriebsöl, z. B. eines Kraftfahrzeuggetriebes, ge­ kühlt werden, während in der Kondensator- oder Gaskühler-Wärme­ übertragereinheit ein hochdruckseitiges Kältemittel ei­ ner Kraftfahrzeug-Klimaanlage kondensiert bzw. gekühlt werden kann.

Es ist z. B. aus den Offenlegungsschriften EP 0 367 078 A1 und EP 0 431 917 A1 bekannt, zwei Wärmeübertragereinheiten mit jeweiligem Flachrohrblock dadurch in einer gemeinsamen Bau­ einheit zu integrieren, daß die beiden Flachrohrblöcke mit zugehörigen seitlichen Sammelrohren in Blocktiefenrichtung hintereinanderliegend angeordnet und durch eine gemeinsame wärmeleitende Wellrippenstruktur miteinander verbunden wer­ den.

Bei einem in der Offenlegungsschrift DE 33 44 220 A1 offen­ barten Mehrblock-Wärmeübertrager ist in einer seitlichen Aus­ sparung eines ersten Rohrblocks einer ersten Wärmeübertrager­ einheit zwischen seitlichen. Sammelbehältern derselben ein zweiter Rohrblock samt seitlichen Sammelbehältern einer wei­ teren Wärmeübertragereinheit aufgenommen, wobei der zweite Rohrblock an eine angrenzende Abschlußwand des ersten Rohr­ blocks angeschweißt ist.

In der Offenlegungsschrift DE 195 36 116 A1 ist ein Wärme­ übertrager beschrieben, bei dem ein Rohr-/Rippenblock mit zwei seitlichen Sammelrohren dadurch in zwei Bereiche für un­ terschiedliche Wärmeübertragermedien aufgeteilt ist, daß die beiden Sammelrohre an korrespondierenden Stellen durch eine Quertrennwandanordnung in je zwei getrennte Sammelräume un­ terteilt sind, denen eigene Anschlußstrukturen zugeordnet sind. Auf Höhe dieses Trennbereichs ist in den Rohr-/Rippen­ block statt der sonst vorgesehenen Flachrohre ein Trennsteg eingefügt.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung eines Mehrblock-Wärmeübertragers der eingangs genannten Art zugrunde, bei dem mit relativ geringem Aufwand an eine erste Wärmeübertragereinheit wenigstens eine weitere Wärme­ übertragereinheit flexiblen Aufbaus thermisch weitgehend ent­ koppelt angebaut ist.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Mehrblock-Wärmeübertragers mit den Merkmalen des An­ spruchs 1. Bei diesem Wärmeübertrager sind die Rohrblöcke der verschiedenen Wärmeübertragereinheiten mit jeweils eigenen Sammelrohren versehen, was insbesondere die Verwendung von Sammelrohren mit unterschiedlich großen Querschnitten für die einzelnen Rohrblöcke ermöglicht. Je zwei Wärmeübertragerein­ heiten sind wenigstens über eine stirnseitige Sammelrohrver­ bindung miteinander verbunden, indem die beiden beteiligten Sammelrohre stirnseitig ineinandergesteckt und fluiddicht verbunden sind. Die Sammelrohre sind hierzu in diesem stirn­ endseitigen Bereich so gestaltet, daß der Außenquerschnitt des hineingesteckten Sammelrohres im wesentlichen dem Innen­ querschnitt des umgreifenden Sammelrohres entspricht. Eine im Rohrverbindungsbereich vorgesehene Quertrennwand hält die zu den beiden Sammelrohren gehörigen Sammelräume voneinander ge­ trennt. Diese Art der Integration von zwei oder mehr Wärme­ übertragereinheiten in eine gemeinsame Baueinheit hat den Vorteil, daß in flexibler Weise unterschiedliche Wärmeüber­ tragereinheiten zu einem Mehrblock-Wärmeübertrager zusammen­ gebaut sein können, d. h. an eine gegebene erste Wärmeübertra­ gereinheit lassen sich wahlweise verschiedene andere Wärme­ übertragereinheiten anbauen.

Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Mehrblock-Wärme­ übertrager besitzen die beiden Sammelrohre zweier zusam­ mengebauter Wärmeübertragereinheiten unterschiedlich große Querschnitte in ihrem Mittelbereich, in welchem jeweils die Rohre des zugehörigen Rohrblocks einmünden. Um die Sammel­ rohrverbindung zu realisieren, ist das Sammelrohr mit dem größeren Mittelbereich-Querschnitt im entsprechenden stirn­ seitigen Verbindungsbereich auf einen kleineren Querschnitt verjüngt, der dann gerade ausreicht, das Sammelrohr mit dem kleineren Querschnitt aufzunehmen. Das stirnseitig verjüngte Sammelrohr ist mit relativ wenig Aufwand durch ein Einzieh-, Hämmer- oder Aufweitverfahren oder als Fließpreßteil gefer­ tigt.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Mehrblock-Wärme­ übertrager ist im Rohrverbindungsbereich von den beiden zusammengesteckten Sammelrohren das äußere Sammelrohr an sei­ ner Innenseite und/oder das innere Sammelrohr an seiner Au­ ßenseite lotplattiert. Durch diese Maßnahme kann die Verbin­ dung der beiden Sammelrohre in einem Lötvorgang erfolgen, in welchem vorzugsweise zugleich das Dichtlöten der Wärmeüber­ tragerrohre mit den Sammelrohren und das Verlöten von Wärme­ leitrippen, falls vorhanden, mit den Wärmeübertragerrohren erfolgt.

Ein nach Anspruch 4 weitergebildeter Wärmeübertrager beinhal­ tet wenigstens zwei Rohrblöcke, die in Blockhochrichtung ne­ beneinanderliegend angeordnet sind. Zwischen den einander ge­ genüberliegenden, jeweils auf dieser Seite letzten Rohren des jeweiligen Rohrblocks befinden sich wenigstens zwei Wärme­ leitrippen und/oder ein Luftspalt und/oder eine thermisch isolierende Blockabschlußwand, so daß diese beiden Wärmeüber­ tragerrohre bei Bedarf weitestgehend thermisch voneinander entkoppelt sein können.

Bei einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Wärmeübertrager sind wenigstens zwei Wärmeübertragereinheiten mit in Block­ tiefenrichtung, d. h. in der zu den Ebenen der Rohrblöcke senkrechten Richtung, versetzten Rohrblöcken vorgesehen. Zur Realisierung der stirnseitigen Sammelrohrverbindung der bei­ den Wärmeübertragereinheiten ist ein Sammelrohr der einen Wärmeübertragereinheit mit einem U-Bogen versehen, über den es von der Ebene seines zugehörigen Rohrblocks in die dagegen versetzte Ebene des anderen Rohrblocks geführt ist, in wel­ chem das damit verbundene Sammelrohr des anderen Rohrblocks liegt. Mit dieser Maßnahme können folglich mehrere eigenstän­ dige Wärmeübertrager-Rohrblöcke weitestgehend thermisch ent­ koppelt und insbesondere ohne gemeinsame Wärmeleitrippenver­ bindung und ohne sonstige gemeinsame Verbindung der Rohr­ blockkörper in Blocktiefenrichtung versetzt in einer gemein­ samen Baueinheit angeordnet werden. Im Fall eines rohraußen­ seitig z. B. von Luft durchströmten Rohrblocks ist die Block­ tiefenrichtung hierbei parallel zur Strömungsrichtung des rohraußenseitig hindurchgeführten Mediums.

Ein nach Anspruch 6 weitergebildeter Mehrblock-Wärmeüber­ trager beinhaltet wenigstens drei Wärmeübertragereinheiten mit zugehörigen Rohrblöcken, wobei an derselben Seite einer ersten Wärmeübertragereinheit zwei weitere Wärmeübertrager­ einheiten in Längsrichtung der Wärmeübertragerrohre nebenein­ anderliegend angeordnet sind. Die im wesentlichen von der Ge­ samtlänge der Wärmeübertragerrohre bestimmte Gesamtbreite der beiden weiteren Wärmeübertragereinheiten ist bevorzugt so ge­ wählt, daß sie in etwa der Breite der dritten Wärmeübertra­ gereinheit entspricht, so daß insgesamt eine Baueinheit mit über die Bereiche der verschiedenen Wärmeübertragereinheiten hinweg ungefähr gleichbleibenden Abmessungen gebildet ist. Dies erleichtert zudem das Verbinden je eines Sammelrohres der beiden weiteren Wärmeübertragereinheiten mit einem Sam­ melrohr der ersten Wärmeübertragereinheit, da die miteinander verbundenen Sammelrohre in diesem Fall weitgehend koaxial zu­ einander liegen. In einer weiteren Ausgestaltung dieses Wär­ meübertragers sind gemäß Anspruch 7 die beiden einander zuge­ wandten Sammelräume der beiden weiteren Wärmeübertragerein­ heiten auf kompakte Weise in ein gemeinsames Sammelrohr mit entsprechender Längstrennwand integriert.

Bei einem nach Anspruch 8 weitergebildeten Mehrblock-Wärme­ übertrager ist der Querschnitt des Sammelrohres wenig­ stens einer der Wärmeübertragereinheiten kleiner gewählt als die Breite der zum Aufbau des zugehörigen Rohrblocks verwen­ deten Flachrohre. Diese münden endseitig mit tordierten End­ bereichen in das relativ dünn gehaltene Sammelrohr, das dann stirnseitig in ein Sammelrohr größeren Querschnitts einer be­ nachbarten Wärmeübertragereinheit eingefügt sein kann. Wärme­ übertragereinheiten mit solch dünnen Sammelrohren eignen sich besonders für Klimaanlagen mit hohen Betriebsdrücken, wie CO₂-Klimaanlagen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Zweiblock-Wärmeübertragers mit nebeneinanderliegenden Rohrblöcken und stirnsei­ tig verbundenen Sammelrohren,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Dreiblock-Wärmeübertragers mit zwei kleineren, sammelraumseitig aneinandergren­ zenden und an einer Seite eines größeren Rohrblocks angeordneten Rohrblöcken,

Fig. 4 eine Querschnittansicht eines gemeinsamen inneren Sammelrohres der zwei sammelraumseitig aneinander­ grenzenden Rohrblöcke von Fig. 3,

Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Zweiblock-Wärme­ übertragers mit in Blocktiefenrichtung versetzt ange­ ordneten Rohrblöcken und

Fig. 6 eine ausschnittweise Seitenansicht des Zweiblock-Wärme­ übertragers von Fig. 5.

In dem in Fig. 1 gezeigten Zweiblock-Wärmeübertrager sind zwei Wärmeübertragereinheiten mit in Blockhochrichtung neben­ einanderliegenden Rohr-/Rippenblöcken 1, 2 zu einer gemeinsa­ men Baueinheit integriert. Der zur einen, ersten Wärmeüber­ tragereinheit gehörige Rohr-/Rippenblock 1 besteht aus mehre­ ren, in Blockhochrichtung aufeinanderfolgenden Serpentinen­ flachrohren 3. Des weiteren weist diese Wärmeübertragerein­ heit zwei sich entlang gegenüberliegender Blockseiten in Blockhochrichtung erstreckende Sammelrohre 4, 5 auf. Jedes Flachrohr 3 mündet mit je einem Endbereich 3a, 3b in die bei­ den Sammelrohre 4, 5, von denen somit je nach Strömungsrich­ tung das eine zum parallelen Verteilen eines zugeführten Wär­ meübertragungsmediums auf die verschiedenen Serpentinenflach­ rohre 3 und das andere zum Sammeln dieses Wärmeübertragungs­ mediums dient, wenn es aus den Serpentinenflachrohren aus­ tritt. Dabei sind die Serpentinenflachrohre 3 jeweils mit einander zugewandten eintrittsseitigen Bereichen und einander zugewandten austrittsseitigen Bereichen nebeneinander gelegt, um unerwünschte Wärmeübertragungseffekte zwischen einem ein­ trittsseitigen Bereich des einen und einem austrittsseitigen Bereich des benachbarten Serpentinenflachrohres 3 zu vermei­ den. Zwischen benachbarten Serpentinenflachrohren 3 ebenso wie zwischen den einzelnen Windungen jedes Serpentinenflach­ rohrs 3 sind wärmeleitfähige Wellrippen 16 eingebracht. Die diversen Wellrippen sind hierbei der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 wie auch in den Fig. 3, 5 und 6 nur zu einem klei­ nen Teil explizit wiedergegeben.

Die beiden Sammelrohre 4, 5 dieser ersten Wärmeübertragerein­ heit sind mit relativ geringem Außendurchmesser gefertigt, der insbesondere kleiner ist als die Breite der verwendeten Serpentinenflachrohre 3. Aus diesem Grund sind die Flachrohr­ enden 3a, 3b gegenüber dem Flachrohrmittenbereich um 90° um die Flachrohrlängsachse tordiert in die Sammelrohre 4, 5 ein­ gefügt.

Der Rohr-/Rippenblock 2 der anderen Wärmeübertragereinheit ist aus geradlinigen Flachrohren 6 aufgebaut, wobei zu beiden Seiten jedes geradlinigen Flachrohres 6 je eine wärmeleitende Wellrippe 7 vorgesehen ist. Die geradlinigen Flachrohre 6 münden wiederum an entgegengesetzten Blockseiten in je ein dortiges Sammelrohr 8, 9. Diese beiden Sammelrohre 8, 9 be­ sitzen gegenüber denjenigen der anderen Wärmeübertragerein­ heit einen größeren Außen- und Innendurchmesser, wobei der Innendurchmesser insbesondere so ausreichend groß gewählt ist, daß die geradlinigen Flachrohre 6 mit nicht tordierten Enden, die quer zur Sammelrohrlängsachse verlaufen, in ent­ sprechende Querschlitze der Sammelrohre 8, 9 eingefügt sind.

Die beiden Rohr-/Rippenblöcke 1, 2 sind unter Bildung einer gemeinsamen, kompakten Baueinheit derart angeordnet, daß die geradlinigen Flachrohre 6 parallel zu den geradlinigen Ab­ schnitten der Serpentinenflachrohre 3 verlaufen und die bei­ den am nächsten benachbarten Wärmeübertrager-Rohrabschnitte 6a, 3c der beiden Blöcke 1, 2 über zwei Wellrippenreihen 16a voneinander beabstandet sind, die bei Bedarf z. B. durch einen Luftspalt thermisch weitestgehend voneinander entkoppelt sein können, so daß kein merklicher Wärmeübergang vom einen zum anderen Rohrblock auftritt. An den beiden parallel zu den ge­ radlinigen Flachrohrbereichen verlaufenden Querseiten sind die beiden Rohr-/Rippenblöcke 1, 2 mit je einer zugehörigen Abschlußwand 18a, 18b abgeschlossen.

Die beiden Wärmeübertragereinheiten sind primär dadurch an­ einander angebaut, daß ihre jeweiligen seitengleichen Sammel­ rohre 4, 5, 8, 9 ineinandergesteckt und durch Löten oder Schweißen gasdicht miteinander verbunden sind. Eine zusätzli­ che Fixierung der beiden Rohr-/Rippenblöcke 1, 2 aneinander kann daher bei Bedarf entfallen, was zudem die thermische Entkopplung der beiden Blöcke 1, 2 erleichtert. Um die besag­ ten Sammelrohrverbindungen zu bewerkstelligen, sind die bei­ den durchmessergrößeren Sammelrohre 8, 9 der einen Wärmeüber­ tragereinheit in ihrem entsprechenden, stirnendseitigen Rohr­ verbindungsbereich verjüngt.

Die Fertigung dieser sich verjüngenden Sammelrohre 8, 9 kann durch ein Einzieh-, Hämmer- oder Aufweitverfahren erfolgen, oder diese Sammelrohre 8, 9 können als Fließpreßteil gefer­ tigt sein, wie dies in der Schnittdarstellung von Fig. 2 an­ genommen ist. Wie aus Fig. 2 genauer zu erkennen, verjüngt sich das betreffende Sammelrohr 8 von seinem Mittenbereich größeren Querschnitts, der einen zugehörigen Sammelraum 10 definiert, auf einen Stirnendbereich 8a kleineren Quer­ schnitts derart, daß der Innendurchmesser des verjüngten Stirnendbereichs 8a in etwa dem Außendurchmesser des darin stirnseitig eingefügten, dünneren Sammelrohres 5 der anderen Wärmeübertragereinheit entspricht. Der vom dünneren, d. h. durchmesserkleineren Sammelrohr 5 definierte Sammelraum 11 ist vom Sammelraum 10 des anderen Sammelrohrs 8 durch eine Quertrennwand 12 getrennt, die von einem Boden des durchmes­ sergrößeren Sammelrohrs 8 im Übergangsbereich von dessen grö­ ßerem Querschnitt zum verjüngten Stirnende 8a gebildet ist.

Der Mehrblock-Wärmeübertrager von Fig. 1 ist insbesondere als kombinierter Ölkühler-Gaskühler/Kondensator-Wärmeübertrager in Kraftfahrzeugen verwendbar. Bei dieser Anwendung bildet die Wärmeübertragereinheit mit dem Flachrohrserpentinenblock 1 einen Kondensator oder Gaskühler zur Kondensation bzw. Küh­ lung eines hochdruckseitigen Kältemittelstroms einer Klimaan­ lage, während die andere Wärmeübertragereinheit mit dem Rohr­ block 1 aus geradlinigen Flachrohren einen Ölkühler zur Küh­ lung eines in einem Ölkreislauf zirkulierenden Betriebsöls des Kraftfahrzeugs bildet, z. B. in einem Getriebeöl- oder Servoölkreislauf. Diesem Anwendungsfall angepaßt sind die Öl­ kühler-Sammelrohre 8, 9 mit größerem Querschnitt ausgelegt als die Kältemittel-Sammelrohre 4, 5. Die letztgenannten Sam­ melrohre 4, 5 definieren auf diese Weise ein relativ kleines Sammelraumvolumen, wie dies für einen Kondensator bzw. Gas­ kühler erwünscht ist, insbesondere bei Einsatz von Kohlendi­ oxid als Kältemittel. Bei Verwendung dieses Kältemittels hat die Wahl eines relativ geringen Durchmessers für die zugehö­ rigen Sammelrohre 4, 5 zudem den Vorteil, daß sie bei ver­ gleichbarer Wandstärke wie die beiden anderen Sammelrohre 8, 9 sehr druckstabil ausgelegt werden können, so daß sie den bei CO₂-Klimaanlagen hochdruckseitig typischerweise auftre­ tenden Drücken problemlos standhalten.

Der Zusammenbau der beiden Wärmeübertragereinheiten zu der gemeinsamen Baueinheit kann zum einen dadurch erfolgen, daß zunächst beide Wärmeübertragereinheiten, d. h. der jeweilige Rohr-/Rippenblock 1, 2 mit den zugehörigen seitlichen Sammel­ rohren 4, 5, 8, 9, getrennt aufgebaut und gelötet und an­ schließend die beiden vorgefertigten Wärmeübertragereinheiten durch Ineinanderstecken der seitengleichen Sammelrohre 4, 9 bzw. 5, 8 und festes Verbinden derselben z. B. durch einen Löt- oder Schweißvorgang aneinander fixiert werden. Alterna­ tiv kann die gesamte Baueinheit aus den beiden Wärmeübertra­ gereinheiten gemeinsam aufgebaut und anschließend in einem einzigen Löt- oder Schweißprozeß gelötet bzw. geschweißt wer­ den. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn im Sam­ melrohrverbindungsbereich die Innenseite des äußeren Sammel­ rohres 8, 9 und/oder die Außenseite des inneren Sammelrohres 4, 5 lotplattiert ist, so daß bei dem Lötprozeß in einem ge­ eigneten Lötofen zugleich auch die feste stirnseitige Verbin­ dung der seitengleichen Sammelrohre 4, 9 bzw. 5, 8 durch Zu­ sammenlöten bewirkt werden kann.

Es versteht sich, daß die beiden nebeneinanderliegenden Wär­ meübertragereinheiten mit zugehörigen, nicht gezeigten An­ schlußstrukturen versehen sind, über die das jeweilige Wärme­ übertragungsmedium in das eine Sammelrohr axial oder radial zugeführt und aus dem jeweils gegenüberliegenden Sammelrohr wiederum axial oder radial abgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels von Fig. 1, die einen Dreiblock-Wärmeübertrager bildet, wobei für funktionell gleiche Komponenten dieselben Bezugszeichen ver­ weuidet sind und insoweit auf die obige Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen werden kann. So beinhaltet der Dreiblock-Wärme­ übertrager von Fig. 3 dieselbe Wärmeübertragereinheit mit dem Rohr-/Rippenblock 1 aus serpentinenförmigen Flachroh­ ren 3 und kleinvolumigen, seitlichen Sammelrohren 4, 5, wie sie z. B. als Gaskühler einer CO₂-Klimaanlage geeignet ist. Anstelle des zweiten Rohr-/Rippenblocks 2 von Fig. 1 sind beim Wärmeübertrager von Fig. 3 zwei Rohr-/Rippenblöcke 2a, 2b mit dem aus den serpentinenförmigen Flachrohren 3 aufge­ bauten Rohr-/Rippenblock 1 kombiniert. Dabei ist die Länge der für die beiden weiteren Blöcke 2a, 2b verwendeten Flach­ rohre 19a, 19b jeweils etwa halb so groß gewählt wie die Län­ ge der geradlinigen Abschnitte der Serpentinenflachrohre 3. Die beiden weiteren Blöcke 2a, 2b sind zum einen entlang ei­ ner jeweiligen inneren Sammelrohrseite aneinander anliegend und zum anderen mit einer zur Flachrohrerstreckung parallelen Seite in Blockhochrichtung jeweils benachbart zu einer ge­ meinsamen Seite des Serpentinenrohr-/Rippenblocks 1 angeord­ net, so daß sich insgesamt eine kompakte, quaderförmige Bau­ einheit mit in Blockhochrichtung in etwa gleichbleibende Breite ergibt.

Nach außen münden die geradlinigen Flachrohre 19a, 19b der beiden weiteren, kleineren Rohr-/Rippenblöcke 2a, 2b in Sam­ melrohre 8a, 9a, die den korrespondierenden, durchmessergrö­ ßeren Sammelrohren 8, 9 von Fig. 1 entsprechen. Nach innen münden die geradlinigen Flachrohre 19a, 19b an den zugewand­ ten Seiten der beiden kleineren Rohr-/Rippenblöcke 2a, 2b in zwei dortige Sammelräume 20, 21, die von einem gemeinsamen Sammelrohr 22 gebildet sind, wie aus der zugehörigen Quer­ schnittansicht von Fig. 4 zu erkennen. Dieses zweikanalige Sammelrohr 22 kann z. B. als extrudiertes Rohr gefertigt sein und weist eine mittige Längstrennwand 23 auf, die den Rohrin­ nenraum in die beiden getrennten, längs verlaufenden Sammel­ räume 20, 21 aufteilt.

Jeder der beiden kleineren Rohr-/Rippenblöcke 2a, 2b ist über sein äußeres Sammelrohr 8a, 9a mit dem seitengleichen Sammel­ rohr 4, 5 der größeren Wärmeübertragereinheit und folglich zusammen mit deren Rohr-/Rippenblock 1 zu der gemeinsamen Baueinheit verbunden. Die stirnseitigen Verbindungen der sei­ tengleichen Sammelrohre 4, 9a bzw. 5, 8a entsprechen denjeni­ gen von Fig. 1, worauf verwiesen werden kann. Nur bei Bedarf kann eine zusätzliche Fixierung der beiden kleineren Blöcke 2a, 2b am größeren Block 1 über eine dann vorzugsweise ther­ misch isolierend ausgelegte Verbindung zwischen den beiden gegenüberliegenden Wellrippenreihen 16b vorgesehen sein, z. B. in Form einer thermisch isolierenden Zwischenwand. An der in Blockhochrichtung freien Außenseite sind die beiden kleineren Rohr-/Rippenblöcke 2a, 2b mit je einer Abschlußwand 18c, 18d versehen.

Wie im Beispiel von Fig. 1 sind auch beim Wärmeübertrager von Fig. 3 die geradlinigen Flachrohre 19a, 19b der beiden klei­ neren Blöcke 2a, 2b mit größerem Durchtrittsquerschnitt ge­ bildet als die Serpentinenflachrohre 3, was ihn in gleicher Weise zur Verwendung in Kraftfahrzeugen dergestalt geeignet macht, daß die Wärmeübertragereinheit mit dem Serpentinen­ flachrohrblock 1 als Kondensator oder Gaskühler z. B. einer CO₂-Klimaanlage und die beiden anderen Wärmeübertragereinhei­ ten mit den geradlinigen Flachrohren 2a, 2b und den durchmes­ sergrößeren Sammelrohren 8a, 9a, 22 als Ölkühler eingesetzt werden, z. B. der eine als Getriebeölkühler und der andere als Servoölkühler. Für die beiden kleineren Wärmeübertragerein­ heiten sind in Fig. 3 beispielhafte Anschlußstrukturen in Form je eines radialen Anschlusses 24, 25 zu den beiden äuße­ ren Sammelrohren 8a, 9a und je eines axialen Anschlusses 26, 27 zum jeweiligen inneren Sammelraum 20, 21 angedeutet.

Im übrigen gelten die oben zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 angegebenen Vorteile und Eigenschaften, insbesondere auch was die möglichen Herstellungsvarianten betrifft, in analoger Weise für den Dreiblock-Wärmeübertrager von Fig. 3.

In Fig. 5 ist eine weitere Variante des Beispiels von Fig. 1 dargestellt, bei der wiederum funktionell gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind und insoweit auf die obige Beschreibung von Fig. 1 verwiesen werden kann. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 5, dort mit einem weggeschnitte­ nen Eckbereich gezeigt, stellt ebenfalls einen Zweiblock- Wärmeübertrager dar, bei dem die gleichen beiden Rohr-/Rip­ penblöcke 1, 2 wie im Beispiel von Fig. 1 verwendet sind, die hier jedoch nicht in Blockhochrichtung nebeneinander, sondern in Blocktiefenrichtung hintereinander angeordnet sind, d. h. der kleinere Rohr-/Rippenblock 2 mit den geradlinigen Flach­ rohren 6 liegt in Richtung des rohraußenseitig durch die bei­ den Blöcke 1, 2 hindurchgeleiteten Strömungsmediums, wie z. B. Luft, vor oder hinter dem größeren Rohr-/Rippenblock 1 mit den Serpentinenflachrohren 3.

Der kleinere Rohr-/Rippenblock 2 ist an den größeren Rohr-/Rippen­ block 1 allein über die beiden seitlichen Sammelrohr­ verbindungen angebaut. Dabei entsprechen die beiden Sammel­ rohre 8, 9 größeren Querschnitts für den kleineren Rohr-/Rippen­ block 2 denjenigen von Fig. 1. Hingegen sind für die Serpentinenflachrohr-Wärmeübertragereinheit modifizierte Sam­ melrohre 4a, 5a verwendet, die sich von den beiden korrespon­ dierenden Sammelrohren 4, 5 des Wärmeübertragers von Fig. 1 dadurch unterscheiden, daß sie an der in Fig. 5 oberen Block­ seite zu einem U-Bogen 4b, 5b um 180° so umgebogen sind, daß ihr umgebogener Endbereich jeweils koaxial zum seiten­ gleichen, durchmessergrößeren Sammelrohr 8, 9 des kleineren Rohr-/Rippenblocks 2 zu liegen kommt und in dessen verjüngtes Stirnende 8a, 9a fluiddicht eingefügt ist. Im übrigen ent­ sprechen die beiden Sammelrohrverbindungen denjenigen von Fig. 1. Auch ansonsten gelten für den Wärmeübertrager von Fig. 5 die oben zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 erwähnten Vorteile und Eigenschaften analog.

Wie insbesondere aus der ausschnittweisen Seitenansicht von Fig. 6 ersichtlich, ragt der in Blocktiefenrichtung zum grö­ ßeren Rohr-/Rippenblock 1 versetzte kleinere Rohr-/Rippen­ block 2 in Blockhochrichtung nicht über den größeren Block 1 hinaus, so daß durch die Ankopplung des kleineren Blocks 2 kein über den größeren Block 1 hinausgehender Bau­ raum in der Ebene senkrecht zur Blocktiefenrichtung benötigt wird. Beide Blöcke 1, 2 liegen in diesem Fall in Blockhoch­ richtung beidseits frei und sind dort je nach Bedarf auf ei­ ner oder beiden Seiten mit zugehörigen Abschlußwänden verse­ hen, in Fig. 5 z. B. an der jeweils unteren Blockseite mit den entsprechenden Abschlußwänden 18a, 18b von Fig. 1.

Die gezeigten und oben erläuterten Ausführungsbeispiele ma­ chen deutlich, daß der erfindungsgemäße Mehrblock-Wärme­ übertrager eine Integration von zwei oder mehr Wärmeübertra­ gereinheiten in einer gemeinsamen Baueinheit beinhaltet, wo­ bei die Wärmeübertragereinheiten ausschließlich oder jeden­ falls primär über stirnseitige Verbindungen zugehöriger Sam­ melrohre aneinandergebaut sind. Dies erlaubt ein flexibles Zusammenbauen unterschiedlicher weiterer Wärmeübertragerein­ heiten an eine jeweils erste Wärmeübertragereinheit. Während bei den gezeigten Beispielen eine oder zwei weitere Wärme­ übertragereinheiten in nur einem Seitenbereich einer ersten Wärmeübertragereinheit an diese angekoppelt sind, ist es selbstverständlich möglich, eine solche Ankopplung einer oder mehrerer weiterer Wärmeübertragereinheiten an zwei gegenüber­ liegenden Seiten der ersten Wärmeübertragereinheit vorzuse­ hen. Zudem können bei Bedarf jede beliebige Anzahl von Wärme­ übertragereinheiten mit zugehörigen Rohrblöcken in Blockhoch­ richtung nebeneinanderliegend angeordnet und jeweils über seitengleiche, stirnseitige Sammelrohrverbindungen aneinander befestigt und auf diese Weise zu einer gemeinsamen, inte­ grierten Baueinheit verbunden sein.

Claims (8)

1. Mehrblock-Wärmeübertrager mit

• - einer ersten Wärmeübertragereinheit, die einen ersten Wär­ meübertrager-Rohrblock (1) mit wenigstens einem ersten seitlichen Sammelraum (10) beinhaltet, und
• - wenigstens einer an die erste Wärmeübertragereinheit ange­ bauten, zweiten Wärmeübertragereinheit, die einen zweiten Wärmeübertrager-Rohrblock (2) mit wenigstens einem zweiten seitlichen Sammelraum (11) beinhaltet,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der erste und der zweite Sammelraum (10, 11) von je einem eigenen Sammelrohr (4, 9) gebildet sind und
• - die beiden Sammelrohre stirnseitig ineinandergesteckt und fluiddicht verbunden sind, wobei in diesem Rohrverbin­ dungsbereich der Außenquerschnitt des einen Sammelrohres (4) im wesentlichen dem Innenquerschnitt des anderen Sam­ melrohres (9) entspricht und eine Quertrennwand (12) zur Trennung der beiden Sammelräume (10, 11) vorgesehen ist.

2. Mehrblock-Wärmeübertrager nach Anspruch 1, weiter da­ durch gekennzeichnet, daß sich das im Rohrverbindungsbereich äußere Sammelrohr (9) von einem größeren Mittelbereich- Querschnitt zu einem demgegenüber kleineren Verbindungsbe­ reich-Querschnitt verjüngt und durch ein Einzieh-, Hämmer- oder Aufweitverfahren oder als Fließpreßteil gefertigt ist.

3. Mehrblock-Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrverbindungsbereich das äu­ ßere Sammelrohr (9) an seiner Innenseite oder das innere Sam­ melrohr (4) an seiner Außenseite lotplattiert ist.

4. Mehrblock-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrblöcke (1, 2) in Blockhochrichtung nebeneinanderliegend angeordnet sind, wobei sich zwischen den beiden einander am nächsten zu­ gewandten Wärmeübertragerrohren (6a, 3c) des einen und des anderen Rohrblocks (1, 2) wenigstens zwei Wärmeleitrippen (16a) und/oder ein Luftspalt und/oder eine thermisch isolie­ rende Blockabschlußwand befinden.

5. Mehrblock-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• - die beiden Rohrblöcke (1, 2) in Blocktiefenrichtung ver­ setzt angeordnet sind und
• - eines der beiden Sammelrohre (4a, 9) mit einem U-Bogen (4b) versehen ist, über den es von der Ebene seines zuge­ hörigen Rohrblocks zum Rohrverbindungsbereich in der Ebene des anderen Rohrblocks geführt ist.

6. Mehrblock-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß an die erste Wärmeüber­ tragereinheit wenigstens zwei weitere Wärmeübertragereinhei­ ten mit jeweiligem Rohrblock (2a, 2b) und seitlichen Sammel­ rohren (8b, 9b, 22) angebaut sind, wobei sie längs einer in­ neren Sammelraumseite gegeneinanderliegend sowie in Block­ hochrichtung der ersten Wärmeübertragereinheit benachbart an­ geordnet sind und je ein zugehöriges äußeres Sammelrohr (8b, 9b) stirnseitig mit einem Sammelrohr (4, 5) der ersten Wärme­ übertragereinheit verbunden ist.

7. Mehrblock-Wärmeübertrager nach Anspruch 6, weiter da­ durch gekennzeichnet, daß für die beiden weiteren Wärmeüber­ tragereinheiten ein gemeinsames, inneres, zweikanaliges Sam­ melrohr (22) vorgesehen ist, das zwei durch eine Längstrenn­ wand (23) getrennte Sammelräume (20, 21) aufweist.

8. Mehrblock-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrblock (1) der ersten Wärmeübertragereinheit von Flachrohren (3) gebildet ist, die mit tordierten Enden (3a, 3b) in seitliche Sammel­ rohre (4, 5) mit gegenüber der Flachrohrbreite geringerem In­ nendurchmesser eingefügt sind.