DE2613747B2

DE2613747B2 - Röhrenwärmetauscher

Info

Publication number: DE2613747B2
Application number: DE2613747A
Authority: DE
Inventors: Erwin 3052 Bad Nenndorf Kluck
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1979-08-23
Also published as: FR2346660A1; US4169502A; DE2613747A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenwärmetauscher mit ein flüssiges Wärmetransportmittel zwischen zwei Sammelräumen transportierenden Rohren und mit im wesentlichen senkrecht zu den Rohren in dichtem Abstand zueinander auf den Rohren gehaltenen, lamellenförmigen Leitblechen für ein die Rohre senkrecht anströmendes, sie umspülendes gasförmiges; Wärmetransportmittel.

Beispielsweise für Wasserkühler von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, insbesondere aus Leichtmetall! gefertigte Röhrenwärmetauscher zu verwenden. Derartige Wärmetauscher weisen eine Vielzahl von day Kühlwasser zwischen zwei Wasserkästen transportierenden Rohren auf, die quer zur Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind. Um den luftseitigen Wärmeübergang zu erhöhen, sind auf den Rohren Rippen in Form von dünnwandigen, lamellenförmigen Luftleitblechen aufgezogen, die in dichem Abstand übereinander liegen und so ein von dem Kühlluftstrom beaufschlagtes: Lamcllenpaket bilden. Bei üblichen Ausführungen von solchen Wärmetauschern (z. B. FR-PS 8 66 658, DE-Ofi 24 41 652) sind die Rohre iti zwei oder mehrere Reihen hintereinanderliegend angeordnet, und die Leitblech«! sind dementsprechend in der Form eines langgestreckten Rechtecks mit in Reihen angeordneten Durchzügen für die Rohre ausgebildet. Nebe.n den an deti Durchzügen entstehenden Kragen dienen im allgemeinen auch durch sogenannte Reißlöcher gebildete Aufstellungen als Abstandshalter für die übereinander· geschichteten Leitbleche.

Bei einer derartigen Wärmetauscherausbildung ist die

Kühlluftbeaufschlagung in der ersten Rohrreihe sowohl von den Strömungsverhältnissen als auch vom Temperaturniveau her recht günstig; in den dahinterliegenden Rohrreihen werden diese Verhältnisse jedoch zuneh-

• mend schlechter. Dies liegt daran, daß die nachfolgenden Rohrreihen wenigstens teilweise im Windschatten der ersten Rohrreihe liegen, so daß die Anströmung mit Kühlluft ungünstiger wird. Außerdem verringert sich durch die zunehmende Erwärmung der Luft der

ι Temperaturunterschied zum Kühlwasser, so daß Insgesamt gesehen der Wärmeübergang an den hinteren Rohrreihen ungünstiger ist als an den vorderen. Auch sind die Lamellenpakete wegen des notwendigen Abstandes zwischen den Rohrreihen verhältnismäßig

^: tief, so daß ein erheblicher Material- und Kostenaufwand unter anderem auch für die Leitbleche erforderlich ist

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, einen Röhrenwärmetauscher der eingangs

• genannten Bauart zu schaffen, der durch eine günstigere Anordnung der das flüssige Wärmetransportmittel führenden und von der Kühlluft umströmten Rohre eine verbesserte Luftanströmung und damit einen vergleichmäßigteren Wärmeübergang an den einzelnen Rohren

• bzw. eine Verringerung der Bautiefe ermöglicht

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß alle Rohre des Wärmetauschers auf den Flanken einer gegenüber einer senkrecht zu der Anströmrichtung des gasförmigen Wärmetransportmittels und senkrecht zu den Rohren verlaufenden Geraden gleichmäßig auf- und absteigenden Mittellinie derart angeordnet -atnd, daß jeweils mindestens drei Rohre mit gleichbleibendem Abstand voneinander auf jeder Flanke hintereinander liegen, und daß die Leitbleche jeweils parallel zu der die Rohre verbindenden Mittellinie verlaufende Längskanten mit abgerundeten Ecken aufweisen.

Dadurch, daß die Rohre auf einer solchen Linie, die beispielsweise als Zick-Zack-Linie oder auch als Wellenlinie ausgebildet sein kann, angeordnet sind, ergibt sich der Vorteil, daß alle Rohre unmittelbar von dem Kühlluftstrom beaufschlagt werden. Mit anderen Worten liegen alle Rohre in einer zick-zack- oder wellenförmig verlaufenden einzigen oder ersten Rohrreihe, ohne daß die Anzahl der Rohre deshalb verringert ist. Dadurch, daß weiterhin die Längskanten der Leitbleche jeweils parallel zu der die Rohre verbindenden Mittellinie verlaufen, ergibt sich zudem eine wesentliche Verringerung des Materialaufwandes für die Leitbleche, da die ungenutzten Flächen zwischen den in Luftströmungsrichtung gesehen vordersten Rohren entfallen. Auch eine solche Form der Längskanten der Leitbleche, die entsprechend der Mittellinie der Rohre zick-zack- oder wellenförmig verlaufen, ermöglicht es, die Leilbleche aus einer laufenden Materialbahn abfallslos auszustanzen, so daß der Materialaufwand für die Fertigung eines Lamellenpaketes für einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher wesentlich verringert wird. Dazu kommt noch,daß auch etwa vorhandene, das Lamellenpaket einfassende Seitenbleche weniger breit ausgeführt werden können, so daß auch hier eine Materialeinsparung erreicht wird.

Zwar ist es bereits durch die CUPS I 57 132 bekannt, bei einem Wärmetauscher die wasserführenden Rohre in gegeneinander versetzten Reihen anzuordnen, wobei auch die einzelnen Rohre für sich eine Zick-Zack-Linie bilden können. Durch diese Anordnung kann sich zwar eine Verringerung der Bauhöhe, nicht aber auch eine

Verbesserung der Luftanströmung der Rohre ergeben. Auch wäre bei dieser Anordnung der Materialaufwand für senkrecht zu den Rohren angeordnete Leitbleche relativ groß.

Aus der DE-GM 72 33 691 ist ein Kraftwagenkühler bekannt, bei dem mehrere fertige, jeweils aus oberem und unterem Wasserkasten sowie aus einem dazwischenliegenden, einreihigen Rohrbündel mit aufgesteckten Luftleitlamellen bestehende Kühlereinheiten V-förmig zu einem Kühlersystem besonderer Form zusammengefaßt werden.

Bei dem Heizkörperaufbau gemäß der DE-OS 23 07 886 schließlich sind die Rohre des Wärmetauschers in vier gegeneinander versetzt hintereinanderliegenden Reihen angeordnet wobei die jeweils hintereinanderliegenden Rohre durch Stege miteinander verbunden sind. Weder findet sich hier die von der Erfindung beanspruchte Anordnung der Rohre, noch sind überhaupt Leiibleche zur Vergrößerung des Wärmeübergangs auf der Luftseite vorhanden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Alisführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Teil eines Querschnitts durch einen Röhrenwärmetauscher mit einer Draufsicht auf das Lamellenpaket und

Fig.2 einen Schnitt durch den Wärmetauscher gemäß den Schnittlinien H-II nach F i g. 1.

In der Zeichnung ist mit 1 das Rohr- und Luftleitblech-Paket eines Röhrenwärmetauschers bezeichnet, das aus einer Vielzahl von vorzugsweise aus Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, bestehenden Rohren 2 sowie aus senkrecht dazu übereinandergestapellen Luftleitblechen 3 besteht. Auch die Luftleitbleche 3 sind aus einem dünnen Aluminiumblech gefertigt und können, wie hier nicht weiter gezeigt ist, unter anderem aus Gründen der Festigkeit gewellt ausgeführt sein. Die Leitbleche 3 weisen mit Kragen 4 versehene Durchzüge 5 auf, in denen die Rohre 2 eingeführt und durch Aufweiten ihres Durchmessers befestigt sind. Dabei dienen die Kragen 4 der Durchzüge 5 als Kontaktflächen zur Wärmeübertragung zwischen den Rohren 2 und den Luftleitblechen 3, sowie zusätzlich als Abstandshalter zur Festlegung des Abstands zwischen den einzelnen, übereinandergestapelten Luftleitblechen 3. Zusätzlich können auch noch durch Reißlöcher 6 gebildete Aufstellungen 7 vorgesehen sein, die ebenfalls als Abstandshalter zwischen den einzelnen Luftleitblechen 3 dienen.

Wie aus der Zeichnung näher hervorgeht, sind die einzelnen Rohre 2 des Wärmetauschers erfindungsgemäß in Form einer Zick-Zack-Linie 10 angeordnet, und zwar befinden sich die Rohre bei der in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsform jeweils in den Ecken und auf der Flankenmitte dieser Linie. Die Längskanten 11 der Luftleitbleche 3 verlaufen im wesentlichen parallel zu dieser Mittellinie 10' und sind im Bereich ihrer Ecken mit einem konstant bleibenden Radius abgerundet Dadurch, daß die beiden Längskanten der Luftleitbleche einander entsprechen, können diese verschnittfrei aus einem Blechband ausgeschnitten werden.

Die Reißlöcher 6 befinden sich jeweils im Bereich der inneren Ecken bzw. Rundungen der Längskanten mit etwa gleich großem Abstand zu den drei benachbarten Rohren. Die Richtung der Kühlluftanströmung ist in der F i g. 1 mit den Pfeilen 9 angedeutet, während die in der F i g. 2 gezeigten Pfeile 8 die Richtung der Kühlwasser-Strömung durch die Rohre 2 angeben.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Röhrenwärmet.v»ichers ist nun darin zu sehen, daß durch die Anordnung der Kühlwasser führenden Rohre in einer Zick-Zack-Linie oder gegebenenfalls auch in einer Wellenlinie jedes einzelne Rohr des Rohrpaketes unmittelbar und direkt von der Kühlluft angeströmt wird, so daß keines der Rohre im Windschatten eines anderen liegt Der Wärmeübergang ergibt sich damit etwa wie bei einem einreihigen Kühler. Durch die Wellenform der Luftleitbleche ergibt sich zudem gegenüber der sonst üblichen Reckteckform eine wesentliche Materialeinsparung. Zudem wird, da die Luftdurchströmtiefe des Kühlerblockes gegenüber der herkömmlichen zweireihigen Bauart verkleinert wird, der Druckverlust auf der Luftseite geringer. Der Druckverlust auf der Wasserseite bleibt dagegen gleich, wenn von einer gleich großen Zahl von Wasserrohren ausgegangen wird.

Wegen der Verringerung der Breite des Luftleitbleches können auch die bei verschiedenen Wärmetauschern vorgesehenen Seitenbleche schmaler ausgebildet werden, was weitere Materialeinsparungen mit sich bringL Die Reißlöcher zwischen den Rohren sind an solchen Steilen angeordnet, die keinen wesentlichen Beitrag mehr zu der Wärmeübertragung leisten, da sie außerhalb der auf die Leitbleche projizieren ringförmigen Flächen um die Röhrchen liegen, die bei der erfindungsgemäßen Ausführung wesentlich günstiger angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röhrenwärmetauscher mit ein flüssiges Wärmetransportmittel zwischen zwei Sammelräumi;n transportierenden Rohren und mit im wesentlichen senkrecht zu den Rohren in dichtem Abstand zueinander auf den Rohren gehaltenen, lammelletiförmigen Leitblechen für ein die Rohre senkrecht ausströmendes, sie umspülendes, gasförmiges Wärmetransportmittel, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohre (2) des Wärmetauschers auf den Flanken einer gegenüber einer senkrecht zu der Anströmrichtung des gasförmigen Wärmetransportmittels und senkrecht zu den Rohren verlaufenden Geraden gleichmäßig auf- und absteigenden Mittellinie (10) derart angeordnet sind, daß jeweils mindestens drei Rohre mit gleichbleibendem Alustand voneinander auf jeder Flanke hintereinander liegen, und daß die Leitbleche (3) jeweils parallel r.u der die Rohre verbindenden Mittellinie verlaufende Längskanten ill) mit abgerundeten Ecken aufwiiiisen. ⁽ ;

2. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) auf einer Zick-Zack-Linie (10) angeordnet sind.

3. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundungsradius der Ecken konstant ist

4. Röhrenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Leitblechen (3) Abstandshalter (7) bildende Reißliicher (6) im Bereich der inneren Längskanteneckem vorgesehen sind.