DE3317983C1 - Wärmetauscher, insbesondere für die Beheizung eines Fahrgastraumes von Personenkraftwagen - Google Patents

Description

• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese thermische Beeinflussung zu unterbinden. Die Erfindung besteht bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art darin, daß die Vorlaufrohre berührungsfrei durch die Rippen zum unteren Wasserkasten geführt sind. Diese berührungsfreie Durchführung kann entweder dadurch erreicht werden, daß die im gemeinsamen Innenbereich in den Rippen vorgesehenen Durchzugsöffnungen für die Vorlaufrohre einen größeren Durchmesser als diese haben. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß die kompakte Bauweise des Rohrrippenblocks beibehalten werden kann und daß herkömmliche Werkzeuge für die Herstellung eingesetzt werden können. Die bei einer solchen Bauart kühleren Bereiche der Rücklaufrohre am oberen Wasserkasten können durch die in diesem Bereich heißen Vorlaufrohre nur wenig beeinflußt werden, da diese keinen Kontakt zu den Wärmetauschrippen haben. Es ist aber auch möglich, daß der gemeinsame Innenbereich als ein Spalt zwischen Abschlußwänden ausgebildet ist, die an den einander zugewandten Kanten der Rippen beider Rohrrippenblöcke vorgesehen sind. Solche Abschlußwände können in sehr einfacher Weise von den sich gegenseitig überlappenden, nach einer Seite umgekanteten Rändern benachbarter Rippen gebildet sein. Diese Ausführung weist den Vorteil auf, daß die Vorlaufrohre vollkommen getrennt von den Rippen verlaufen. Um zu vermeiden, daß die durchströmende Luft sich an den Vorlaufrohren erwärmt und ihrerseits Wärme an die Rippen oder die Abschlußwände abgibt, ist es vorteilhaft, wenn der gemeinsame Innenbereich auf der von der Luft angeströmten Seite mit einer Abdeckung versehen ist. Natürlich wird der Spalt zwischen den Abschlußwänden der Rippen oder der Bereich, in dem die Vorlaufrohre verlaufen und der nach der Anströmseite abgedeckt ist, so klein wie möglich gehalten, um die Wärmeaustauschflächen nicht unnötig zu beschneiden.
• Denkbar sind in diesem Zusammenhang auch Kombinationen zwischen einem Spalt zwischen den Rippenabschlußwänden, in dem ein Teil der Vorlaufrohre verläuft und Vorlaufrohren, die durch Durchzugsöffnungen größeren Durchmessers im Bereich der Enden der Rippen geführt sind. Hierdurch kann dann der rippenfreie und daher nicht am Wärmeaustausch beteiltigte Raum zwischen den getrennten Wärmetauscherkörpern so klein als möglich gehalten werden, ohne daß jedoch die Gefahr der Wärmebeeinflussung durch die Vorlaufrohre zu groß wird.
• Die auf der von der Luft angeströmten Seite des Spaltes oder des Bereiches der Vorlaufrohre vorgesehene Abdeckung kann in sehr einfacher Weise an den Vorlaufrohren befestigt sein. Bei der Ausführung, bei der die Vorlaufrohre in einem Spalt zwischen den Rippenkörpern verlaufen, kann die Abdeckung aus einer der Höhe der Rohrrippenblöcke entsprechenden Platte bestehen, die mit abstehenden Laschen an den Vorlaufrohren vorzugsweise durch ein seitliches Aufschieben und Einrasten befestigt ist In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wasser-Luft-Wärmetauschers, wie er für die Beheizung der beiden Seiten eines Fahrgastinnenraumes von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, F i g. 2 eine vergrößerte, teilweise gebrochene, Darstellung des Anschlußbereiches für das als Heizmedium dienende Motorkühlwasser, F i g. 3 eine schematische vergrößerte Teildarstellung eines Schnittes längs der Linie IIt-III in Fig. 2, F i g. 4 eine Schnittdarstellung ähnlich F i g. 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, F i g. 5 einen schematischen Teilschnitt längs der Linie VderFig.4, F i g. 6 einen Schnitt ähnlich F i g. 3, jedoch in einer anderen Ausführungsform und F i g. 7 einen Schnitt ähnlich F i g. 3, jedoch in einer weiteren Ausführungsform.
• In den F i g. 1 und 2 ist schematisch ein Wärmetauscher gezeigt, der aus zwei unabhängigen Rohrrippenblöcken 1, 2 üblicher Bauart besteht, die jedoch einem gemeinsamen oberen Wasserkasten 3 und einem gemeinsamen unteren Wasserkasten 4 zugeordnet sind.
• Die Rohrrippenblöcke 1 und 2 bestehen dabei aus mehreren, vom oberen Wasserkasten 3 zum unteren Wasserkasten 4 verlaufenden Rohren 5, von denen nur die oberen Anschlußstellen zu sehen sind, an denen die Rohre 5 mit ihren Enden dicht in den Boden 6 des oberen Wasserkastens 3 eingesetzt sind. Der obere Wasserkasten 3 ist durch zwei Trennwände 7 in zwei äußere Räume 8, 8' unterteilt, zwischen denen ein Zwischenraum 9 liegt, der mit einem Anschlußstutzen 10 an das für die Beheizung benutzte Heizmedium, im dargestellten Ausführungsbeispiel zum Anschluß des Motorkühlwassers, dient. Ein Teil der mit dem Boden 6 des oberen Wasserkastens 3 verbundenen Rohre, nämlich die Rohre 11 und 12, münden in den Zwischenraum 9 und dienen daher als Vorlaufrohre für das heiße Wasser. Von den Vorlaufrohren 11 und 12 münden die Vorlaufrohre 11 in eine linke Kammer 4a des unteren Wasserkastens 4, während die Vorlaufrohre 12 in die rechte Kammer 4b des unteren Wasserkastens 4 münden. Die beiden Kammern 4a und 4b sind durch eine Trennwand 13 gegeneinander unterteilt Das durch den Anschluß 10 einströmende heiße Wasser wird daher in zwei Teilströme aufgeteilt von denen der durch die Rohre 11 strömende Teil den Rohrrippenblock 1 und der durch die Rohre 12 zuströmende Teil den Rohrrippenblock 2 durchläuft.
• Die im Sinne des Pfeiles 14 zugeführte Vorlaufmenge des Wassers teilt sich daher in die beiden Teilmengen 15 und 16 auf, die in Richtung der entsprechend gekennzeichneten Pfeile die Rücklaufanschlußstutzen 17 und 18 wieder verlassen. Die beiden Rohrrippenblöcke 1 und 2 selbst sind in bekannter Weise aus den parallel zueinander verlaufenden Rohren 5 aufgebaut, die jeweils mit senkrecht dazu stehenden plattenförmigen Rippen 19 verbunden sind. Die Luft durchströmt die Rohrrippenblöcke 1 und 2 in Richtung der Pfeile 20 und wird hinter den Wärmetauscherkörpern von einer Leiteinrichtung 21 jeweils in die beiden Teilströme 22 und 23 aufgeteilt, die je nach der Einregelung der durch die Rohrrippenblöcke 1 und 2 strömenden Wassermenge verschieden aufgeheizt sein können. Es wäre auch möglich, anstelle des einen Zulaufstutzens 10 für den Vorlauf zwei getrennte vorzusehen, so daß die Heizmittelmenge schon vom Zulauf her gesteuert werden kann und eine gegenseitige Beeinflussung der durchströmenden Heizmittelmengen ausgeschlossen wird. Möglich ist es natürlich auch, die Beheizung über die Menge der durchströmenden Luft zu steuern.
• Um zu vermeiden, daß von den heißen Vorlaufrohren Wärme im oberen Bereich der Rohrrippenblöcke 1 und 2 an die Rippen 19 und damit an die durchströmende Luft abgegeben wird, sind die Vorlaufrohre 11 und 12, wie anhand F i g. 2 zu erkennen ist, zwar ebenso wie die Rohre 5 noch durch die Rippen 19 hindurchgeführt, jedoch durch Durchzugsöffnungen 24, die einen größeren Durchmesser als die Rohre 11 bzw. 12 haben. Die Vorlaufrohre 11 und 12 werden so berührungsfrei durch den Innenbereich 25 in der Mitte der beiden Rohrrippenkörper 2 hindurchgeführt. Sie geben daher wegen der lsolierwirkung des zwischen ihnen und den Rippen 19 liegenden Luftspaltes keine Wärme über Kontakt an die Rippen ab. Da trotzdem noch eine gewisse Beeinflussung durch die im Sinne der Pfeile 20 durchströmende Luft auftritt, die Wärme von den Vorlaufrohren 11, 12 aufnimmt und an die Rippen 19 abgibt, kann gemäß F i g. 3 eine Abdeckung 26 für den Innenbereich 25 vorgesehen werden, in dem die Vorlaufrohre 11 und 12 die Rohrrippenkörper 1 und 2 durchsetzen. Aus F i g. 3 ist im übrigen auch zu erkennen, daß die Vorlaufrohre 11 und 12 frei von Turbulenzeinlagen sind, während die Rücklaufrohre 5 solche Turbulenzeinlagen 27 aufweisen. Der Durchströmungswiderstand der Rücklaufrohre 5 ist daher wesentlich größer als jener der Vorlaufrohre 11 und 12, so daß man mit weniger Vorlaufrohren als Rücklaufrohren auskommt. Die Turbulenzeinlagen 27 dienen in bekannter Weise aber auch zur Verbesserung des Wärmeüberganges von den Rücklaufrohren 5 an die Rippen 19 und damit an die durchströmende Luft Bei der Ausführungsform der Fig.3 wird, wie den Pfeilen 20 zu entnehmen ist, eine Luftdurchströmung im Innenbereich 25 weitgehend vermieden. Die unerwünschte Beeinflussung der in den Rohrrippenkörpern 1 und 2 von unten nach oben auftretenden Temperaturschicht und eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Heizkreisläufe wird daher vermieden.
• F i g. 4 zeigt eine Variante, bei der die Vorlaufrohre 11' und 12' nicht durch Ausnehmungen in den Rippen 19 durchgeführt sind, sondern durch einen Spalt 28 zwi- schen den jeweiligen einander zugewandten Außenkanten 29 der Rippen 19 der beiden Rohrrippenkörper 1 bzw. 2. Diese Außenkanten sind, wie IF i g. 5 erkennen läßt, jeweils nach einer Seite abgekantet, und zwar so, daß die Außenkanten 29 von zwei benachbarten Rippen 19 sich gegenseitig überlappen. Dadurch entstehen zu beiden Seiten des Spaltes 29 durchgehende Abschlußwände 30, die den Durchtritt der im Sinne der Pfeile 20 strömenden Luft aus dem Bereich zwischen den Rippen 19 in den Spalt 28 verhindern. Der Spalt 28 kann auf der von der Luft angeströmten Seite wieder mit einer Abdeckung 31 versehen sein, die bei diesem Ausführungsbeispiel in sehr einfacher Weise durch abstehende Laschen 32 mit Ausnehmungen 33 auf die jeweils äußersten Vorlaufrohre 11' bzw. 12' aufgeklipst werden kann.
• Wird die Abdeckung 31 daher in der Form einer Platte von der Höhe der Rohrrippenkörper 1 bzw. 2 ausgestaltet, so kann der gesamte Spalt 28 gegen eine Durchströmung abgedeckt werden. Die Vorlaufrohre 11' bzw. 12' können daher keine Temperaturbeeinflussung auf die beiden Wärmetauscherkörper ausüben. Die Form der Abschlußwände 30 kann den in der F i g. 4 stark ausgezogenen Verlauf haben. Sie kann natürlich auch nur aus zwei in einem Winkel aufeinanderstoßenden Teilwänden bestehen, wie das mit den strichpunktierten Linien 30' angedeutet ist. Die Herstellung solcher Rippenaußenkanten ist einfach. Die Abdeckung 31 muß dann entsprechend breiter gestaltet werden.
• Die F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der von der Ausbildung der Vorlaufrohre 11 bzw. 11' und 12, 12' mit dem gleichen Durchmesser wie die Rücklaufrohre 5 abgesehen wurde. Die Vorlaufrohre bestehen hier aus zwei Rohren 34 bzw. 35, von denen das eine beispielsweise mit einer Teilkammer ähnlich der Kammer 4a des Wasserkastens 4 der Fig. 1 und das andere mit der Teilkammer 4b verbunden ist. Erreicht kann das dadurch werden, daß die Trennwand 13 nicht in der in der F i g. 1 dargestellten Art und Weise als gerade verlaufende Wand ausgebildet ist, sondern daß eine Trennwand 36 vorgesehen wird, deren Verlauf strichpunktiert eingetragen ist. Diese Trennwand 36 erlaubt es, die beiden Vorlaufrohre 34 und 35 in Richtung der durchströmenden Luft 20 hintereinander anzuordnen, trotzdem aber zwei getrennte Heizkreisläufe zu verwirklichen.
• Diese Ausführung sieht Rippen 19 vor, die ebenfalls wieder mit den abgekanteten Außenrändern 29 gemäß F i g. 5 versehen sind, so daß ein Spalt 28' zwischen den beiden Rohrrippenkörpern 1 und 2 mit parallel zueinander verlaufenden Abschlußwänden 30 gebildet werden kann. Dieser Spalt 28' kann auf der von der Luft angeströmten Seite mit einer Abdeckung 37 versehen werden, die in ähnlicher Weise wie die Abdeckung 31 über eine aufklipsbare Lasche 38 mit dem vorderen Vorlaufrohr 35 verbunden ist F i g. 7 stellt eine Kombination der Ausführungsform der F i g. 4 mit jener der Fig. 3 dar. Ein Teil der Vorlaufrohre 111" ist hier nämlich durch Durchzugsöffnungen 24' größeren Durchmessers in den Rippen 19 durchgeführt. Ein anderer Teil, nämlich die Vorlaufrohre 11"' und 12"' verlaufen frei in dem Spalt 28", der zwischen den Abschlußwänden 30' gebildet ist, die hier zum Teil aus parallel zueinander und zum Teil als im Winkel zueinander stehenden Teilflächen aufgebaut ist. Eine Abdeckung 39 verhindert das Durchströmen von Luft durch den Spalt 28". Bei dieser Ausführung wird die am Wärmeaustausch beteiligte Fläche jeweils um die vier Bereiche 40 gegenüber der Wärmeaustauschfläche der Ausführung der F i g. 4 vergrößert. Die Bereiche 40 sind durch die Abschlußwand 30' und die gestrichelte Linie 41 jeweils gekennzeichnet, die der Wandung 30' der Ausführungsform der F i g. 4 entspricht.

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Wärmetauscher, insbesondere für die unabhängige Beheizung der Fahrer- und Beifahrerseite eines Fahrgastraumes von Personenkraftwagen, mit zwei voneinander getrennten, aber einem gemeinsamen oberen und unteren Wasserkasten zugeordneten und jeweils von einem Heizmedium, insbesondere vom Motorkühlwasser und von Luft durchströmten Rohrrippenblöcken, die jeweils mehrere parallele Rohre und senkrecht zu den Rohren stehende Rippen umfassen, und am oberen Wasserkasten sowohl die Vorlauf- als auch die Rücklaufanschlüsse vorgesehen sind und die Vorlaufrohre ausgehend von einem durch Trennwände im oberen Wasserkasten abgetrennten mittleren Zwischenraum sich durch einen gemeinsamen Innenbereich zum unteren Wasserkasten erstrecken, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die Vorlaufrohre (11, 12, 11', 12', 11", 12") berührungsfrei durch die Rippen (19) geführt sind.
2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im gemeinsamen Innenbereich (25) in den Rippen (19) vorgesehenen Durchzugsöffnungen (24) für die Vorlaufrohre (11, 12) einen größeren Durchmesser als diese haben.
3. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Innenbereich (25) ein Spalt (28) zwischen Abschlußwänden (30) ist, die an den einander zugewandten Kanten (29) der Rippen (19) beider Rohrrippenblöcke (1, 2) vorgesehen sind.
4. 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußwände (30) von den sich gegenseitig überlappenden, nach einer Seite umgekanteten Rändern (29) benachbarter Rippen (19) gebildet sind.
5. 5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Innenbereich (25) auf der von der Luft angeströmten Seite mit einer Abdeckung (26, 31, 37, 39) versehen ist.
6. 6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der von der Luft angeströmten Seite des Spaltes (28, 28', 28") vorgesehenen Abdeckung (31, 37, 39) an den Vorlaufrohren (11', 12' bzw. 35) befestigt ist.
7. 7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (31, 37, 39) aus einer der Höhe der Rohrrippenblöcke (1, 2) entsprechenden Platte besteht, die mit abstehenden Laschen (32, 38) an den Vorlaufrohren (11= 12', 35) befestigt ist.
8. 8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (32, 38) aus einem elastischen Material bestehen und einseitig offene Ausnehmungen (33) aufweisen, die seitlich auf die Vorlaufrohre (dz', 12' bzw. 35) aufgeschoben und eingerastet sind.
9. 9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufrohre (1 (, tut', 12, t2', 11"', 12"') den gleichen Querschnitt wie die Rücklaufrohre (5) aufweisen.

   Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für die unabhängige Beheizung der Fahrer- und Beifahrerseite eines Fahrgastraumes von Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 Es sind Wärmetauscher bekannt (DE-OS 15 51 509).

   bei denen zwei getrennte Heizkreisläufe einen gemeinsamen Wärmetauscher durchlaufen. Um die Beeinflussung des einen Heizkreislaufes durch den anderen zu verhindern, sind die Wärmetauscherrippen der beiden Kreisläufe durch einen Spalt voneinander getrennt, der jeweils durch Schlitze in den Rippenkörpern entsteht, die mit Abstand zueinander zu einem Paket aufeinandergeschichtet werden. Solche Wärmetauscher weisen den Nachteil auf, daß eine gewisse gegenseitige Beeinflussung der beiden Heizkreisläufe nicht ausgeschlossen werden kann. Nachteilig ist auch, daß dort der Wärmetauscherkörper nur ein vom Heizmedium durchflossenes Rohr aufweist, das daher an seinen beiden Seiten mit dem Heizkreislauf verbunden werden muß. Das gilt auch dann, wenn solche Heizkörper mit mehreren Rohren bestückt werden. Durch die Serienheizkörper der Fahrzeugtypen W 123 der Daimler-Benz AG (200-280) sind auch Bauformen bekannt, bei denen Wärmetauscher der eingangs genannten Art aus baulichen Gründen nur von einer Seite her mit den Anschlüssen versehen sind. Sowohl die Vorlauf- als auch die Rücklaufanschlüsse sind dann am oberen Wasserkasten vorgesehen, und die Vorlaufrohre sind ausgehend von einem durch Trennwände im oberen Wasserkasten abgetrennten mittleren Zwischenraum im gemeinsamen Innenbereich zum unteren Wasserkasten geführt. Auch diese Bauarten weisen aber den Nachteil der gegenseitigen Beeinflussung der Heizkreisläufe auf.