DE3511952C2

DE3511952C2 - Wärmetauscher für eine Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3511952C2
Application number: DE19853511952
Authority: DE
Inventors: Prasanta Dipl Ing Halder
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1985-04-02
Filing date: 1985-04-02
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2005-04-03
Also published as: DE3511952A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges.

Es ist ein Wärmetauscher für eine Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges bekannt, mit zwei nebeneinander angeordneten Blöcken von Rohrbündeln, die in wenigstens zwei hintereinander angeordnete Reihen von Rohren aufweisen,die an einem Ende durch eine Umlenkung miteinander verbunden sind,und mit einem Wasser kasten, der entsprechend den Reihen der Rohre durch eine Längs wand in eine Eintritts- und eine Austrittskammer unterteilt ist, wobei die Eintrittskammer durch eine Querwand in zwei je weils einem der Blöcke zugeordnete und mit einer Eintrittsöff nung versehene Abschnitte aufgeteilt ist, und wobei die Aus trittskammer an einer Stirnseite des Wasserkastens mit einer Austrittsöffnung versehen ist. Mit diesem Wärmetauscher ist es möglich, die beiden Blöcke gleichmäßig oder auch unterschiedlich mit dem Heizmedium, vorzugsweise der Kühlflüssigkeit eines Ver brennungsmotors, zu beschicken, so daß die den beiden Fahrzeug seiten zugeordnrten Blöcke eine gleiche oder auch eine unter schiedliche Aufheizung der zugeführten Luft bewirken. Aus räum lich bedingten Gründen ist es dabei oft notwendig, die Aus trittsöffnung der Austrittskammer des Wasserkastens an eine der schmalen Stirnseiten zu legen. Durch diese Anordnung der Aus trittsöffnung ergeben sich unterschiedliche Verhältnisse für die Abströmung aus den beiden Blöcken, wobei der der Austritts öffnung benachbarte Block begünstigt ist. Es besteht deshalb die Gefahr, daß die beiden Blöcke trotz gleicher Einstellung der Heizmediumzufuhr unterschiedlich durchströmt und unter schiedlich aufgeheizt werden, so daß ein Temperaturgefälle zwi schen den beiden Blöcken entsteht.

Ein vergleichbares Problem tritt bei einem anderen bekannten Wärmetauscher nicht auf (DE-GM 84 03 955), bei welchem den bei den Blöcken ein oberer und ein unterer Wasserkasten zugeordnet sind. Bei dieser Bauart ist der Austrittswasserkasten mittels einer Querwand in zwei jeweils einem der Blöcke zugeordnete Ab schnitte unterteilt. Jeder dieser Abschnitte besitzt an einer Längsseite eine Austrittsöffnung. Diese Austrittsöffnungen sind symmetrisch zur Mittelebene angeordnet, so daß sich für beide Abschnitte gleiche Strömungsverhältnisse ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Wärme tauscher so zu verbessern, daß trotz des Beibehaltens der stirnseitig angeordneten Austittsöffnung das Auftreten eines unerwünschten Temperaturgefälles vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Durch den Einsatz einer Strömungsverteileinrichtung lassen sich gleichmäßige Abströmverhältnisse für beide Blöcke verwirkli chen, so daß ein ungewünschtes Temperaturgefälle zwischen den beiden Blöcken vermieden wird.

Für einen Heiz- oder Kühlradiator, insbesondere zur Kühlung des Öls ölgefüllten Transformatoren, ist es bekannt (DE-GM 71 46 213), das zuströmende Heiz- oder Kühlmittel derart in Teilströ me aufzuteilen, daß alle Radiatorenglieder eine gleiche oder zumindest annähernd gleiche Temperatur erhalten.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird vorgesehen, daß von der Austrittsöffnung ein Verteilungsrohr nach innen in die Austrittskammer ragt, das sich in Längsrichtung der Aus trittskammer erstreckt und das in Längsrichtung zur Austritts kammer über eine durchgehende oder unterteilte Zuströmöffnung verbunden ist, deren Querschnitt sich mit dem Abstand von der Austrittsöffnung vergrößert. Durch die Bemessung der Zuström öffnung, deren Größe durch praktische Versuche zu ermitteln ist, läßt sich eine gleichmäßige Abströmung aus beiden Blöcken verwirklichen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß von der Austrittsöffnung ein Rohrstutzen in die Austritts kammer ragt, der in dem Bereich der Längsmitte des Wasserka stens zu der Austrittskammer offen ist. Bei dieser Ausführungs form wird trotz der seitlichen Austrittsöffnung eine mittige Abströmung aus der Austrittskammer des Wasserkastens ermög licht.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgese hen, daß die Austrittskammer entsprechend den Blöcken durch ei ne Querwand in zwei Abschnitte unterteilt ist, die über ge trennte Kanäle mit den Austrittsöffnungen verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Abströmung aus den Blöcken vollständig voneinander getrennt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgese hen, daß die Austrittskammer entsprechend den Blöcken durch ei ne Querwand in zwei Abschnitte unterteilt ist, die über einen gemeinsamen Kanal mit der Austrittsöffnung verbunden sind. Auch bei dieser Ausführungsform wird trotz der seitlichen Anordnung der Austrittsöffnung eine mittlere Abströmung aus der Aus trittskammer ermöglicht, wobei die Strömungen zunächst noch durch die Trennwand voneinander getrennt sind, so daß sie sich nicht behindern.

Bei allen Ausführungsformen wird bevorzugt vorgesehen, daß die Strömungsleiteinrichtung oder -einrichtungen Bestandteil des aus Kunststoff vorzugsweise im Spritzverfahren hergestellten Wasserkastens sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung darge stellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 2 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II auf den Wärmetauscher nach Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Teillängsschnitt durch den Wasserkasten des Wärmetauschers nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Wasserkasten entlang der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Wasserkastens mit einem etwa in die Mitte der Austrittskammer geführten Rohr stutzen,

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfin dungsgemäßen Wasserkastens mit zwei getrennten Abströmkanälen für die Rohrblöcke,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Wasser kastens ähnlich Fig. 5 mit einer zusätzlichen Trennwand, die die Austrittskammer unterteilt,

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß ausge bildeten Heizkörper, bei welchem auch die Ein trittsöffnungen an einer Stirnseite des Wasser kastens angeordnet sind und

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 8.

In Fig. 1 bis 4 ist ein Rundrohr-Wärmetauscher dargestellt, der durch eine Kunststoffplatte 25 in zwei nebeneinander liegende Blöcke 1 und 2 unterteilt ist, die beispielsweise zum Beheizen oder Temperieren der rechten und der linken Seite eines Fahr zeuges dienen. Die Rundrohre 26, die in üblicher Weise mit La mellen versehen sind, liegen in zwei Reihen 3 und 4 hinterein ander. Sie sind an ihren unteren Enden durch Rohrgabeln 5 mit einander verbunden. Ihre oberen Enden münden in einem Wasserka sten 6, der in üblicher Weise aus Kunststoff hergestellt ist. Die Rohre 26 sind in nicht näher dargestellter Weise in einen Rohrboden dichtend eingefügt, der durch Umbördeln mit dem Was serkasten 6 unter Zwischenfügen einer Dichtung dicht verbunden ist. Anstelle der Rohrgabeln kann selbstverständlich auch ein Umlenkwasserkasten an dem unteren Ende der Blöcke 1 und 2 vor gesehen werden, der dann durch eine Querwand in zwei Kammern unterteilt ist.

Der Wasserkasten 6 ist durch eine Längswand 7 in zwei Kammern unterteilt, die jeweils einer Reihe 3 und 4 der Rundrohre 26 zugeordnet sind. Die Eintrittskammer ist durch eine Querwand 11 in zwei Abschnitte 8 und 9 unterteilt, die jeweils mit einer Eintrittsöffnung 12 und 13 für das Heizmedium versehen sind, das vorzugsweise das Kühlmittel eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges ist. Die den beiden Abschnitten 8 und 9 der Ein trittskammer gegenüberliegende Austrittskammer 10 ist an einer der schmalen Stirnseiten mit einer Austrittsöffnung 14 verse hen. Aus baulichen Gründen ist es meist erforderlich, die Aus trittsöffnung 14 in der dargestellten Weise an einer der schma len Stirnseiten des Wasserkastens 6 anzuordnen.

Bei dem dargestellten Wärmetauscher tritt das Heizmedium über die Eintrittsöffnungen 12 und 13 ein, durchströmt die Rundrohre 26 der Reihe 3 nach unten, wird dann umgelenkt und durchströmt die Rohre 26 der Reihe 4 nach oben, wonach es in die Austritts kammer 10 eintritt und über die Austrittsöffnung 14 abgeführt wird.

Um trotz der seitlichen Anordnung der Austrittsöffnung 14 ein gleichmäßiges Abströmen des Heizmediums aus den beiden Blöcken 1 und 2 zu gewährleisten, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 vorgesehen, daß sich von der Austrittsöffnung 14 nach innen in die Austrittskammer 10 ein Verteilungsrohr 15 er streckt. Das sich über die gesamte Länge der Austrittskammer 10 erstreckende Verteilungsrohr ist zu der Austrittskammer 10 hin über einen Längsschlitz 16 offen, der im Bereich der Austritts öffnung 14 seinen schmalsten und im Bereich des gegenüberlie genden Endes seinen größten Querschnitt aufweist. Die genaue Form dieses als Zuströmöffnung dienenden Längsschlitzes 16 wird durch Versuche an einer praktischen Konstruktion ermittelt. Durch diesen Längsschlitz 16 ist es möglich, gleichmäßige Ab strömverhältnisse für beide Blöcke 1 und 2 zu gewährleisten. Das Verteilungsrohr 15 ist in den Kunststoffwasserkasten 6 ein geformt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist vorgesehen, daß der Wasserkasten 6 im Bereich seiner Oberseite mit einem Art Rohr stutzen 17 versehen ist, der von dem mittleren Bereich der Aus trittskammer 10 zu der Austrittsöffnung 14 führt. Dadurch wird eine mittlere Abströmung aus der Austrittskammer 10 erhalten, obwohl die Austrittsöffnung 14 an einer Stirnseite angeordnet ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist in der Austrittskammer 10 des Wasserkastens 6 eine Querwand 18 angeordnet, die die Austrittskammer 10 entsprechend den Blöcken 1 und 2 unterteilt. Von den unterteilten Abschnitten der Austrittskammer 10 führt jeweils ein getrennter Kanal 19 und 20 zu der Austrittsöffnung, so daß die Abströmungen aus den Blöcken 1 und 2 im Bereich des Wasserkastens 6 unabhängig geführt sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die Austrittskammer 10 ebenfalls durch eine Querwand 21 entsprechend den Blöcken 1 und 2 in Abschnitte 22 und 23 unterteilt. An diese Abschnitte schließt ein gemeinsamer Kanal 24 an, der zur Austrittsöffnung führt. Die Zuströmöffnungen zu dem gemeinsamen Kanal 24 schlie ßen beidseits von der Querwand 21 an.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 und 9 ist vorgesehen, daß auch die Eintrittsöffnungen 30 und 31 zu den Eintrittskammern 9 und 10 des Wasserkastens 36 an der gleichen Stirnseite wie die Austrittsöffnung 14 angeordnet sind. Die Austrittskammer 10 ist mit einem sich bis etwa zur Mitte des Heizkörpers erstreckenden Strömungsverteileinrichtung ausgerüstet, die entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ausgebildet ist. In die Aus trittskammer 10 ragt ausgehend von der Austrittsöffnung 14 ein Verteilungsrohr 15 bis zur Mitte des Wärmetauschers hinein, d. h. bis zu der die beiden Eintrittskammern 8 und 9 trennenden Querwand 11. Das Verteilungsrohr ist zu dem der Austrittsöff nung zugewandten Block 1 mit einem sich zu der Austrittsöffnung 14 hin verengenden Längsschlitz 16 offen. An einen Flanschan schluß 35, der die Stirnseite des Wasserkastens 36 bildet, ist ein Flanschanschluß 37 mittels Schrauben angeflanscht, der die Leitungen zu den Eintrittsöffnungen 30 und 31 und zu der Aus trittsöffnung 14 aufnimmt. Die Eintrittsöffnung 30, die der dem Flansch 35 abgewandten Eintrittskammer 8 zugeordnet ist, ist über einen rohrförmigen Kanal 39 mit dieser Eintrittskammer 8 verbunden. Der Kanal 39 befindet sich etwa im Scheitelbereich des Wasserkastens 36 in seiner Mitte. Er ist bis zu der Quer wand 11 geschlossen und öffnet dann zu der Eintrittskammer 8. Dabei kann vorgesehen werden, daß der Kanal 39 sich etwa bis zum dem Flansch 35 abgewandten Ende des Wasserkastens er streckt, so daß eine möglichst gleichmäßige Einströmung in die Eintrittskammer 8 erzielt wird.

An die Eintrittsöffnung 31 schließt unmittelbar die kanalartig etwas nach außen erweiterte Eintrittskammer 9 an.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 und 9 sind vier Reihen von Rohrbündeln aus Rundrohren 26 vorgesehen, die in Längsrichtung des Wasserkastens jeweils zueinander versetzt angeordnet sind. Jeweils zwei Reihen dieser Rohrbündel sind durch Rohrgabeln 5 miteinander verbunden. Die die Eintrittskammern 8 und 9 von der Austrittskammer 10 trennende Längswand 7 ist in Längsrichtung des Wasserkastens 36 gewellt, so da8 die beiden mittleren Rei hen der Rundrohre 26 eng nebeneinander angeordnet werden kön nen, wobei die Trennwand 7 jeweils mit Abstand den Außenkontu ren der beiden mittleren Reihen der Rundrohre 26 folgt. Die Rundrohre 26, in die Turbulenzeinlagen 41 eingesetzt sind, sind in üblicher Weise in einen Wasserkasten 42 dichtend eingefügt, dessen äußerer Rand um einen umlaufenden Randwulst des Wasser kastens 36 herumgebördelt ist. Zwischen dem Rohrboden 42 und dem Wasserkasten 36 ist ein Dichtungsprofil 43 vorgesehen.

Claims

1. Wärmetauscher für eine Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges,

- mit zwei nebeneinander angeordneten Blöcken (1, 2) von Rohr bündeln,
- die wenigstens zwei hintereinander angeordnete Reihen (3, 4) von Rohren aufweisen, die an einem Ende durch eine Umlenkung (5) miteinander verbunden sind und
- mit einem Wasserkasten (6),
- der entsprechend den Reihen der Rohre durch eine Längswand (7) in eine Eintritts- und eine Austrittskammer (10) unter teilt ist, wobei die Eintrittskammer durch eine Querwand in zwei jeweils einem der Blöcke zugeordnete und mit einer Ein trittsöffnung (12, 13) versehene Abschnitte (8, 9) aufgeteilt ist, und wobei die Austrittskammer (10) an einer Stirnseite des Wasserkastens mit einer Austrittsöffnung (14) versehen ist und mit wenigstens einer eine Vergleichmäßigung der Ab strömung Blöcken bewirkenden Strömungsverteileinrichtung (15, 16; 17; 18, 19, 20, 21, 24) versehen ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Austrittsöffnung (14) ein Verteilungsrohr (15) nach innen in die Austrittskammer (10) ragt, das sich in Längsrich tung der Austrittskammer (10) erstreckt und das in Längsrich tung zur Austrittskammer (10) über eine durchgehende oder un terteilte Zuströmöffnung (16) verbunden ist, deren Querschnitt sich mit dem Abstand von der Austrittsöffnung (14) vergrößert.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Austrittsöffnung (14) ein Rohrstutzen (17) in die Austrittskammer (10) ragt, der in dem Bereich der Längsmitte des Wasserkastens (6) zu der Austrittskammer (10) offen ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskammer (10) entsprechend den Blöcken (1, 2) durch eine Querwand (18) in zwei Abschnitte unterteilt ist, die über getrennte Kanäle (19, 20) mit der Austrittsöffnung (14) verbunden sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskammer (10) entsprechend den Blöcken (1, 2) durch eine Querwand (21) in zwei Abschnitte (22, 23) unterteilt ist, die über einen gemeinsamen Kanal (24) mit der Austritts öffnung (14) verbunden sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zutrittsöffnungen der getrennten Kanäle (19, 20) oder des gemeinsamen Kanals (24) in der Nähe der Querwand (18, 21) liegen.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (30, 31) zu den Ein trittskammern (8, 9) an einer Stirnseite des Wasserkastens (36) angeordnet sind, und daß die Eintrittskammer (8), die von die ser Stirnseite des Wasserkastens (36) abgewandt ist, über einen in den Wasserkasten (36) integrierten Kanal (39) mit der zuge hörigen Eintrittsöffnung in Verbindung steht.