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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Verwendung eines Wärmetauschers
mit mehreren Röhren,
wobei jede Röhre
durch Biegen eines einzelnen Blechs oder durch Verbinden zweier
Bleche ausgeformt ist, und wobei an jeder Röhre mehrere Wülste ausgeformt
sind, die jeweils einen konkaven Querschnitt haben, wobei die oberen
Bereiche der Wülste mit
der Oberfläche
der gegenüberliegenden
Röhrenwand
verbunden sind, so dass mehrer geteilte Durchgänge in der Röhre ausgebildet
sind.
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Stand der Technik
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Im allgemeinen weist ein bekannter
Wärmetauscher
mehrer flache Röhren
auf, die parallel zueinander laminiert sind, wobei die entgegengesetzten
Enden jeder Röhre
mit zwei Kopfrohren verbunden sind, die auf beiden Seiten der Röhre angeordnet sind,
und wobei ein Einlassanschluss und ein Auslassanschluss zum Einführen und
Auslassen eines Wärmetauschermediums
an vorbestimmten Stellen des jeweiligen Kopfrohrs vorgesehen sind.
Im Fall eines solchen Wärmetauschers
tauscht das in die flachen Röhren
des Wärmetauschers
eingeführte
Wärmetauschermedium
seine Hitze mit. der Luft aus, die außerhalb zirkuliert, während es
durch die flachen Röhren zwischen
den Kopfrohren mehrfach hin- und herströmt, und das Wärmetauschermedium
wird dann ausgelassen.
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Jede der für solche laminierten Wärmetauscher
verwendeten flachen Röhren,
beispielsweise solche, deren Querschnitt in 8 dargestellt ist, ist aus einem einzelnen
rechteckigen Lötblech
zu einer flachen röhrenförmigen Form
ausgebildet worden. Beispielsweise ist eine flache Röhre 20 ausgebildet, indem
die Seitenkanten des einzelnen rechteckigen Lötblechs durch Löten miteinander
verbunden worden sind. In der Zeichnung bezeichnen 20a und 20b flache
Verbindungsbereiche an seitlichen Enden der Platte. Diese flachen
Verbindungsbereiche tragen dazu bei, eine Verbindungsfläche zu steigern
sowie das Beibehalten der adäquaten
Verbindungsfestigkeit mit dem Löten.
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Neuerdings besteht eine steigende
Tendenz, die Wanddicke der Röhre
soweit wie möglich
zu reduzieren, hauptsächlich,
um Herstellungskosten zu reduzieren, indem die Menge des zu verwendenden Materials
reduziert wird, aber auch zum Zwecke einer größeren Wärmetauschereffizienz und um
ein geringeres Röhrengewicht
zu erzielen. Da die Wanddicke der flachen Röhre 20 weiter reduziert
wird, wird die strukturelle Festigkeit solcher flachen Röhren beibehalten,
indem mehrere Wülste 21 (21A, 21B)
mit jeder flachen Röhre
integral ausgebildet werden.
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Genauer gesagt werden mehrere Wülste 21A, 21B integral
mit der Röhre 20 an
vorbestimmten Stellen entlang ihrer Breite ausgebildet, und die Wülste sind
entlang der Längsrichtung
der Röhre
angeordnet, wobei die Wülste
jeweils bis zu einer Höhe hervorstehen,
bei welcher die oberen Bereiche der Wülste gegen die innere Fläche der
gegenüberliegenden
Röhrenwand
anstoßen,
wodurch diese Wülste 21A und B mehrere
Durchgänge 22 für das Wärmetauschermedium
innerhalb der Röhre
ausbilden, um nicht nur eine Kontaktfläche der Röhre mit dem Medium für eine stärkere Wärmetauschereffizienz
zu steigern, sondern auch den Druckwiderstand der Röhre selbst
zu verbessern, indem die Wülste 21 als Verstärkungselement
dienen.
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Abgesehen von den aus einer einzelnen Platte
gebildeten Röhren
sind auch solche bekannt, die durch Verbinden zweier Platten ausgeformt
werden. Beide Alternativen sind beispielsweise in der
EP 0 704 667 A2 offenbart.
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Außerdem sind flache Röhre bekannt,
die durch ein Extrusionsformen eines Aluminiummaterials oder eines
Aluminiumlegierungsmaterials erhalten werden. Eine solche geformte
Röhre hat
innerhalb der Durchgänge,
die durch seitlich angeordnete Trennwände voneinander getrennt sind.
Die äußeren Oberfläche einer
solchen geformten flachen Röhre ist
mit Nuten versehen, die jeweils einen konkaven Querschnitt haben,
um eine Oberfläche
zu vergrößern, das
Gewicht zu reduzieren, und Tautropfen und ähnliches abzuleiten. Eine solche
Röhre ist
beispielsweise in
JP 63-091492 offenbart.
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Von der Erfindung
zu lösende
Probleme
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In dem Fall der bekannten Röhre für einen Wärmetauscher,
wie sie oben beschrieben ist, und wie sie in 8 dargestellt ist, neigt eine Ausnehmung,
die sich aus dem Wulst 21A ergibt, der auf der stromaufwärtigen Seite
des Luftstroms angeordnet ist; dazu, den Staub x und ähnliches
zu sammeln, der mit dem Luftstrom mitgetragen wird, wodurch Probleme
entstehen, die beispielsweise die Korrosion der Röhre oder
die Verschlechterung der Korrosionswiderstandsfähigkeit der Röhre und
die daraus folgende kürzere
Lebensdauer der Teile.
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Nicht nur die aus der Ausbildung
der Wülste entstehenden
Ausnehmungen, sondern auch die Nuten der Röhren, die durch Extrusionsformen
zum Vergrößern der
Oberfläche
ausgebildet worden sind, zum Senken des Gewichts oder zum Sparen
des Materials, haben zu einem Problem geführt, dass der in solchen Ausnehmungen
und Nuten gesammelte Staub und Schmutz zur Korrosion der Röhre führt.
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Genauer gesagt fließt im allgemeinen
bei herkömmlichen
Wärmetauschern
die Luft in seitlicher Richtung der Röhre, die sich zwischen den
abstrahlenden Finnen befindet, welche an der oberen und der unteren
Oberfläche
der Röhre
angeordnet sind. Als Ergebnis sammelt die Oberfläche der Röhre, d. h. die Oberfläche des
Bereichs der Röhre,
der sich von ihrem vorderen Teil zu dem Bereich erstreckt, der auf der
stromaufwärts
liegenden Seite des Luftstroms angeordnet ist, den Schmutz, der
sich in dem Luftstrom befindet, während die Oberfläche des
Bereichs der Röhre
auf der stromabwärtigen
Seite des Luftstroms weniger dazu neigt, mit dem Schmutz verunreinigt
zu werden. Wenn die zuvor beschriebenen Ausnehmungen sich auf der
stromaufwärtigen
Seite des Luftstroms befinden, wird diese eben erwähnte Tendenz
gefördert,
was zu der konzentrierten Ansammelung des Schmutzes in solchen Ausnehmungen
führt.
Während
der in den nach unten weisenden Ausnehmungen auf der äußeren Oberfläche der
unteren Röhrenwand
gesammelte Schmutz leicht entfernt werden kann, indem er herunterfällt, kann
der stark in den nach oben weisenden Ausnehmungen angesammelte Schmutz
nicht so leicht entfernt werden, was zu Korrosion der Röhren führt.
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Außerdem besteht die Möglichkeit,
dass das Regenwasser direkt in das Innere des Wärmetauschers hineingezogen
wird und dass, abhängig
von den Bedingungen, unter welchen der Wärmeaustausch stattfindet, eine
Kondensierung der Feuchtigkeit in der Nähe der Röhren stattfindet und in die nach
oben weisenden Ausnehmungen hineinfließt, wodurch der in anderen
Stellen angesammelte Schmutz in solche Ausnehmungen zusammen mit dieser
kondensierten Feuchtigkeit hineingetragen wird.
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Da die Wanddicke der Röhre selbst
aus Gründen
der Kostensenkung, der Gewichtssenkung und der höheren Effizienz des Wärmeaustausches mit
dem außen
vorhandenen Medium reduziert ist, kann außerdem selbst eine geringe
Korrosion verschiedene Schwierigkeiten mit sich bringen, wie beispielsweise
die Verschlechterung der Druckresistenz oder ein Auslaufen des Wärmetauschermediums.
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Falls der Wärmetauscher an einem Fahrzeug
angebracht wird, wird die Luft zum Kühlen von außen her zugeführt, und
so ist die Menge des in der Luft vorhandenen Schmutzes relativ gesehen
größer, was
zu dem eben erwähnten
nachteiligen Effekt auf die Röhren
beiträgt
und zu einer verkürzten
Lebensdauer der Röhre
führt.
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Andererseits ist eine Röhre, bei
welcher die Ausnehmung, die sich aus dem Wulst ergibt, der von der äußeren Oberfläche der
Röhre her
nach oben hervorsteht, zuvor hinuntergedrückt wird, um integral mit der
Röhrenwand
verbunden zu werden, beispielsweise in der japanischen offengelegten
Patentveröffentlichung
Nr. 4-86489 vorgeschlagen worden.
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Eine solche Röhre erfordert jedoch komplexere
Herstellungsschritte, die zu hohen Herstellkosten führen.
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Daher ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, die Verwendung eines Wärmetauschers der oben genannten
Art zu realisieren, so dass sich der Schmutz weniger leicht in den
Nuten ansammelt, wodurch eine höhere
Korrosionsfestigkeit des Wärmetauschers
erzielt wird und somit auch eine längere Lebensdauer.
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Mittel zum Lösen der
Probleme
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Das Problem wird gelöst durch
Verwenden des Wärmetauschers
gemäß den Ansprüchen 1 und 3
der vorliegenden Anmeldung.
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Wenn der Wärmetauscher auf diese Art und Weise
verwendet wird, ist der Bereich der Röhre, der sich auf der am weitesten
stromaufwärts
liegenden Seite des Luftstroms befindet, mit den Ausnehmungen der
Wülste
versehen, die sich an der unteren Röhrenwand befinden, so dass
verhindert wird, dass Schmutz in den Ausnehmungen verbleibt. Selbst wenn
die Ausnehmungen der Wülste
an der oberen Röhrenwand
auf der stromabwärtigen
Seite des Luftstroms ausgebildet sind, wird der Schmutz in dem Luftstrom
durch die abstrahlenden Finnen gefangen, die sich zwischen benachbarten
laminierten Röhren befinden,
so dass relativ saubere Luft umläuft,
so dass der Schmutz weniger leicht in den Ausnehmungen verbleibt.
Als Ergebnis kann die Korrosionswiderstandsfähigkeit der Röhre zugunsten
einer längeren
Lebensdauer des Wärmetauschers
verbessert werden. Außerdem
neigt der Bereich der Röhre,
der sich auf der am meisten stromaufwärts liegenden Seite des Luftstroms
befindet, dazu, den Schmutz zu sammeln, aber die Ausnehmungen weisen
nach unten, so dass, selbst wenn der Schmutz in die Ausnehmungen
eintritt, der Schmutz einfach herunterfällt, so dass vermindert wird,
dass der Schmutz auf der Oberfläche
der Röhre
verbleibt.
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In einer bevorzugten, in Anspruch
2 wiedergegebenen Ausführungsform
sind die oberen Bereiche der Wülste
mit der gegenüberliegenden
flachen Oberfläche
der Röhrenwand
oder den oberen Bereichen der an der gegenüberliegenden Röhrenwand ausgebildeten
Wülste
verbinden, der auf der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite des Luftstroms ausgebildete
Wulst befindet sich an der unteren Röhrenwand, und die weiter stromabwärts bezüglich des Luftstroms
vorgesehenen Wülste
sind einwärts
hervorstehend und abwechselnd an der oberen und unteren Röhrewand
ausgebildet.
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Wenn die mit der Röhre ausgebildeten
Wülste
abwechselnd von der oberen und der unteren Röhrenwand entlang der Richtung
des kreislaufenden Luftstroms hervorstehen, wird der Querschnitt
der geformten Röhre
im wesentlichen symmetrisch bezüglich
ihrer oberen und unteren Röhrenwand,
wodurch nicht nur der Formvorgang er Röhre einfach wird, sondern auch
die oberen Bereiche der Wülste an
der oberen und der unteren Röhrenwand
symmetrisch angeordnet sind. Als Ergebnis wird die verbleibende
Belastung des Röhrenmaterials
in der oberen und der unteren Röhrenwand
gleichmäßig, was
zu einer Steigerung der Druckfestigkeit der Röhre selbst und zu einem daraus
folgenden Anstieg der Dauerhaftigkeit und der Lebensdauer des Wärmetauschers beiträgt.
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Wenn die Röhre mit den Nuten durch Extrusionsformen
ausgebildet wird, wird nicht nur ihre Oberfläche vergrößert und dadurch die Wärmeaustauscheffizienz
gesteigert, sondern auch die Menge des zu verwendenden Aluminium-
oder Aluminiumlegierungsmaterials kann reduziert werden, um die Herstellkosten
zu senken und auch das Gewicht der Röhre. Da die Ausnehmung, die
sich aus der Nut ergibt, die sich auf der am weitesten stromaufwärts liegenden
Seite bezüglich
des Luftstroms befindet, auf der äußren Oberfläche der unteren Röhrenwand
ausgeformt ist, sammelt sich nicht nur der in der Luft vorhandene
Schmutz weniger in der Öffnung
der Ausnehmung, sondern der in der Öffnung gesammelte Schmutz kann
auch durch Herunterfallen einfach entfernt werden, wodurch verhindert
wird, dass der Schmutz oder Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Röhre verleiben.
Als Ergebnis wird die Korrosionsfestigkeit der Röhre verbessert und die Lebensdauer verlängert.
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Auswirkungen
der Erfindung
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Die Ausnehmungen, die sich aus den
Wülsten
auf der am weitesten stromaufwärts
liegenden Seite des Luftstroms befinden, weisen nach unten und verhindern
so, dass der Schmutz in den Ausnehmungen verbleibt. Selbst wenn
die sich aus den Wülsten
ergebenden, auf der äußeren Fläche der oberen
Röhrenwand
weiter stromabwärts
bezüglich des
Luftstroms ausgebildet sind, verbleibt der Schmutz daher weniger
leicht in den Ausnehmungen. der Wülste, da der Segmente in der
Luft durch die abstrahlenden Finnen etc. aufgefangen wird, die zwischen
den benachbarten Röhren
angeordnet sind, und daher strömt
relativ reine Luft. Als Ergebnis wird die Korrosionsfestigkeit der
Röhren
gesteigert und die Lebensdauer des Wärmetauschers verlängert werden.
Außerdem
wird der Bereich der Röhre auf
der am weitesten stromaufwärts
liegenden Seite des Luftstroms den Schmutz in dem Luftstrom sammeln,
aber der Schmutz, der durch die Ausnehmungen hindurchläuft, die
sich aus den Wülsten
ergeben, sammelt sich kaum darin, sondern fällt einfach heraus, das die
Ausnehmungen nach unten weisen, und dadurch wird verhindert, dass
sich der Segmente auf der Oberfläche
der Röhre
sammelt.
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Wenn die mit der Röhre ausgebildeten
Wülste
abwechselnd von der oberen und der unteren Röhrenwand entlang der Richtung
des kreislaufenden Luftstroms hervorstehen, wird der Querschnitt
der geformten Röhre
im wesentlichen symmetrisch bezüglich
ihrer oberen und unteren Röhrenwand,
wodurch nicht nur der Formvorgang er Röhre einfach wird, sondern auch
die oberen Bereiche der Wülste an
der oberen und der unteren Röhrenwand
symmetrisch angeordnet sind. Als Ergebnis wird die verbleibende
Belastung des Röhrenmaterials
in der oberen und der unteren Röhrenwand
gleichmäßig, was
zu einer Steigerung der Druckfestigkeit der Röhre selbst und zu einem daraus
folgenden Anstieg der Dauerhaftigkeit und der Lebensdauer des Wärmetauschers beiträgt.
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Wenn die Röhre mit den Nuten durch Extrusionsformen
ausgebildet wird, wird nicht nur ihre Oberfläche vergrößert und dadurch die Wärmeaustauscheffizienz
gesteigert, sondern auch die Menge des zu verwendenden Aluminium-
oder Aluminiumlegierungsmaterials kann reduziert werden, um die Herstellkosten
zu senken und auch das Gewicht der Röhre. Da die Ausnehmung, die
sich aus der Nut ergibt, die sich auf der am weitesten stromaufwärts liegenden
Seite bezüglich
des Luftstroms befindet, auf der äußeren Oberfläche der
unteren Röhrenwand ausgeformt
ist, sammelt sich nicht nur der in der Luft vorhandene Schmutz weniger
in der Öffnung
der Ausnehmung, sondern der in der Öffnung gesammelte Schmutz kann
auch durch Herunterfallen einfach entfernt werden, wodurch verhindert
wird, dass der Schmutz oder Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Röhre verbleiben.
Als Ergebnis wird die Korrosionsfestigkeit der Röhre verbessert und die Lebensdauer verlängert.
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Wie oben beschrieben, realisiert
die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Wärmetauschers, wobei jede Röhre mit
Ausnehmungen versehen ist, die durch Wülste entstehen, oder mit Nuten an
der oberen und unteren äußeren Fläche der
Röhre,
und solche Ausnehmungen oder Nuten sind so ausgebildet, dass sie
an der äußeren Oberfläche der Röhrenwand
nach oben weisen, so dass der Schmutz sich weniger leicht darin
sammelt, wodurch für
die Röhren
des Wärmetauschers
eine höhere Korrosionsfestigkeit
erzielt wird, die wiederum zu einer längeren Lebensdauer führt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht eines laminierten Wärmetauschers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht entlang der Linie A-A in 1, und sie zeigt einen Querschnitt
einer flachen Röhre.
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3 ist
eine Querschnittsansicht der flachen Röhre gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine Querschnittsansicht der flachen Röhre gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine Querschnittsansicht der flachen Röhre gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erf indung .
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6 ist
eine Querschnittsansicht der flachen Röhre gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine Querschnittsansicht der flachen Röhre gemäß der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen flachen Röhre für den Wärmetauscher.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. In den Ausführungsformen,
welche im folgende beschrieben werden, ist der grundlegende Aufbau
des Wärmetauschers
mit den flachen Röhren,
wie in dieser Ausführungsform
beschrieben, gängig,
und daher wird er hier nicht beschrieben, und es werden die gleichen
Bezugsziffern verwendet.
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In 1 weist
ein laminierter Wärmetauscher 1 zwei
Einheiten von vertikal montierten Kopfrohren 3, 4 auf.
Mehrere flache Röhren 2,
die gleich lang sind und parallel zueinander laminiert sind, wobei
dünne gewellte
Finnen 5 zwischen den Röhren angeordnet
sind, und die Röhren
sind zwischen zwei Kopfrohren angeordnet, wobei die entgegengesetzten
Enden der flachen Röhren
kommunikativ mit den Kopfrohren verbunden sind. Wie aus 2 hervorgeht, steht der
oberen Bereich jeder gewellten Finne 5 außerdem in
Kontakt mit der flachen Oberfläche der
flachen Röhre 2.
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Die obere und untere Öffnung jedes
Kopfrohrs 3 und 4 sind mit blinden Kappen 6 verschlossen.
Das Kopfrohr 3 ist mit einem Einlassanschluss 3a an
einer vorbestimmten Stelle versehen, um ein Wärmetauschermedium von außen einzuführen, während das
Kopfrohr 4 mit einem Auslassanschluss 4a an einer
vorbestimmten Stelle versehen ist, um das Medium auszulassen, welches
den Wärmetauschvorgang
vollzogen hat, wobei die Kommunikation zwischen den Kopfrohren aufrecht
erhalten bleibt. Weiter ist das Innere des Kopfrohrs 3 und
das Innere des Kopfrohrs 4 jeweils durch Trennwände 7 aufgeteilt.
In 1 bezeichnet außerdem die
Bezugsziffer 8 seitliche Platten, die über und unter den laminierten
flachen Röhren 2 angeordnet
sind, wobei die Seitenplatten 8 dazu ausgestaltet sind,
die gewellten Finnen 5 zu schützen und die strukturelle Festigkeit
des Wärmetauschers 1 zu
verstärken.
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Das durch den Einlassanschluss 3a eingeführte Wärmetauschermedium
zirkuliert oder strömt durch
die in Zickzack angeordneten Röhren 2 zwischen
dem Kopfrohr 3 au der linken und dem Kopfrohr 3 auf
der rechten Seite und beschreibt dabei mehrere Kurven, führt während der
Zirkulation einen Wärmeaustausch
aus und wird durch die Auslassanschluss 4a ausgelassen.
Das heißt,
dass in den Wärmetauscher 1 eingeführte Medium
bewegt sich mäanderförmig abwärts durch
jede Gruppe von flachen Röhren
hindurch, wobei jede Gruppe eine vorbestimmte Anzahl der flachen
Röhren
aufweist.
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Wie in 3 und 4 dargestellt, ist jede der Röhren 2 durch
Biegen eines Blechs und Verbinden der gegenüberliegenden Enden 2b und 2a des
Materials ausgeformt. Mehrere Wülste 11A und 11B,
die abwechselnd von beiden äußeren Oberflächen 2A und 2B der
flachen Röhrenwand
hervorstehen, sind integral mit jeder flachen Röhre ausgeformt. Die Wülste 11A und 11B,
die insgesamt vier Reihen bilden, stehen abwechselnd von vorbestimmten
Stellen an den gegenüberliegenden
Wänden
der flachen Röhre 2 hervor
und bilden so fünf
Durchgänge 12 mit einer
im wesentlichen gleichen Querschnittsfläche. Durch Ausbilden der Röhre auf
diese Art und Weise kann nicht nur die Kontaktfläche der Röhre mit den zirkulierenden
Medium gesteigert werden, um eine höhere Wärmeaustauscheffizienz zu erhalten,
sondern auch der Druckwiderstand der Röhre 2 kann gesteigert
werden, indem die Wülste 11A und 11B als Verstärkungselemente
dienen. Durch geeignetes Bestimmen der Positionen dieser Wülste 11A und 11B kann
soweit wie möglich
verhindert werden, dass der von der durch die Röhren 2 strömenden Luft
mitgetragene Schmutz sich in den Ausnehmungen 11A und 11B sammelt,
die an den äußeren Oberflächen der
Röhren
ausgebildet sind.
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Da eine flaches Lötblech zu einer flachen Röhre geformt
wird, ist es außerdem
einfacher für
die Herstellung, dass der Querschnitt der Röhre eine im wesentlichen vertikal
symmetrische Form von oberen und unteren Bereichen hat, weil die
Bereiche des flachen Blechmaterials, wo die Wülste 11A und 11B ausgeformt
sind, dazu tendieren, eine geringe Restbelastung zu haben, oder
die Festigkeit unterscheidet sich von der anderer Bereiche, was
die Formbarkeit des Materials nachteilige beeinflussen kann oder eine
Deformation der Röhre
verursachen kann. Daher ist es nicht wünschenswert, die Wülste 11A und 11B nur
an einer Röhrenwand
auszubilden, sondern es ist wünschenswert,
die Wülste
symmetrisch an gegenüberliegenden
Röhrenwänden auszuformen.
Im Fall dieser Ausführungsform
ist, obwohl die gegenüberliegenden
Wände der
Röhre 2 nicht
symmetrisch sind, die oben beschriebene wünschenswerte Bedingung bis
zu einem praktisch problemfreien Level erfüllt, indem die gleiche Anzahl
von Wülsten 11A, 11B an
den gegenüberliegenden
Wänden
vorgesehen wird.
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Genauer gesagt sind vier Reihen von
Wülsten
abwechselnd an den gegenüberliegenden
Röhrenwänden entlang
der Breite jeder Röhre
ausgeformt, d. h. entlang der Richtung der zirkulierenden Luft.
Ein erster Wulst 11B (1) steht aufwärts von der unteren Wand hervor;
ein zweiter Wulst 11A (2) steht nach unten von der oberen
Wand hervor; ein dritter Wulst 11B (3) steht aufwärts von
der unteren Wand hervor; und ein vierter Wulst 11A (4)
steht abwärts von
der oberen Wand hervor.
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Wie in 4 dargestellt
ist, befindet sich so eine Ausnehmung 11b, die sich aus
dem Wulst 11B ergibt, der von der unteren Wand der Röhre 2 nach unten
hervorsteht, in der Nähe
des Bereichs der Röhre,
der zu dem Luftstrom hinweist, der den Wärmetauscher 1 passiert,
so dass der Schmutz x sich nicht so leicht in der Ausnehmung 11b sammelt.
Da sich der Schmutz auf der am weitesten stromaufwärts liegenden
Seite des zirkulierenden Luftstroms sammelt, ist es unmöglich, vollständig zu
verhindern, dass sich der Schmutz x in der Ausnehmung 11b sammelt,
die sich aus dem Wulst 11B ergibt; selbst in diesem Fall fällt der
Schmutz jedoch leicht aus der Ausnehmung 11b heraus, so
dass verhindert wird, dass der Schmutz x in der Ausnehmung 11b verbleibt.
Außerdem
befinden sich auf der stromabwärtigen
Seite des Luftstroms die Ausnehmungen 1b und 11a,
die sich aus den Wülsten 11A und 11B ergeben,
abwechselnd an der oberen und der unteren Wand der Röhre 2,
und so wird der Schmutz in der strömenden Luft durch die abstrahlenden
Finnen 5 aufgefangen, die sich oberhalb und unterhalb der
Röhre 2 befinden,
so dass relativ saubere Luft zirkulieren kann und sich der Schmutz
weniger leicht in den Ausnehmungen 11a und 11b sammelt,
die sich aus den Wülsten
ergeben.
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Es ist anzunehmen, dass der Schmutz,
der aus dem Luftstrom entfernt worden ist, und der Schmutz, der
sich aus dem Wulst 11B der Röhre 2 löst, von
den gewellten Finnen 5 aufgefangen wird und die Korrosion
der gewellten Finnen herbeiführt. Die
Beschädigung
des Wärmetauschers
ist jedoch geringer, wenn sie durch die Korrosion der gewellten Finnen 5 herbeigeführt wird,
da die Finne nur von dem Luftstrom passiert wird, als die durch
die Korrosion der Röhren
herbeigeführte
Beschädigung,
da die Röhren
auch von dem Strom des Wärmetauschermediums
durchströmt
werden, und so kann die durch die Korrosion des gesamten Wärmetauschers verursachte
Beschädigung
minimiert werden.
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In 3 und 4 bezeichnen nach rechts
weisende Pfeile die Richtung der zirkulierenden Luft, und ein nach
unten weisender Pfeil bezeichnet die Richtung des fallenden Schmutzes x.
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Wie oben beschrieben, weist auf der
am weitesten stromaufwärts
liegenden Seite, die zu dem Luftstrom hinweist, die sich aus dem
Wülste
ergebende Ausnehmung nach unten an der äußeren Oberfläche der
unteren Röhrenwand,
so dass die Ansammlung des Schmutzes verhindert werden kann. Selbst wenn
die sich aus dem Wulst ergebende Ausnehmung an der äußeren Oberfläche der
oberen Röhrenwand
auf der stromabwärtigen
Seite des Luftstroms ausgeformt ist, sammelt sich der Schmutz weniger
leicht in der sich durch den Wulst ergebenden Ausnehmung, da die
Ausnehmung von einem relativ sauberen Luftstrom passiert wird. Außerdem sammelt
die stromaufwärtige
Seite der Röhre,
die zu dem Luftstrom hinweist, den Schmutz, der sich in der strömenden Luft
befindet; diese Ausnehmung befindet sich jedoch an der äußeren Oberfläche der
unteren Röhrenwand,
so dass, selbst wenn der Schmutz von der Ausnehmung gesammelt wird,
die sich aus dem Wulst ergibt, der Schmutz sich leicht daraus löst, indem
er herausfällt,
und so wird verhindert, dass der Schmutz oder Feuchtigkeit darin
verbleiben, was zu einer höheren
Korrosionsfestigkeit und einer sich daraus ergebenden längeren Lebensdauer
der Röhre
führt.
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Nun werden die flachen Röhren für den Wärmetauscher
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 5 beschrieben. IN 5 bezeichnen Pfeile die Richtung der
zirkulierenden Luft.
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Die flache Röhre 2 für den Wärmetauscher gemäß dieser
Ausführungsform
ist mit vier Reihen von Wülsten
versehen, genau wie die eben beschriebene Ausführungsform, aber sie unterscheidet
sich in der Anordnung der Wülste.
Die sich aus den Wülsten ergebenden
Ausnehmungen befinden sich entfernt von der stromaufwärtigen Seite
des Luftstroms an der oberen und unteren Oberflächen der Röhre, so dass die Möglichkeit,
so dass sich Schmutz in den Ausnehmungen ansammelt, weiter reduziert
werden kann.
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Genauer gesagt stehen von den vier
Reihen von Wülsten,
die in Richtung der Breite der Röhre,
d. h. in Richtung des Luftstroms ausgeformt sind, ein erster und
ein zweiter Wulst von der unteren Röhrenwand aufwärts hervor,
während
ein dritter und ein vierter Wulst von der oberen Röhrenwand
nach unten hervorstehen. Der Schmutz in dem Luftstrom wird nach
und nach von den abstrahlenden Finnen etc. gefangen, während die
Luft entlang der Richtung der Breite der Röhre strömt, so dass die Ansammlung des
Schmutzes in den Ausnehmungen verhindert werden kann, indem die
Ausnehmungen, die von der unteren Röhrenwand hervorstehen, so weit
entfernt wie möglich
von dem Bereich der Röhre,
der zuerst zu dem Luftstrom hinweist, kollektiv ausgebildet werden.
Andererseits sind der erste und zweite Wulst 11B (1) und 11B (2),
die von der unteren Röhrewand aufwärts hervorstehen
und der dritte und vierte Wulst 11A (3) und 11A (4),
die von der oberen Röhrenwand abwärts hervorstehen,
symmetrisch bezüglich
rechts bzw. links entlang der Richtung der Breite der Röhre ausgeformt,
um die nachteiligen Auswirkungen auf die Formbarkeit der Röhre und
die Deformation der Röhre
zu vermeiden.
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Nun wird die flache Röhre für den Wärmetauscher
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 6 beschrieben. In 6 bezeichnen Pfeilmarkierungen die Richtung
des Luftstroms.
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Im Fall der flachen Röhre 2 für den Wärmetauscher
gemäß dieser
Ausführungsform
bilden, abgesehen von dem ersten Wulst, der auf der am weitesten
stromaufwärts
liegenden Seite des Luftstroms ausgeformt ist, der zweite, dritte
und vierte Wulst jeweils Wülste 13A und 13B,
die jeweils von der äußeren Oberfläche 2A der
oberen Röhrenwand
und der äußeren Oberfläche 2B der
unteren Röhrenwand einwärts hervorstehe.
Die Wülste 13A und 13B stehen
jeweils um im wesentlichen die Hälfte
der inneren Höhe
der flachen Röhre 2 hervor.
Die oberen Bereiche der Wülste 13A und
die oberen Bereiche der Wülste 13B sind
miteinander verbunden und bilden so mehrere geteilte Durchgänge 12 in
der flachen Röhre 2.
Diese Wülste 13A und 13B dienen
nicht nur dazu, die Effizienz des Wärmetauschers zu verbessern,
indem die Fläche
der Röhre
in Kontakt mit dem Medium, das diese Durchgänge 12 passiert, vergrößert wird,
sondern sie dienen auch als Verstärkungselemente, um den Widerstand
der Röhre
zu verbessern.
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Außerdem steht der erste Wulst 11B (1),
der sich auf der am weitesten stromaufwärts liegenden Seite in Richtung
der Breite der Röhre
befindet, von der unteren Wand der Röhre nach oben hervor. Der Betrag,
um den dieser Wulst 11B (1) hervorsteht, ist so gewählt, dass
er im wesentlichen gleich der inneren Höhe der flachen Röhre 2 ist,
und der Bereich der Wand der flachen Röhre 2, der dem Wulst 11B (1)
gegenüber
liegt, ist flach gelassen, aber der obere Bereich des Wulstes 11B (1)
ist mit der inneren Oberfläche
der gegenüberliegenden
Wand der flachen Röhre 2 verbunden.
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Auf diese Art und Weise öffnet sich
die sich aus dem Wulst ergebende Ausnehmung abwärts auf der am weitesten stromaufwärts liegenden
Seite des Luftstroms, so dass verhindert werden kann, dass sich
der Schmutz in der Ausnehmung sammelt, die sich aus dem Wulst 11B (1)
ergibt.
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Nun wird die flache Röhre für dem Wärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf der Grundlage einer vierten Ausführungsform beschrieben, die
in 7 gezeigt ist. Die
flache Röhre 2 für den Wärmetauscher
gemäß dieser
Ausführungsform unterscheidet
sich von der vorangehenden Ausführungsform
darin, dass die Röhre
durch Extrudieren eines Aluminiummaterials ausgebildet ist. Das
Innere der Röhre
ist mit Trennwänden 15 versehen,
um den Durchgang in Richtung der Breite der Röhre aufzuteilen und mehrere
getrennte Durchgänge 12 zu
bilden. Die flache Röhre 2,
die durch ein solches Extrusionsformen erhalten wird, ist mit Ausnehmungen
an ihrer äußeren Oberfläche versehen,
nicht nur, um die Oberfläche
zu vergrößern, sondern
auch, um das Gewicht der Röhre
zu reduzieren, was auch dazu führt,
dass weniger Material verwendet werden muss und die Herstellkosten
sinken.
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Genauer gesagt ist die durch das
Extrusionsformen entstandene flache Röhre 2 mit Nuten 14A und 14B versehen,
die jeweils einen konkaven Querschnitt haben, auf der äußeren Oberfläche 2A der oberen
Wand und der äußeren Oberfläche 2B der
unteren Wand. Diese Nuten 14A und 14B sind, ebenso wie
in der vorangehenden Ausführungsform,
nicht nur abwechselnd auf den Oberflächen 2A und 2B der unteren
und der oberen Röhrenwand
vorgesehen, sondern auch so angeordnet, dass die Ansammlung des
Schmutzes reduziert werden kann. Im Falle dieser Ausführungsform
sind außerdem
die vier Reihen von Nuten 14A, 14B abwechselnd
auf der äußeren Oberfläche 2A der
oberen Wand und der äußeren Oberfläche 2B der
unteren Röhrenwand
ausgebildet, wobei eine erste Nut 11B (1) an der äußeren Oberfläche 2B der
unteren Röhrenwand
und eine zweite Nut 14A (2) an der äußeren Oberfläche 2A der
oberen Röhrenwand
ausgeformt ist, eine dritte Nut 14B (3) an der äußeren Oberfläche 2B der
unteren Röhrenwand
und eine vierte Nut 14A (4) an der äußeren Oberfläche 2A der
oberen Röhrenwand.
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Wie oben beschrieben, ist die erste
Nut 14B (1) auf der äußeren Oberfläche 2B der
unteren Wand in der Nähe
des Bereichs der Röhre
ausgebildet, die zu dem Luftstrom hinweist, so dass die Ansammlung des
Schmutzes in einer Ausnehmung 14B, die sich aus der Nut 14B (1)
ergibt, verhindert werden kann. Selbst in dem Fall einer solchen
flachen Röhre,
die durch Extrusionsformen ausgebildet ist und mit den Nuten zum
Reduzieren der Herstellkosten und auch des Gewichtes versehen ist,
ist es daher möglich,
die Korrosionsfestigkeit zugunsten eines längeren Lebens des Wärmetauschers 1 zu
verbessern.
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In dieser Ausführungsform ist die vorliegende
Erfindung außerdem
auf die flache Röhre
angewandt, die mit vier Reihen von Wülsten oder Nuten versehen ist
und mit fünf
Durchgängen
für das
Wärmetauschermedium
innerhalb der Röhre,
aber die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den
Fall dieser Ausführungsform
begrenzt, und sie ist daher auch auf alle anderen Fälle anwendbar,
in denen eine beliebige Anzahl von Wülsten oder Nuten ausgeformt
sind.
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In dieser Ausführungsform sind außerdem die
Abstände
zwischen den Reihen der Wülste
oder Nuten in Richtung der Breite der Röhre gleichmäßig, aber solche Abstände können auch
teilweise unterschiedlich sein. Außerdem können alle Wülste von der unteren Wand der
Röhre aufwärts hervorstehen, solange
eine solche Anordnung die Festigkeit der Röhre nicht nachteilig beeinflusst.
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In dieser Ausführungsform sind außerdem die
Wülste
in der Abfolge in der Richtung der Breite der Röhre ausgeformt, aber die Wülste können auch mit
Unterbrechungen oder unregelmäßig ausgeformt sein,
oder jeder Wulst kann mit einem Zwischenraum an einer vorbestimmten
Stelle versehen sein, so dass eine Verbindung zu den benachbarten
Durchgängen innerhalb
der Röhre
besteht.
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In dieser Ausführungsform ist die flache Röhre außerdem ausgeformt,
indem ein Blech gebogen wird, aber diese Ausführungsform ist nicht auf das Verfahren
dieser Ausführungsform
begrenzt. Die Röhre
kann auch ausgeformt werden, indem zwei Bleche verbunden werden,
und die Röhre
kann mit den Wülsten
an vorbestimmten Stellen versehen sein, genau wie die aus einer
einzelnen Platte ausgebildete Röhre.