DE8711894U1

DE8711894U1 - Flachrohr-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE8711894U1
Application number: DE8711894U
Authority: DE
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1987-09-02
Publication date: 1987-10-15
Also published as: FR2619898A1; FR2619898B1

Description

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Süddeutsche Kühlerfabrik
Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Mäuserstraße 3
7000 Stuttgart 1

87-B-22/27 G417 002 01 09 1987 H/ma Titel: Flachrohr-Wärmetauscher

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Flachrohr-Wärmetaüscher mit einer in der Mitte des Rohrquerschnitts angeordneten und in Längsrichtung des Flachrohrs verlaufenden Turbulenzeinlage in Form eines längsprofilierten Blechstreifens, der Strömungsleitflächen mit fensterartigen Durchbrüchen und abwechselnd an gegenüberliegenden Innenseiten des Flachrohrs anliegenden Längsprofilierungen aufweist zur Lagesicherung der Turbulenzeinlage im Flachrohr.

Bei einem aus dem DE-GM 81 26 746 bekannten solchen Flachrohr-Wärmetauscher sind zur Verbesserung des Wärmeübergangs

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in der Turbulenzeinlage SGhfägverlaufende Sicken 1 &eegr; den Strömungsleitflächen angeordnet, durch die eine starke Verwirbelung des Wärmetauschermediums erreicht wird, allerdings verbunden mit einem hohen Durchflußwiderstand, so daß wegen des Druckabfalls eine hohe Umwälzpumpenleistung erforderlich ist. Die fensterartigen Durchbrüche sind bei der beschriebenen Ausfühiirungsform relativ groß, so daß die Strömungsleitflächen schmal sind, was eine geringe Stabilität der Turbulenzeinlagen bedingt, die Montageschwierigkeiten verursacht.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Turbulenzeinlagen montagefreundlicher und/oder stabiler auszubilden bei gleichzeitiger Herabsetzung des Durchströmwiderstands unter Beibehaltung optimaler Wärmeübertragung.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Durchbrüche in den Strömungsleitflächen ein Lärvgen-Breiten-Verhältnis zwischen 1 : 1 und 5 : t aufweisen, und daß die Längsprofi 1ierungen außerhalb seitlich von den die Durchbrüche aufweisende Strömungsleitflächen vorgesehen sind

Durch die Anordnung der Profilierungen außerhalb der Strömungsleitflächen wird der Strömungswiderstand herabgesetzt, trotzdem wird bei ausreichender Verwirbelung ein guter Wärmeübergang vom flüssigen Wärmeträger in die Flachrohre erreicht.

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Eine gute Formstabilität kann dadurch erreicht werden, daß die Lähgspröfi1iefungen die gerundeten Übergänge zweier satteldachartiger zusammenstoßender Strömungsleitflächen sind* so daß die Turbulenzeinlage einen flachen Ziok-ZaGk-Querschnitt aufweist und die Ströfnungslei tf 1 ächen Schirägf lachen sind. Durch die Schräganordnung der Strömungsleitflächert im Flachrohr entstehen Längsprofi 1ierungen, die die Formstabilität erhöhen und dadurch die Montage erleichtern.

Zweckmäßigerweise sind die an der Rohrinnenwand anliegenden Übergänge zweier einander angrenzender Schrägfl ächen durch eine Längsprofi 1ierung versteift, um so ein Einschieben der Turbulenzeinlagen in die Flachrohre zu erleichtern, wobei zweckmäßigerweise die Längsprofi 1ierung als zwischen die V-förmig aufeinander zulaufenden Schrägflächen einspringende Rundung ausgebildet sein kann.

Zur weiteren Versteifung könnnen die an den Außenrändern angrenzenden Schrägflächen gegenüber den innenliegenden Schrägflächen schmäler ausgebildet sein, verbunden mit einem steileren Schrägungswinkel. Dieser steilere Schrägungsvnnkel kann gegenüber der Rohrmittelebene zwischen eta 20° und liegen, während die inneren Schrägflächen unter einem Schrägungswinkel zwischen etwa 0° und 5° gegenüber der Rohrmittelebene verlaufen.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Längsprofilierungen

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Z-förmig sein., wobei der Mi ttel schenkel der Z-Profi lierung senkrecht zwischen den Innenseiten des Flachrohrs verläuft. Die zu den Flachrohrwänden parallelen Schenkel der Z-förmigen Längsprofi 1ierung der Turbulenzeinlagen liegen an den Flachrohrwänden an und können dort angelötet sein. Die Enden der zu den Innenseiten des Flachrohrs parallelen Schenkel können dann gegen das Rohrinnere abgewinkelt sein und in der Flachrohrmitte in die StrömungsTeitf1ichen übergehen. Durch ; diese Profilierung werden die Trubulenzeinlagen besonders

biegesteif und lassen sich so ggf. vollautomatisch in die *

Flachrohre einschieben. r

Bei einer weiteren Ausführungsform können die Turbulenzeinlagen trapezförmige Querschnittsteile mit unter einem Winkel größer als 45° verlaufendem Mittel schenkel aufweisen. Dies erleichtert die Ausformung bei der Herstellung wesentlich. Die trapezförmigen einander praktisch gegenüberliegenden Querschnittsteile können mit ihren Basisbereichen zur Aufnahme von Zugkräften mit der Innenwand des Flachrohrs verlötet sein, so daß sich auch bei hohem Innendruck des Flachrohr-Wärmetauschers die Flachrohre nicht aufweiten.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen anhand der beigefügten Zeichnungen in der· nachstehenden Beschreibung näher _fc erläutert. In den beigefügten Zeichnungen zeigt!

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Figur 1 eine Tei1 draufsieht auf eine Turbulenzeinlage,

Figur 2 einen Querschnitt durch die in Figur 1

dargestellte Turbulenzeinlage entlang der Linie II-II in größerem Haßstab,

Figuren 3, 4 den Figuren 1 und 2 entsprechende Darstellungen

einer anderen Ausführungsform,

Figur 5 einen Querschnitt durch ein Flachrohr eines §

Flachrohr-Wärmetauschers mit einer weiteren Ausbildungsform einer Turbulenzeinlage und

Figur 6 eine weitere Abwandlung einer Turbulenzeinlage.

Bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen werden für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die in der» Figuren 1 und 2 dargestellte Turbulenzeinlage 1 weist drei durch Längsprofi 1ierungen 2 in Form von Sicken getrennte, von 1 anglochartigen Dtirchbrüche 3 unterbrochene Strömungsleitflächen 4 auf. Die Außenränder 5 begrenzen Schrägflächen 6, die einen relativ steilen Steigungswinkel 7 gegenüber der Mittelebene 8 von eta 20° bis 30° aufweisen. Demgegenüber beträgt der Steigungswinkel 9 der innenllegenden Strömungsieitfläehen 4 etwa 5°. Die Längsprofilierungen 2 sind als zwischen die V-förmig aufeinander zulaufenden Schrä'gflä'chen 4 einspringende Rundungen ausgebildet und geben so mit den

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stärker abgewinkelten Schrägflächen 6 den Turbulenzeinlagen 1 eine gute Biegesteifigkeit, so daß diese sicher in Flachrohre (Figur &dgr;) eingeschoben werden können. Die Durchbrüche 3 in Langlochform mit gerundeten Enden in den Strömunqsleitflächen 4 heben ein Längen-Breiten-Verhältnis zwischen etwa 1 : 1 bis 5 : 1, so daß der durchströmende Wärmeträger durch häufigen Abriß der Grenzschichten gut durchwirbelt wird und ein guter Wärmübergang im Flachrohr 10 erreicht wird. Durch die Langlochform der Durchbrüche 3 mit den gerundeten Enden wird die Gefahr von Ablagerungen und Verschmutzungen, wsil keine spitzen Ecken vorhanden sind, herabgesetzt. Die Werkzeugherstellung ist durch die gerundeten Formen einfach.

In den Figuren 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer etwas schmäleren Turbulenzeinlage 1 dargestellt, die praktisch nur einen einfachen Zick-Zack-Querschnitt aufweist mit sträker abgewinkelten Schrägflachen 6 an den Außenrändern 5. Die Längsprofi 1ierungen 2, die die Strömungsleitflächen 4 begrenzen, sind einfache Abwinklungen, wobei die Steigungswinkel 9 ebenfalls etwa 5° und die Steigungswinkel 7 etwa 26° gegenüber der Mittelebene 8 betragen. Das Längen-Breiten-Verhältnis der Durchbrüche 3 ist etwa 5:1.

In Figur 5 ist der Einbau einer Turbulenzeinlage 1 in einem Hachrohr 10 dargestellt, wobei die inneniiegenden Längs prüf &iacgr; lierungen 2 Z-förmig sind und deren Mittelschenkel 11 senkrecht oder abgewandelt auch unter einem Winkel größer als

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45° zu den Innenseiten 12 des Flachrohrs 10 verlaufen. Die zu diesen Innenseiten 12 parallel verlaufenden Schenkel 13 der Längsprofi 1ierungen 2 sind zur Verbesserung des Wärmeübergangs und zur Aufnahme von Zugkräften mit dem Flachrohr 10 verlötet, so daß sich dieses auch bei höheren Innendrücken nicht aufweitet, da durch die Mittel schenkel 11 die entstehenden Zugkräfte aufgenommen werden. Die Enden der Schenkel 13 sind zur Mittelebene 8 hin abgewinkelt und tragen die Strömungsleitflächen 4. Die Außenränder 5 der Turbulenzeinlage 1 sind zur Versteifung abgesetzt.

Eine Abwandlung der Ausführungsform einer Turbulenzeinlage gemäß Figur 5 ist in Figur 6 dargestellt. Die Flanken 15 der Längsprofi 1ierungen 2 und der Außenränder 5 verlaufen zur leichteren Formgebung gegenüber der Mittelebene 8 trapezartir schr&g, vorzugsweise unter einem Winkel von 60° gegenüber der Mittelebene 8 .

Zur Verdeutlichung der Formen sind in den Figuren 2, 4, 5 und 6 die Höhenabmessungen überhöht dargestellt gegenüber der Breite. Die lichte Weite der Flachrohre 10 und damit auch die Höhe der Turbulenzeinlagen 1 liegt etwa bei 0,8 bis 1,2 mm bei einer Dicke der aus Blech hergestellten Turbulenzeinlagen 1 von etwa 0,15 mm. Als Untergrenze der Dicke werden etwa 0,1 mm angesehen. Die jeweils optimale Dicke ist abhängig vom Rohfinnenmaß und vom verwendeten Werkstoff für die Turbulenzeinlage 1.

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Ansprüche

1. Flachrofcir-Wärmetauscher mit einer in der Mitte des

Rohrquerschnitts angeordneten und in Längsrichtung des I
j Flachrohrs (10) verlaufenden Turbulenzeinlage 81) in Form

eines längsprofilierten Blechstreifens, der !
[ Strömongsleitflächen (4) mit fensterartigen Durchbrüchen (3) und abwechselnd an gegenüberliegenden Innenseiten des Flachrohrs anliegenden Längsprofi 1ierungen (2) aufweist zur Lagesicherung der Turbulenzeinlage (1) im Flachrohr (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (3) in den

Strömungsleitflächen 84) ein Längen-Breiten-Verhältnis ! zwischen 1 : &iacgr; undf 5 : 1 aufweisen, und daß die

Längsprofi 1ierungen (2) außerhalb seitlich von den die Durchbrüche (3) aufweisenden Strömungsleitflächen 84) vorgesehen sind.

Z. Flachrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsprofi 1ierungen 82) die gerundeten Übergänge zweier satteldachartig zusammenstoßender Strömungsleitflächen (4) sind und daß die Strömungsleitflächen (4) Schrägflächen bilden (Figur 4).

3. Flachrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Rohrinnenwänd anliegenden Übergänge zweier aneinander anschließender Schrägflächen (Strömungsleitflächen 4) durch eine Längssidke (2) versteift sind.

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4. Flachrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daO die Längssicke (2) als zwischen die V-förmig aufeinander zulaufenden Schrägflächen vorspringende Rundung ausgebildet ist (Figur 2).

5. Flachrohr-Wärmetauscher nach einem aer Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die an den Außenrändern (5) angrenzenden Schrägflächen (6) gegenüber den innenliegenden Schrägflächen (Strömungsleitflächen 4) schmal ausgebildet sind, und daß der Steigungswinkel (7) steiler ist.

6. Flachrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel (7) gegenüber der Rohrmittelebene (8) etwa zwischen 20° und 30° liegt.

7. Flachrohr-Wärmetauscher nach eirsm der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Schrägflächen (Strömungsleitfl^chen 4) unter einem Schrägungswinkel (9) von etwa 5° gegenüber der Rohrmittelebene (8) verlaufen.

8. Flachrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsprofi 1ierung (2) Z-förmig ist, wobei die Mittelschenkel (11) senkrecht oder schräg zwischen den Innenseiten (12) des Flachrohrs (10) verlaufen, die Enden der zu den Innenseiten (12) des Flachrohrs (10) parallelen Schenkel (13) gegen das Röhrinnere abgewinkelt (Abwinklung 14) sind und in der Flachröh?mitte in die Stfömungsleitflächen (4) übergehen (Figur 5).

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9. Flächfohf"Wäfmetäuscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulerizeinlage (1) trapezförmige Querschnittsteile aufweist, deren Basisbereiche an den Innenwänden des Flachrohrs (10) anliegen und daß die Durchbrüche (3) in den dazwischenliegenden breiten Strömungsleitflächen (4) vorgesehen sind (Figur 6).

10. FIachrohr-Wärmetäuscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Innenseiten (12) des Flachrohrs (10) parallelen Schenkel (13) der Längsprofil ierungen (2) mit defl Innenseiten (12) des Flachrohrs (10) verlötet sind.

11. Flachrohr-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 10_; dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Längsprofi 1 ierungen (2) zwischen 6 und 12 mm' liegt.

12. Flachrohr-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 9 bis dadurch gekennzeichnet, daß die Längsprofi 1ierungen 82) unter einem Winkel von etwa 45° bis 90°, vorzugsweise von 60°, gegen die Mittelebene (8) verlaufende Flanken aufweisen.

13. Flachrohr-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (3) in den Strömungsleitflächen (4) Langlöcher mit gerundeten Endbereichen sind.