EA042221B1 - HEAT EXCHANGER FOR FLAMMABLE REFRIGERANTS - Google Patents

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross-reference to related applications

Настоящая заявка является перешедшей на национальную стадию международной заявкой на патент № PCT/DE2020/100049, которая была подана 27 января 2020 г. в соответствии C35U.S.C. §371 и для которой испрашивается приоритет по заявке на патент Германии № 202019100529.7, поданной 29 январяThis application is a nationally entered International Patent Application No. PCT/DE2020/100049 filed January 27, 2020 under C35U.S.C. §371 and for which priority is claimed under German Patent Application No. 202019100529.7 filed January 29

2019 г. Полное описание этих заявок включено в данный документ посредством ссылки.2019. The full description of these applications is incorporated herein by reference.

Уровень техники Область техникиState of the art Field of technology

Данное изобретение относится к теплообменнику для воспламеняемых хладагентов, предпочтительно для рельсового транспортного средства. Теплообменник может иметь полый корпус в форме прямоугольного параллелепипеда с расположенными внутри него линиями для хладагента. Линии для хладагента выполнены в виде узла оребренных труб или в виде оребренного узла типа труба в трубе. Полый корпус имеет ребра на внутренней стороне закрытой боковой поверхности. По меньшей мере часть внешней стороны указанной закрытой боковой поверхности может быть функционально соединена с пассажирским салоном.The present invention relates to a heat exchanger for flammable refrigerants, preferably for a rail vehicle. The heat exchanger may have a hollow body in the form of a rectangular parallelepiped with lines for the refrigerant located inside it. The lines for the refrigerant are made in the form of a finned tube assembly or in the form of a finned tube-in-tube assembly. The hollow body has ribs on the inside of the closed side surface. At least part of the outer side of said closed side surface may be operatively connected to the passenger compartment.

Описание уровня техникиDescription of the prior art

До настоящего времени воспламеняемые хладагенты не использовались для кондиционирования воздуха в рельсовых транспортных средствах из-за сопутствующих рисков, в частности риска взрыва и пожара. Одна из возможностей минимизировать эти риски и тем самым обеспечить возможность использования воспламеняемых хладагентов в рельсовых транспортных средствах состоит в применении систем вторичного контура. В этом случае требуемая мощность охлаждения (или нагрева) обеспечена в первичном контуре, который размещен снаружи транспортного средства и не имеет прямого соединения с салоном транспортного средства, с использованием воспламеняемого хладагента в известном компрессионном холодильном контуре. Передача этой охлаждающей мощности во вторичный контур обеспечена с помощью теплообменника. Этот вторичный контур, как правило, представляет собой контур циркуляции рассола, в котором в качестве хладагента используются, например, водно-гликолевые смеси.So far, flammable refrigerants have not been used for air conditioning in rail vehicles due to the associated risks, in particular the risk of explosion and fire. One way to minimize these risks and thus enable the use of flammable refrigerants in rail vehicles is to use secondary circuit systems. In this case, the required cooling (or heating) power is provided in the primary circuit, which is located outside the vehicle and has no direct connection to the interior of the vehicle, using a flammable refrigerant in a known compression refrigeration circuit. The transfer of this cooling power to the secondary circuit is ensured by means of a heat exchanger. This secondary circuit is usually a brine circuit, which uses, for example, water-glycol mixtures as refrigerant.

В патентном документе DE 19625927 С2 описано устройство для обогрева и охлаждения автобуса с системой кондиционирования воздуха с первичным контуром хладагента. Холодильная машина с первичным контуром хладагента расположена под полом пассажирского салона. Первичный контур хладагента функционально соединен со вторичным контуром хладагента с помощью промежуточного теплообменника. Этот вторичный контур хладагента по большей части размещен внутри автобуса и используется для регулирования температуры в пассажирском салоне.DE 19625927 C2 describes a device for heating and cooling a bus with an air conditioning system with a primary refrigerant circuit. The chiller with the primary refrigerant circuit is located under the floor of the passenger compartment. The primary refrigerant circuit is operatively connected to the secondary refrigerant circuit via an intermediate heat exchanger. This secondary refrigerant circuit is located mostly inside the bus and is used to control the temperature in the passenger compartment.

Устройство охлаждения для рабочего транспортного средства известно из патентного документа ЕР 1520737 А1. Первичный контур хладагента расположен снаружи рабочей кабины и функционально соединен со вторичным контуром хладагента через промежуточный теплообменник. Вторичный контур хладагента расположен преимущественно внутри рабочей кабины и обеспечивает регулирование ее температуры.A cooling device for a work vehicle is known from EP 1520737 A1. The primary refrigerant circuit is located outside the work cabin and is functionally connected to the secondary refrigerant circuit through an intermediate heat exchanger. The secondary refrigerant circuit is located predominantly inside the working cab and controls its temperature.

В патентном документе WO 2018/137908 А1 описано рельсовое транспортное средство с первичным контуром хладагента, расположенным снаружи транспортного средства и конструктивно отделенным от пассажирского салона. Вторичный контур хладагента расположен, по меньшей мере, частично внутри рельсового транспортного средства. Теплообмен между первичным контуром хладагента и вторичным контуром хладагента происходит через промежуточный теплообменник, который предпочтительно расположен под полом. В результате первичный контур хладагента размещен полностью снаружи салона рельсового транспортного средства.WO 2018/137908 A1 describes a rail vehicle with a primary refrigerant circuit located outside the vehicle and structurally separated from the passenger compartment. The secondary coolant circuit is located at least partially inside the rail vehicle. The heat exchange between the primary refrigerant circuit and the secondary refrigerant circuit takes place via an intermediate heat exchanger, which is preferably located under the floor. As a result, the primary refrigerant circuit is located completely outside the passenger compartment of the rail vehicle.

Такая конструкция системы кондиционирования воздуха обеспечивает эффективное использование имеющегося свободного пространства для установки. Кроме того, в контуре снаружи пассажирского салона могут использоваться хладагенты, которые по соображениям безопасности не используются или почти не используются для кондиционирования воздуха в салонах во избежание проблем, вызванных неконтролируемой утечкой хладагента в случае неисправностей. Это относится, например, к пропану, который очень подходит для использования в качестве хладагента с функциональной точки зрения, но практически не используется из-за своей воспламеняемости.This design of the air conditioning system makes efficient use of the available installation space. In addition, the circuit outside the passenger compartment may use refrigerants that, for safety reasons, are not used or hardly used for air conditioning in passenger compartments in order to avoid problems caused by uncontrolled refrigerant leakage in the event of malfunctions. This applies, for example, to propane, which is very suitable for use as a refrigerant from a functional point of view, but is practically not used due to its flammability.

Тем не менее, такие конструкции имеют и существенные недостатки:However, such designs also have significant drawbacks:

тепловые потери, возникающие из-за использования вторичного контура;heat losses arising from the use of the secondary circuit;

более низкая эффективность и большее потребление энергии;lower efficiency and higher energy consumption;

большая масса из-за дополнительного внутреннего теплообменника и необходимого хладагента; увеличение затрат из-за дополнительных необходимых компонентов.large mass due to the additional internal heat exchanger and the necessary refrigerant; increased costs due to additional required components.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Одна задача, решенная в данном изобретении, заключается в создании теплообменника для системы кондиционирования воздуха, который позволяет исключить риски безопасности, существующие в известных теплообменниках, так чтобы можно было отказаться от вторичных контуров и вместо них выполнить систему с прямым соединением. Предпочтительно такой теплообменник должен подходить для рельсового транспортного средства.One problem solved by the present invention is to provide a heat exchanger for an air conditioning system that eliminates the safety risks of known heat exchangers so that secondary circuits can be dispensed with and a direct connected system instead. Preferably, such a heat exchanger should be suitable for a rail vehicle.

Указанная задача решена благодаря созданию теплообменника, который содержит полый корпус вThis problem is solved thanks to the creation of a heat exchanger, which contains a hollow body in

- 1 042221 форме прямоугольного параллелепипеда, выполненный в виде модуля, который выполнен с возможностью отделения от пассажирского салона газонепроницаемым образом, причем внутри полого корпуса расположены только несъемные герметизированные секции линий для хладагента. Точки соединения линий для хладагента в каждом случае расположены полностью снаружи полого корпуса. Полый корпус содержит по меньшей мере одну герметизирующую раму и/или по меньшей мере две герметизирующие пластины, так что, когда теплообменник закреплен в положении установки, соединения линий хладагента расположены в области, которая герметично изолирована от пассажирского салона с обеспечением вентиляции наружу в окружающую среду.- 1 042221 in the form of a rectangular parallelepiped, made in the form of a module, which is made with the possibility of separating from the passenger compartment in a gas-tight manner, and only non-removable sealed sections of the lines for the refrigerant are located inside the hollow body. The connection points for the refrigerant lines are in each case completely outside the hollow body. The hollow body comprises at least one sealing frame and/or at least two sealing plates such that when the heat exchanger is secured in the installation position, the refrigerant line connections are located in an area that is hermetically sealed from the passenger compartment to allow ventilation to the outside to the environment.

В первом варианте герметизирующая рама образована двумя закрытыми боковыми стенками, расположенными друг напротив друга, и двумя торцевыми стенками, которые расположены перпендикулярно боковым стенкам и друг напротив друга на открытых поверхностях полого корпуса. В этом случае полый корпус имеет герметизирующее покрытие на каждой поверхности указанных двух торцевых стенок.In the first embodiment, the sealing frame is formed by two closed side walls located opposite each other, and two end walls, which are located perpendicular to the side walls and opposite each other on the open surfaces of the hollow body. In this case, the hollow body has a sealing coating on each surface of said two end walls.

Во втором варианте герметизирующая рама образована разделительным элементом, который расположен на закрытой боковой поверхности, которая имеет окружной фланец.In the second variant, the sealing frame is formed by a separating element, which is located on a closed side surface, which has a circumferential flange.

В результате создан теплообменник для системы кондиционирования воздуха, который обеспечивает возможность использования воспламеняемых хладагентов в системе прямого испарения, предпочтительно теплообменник для рельсовых транспортных средств. Весь воздуховод, ведущий в пассажирский салон, выполнен непроницаемым под давлением и газонепроницаемым относительно областей переноса хладагента, так что между пассажирским салоном и воспламеняемым хладагентом обеспечено надежное уплотнение.The result is a heat exchanger for an air conditioning system which allows the use of flammable refrigerants in a direct expansion system, preferably a heat exchanger for rail vehicles. The entire air duct leading to the passenger compartment is made pressure-tight and gas-tight with respect to the refrigerant transfer areas, so that a reliable seal is provided between the passenger compartment and the flammable refrigerant.

В одном варианте выполнения каждая линия для хладагента по отдельности установлена и герметизирована на противоположных открытых торцевых стенках полого корпуса.In one embodiment, each refrigerant line is individually mounted and sealed on opposite open end walls of the hollow body.

Узел оребренных труб выполнен со встроенным уплотнением. В варианте выполнения теплообменника с узлом оребренных труб только этот узел размещен в воздушном потоке к пассажирскому салону и, таким образом, соединен с ним прямым путем. Все остальные компоненты холодильного контура (трубы, соединения и другие компоненты) размещены снаружи воздушного пути в пассажирский салон и отделены от него газонепроницаемым образом.The finned tube assembly is made with a built-in seal. In an embodiment of the heat exchanger with a finned tube assembly, only this assembly is located in the air flow to the passenger compartment and is thus connected to it in a direct way. All other components of the refrigeration circuit (pipes, connections and other components) are located outside the air path to the passenger compartment and are separated from it in a gas-tight manner.

В одном варианте выполнения линии для хладагента имеют конструкцию типа труба в трубе, так что внутренняя труба выполнена в виде трубы с множественными окружными витками, при этом каждая секция витков в полом корпусе закрыта соответствующей внешней трубой. Каждая внешняя труба открыта с обеих сторон и обеспечивает выпуск протечек во внешнюю окружающую среду в случае неисправности. В случае протечки из внутренней трубы выходящий газообразный хладагент во внешней трубе выводится наружу в область, отделенную от пассажирского салона газонепроницаемым образом, таким образом, предотвращая его поступление в воздуховод пассажирского салона.In one embodiment, the refrigerant lines are of a tube-in-pipe design such that the inner tube is formed as a tube with multiple circumferential loops, with each section of loops in the hollow body closed by a corresponding outer tube. Each outer pipe is open on both sides and allows the release of leaks to the outside environment in the event of a malfunction. In the event of leakage from the inner pipe, the exiting refrigerant gas in the outer pipe is discharged to the outside into a region separated from the passenger compartment in a gas-tight manner, thereby preventing it from entering the air duct of the passenger compartment.

Кроме того, конструкция труба в трубе может быть выполнена так, что внутренняя труба имеет оребрение, которое предпочтительно является прямым или цилиндрически закрученным. За счет такого оребрения обеспечен механический и термический контакт с внешней трубой после расширения, причем остается свободное воздушное пространство.In addition, the tube-in-tube arrangement can be configured such that the inner tube has fins, which are preferably straight or cylindrical. This finning ensures mechanical and thermal contact with the outer tube after expansion, leaving free air space.

С учетом описанных выше технических признаков теплообменник может быть выполнен в трех основных вариантах.Taking into account the technical features described above, the heat exchanger can be made in three main versions.

В первом варианте возможно выполнение двух разных конструкций для герметизации и удерживания труб. Например, на внутренней стороне пластины из листового металла может быть выполнена резиновая или, в качестве альтернативы, пластмассовая стенка, или в пластине из листового металла может быть выполнена пластмассовая втулка для направления/герметизации трубы. Такое выполнение возможно как для простой трубчатой конструкции, так и для конструкции труба в трубе.In the first variant, it is possible to perform two different structures for sealing and holding pipes. For example, on the inside of the sheet metal plate, a rubber or alternatively a plastic wall may be provided, or a plastic sleeve may be provided in the sheet metal plate to guide/seal the pipe. Such an implementation is possible both for a simple tubular structure and for a pipe-in-pipe structure.

Во втором варианте металлический лист расположен снаружи для удерживания, а резина или пластмасса расположены внутри. В этом случае, в обоих вариантах трубы могут быть выполнены как в виде простой конструкции, так и в виде конструкции труба в трубе. В этом втором варианте нет необходимости выполнять покрытие на внутренней стороне или использовать пластмассовую втулку для герметизации труб на внешнем удерживающем листе. В данной конструкции функцию герметизации выполняет резина на внутренней стороне.In the second embodiment, the metal sheet is located on the outside for holding, and rubber or plastic is located on the inside. In this case, in both versions, the pipes can be made both in the form of a simple structure and in the form of a pipe-in-pipe structure. In this second embodiment, it is not necessary to cover the inside or use a plastic sleeve to seal the pipes on the outer retaining sheet. In this design, the sealing function is performed by rubber on the inside.

В третьем варианте вместо комбинации листового металла и резиновых или пластмассовых элементов используются две детали из листового металла. Герметизирующие пластины, обеспеченные в качестве альтернативы или дополнения к герметизирующей раме, расположены на противоположных торцевых стенках, на открытых поверхностях полого корпуса. Эти герметизирующие пластины относительно внутренней части полого корпуса расположены за удерживающей пластиной, образующей поддерживающую конструкцию торцевой стенки, и прикреплены к полому корпусу с помощью окружного упругого соединения в виде гибкого герметизирующего соединительного элемента.The third option uses two sheet metal parts instead of a combination of sheet metal and rubber or plastic elements. The sealing plates, provided as an alternative or addition to the sealing frame, are located on opposite end walls, on the open surfaces of the hollow body. These sealing plates relative to the inner part of the hollow body are located behind the retaining plate forming the supporting structure of the end wall, and are attached to the hollow body by means of a circumferential elastic connection in the form of a flexible sealing connecting element.

Герметизирующие пластины имеют отверстия для прохода линий для хладагента. Отверстия в герметизирующих пластинах выполнены путем штамповки, лазерной резки или сверления и выполнены так, что в этих отверстиях могут быть размещены расширенные линии для хладагента. Точно так же, отвер- 2 042221 стия в герметизирующих пластинах могут быть выполнены с проходом в виде хомута для размещения расширенных линий для хладагента.The sealing plates have openings for the refrigerant lines to pass through. The holes in the sealing plates are made by stamping, laser cutting or drilling and are made so that expanded lines for the refrigerant can be placed in these holes. Similarly, the holes in the sealing plates may be provided with a collar-like passage to accommodate the extended refrigerant lines.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Далее со ссылкой на нижеперечисленные чертежи более подробно описан примерный вариант выполнения данного изобретения.Next, with reference to the following drawings, an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail.

Фиг. 1 изображает вид сбоку первого варианта выполнения теплообменника;Fig. 1 is a side view of a first embodiment of a heat exchanger;

фиг. 2 изображает в аксонометрии теплообменник, показанный на фиг. 1;fig. 2 is a perspective view of the heat exchanger shown in FIG. 1;

фиг. 3 изображает вид сбоку второго варианта выполнения теплообменника;fig. 3 is a side view of a second embodiment of the heat exchanger;

фиг. 4 изображает в аксонометрии теплообменник, показанный на фиг. 3;fig. 4 is a perspective view of the heat exchanger shown in FIG. 3;

фиг. 5 изображает вид сбоку третьего варианта выполнения теплообменника;fig. 5 is a side view of a third embodiment of the heat exchanger;

фиг. 6 изображает в увеличении часть теплообменника, показанного на фиг. 5, в двух альтернативных вариантах выполнения;fig. 6 is an enlarged view of a part of the heat exchanger shown in FIG. 5, in two alternative embodiments;

фиг. 7 изображает в аксонометрии четвертый вариант выполнения теплообменника.fig. 7 is a perspective view of a fourth embodiment of the heat exchanger.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Теплообменник, показанный на чертежах, подходит для систем кондиционирования воздуха с прямым холодильным контуром и в первую очередь предназначен для рельсового транспортного средства. Такой принцип проектирования уже известен. Тем не менее, в данном случае конкретный вариант осуществления основной идеи является основополагающим. Таким образом, теплообменник содержит газонепроницаемый герметизируемый модуль, который функционально выполнен как элемент для отвода воздуха в пассажирский салон. Данный модуль содержит полый корпус в форме прямоугольного параллелепипеда с герметизирующими элементами.The heat exchanger shown in the drawings is suitable for air conditioning systems with a direct refrigeration circuit and is primarily intended for a rail vehicle. This design principle is already known. However, in this case, a specific embodiment of the main idea is fundamental. Thus, the heat exchanger comprises a gas-tight sealable module, which is functionally designed as an element for venting air into the passenger compartment. This module contains a hollow body in the form of a rectangular parallelepiped with sealing elements.

Согласно фиг. 1 и 2 герметизирующая рама в теплообменнике с узлом оребренных труб образована двумя закрытыми боковыми стенками 1 и 2. Указанные боковые стенки расположены друг напротив друга, причем перпендикулярно стенкам 1 и 2 на торцах полого корпуса расположены, друг напротив друга, две торцевые стенки 3 и 4. Поверхности стенок имеют герметизирующее покрытие. Согласно фиг. 1 торцевая стенка 3 имеет герметизирующее покрытие 5, а торцевая стенка 4 имеет герметизирующее покрытие 6 для этого же назначения.According to FIG. 1 and 2, the sealing frame in the heat exchanger with a finned tube assembly is formed by two closed side walls 1 and 2. These side walls are located opposite each other, and perpendicular to the walls 1 and 2 at the ends of the hollow body, two end walls 3 and 4 are located opposite each other .Wall surfaces are sealed. According to FIG. 1, the end wall 3 has a sealing coating 5, and the end wall 4 has a sealing coating 6 for the same purpose.

Внутри полого корпуса расположены только те секции линий для хладагента, которые являются постоянно газонепроницаемыми. В качестве альтернативы они могут быть выполнены в виде узла оребренных труб (фиг. 1-4) или иметь конструкцию труба в трубе (фиг. 5 и 6). Соответствующий узел труб обозначен ссылочной позицией 7. Соединения линий для хладагента полностью расположены снаружи полого корпуса.Only those refrigerant line sections that are permanently gas-tight are located within the hollow body. Alternatively, they may be in the form of a finned tube assembly (FIGS. 1-4) or a tube-in-tube design (FIGS. 5 and 6). The corresponding piping assembly is designated 7. The refrigerant line connections are completely outside the hollow body.

Полый корпус имеет ребра на внутренней стороне боковой поверхности 8, которая проходит перпендикулярно двум закрытым боковым стенкам 1 и 2 и также является закрытой. Соответствующий набор ребер обозначен ссылочной позицией 9. По меньшей мере часть внешней стороны закрытой боковой поверхности 8 приведена в функциональное соединение с пассажирским салоном, который не показан более подробно, так, что при закреплении полого корпуса в положении установки соединения линий для хладагента расположены в области, отделенной от пассажирского салона газонепроницаемым образом.The hollow body has ribs on the inside of a side surface 8 which runs perpendicular to the two closed side walls 1 and 2 and is also closed. The corresponding set of ribs is indicated by reference numeral 9. At least part of the outer side of the closed side surface 8 is brought into functional connection with the passenger compartment, which is not shown in more detail, so that when the hollow body is fixed in the installation position, the refrigerant line connections are located in the area, separated from the passenger compartment in a gas-tight manner.

Линии для хладагента установлены по отдельности на противоположных открытых торцевых стенках полого корпуса и по отдельности загерметизированы. Это можно быть обеспечено различными путями. Например, для поддерживания линий для хладагента может быть выполнена пластина из листового металла, расположенная на торцевой поверхности. Герметизация может быть обеспечена, например, с помощью герметизирующего покрытия, или с помощью уплотнений, или с помощью пластмассовых элементов. Независимо от конкретной конструкции необходимая функциональная надежность обеспечена за счет разделения функций герметизации и удерживания.The refrigerant lines are individually mounted on opposite open end walls of the hollow body and individually sealed. This can be provided in various ways. For example, a sheet metal plate may be provided on the end face to support the lines for the refrigerant. Sealing can be ensured, for example, by means of a sealing coating, or by means of seals, or by means of plastic elements. Regardless of the particular design, the necessary functional reliability is ensured by separating the functions of sealing and holding.

На фиг. 3 и 4 показана несколько измененная конструкция теплообменника с полым корпусом в форме прямоугольного параллелепипеда. Линии для хладагента также выполнены в виде узла оребренных труб. Тем не менее, герметизирующая рама в данном варианте образована разделительным элементом 10, который расположен на закрытой боковой поверхности 8 и имеет окружной фланец. Этот разделительный элемент 10 предпочтительно изготовлен из твердого резинового материала и содержит частично усиленные фланцевые соединения.In FIG. 3 and 4 show a slightly modified design of a heat exchanger with a hollow body in the form of a rectangular parallelepiped. The refrigerant lines are also made in the form of a finned tube assembly. However, the sealing frame in this embodiment is formed by a separating element 10, which is located on the closed side surface 8 and has a circumferential flange. This separating element 10 is preferably made of a hard rubber material and contains partially reinforced flange connections.

В данной конструкции на фиг. 3 и 4 две торцевые стенки 3 и 4 выполняют герметизирующую функцию. Таким образом, герметизирующая рама это видимая снаружи (в направлении потока воздуха) область резиновой части, обозначенная номером 10. Торцевые пластины в этом случае выполняют поддерживающую функцию, и каждая из них образует стенку справа и слева.In this design, in Fig. 3 and 4, the two end walls 3 and 4 perform a sealing function. Thus, the sealing frame is the area of the rubber part visible from the outside (in the direction of the air flow), indicated by the number 10. The end plates in this case perform a supporting function, and each of them forms a wall on the right and left.

На фиг. 5 показан теплообменник с линиями для хладагента, имеющий конструкцию труба в трубе с оребрением. Основная конструкция в значительной степени соответствует конструкции, показанной на фиг. 1 и 2. Таким образом, герметизирующая рама образована двумя закрытыми боковыми стенками 1 и 2, расположенными друг напротив друга, и двумя торцевыми стенками 3 и 4, которые расположены перпендикулярно боковым стенкам 1 и 2 и друг напротив друга на открытых поверхностях полого корпуса. Теплообменник также содержит узел 7 труб, размещенный во внутренней части полого корпуса, и узел 9 ребер, расположенный на внутренней стороне закрытой боковой поверхности 8.In FIG. 5 shows a heat exchanger with refrigerant lines having a tube-in-tube design with fins. The basic structure largely corresponds to that shown in FIG. 1 and 2. Thus, the sealing frame is formed by two closed side walls 1 and 2, located opposite each other, and two end walls 3 and 4, which are located perpendicular to the side walls 1 and 2 and opposite each other on the open surfaces of the hollow body. The heat exchanger also contains a tube assembly 7 located in the inner part of the hollow body, and a fin assembly 9 located on the inner side of the closed side surface 8.

- 3 042221- 3 042221

В этом узле типа труба в трубе с оребрением внутренняя труба 13 выполнена в виде трубы с множественными окружными витками. Каждая секция витков закрыта в полом корпусе внешней трубой 14, а ее торцевые поверхности открыты.In this finned tube-in-tube assembly, the inner tube 13 is designed as a tube with multiple circumferential coils. Each section of turns is closed in a hollow body by an outer tube 14, and its end surfaces are open.

На фиг. 6 подробно показано эффективное соединение для герметизации прохода в трубе, проиллюстрированное здесь на примере конструкции с внутренней трубой 13 и внешней трубой 14. Герметизация прохода трубы может быть выполнена таким же образом для одной трубы. На чертеже справа герметизирующий элемент выполнен в виде поверхностного уплотнения 11, а на чертеже слева герметизирующий элемент выполнен в виде кольцевого уплотнения 12.In FIG. 6 shows in detail an effective connection for sealing a passage in a pipe, illustrated here by the example of a construction with an inner pipe 13 and an outer pipe 14. The sealing of a pipe passage can be made in the same way for a single pipe. In the drawing on the right, the sealing element is made in the form of a surface seal 11, and in the drawing on the left, the sealing element is made in the form of an annular seal 12.

Кроме того, внутренняя труба 13 имеет оребрение, не показанное на чертеже, для термического контакта с внешней трубой 14. Такое оребрение может быть, например, прямым или цилиндрическим. На открытых торцевых поверхностях внешней трубы 14 обеспечен выпуск протечек в случае неисправности, что является значительным преимуществом в плане безопасности по сравнению с известными конструкциями, особенно при использовании воспламеняемых хладагентов (например, пропана).In addition, the inner tube 13 has fins, not shown in the drawing, for thermal contact with the outer tube 14. Such fins may be, for example, straight or cylindrical. The open ends of the outer tube 14 allow leakage to escape in the event of a malfunction, which is a significant safety advantage over known designs, especially when using flammable refrigerants (eg, propane).

На фиг. 7 показана другая конструкция теплообменника с полым корпусом в форме прямоугольного параллелепипеда, который функционально выполнен как элемент для отвода воздуха в пассажирский салон. В показанном здесь варианте линии для хладагента также выполнены в виде узла оребренных труб. Тем не менее, вместо герметизирующей рамы использованы две герметизирующие пластины 15 и 16 для образования газонепроницаемого герметизируемого модуля. Герметизирующие пластины 15 и 16 обе расположены на торцах узла ребер и не имеют жесткого соединения с поддерживающей конструкцией теплообменника. Таким образом, функции удерживания и герметизации разделены и выполняются с помощью разных компонентов.In FIG. 7 shows another design of a heat exchanger with a hollow body in the form of a rectangular parallelepiped, which is functionally designed as an element for venting air into the passenger compartment. In the embodiment shown here, the refrigerant lines are also in the form of a finned tube assembly. However, instead of a sealing frame, two sealing plates 15 and 16 are used to form a gas-tight sealed module. The sealing plates 15 and 16 are both located at the ends of the fin assembly and are not rigidly connected to the supporting structure of the heat exchanger. Thus, the functions of holding and sealing are separated and performed by different components.

Для обеспечения достаточного клейкого основания (соединения для уплотнителя) герметизирующие пластины 15 и 16 выполнены с выступом, проходящим по периметру относительно внешних границ ребер к краевым частям и к частям с трубами. Герметизирующие пластины 15 и 16 выполнены с размерами, по меньшей мере, такими же, как размеры ребер. Поскольку они имеют большую высоту, уплотнение узла ребер обеспечено за счет регулирования уплотнения между верхней боковой стенкой 1 и/или нижней боковой стенкой 2 теплообменника. Если боковые стенки 1 и/или 2 теплообменника выполнены съемными, возможно простое выполнение последующей герметизации герметизирующих пластин 15 и 16.In order to provide a sufficient adhesive base (connection for the seal), the sealing plates 15 and 16 are made with a protrusion extending along the perimeter relative to the outer boundaries of the ribs to the edge parts and to the parts with pipes. The sealing plates 15 and 16 are at least the same size as the fins. Since they are of high height, sealing of the fin assembly is achieved by adjusting the seal between the upper side wall 1 and/or the lower side wall 2 of the heat exchanger. If the side walls 1 and/or 2 of the heat exchanger are made removable, the subsequent sealing of the sealing plates 15 and 16 can be carried out easily.

Герметизирующие пластины 15 и 16 имеют отверстия 17 для прохода линий для хладагента узлов 7 труб. Отверстия 17 выполнены так, что в них возможно размещение расширенных линий для хладагента. Благодаря этому обеспечена прочная и плотная посадка двух герметизирующих пластин 15 и 16 на линиях для хладагента. Это может быть обеспечено путем выполнения в герметизирующих пластинах 15 и 16 перфорированных отверстий 17, отверстий 17, вырезанных лазером, или просверленных отверстий 17 в качестве проходов для труб.The sealing plates 15 and 16 have openings 17 for passage of the refrigerant lines of the pipe assemblies 7 . The openings 17 are designed to accommodate extended refrigerant lines. This ensures a firm and tight fit of the two sealing plates 15 and 16 on the refrigerant lines. This can be achieved by providing the sealing plates 15 and 16 with perforated holes 17, laser-cut holes 17 or drilled holes 17 as pipe passages.

Подобным образом, герметизирующие пластины 15 и 16 могут быть выполнены с секциями витых ребер в проходах для труб в сочетании с расширенными линиями для хладагента. Благодаря витым ребрам обеспечена лучшая поддерживающая опора для прохода линий для хладагента путем выравнивания проходных хомутов отверстий оребренных труб с соответствующей герметизирующей пластиной 15 или 16.Similarly, sealing plates 15 and 16 may be provided with sections of twisted fins in the pipe passages in combination with expanded refrigerant lines. The twisted fins provide better support for the passage of the refrigerant lines by aligning the ribbed tube bore collars with the appropriate sealing plate 15 or 16.

Кроме того, отверстия 17 с проходами могут быть выполнены в виде хомутов для приема расширенных линий для хладагента. Это обеспечивает лучшую цилиндрическую опору для линий для хладагента, что позволяет уменьшить влияние надреза и улучшить герметизацию.In addition, the passage holes 17 may be provided as collars to receive extended refrigerant lines. This provides better cylindrical support for the refrigerant lines, reducing notch effects and improving sealing.

В варианте выполнения на фиг. 7 торцевые стенки выполнены в виде отдельных компонентов в форме удерживающих пластин 18 и 19. Эти удерживающие пластины 18 и 19 функционально образуют поддерживающую конструкцию соответствующей торцевой стенки.In the embodiment in FIG. 7, the end walls are made as separate components in the form of retaining plates 18 and 19. These retaining plates 18 and 19 functionally form the supporting structure of the respective end wall.

Одна из указанных двух герметизирующих пластин 15 и 16 выполнена на каждой из противоположных открытых поверхностей полого корпуса, причем эти герметизирующие пластины 15 и 16 расположены за упорными пластинами 18 и 19 относительно внутренней части полого корпуса. Соответственно расположенные снаружи удерживающие пластины 18 и 19 имеют отверстия, через которые обеспечена как вентиляция, так и выравнивание давления с внешней средой.One of said two sealing plates 15 and 16 is formed on each of the opposite open surfaces of the hollow body, these sealing plates 15 and 16 being located behind the thrust plates 18 and 19 relative to the inside of the hollow body. Respectively, the retaining plates 18 and 19 located on the outside have openings through which both ventilation and pressure equalization with the external environment are ensured.

В собранном состоянии герметизирующие пластины 15 и 16 предпочтительно прикреплены к полому корпусу с помощью окружного упругого соединения, выполненного в виде гибкого герметизирующего соединительного элемента 20, и таким образом, не имеют прямого закрепленного соединения с поддерживающей конструкцией теплообменника.When assembled, the sealing plates 15 and 16 are preferably attached to the hollow body by a circumferential resilient connection in the form of a flexible sealing connector 20, and thus do not have a direct fixed connection to the supporting structure of the heat exchanger.

Независимо от конкретной конструкции уплотнения, окружной герметизирующий соединительный элемент несъемным образом закреплен и герметично защищен от колебаний давления или волн давления до по меньшей мере +/-10 кПа.Regardless of the specific design of the seal, the circumferential sealing connector is permanently fixed and sealed against pressure fluctuations or pressure waves up to at least +/-10 kPa.

Свободная область между герметизирующими пластинами 15 и 16, расположенными с обеих сторон, и поддерживающими внешними боковыми стенками теплообменника может быть выполнена различным образом, например с помощью герметизирующего коврика, размещенного в полости, с помощью упругого по периметру инжектированного клейкого вещества, или путем заполнения всей полости упру- 4 042221 гим герметизирующим составом, или с помощью уплотнения, вклеенного с одной стороны. Кроме того, возможна дополнительная герметизация, например, с помощью термостойкого флиса, размещенного между герметизирующими пластинами 15 и 16 и упорными пластинами 18 и 19. Затем с помощью удерживающих пластин 18 и 19 выполняют непосредственную герметизацию для создания герметичной зоны, когда теплообменник находится в закрепленном положении установки относительно корпуса.The free area between the sealing plates 15 and 16, located on both sides, and the supporting outer side walls of the heat exchanger can be made in various ways, for example, using a sealing mat placed in the cavity, using an adhesive that is elastic around the perimeter of the injected adhesive, or by filling the entire cavity 4 042221 elastic sealing compound, or with a seal glued on one side. In addition, additional sealing is possible, for example, with a heat-resistant fleece placed between the sealing plates 15 and 16 and the stop plates 18 and 19. Then, using the retaining plates 18 and 19, a direct sealing is performed to create a sealed zone when the heat exchanger is in a fixed position installation relative to the body.

Claims (16)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Теплообменник для воспламеняемых хладагентов, содержащий корпус, линии для хладагента, расположенные внутри указанного корпуса, причем корпус содержит ребра на внутренней стороне закрытой боковой поверхности корпуса, при этом закрытая боковая поверхность выполнена с возможностью предотвращения прохождения через нее текучей среды внутрь корпуса, причем, по меньшей мере, частичная область внешней стороны указанной закрытой боковой поверхности выполнена с возможностью функционального соединения с пассажирским салоном транспортного средства, при этом корпус выполнен в виде модуля, который выполнен с возможностью отделения от пассажирского салона газонепроницаемым образом, причем внутри корпуса расположены только несъемные герметизированные секции линий для хладагента, а места соединения линий для хладагента расположены полностью снаружи корпуса, причем корпус содержит по меньшей мере одно из следующего: по меньшей мере одну герметизирующую раму или по меньшей мере две герметизирующие пластины, так что, когда теплообменник закреплен в положении установки на транспортном средстве, места соединения линий для хладагента расположены в зоне, которая отделена от пассажирского салона, с обеспечением вентиляции наружу в пространство, окружающее транспортное средство.1. A heat exchanger for flammable refrigerants, containing a housing, lines for the refrigerant located inside the specified housing, and the housing contains ribs on the inside of the closed side surface of the housing, while the closed side surface is configured to prevent the passage of fluid through it into the housing, moreover, at least a partial area of the outer side of the specified closed side surface is made with the possibility of functional connection with the passenger compartment of the vehicle, while the housing is made in the form of a module, which is made with the possibility of separating from the passenger compartment in a gas-tight manner, and only non-removable sealed sections are located inside the housing lines for the refrigerant, and the connection points for the lines for the refrigerant are located completely outside the case, and the case contains at least one of the following: at least one sealing frame or at least two sealing plates astin so that, when the heat exchanger is fixed in the mounting position on the vehicle, the connection points of the refrigerant lines are located in an area that is separated from the passenger compartment, allowing ventilation to the outside into the space surrounding the vehicle. 2. Теплообменник по п.1, в котором герметизирующая рама образована закрытыми боковыми стенками, расположенными напротив друг друга, и торцевыми стенками, расположенными перпендикулярно указанным боковым стенкам и друг напротив друга на открытых поверхностях корпуса.2. Heat exchanger according to claim 1, in which the sealing frame is formed by closed side walls located opposite each other, and end walls located perpendicular to said side walls and opposite each other on the open surfaces of the housing. 3. Теплообменник по п.1, в котором герметизирующая рама образована разделительным элементом, расположенным на закрытой боковой поверхности корпуса, и имеет окружной фланец, содержащий твердую резину или пластмассу и имеющий частично упрочненные фланцевые соединения.3. The heat exchanger according to claim 1, in which the sealing frame is formed by a separating element located on the closed side surface of the housing and has a circumferential flange containing hard rubber or plastic and having partially hardened flange connections. 4. Теплообменник по п.1, в котором корпус имеет герметизирующее покрытие на каждой из своих торцевых стенок, при этом линии для хладагента выполнены в виде узла оребренных труб.4. The heat exchanger of claim 1, wherein the housing has a sealing coating on each of its end walls, wherein the refrigerant lines are in the form of a finned tube assembly. 5. Теплообменник по п.1, в котором линии для хладагента установлены отдельно и отдельно загерметизированы на противоположных открытых торцевых стенках корпуса, причем герметизирующие элементы выполнены в виде поверхностного уплотнения или в виде отдельного кольцевого уплотнения.5. The heat exchanger of claim 1, wherein the refrigerant lines are separately mounted and separately sealed on opposite open end walls of the housing, the sealing elements being in the form of a surface seal or a separate O-ring. 6. Теплообменник по п.1, в котором линии для хладагента выполнены в виде узла типа труба в трубе с оребрением так, что внутренняя труба линий для хладагента выполнена в виде трубы с множественными окружными витками, при этом каждый участок указанных витков трубы окружен соответствующей внешней трубой, причем каждая из внешних труб имеет открытую торцевую поверхность снаружи корпуса.6. The heat exchanger according to claim 1, in which the lines for the refrigerant are made in the form of a tube-in-tube assembly with fins so that the inner tube of the lines for the refrigerant is made in the form of a pipe with multiple circumferential coils, with each section of these coils of the pipe surrounded by a corresponding outer pipe, and each of the outer pipes has an open end surface outside the housing. 7. Теплообменник по п.1, в котором линии для хладагента выполнены в виде узла типа труба в трубе с оребрением так, что внутренняя труба линий для хладагента имеет оребрение для термического контакта с внешней трубой линий для хладагента.7. The heat exchanger of claim 1, wherein the refrigerant lines are in the form of a tube-in-tube assembly with fins such that the inner tube of the refrigerant lines is finned for thermal contact with the outer tube of the refrigerant lines. 8. Теплообменник по п.1, в котором корпус содержит указанные по меньшей мере две герметизирующие пластины, имеющие отверстия для прохода линий для хладагента и расположенные на каждой из противоположных торцевых стенок корпуса на открытых поверхностях корпуса, причем указанные по меньшей мере две герметизирующие пластины расположены, относительно внутренней части корпуса, внутри удерживающей пластины, образующей поддерживающую конструкцию по меньшей мере одной из указанных торцевых стенок и прикрепленной к корпусу с помощью упругого соединения.8. The heat exchanger according to claim 1, in which the housing contains said at least two sealing plates having holes for the passage of lines for the refrigerant and located on each of the opposite end walls of the housing on the open surfaces of the housing, and said at least two sealing plates are located , relative to the inside of the housing, inside the retaining plate forming the supporting structure of at least one of the specified end walls and attached to the housing by means of an elastic connection. 9. Теплообменник по п.8, в котором указанные по меньшей мере две герметизирующие пластины прикреплены к корпусу с помощью окружного гибкого герметизирующего соединительного элемента.9. The heat exchanger according to claim 8, wherein said at least two sealing plates are attached to the body with a circumferential flexible sealing connector. 10. Теплообменник по п.8, в котором свободная область между указанными по меньшей мере двумя герметизирующими пластинами и поддерживающими боковыми стенками герметизирующей рамы образована с помощью герметизирующего коврика, размещенного в полости, с помощью эластичного по периметру инжектированного клейкого вещества, или путем заполнения полости упругим герметизирующим составом, или с помощью клеевого уплотнения.10. The heat exchanger according to claim 8, in which the free area between the specified at least two sealing plates and the supporting side walls of the sealing frame is formed using a sealing mat placed in the cavity, using an injected adhesive that is elastic around the perimeter, or by filling the cavity with an elastic sealing compound, or using an adhesive seal. 11. Теплообменник по п.8, который содержит дополнительное уплотнение, образованное термостойким флисом, который размещен между указанными по меньшей мере двумя герметизирующими пластинами и удерживающей пластиной.11. The heat exchanger according to claim 8, which contains an additional seal formed by a heat-resistant fleece, which is placed between said at least two sealing plates and a retaining plate. 12. Теплообменник по п.8, в котором отверстия в указанных по меньшей мере двух герметизирующих пластинах выполнены с размерами, обеспечивающими возможность размещения линий для хладагента, когда они находятся в расширенном состоянии.12. The heat exchanger of claim 8, wherein the openings in said at least two sealing plates are sized to accommodate refrigerant lines when they are in an expanded state. 13. Теплообменник по п.8, в котором отверстия в указанных по меньшей мере двух герметизирую-13. The heat exchanger according to claim 8, in which the holes in the specified at least two sealing - 5 042221 щих пластинах имеют проходы в виде хомутов для размещения линий для хладагента.- 5 042221 The plates are provided with collar-shaped passages to accommodate the refrigerant lines. 14. Теплообменник по п.8, в котором в отверстиях в указанных по меньшей мере двух герметизирующих пластинах расположены секции ребер.14. The heat exchanger according to claim 8, in which sections of fins are located in the holes in said at least two sealing plates. 15. Теплообменник по п.8, который дополнительно содержит удерживающие пластины, имеющие отверстия для вентиляции и выравнивания давления.15. The heat exchanger according to claim 8, which further comprises retaining plates having openings for ventilation and pressure equalization. 16. Теплообменник по п.1, в котором корпус представляет собой полый корпус в форме прямоугольного параллелепипеда.16. The heat exchanger according to claim 1, in which the housing is a hollow housing in the form of a rectangular parallelepiped.