EP3523590A1 - Wärmetauscher - Google Patents

Wärmetauscher

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EP3523590A1
EP3523590A1 EP17784161.6A EP17784161A EP3523590A1 EP 3523590 A1 EP3523590 A1 EP 3523590A1 EP 17784161 A EP17784161 A EP 17784161A EP 3523590 A1 EP3523590 A1 EP 3523590A1
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EP
European Patent Office
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tubular elements
heat exchanger
tubular
fluid
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EP17784161.6A
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EP3523590B1 (de
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Thomas Euler-Rolle
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Individual
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Publication date
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Publication of EP3523590B1 publication Critical patent/EP3523590B1/de
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/05316—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05333—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/22—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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    • F28F2210/10—Particular layout, e.g. for uniform temperature distribution
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/165—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using additional preformed parts, e.g. sleeves, gaskets
    • F28F9/167—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using additional preformed parts, e.g. sleeves, gaskets the parts being inserted in the heat-exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular oil-air cooler, for heat exchange between a first fluid and a second fluid, with at least a first row of
  • Pipe elements and a second series of tubular elements respectively for the passage of the first fluid wherein between the first and second series of tubular elements, a flow channel for the second fluid is formed with a collecting container at one end of the tubular elements and with a header tank at the other ends of the Pipe elements, wherein extending between the outer sides of adjacent pipe elements of the first and second series of pipe elements guide elements for guiding the second fluid along the flow channel, which guide elements depending ⁇ Weil have a plate member whose wall thickness is less than the largest cross-sectional dimension of the associated pipe elements.
  • Heat exchangers of this type are known from the prior art. In general, the most efficient possible transfer of heat ei ⁇ nes first fluid to a second fluid at generally ge ⁇ wrestling dimensions of the heat exchanger is desired.
  • the US 2004/0108105 AI relates to a fluid-gas heat exchanger, for example.
  • a liquid-air heat exchanger with a plurality of plate bodies which have tube elements and guide elements.
  • Zvi ⁇ rule adjacent plate bodies is formed on its main extension direction of a flow channel with deflections in reference, wherein the guide elements a sinusoidal profile aufwei ⁇ sen.
  • the distance between adjacent plate bodies is partly smaller than the outer diameter of the tube elements, which may be circular in cross-section, for which purpose the tube elements are arranged offset in adjacent plate bodies to each other.
  • the pipe elements are connected to a Verteilerbenzol ⁇ ter and with a collecting container.
  • WO 2012/142070 AI discloses a fluid-air heat exchanges with plate bodies, which in cross-section example. Circular
  • Pipe elements and integrally associated guide elements have.
  • adjacent pipe elements can be arranged.
  • the guide elements may comprise a wellenför ⁇ -shaped course.
  • EP 1411314 Al discloses a heat exchanger with tube elements which are connected by mechanical fasteners with ebe ⁇ NEN or wave-shaped plates.
  • the plates also have connection means for mutual connection.
  • An object of the invention may therefore be to provide a heat exchanger as stated above, which is easy and inexpensive to produce with differently shaped flow channels.
  • an improved heat exchange between the first fluid and the second fluid can also be desired.
  • the invention provides a heat exchanger as defined in claim 1.
  • Lead forms Advantageous embodiments training and further ⁇ compounds are given in the dependent claims.
  • At least one adjusting device is provided for adjusting the relative position of two guide elements about a hinge axis extending essentially in the direction of the longitudinal axes of the tube elements.
  • the heat exchanger ⁇ which may be a liquid-air cooler, especially an oil-air cooler, thus, at least in two rows arranged on the tubular elements through which a first fluid, in particular a liquid, preferably oil, flows.
  • first ends of the tube elements are connected to a header tank, while the first fluid emerging from opposite second ends of the tube elements is introduced into a header tank at the second ends of the tube elements.
  • the heat exchanger has more than two rows of tubular elements, it is favorable if in each case a flow channel for the second fluid is formed between all the directly adjacent rows of tubular elements.
  • the tubular members in cross-section may be substantially circular.
  • circular pipe members favor the Strö ⁇ flow conditions in the adjoining flow channels.
  • the tubular elements can thus be designed substantially cylindrical.
  • Pipe elements of the first and second series of tubular elements extend.
  • the outer side of the tubular element is gebil ⁇ det by the lateral surface of the preferably cylindrical tubular element.
  • the guide elements each comprise a plate member having a wall thickness less than the largest Querterrorismsab ⁇ measurement, eg. Less than the outer diameter, which is thus connected tubular elements.
  • the respective plate part is formed as a thin sheet with a thickness of 0.2 mm to 1 mm, while the inner diameter of the preferably zy ⁇ - cylindrical pipe elements can be from 0.8 mm to 5 mm.
  • the wall thickness of the tubular elements may for example be between 0.3 mm and 1 mm.
  • thin guide elements which are therefore to be produced with low weight, extend between adjacent tube elements.
  • the plate parts are preferably in the materiality ⁇ union without a gap with the outer surfaces of the adjoining Connected pipe elements.
  • the flow channel is bounded on one side by the tubular elements and each between them angeor Neten vanes of the first row of tubular elements and on the other side by the tubular elements and the respective dazwi see arranged vanes of the adjacent second row of tubular elements.
  • At least one adjusting device which serves to adjust the relative spatial position of two guide elements about a substantially extending in the direction of the longitudinal axes of the tubular elements hinge axis.
  • the adjusting device allows, in particular, with one and the same tubular elements and segments Leitele ⁇ flow channels with different course trainees ⁇ .
  • the position or the orientation of the guide elements relative to the collecting container or the distributor container and thus also the position or the orientation of a guide element to an adjacent guide element in the first and second series of tube elements can be adjusted.
  • the adjusting device also allows to form heat exchangers with different shape with one and the same pipe elements and guide elements. Since the shape of the heat exchanger can be produced flexibly, it can be produced in an application-specific manner with a predetermined profile of its outer surfaces or its peripheral surface. This is particularly advantageous if the installation space available for the heat exchanger only permits heat exchangers with a shape deviating from a conventional rectangular shape or a square shape.
  • the adjustable guide elements and the associated tube elements can be fixed in their respective position or orientation. This is done, for example, by a firm connection of the pipe elements with the appropriately designed manifold tank and reservoir.
  • holding devices preferably releasable holding devices, in particular plug-in connections
  • the heat exchanger can be composed of individual components as needed.
  • the holding means may in particular the length of the flow channels, ent ⁇ speaking be set to the power demand of the heat exchanger through which Ver ⁇ connection of a corresponding number of tube elements and guide elements.
  • the holding means are designed to be detachable, the length or the shape of the flow channel ⁇ can be changed again after an initial production of the flow channel. For a quick preparation and solution of the compounds plug connections are particularly suitable.
  • each tubular element For the formation of the flow channel by individual Komponen ⁇ th, it is advantageous if protrude from the outside of each tubular element two wing parts, wherein two wing parts of neigh ⁇ ten tubular elements of the first and second row of tubular elements together form a guide element for the second fluid.
  • the mutually facing edges of adjacent wing parts can touch each other in the assembled state of the flow channel.
  • the wing parts are preferably formed integrally with the tubular elements.
  • a particularly stable and structurally simple connection of the tube elements over the wing parts can be achieved, if ever ⁇ the wing part has a connecting element of the holding device on ⁇ , which together form a joint of the adjusting device.
  • the connecting elements of the holding device are provided on the mutually facing end regions of two adjacent wing parts. Since the connecting elements at the mutually facing end regions of two adjacent wing parts together also form a joint of the adjusting device, it is possible to dispense with an adjusting device separate from the holding device.
  • the holding device is at the same time the adjusting device.
  • the mutually facing connecting elements of the holding device can be characterized particularly advantageous characterized as a joint ⁇ forms that spirally curved edges of the wing parts are provided as connecting elements.
  • the spirally gebo ⁇ genen edges are arranged for rotatable engagement with each other and can be pushed into each other for the preparation of a rotatable connection, for example. In the direction of the longitudinal axes of the tubular elements.
  • the guide elements each have a hinge portion of the adjusting device, which is rotatably angeord ⁇ net around at least one of the pipe elements connected to the guide element.
  • the hinge portion on the side facing the adjacent tube element be ⁇ end of the guide member is integrally ⁇ arranged.
  • the guide element forms with the composites ⁇ ne tubular element a second hinge portion of the Versilein ⁇ direction so that the guide element is rotatable about the tubular member.
  • the joint portion of the guide element may be permanently or detachably connected to the pipe element.
  • the joint portion of the guide element and the pipe element ⁇ preferably also connecting elements of a releasable holding device, so that can be dispensed with an additional releasable holding device in the guide elements. If, however, the joint portion of the guide element is permanently connected to the pipe element, a releasable Gareinrich ⁇ tion may be provided in the guide element expediently.
  • the tube elements of the first and second series of tubular elements and the guide elements are arranged such that the main extension directions of at least two adjacent guide elements of the first and second series of pipe elements in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axes of the pipe elements include an angle deviating from 180 °.
  • the flow channel for the second fluid, between the first and second series of tubular elements be formed curved, whereby the length of the flow channel increases and improves the heat ⁇ transmission between the first and the second fluid.
  • the length of the flow channel is defined by the flow path of the second fluid between the beginning of the flow channel and the end of the flow channel.
  • the main extension direction of a guide element is the direction of a pipe element connected to the guide element, in particular of the center of a pipe element, on the other connected to the guide element pipe element, in particular to the center of the other pipe element.
  • the flow channel can with respect to a virtual connection line between have periodic deflections at the beginning and at the end.
  • the heat exchanger or the rows of pipe elements can be made of components with partially identical shape. This facilitates production of the heat exchanger in various sizes.
  • a suitable stop may be provided guiding shape that the arrangement of the tubular elements of the first and second series of tubular elements and the guide elements in a plane Wesentli ⁇ chen is perpendicular to the longitudinal axes of the tubular elements has a substantially wave-shaped course of the flow channel.
  • the wave-shaped course can be a sinusoidal course.
  • complete wave peaks and wave troughs of the undulating course can each extend over a plurality of guide elements.
  • the maximum deflection of the wave-shaped flow channel for example the maximum amplitude of the sinusoidal shape, may be less than, equal to or greater than the distance between adjacent rows of tubular elements.
  • a flow channel with wave-shaped course can be produced particularly advantageously if the plate parts each have arcuate, in particular circular arcuate curvedêt ⁇ chen.
  • the arcuately curved plate parts may be curved, in particular in the form of a section of a sinusoid. Between two adjacent tubular elements of a series of tubular members, a full wave crest or wave trough a complete can thereby extend to which / s ⁇ a fully continuous wave trough and a wave crest complete connecting to the next tubular element.
  • complete wave crests and wave troughs of the wave-shaped course can each extend over a plurality of curved plate parts of the guide elements.
  • the arrangement of the tube elements of the first or second row of tube elements and the guide elements in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axes of the tube elements forms a substantially zigzag course of the flow channel.
  • a complete period of the zigzag course may extend over two or more than two guide elements or plate parts.
  • the maximum deflection of the zigzag flow channel may be less than, equal to or greater than the distance between adjacent rows of tube elements.
  • the pipe elements of the ers ⁇ th and second series of tubular members in the direction of flow of the second fluid offset are arranged in ⁇ example with respect to the vanes of the adjacent row of tubular elements.
  • the second fluid has to flow ent ⁇ long part of the curved outer sides of the tubular elements, whereby the path of the second fluid along the flow channel and thus the length of time for heat transfer are extended.
  • the guide elements or their respective plate part can be flat or curved,
  • At least one guide element has at least one plate body protruding therefrom.
  • the plate body which projects into the flow channel, increases the space provided for the heat exchange Flä ⁇ surface of the guide element.
  • the plate body in a different angle of 90 degrees, in particular in Strö ⁇ direction of flow of the second fluid is disposed at an acute angle, to the guide element and the plate part in this.
  • a plurality of guide elements of a series of tubular elements having at ⁇ play of each guide element, each second guide element or generally any n-th guiding element, at least one of them abste ⁇ Henden plate body can.
  • the main directions of extension of at least two adjacent flow channels include an angle deviating from 0 °.
  • Main extension direction of a flow channel is the direction from an inlet area of the second fluid into the flow channel, in particular from the center of the entry region between adjacent rows of tube members, to an exit area of the second fluid from the flow channel, in particular ⁇ sondere to the center of the discharge region between adjacent rows of tubular elements.
  • a heat exchanger can be made with multiple flow channels that widen from their entrance to their exit.
  • the distance between the two tubular members of the farthest rows of tubular members at the entrance of the flow channels may be less than the distance between the two tubular members of the furthest apart rows of tubular members at the exit of the flow channels.
  • the collecting container and / or the distribution container in a virtual sectional plane substantially perpendicular to the longitudinal axes of the tubular elements substantially is rectangular, circular segment-shaped or circular.
  • the collection container and / or the header tank need not necessarily be exactly rectangular, circular ⁇ ring segment or annular shape in the sectional view.
  • the corners of the rectangular or circular segment-shaped collecting and / or distribution container may satisfy ⁇ completes its or their longitudinal sides or long sides may be curved deviating from an ideal rectangular or circular segment shape.
  • a rectangular collecting container and / or a rectangular distribution container have a longitudinal extension and a comparatively shorter width extension.
  • the collecting container and / or the distributor container may have, in a virtual sectional plane substantially perpendicular to the longitudinal axes of the tubular elements, a shape formed from a combination of at least one rectangle and at least one circular segment.
  • the collecting container and / or the distributor container in the virtual sectional plane can have two rectangular regions, which are connected to one another via a region in the form of a circular segment.
  • the collecting container and / or the distributor container is essentially annular-segment-shaped or annular in a virtual sectional plane substantially perpendicular to the longitudinal axes of the tube elements, the main extension direction of the flow channel being at an angle deviating from 0 °, insbesonde ⁇ re at an angle between 30 ° and 60 °, to the radial direction of the collecting container and / or to the radial direction of the Verteilerbenzol ⁇ ester runs, which radial direction emanates from the beginning or end of the flow channel.
  • the Haupterstre ⁇ ckungsutter of the flow channel may extend at an angle between 40 ° and 50 °, for example at an angle of 45 ° to the radial direction of the collecting container and / or to the radial direction of the header tank.
  • the beginning of the flow channel ent ⁇ speaks the inlet of the second fluid into the flow channel and the end of the flow channel corresponding to the outlet area of the second fluid from the flow channel.
  • the Angled arrangement of the flow channel in the heat exchanger prolongs the path of the second fluid through the flow channel.
  • Fig. 1A is an oblique view of a dressingtau ⁇ shear invention with tube elements for a first fluid and therebetween to ordered vanes for a second fluid;
  • FIG. 1B shows the heat exchanger of FIG. 1A in a front view
  • Fig. IC is a sectional view through the heat exchanger of Figure 1B along a section line A-A.
  • Fig. 2 shows the heat exchanger of Figure 1A in a crudegezoge NEN view.
  • FIGS. 1A to 1C and FIG. 2 show an embodiment of an adjusting device and a holding device for the heat exchanger according to FIGS. 1A to 1C and FIG. 2 in an oblique view (FIG. 3A), a detailed view from above (FIG. 3B), a detailed view of the Hal ⁇ te stimulating (Fig. 3C) and a detailed view of a Rohrele ⁇ Mentes (Fig. 3D);
  • 3E shows an arrangement of tube elements and guide elements for the heat exchanger according to FIGS. 1A to 1C and FIG. 2 in which the main directions of extension of two adjacent guide elements of a same row of tube elements are pivoted relative to one another;
  • FIGS. 1A to 1C and 2 a further imple mentation of an adjusting device and a holding device for the heat exchanger according to FIGS. 1A to 1C and 2, in an oblique view (FIG. 4A) and in a view from above (FIG. 4B);
  • FIG 5 shows an arrangement of tubular elements and guide elements for the heat exchanger according to FIG 1A to IC and Figure 2, in which the main directions of extension of two adjacent guide elements of a same series of tubular elements are pivoted against each other ..;
  • FIG. 6 shows an arrangement of tubular elements and guide elements for the heat exchanger according to FIGS. 1A to 1C and FIG. 2 in which the flow channel has an undulating course;
  • FIG. 7 shows a further arrangement of rows of tubular elements, which are arranged offset from one another in this embodiment in the main extension direction of the flow channel to each other.
  • FIG. 8A shows a further arrangement of rows of tubular elements with plate bodies projecting from the guide elements, in a view from above;
  • 8B is a detailed oblique view of a portion of a series of tubular elements with plate bodies projecting from the guide elements.
  • FIGS. 9A and 9B show two embodiments of a heat exchanger in which the main directions of extension of each two adjacent flow channels include an angle deviating from 0 °;
  • FIG. 10 shows an arrangement of rows of tubular elements in an annular segment-shaped collecting base plate of the collecting container, wherein the main extension direction of the flow channel extends obliquely to the radial direction of the collecting container.
  • Fig. IIA and IIB two another disclosed forms of Sammelbenzol ⁇ diester or the header tank with tubular elements and gegenei ⁇ Nander pivoted vanes.
  • Fig. 1A shows a heat exchanger 1 in a view obliquely from above, which may be in particular an oil-air cooler.
  • the heat exchanger 1 serves for the heat exchange between a first fluid Fl and a second fluid F2 and has at least a first row R1 of tube elements 2 and a second row R2 of tube elements 2.
  • the first fluid flows Fl, for example, oil.
  • a flow channel 3 for the second fluid F2, for example air is formed between the first row R1 and the second row R2 of tube elements 2.
  • the heat exchanger 1 can be used as a liquid-air cooler for cooling liquid, for example oil, as a first fluid Fl, by means of the cooling air, as a second fluid F2, or as a liquid-air heater for heating air, as a second fluid F2, by means of the heating liquid, wherein ⁇ game as oil, are used as the first fluid Fl.
  • the Wär ⁇ exchanger 1 also has at one ends ES of the tube elements 2 and a header tank 5 at the other ends of the pipe elements EV 2 to a collection container. 4
  • the header tank 5 at a connection point Z (Fig. 2) connected to a non Darge ⁇ presented supply pipe, through which the first fluid Fl is supplied to the header tank 5, wherein the supplied first fluid Fl at the ends EV to the tube elements 2 ⁇ Splits.
  • the ES ers ⁇ te fluid Fl from the pipe elements 2 occurs again and is led into the collection container connected to the ends ES. 4
  • the collecting container 4 is connected to a connection point AA (FIG. 2) with a discharge pipe (not shown).
  • the header tank 5 has a junction box 5A and a manifold base 5C received therein. Accordingly, the 4, a collecting tank 4A and a collecting base 4C accommodated therein.
  • the first fluid Fl is a liquid ⁇ ness, such as oil, a liquid-stechniks- not shown, can be provided or oil pump.
  • the second fluid F2 for example, air can be conveyed through the flow passages 3 by means of a not shown Lüf ⁇ ters.
  • the crabtau ⁇ shear-1 also has side portions 6A, 6B, 6C with through holes for fastening the heat exchanger 1 to a non Darge ⁇ set carrier body.
  • the tubular elements 2 are formed in cross-section substantially circular and thus have a cylindrical shape. A cross-sectional view of a
  • Pipe element 2 is shown for example in Fig. 3B.
  • the cylindrical tubular elements 2 have a smooth, ie pit in Wesent ⁇ union or elevation free outer face 2A.
  • ribs 2V are preferably provided in the interior 21 of the cylindrical tube elements 2 .
  • guide elements 7 are provided in order to be able to guide the second fluid F2 along the flow channel 3 between the first row R1 and the second row R2 of tube elements 2.
  • the guide elements 7 each extend between the outer sides 2A of two adjacent tube elements 2M, 2N of the first row R1 and second row R2 of tube elements 2.
  • the rows RN, for example R1, R2, of tube elements 2 thus have the tube elements 2, between which the guide elements 7 extend.
  • the guide elements 7 each have a plate part 8 whose wall thickness 8W is less than the largest cross-sectional ⁇ dimension, in the case of the cylindrical tube elements 2 is less than the outer diameter 2D, the associated tube elements 2, see for example Fig. 4B.
  • the flow channel 3 for the second fluid F2 is thus formed by means of the walls W, which are formed from the outer sides 2A of the tubular elements 2 and the guide elements 7 arranged therebetween a first row Rl of tubular elements 2 and by means of walls W, which from the Au ⁇ outside of the tubular elements 2 and the guide elements 7 arranged therebetween of a second row R2 of tube elements 2. are alive.
  • the heat exchanger 1 may have between 10 and 100, for example between 30 and 80, rows RN of tubular elements 2. Between two adjacent rows Rl, R2 of tubular elements 2, a flow channel 3 is formed.
  • a heat exchanger 1 with n rows RN of tubular elements 2 thus has n-1 flow channels 3.
  • a flow channel 3 and reflect a first row Rl and a second row R2 of tube elements 2 thus also apply any additional, preferably for all anticipated flow ⁇ channels 3 and row RN of tube elements 2.
  • ⁇ At least one further row RX provided by tubular elements 2, which is designed in particular according to the first row Rl and two ⁇ th row R2 of tubular elements 2.
  • At least one adjusting device 30 for changing the relative position of two guide elements 7 during assembly of the heat exchanger is running essentially in the direction of the longitudinal axes L of the tube elements 2 Joint axis 31 is provided.
  • the adjusting device 30 therefore, associated with the adjusting device 30 guide elements 7 can be adjusted against each other, in particular against each other.
  • the walls W of adjacent rows RN of tubular elements 2 may extend parallel to one another or at least partially enclose an angle deviating from 0 ° between them.
  • the heat exchanger 1 may be a single adjusting device 30 or have one or more adjusting devices 30 per row RN of tubular elements 2.
  • each combination of a tubular element 2 and an associated guide element 7 30 may comprise an adjustment to particularly high flexibility in the design of the flow channels to ermögli ⁇ chen. 3
  • holding devices 12 are provided adjacent tube elements 2M, 2N of the first and second row Rl, R2 of pipe elements 2 via the guide elements 7 MITEI ⁇ Nander connect to.
  • the holding devices 12 are preferably releasable holding devices 12A, in particular plug-in connections 12B.
  • the holding devices 12 are at the same time the adjusting devices 30, ie the holding devices 12 also serve to adjust the relative position of two guide elements 7 substantially in the direction of the longitudinal axes L of the tube elements 2 extending joint axis 31.
  • the relative position of two Leitelemen ⁇ te 7 can be understood as the same or different course of two cutting lines, which arise when cutting the two guide elements 7 with a plane E substantially perpendicular to the longitudinal axes L of the tubular elements 2. If two guide elements 7 have different location, the Ori ⁇ -orientation of the guide elements 7 can differ, the Orientie ⁇ tion of a guide element is defined by a virtual connecting line between the two endpoints of the guide member 7 and between the associated tube elements 2. 7 Likewise, the orientation of two guide elements 7 may be the same, but the course of the two guide elements 7 between their end points may be different if the two guide elements 7 have different ⁇ Liche location.
  • each wing part 13A, 13B is projected from the outside 2A of each tubular element 2.
  • each wing part 13A, 13B has a connecting element 14A, 14B of the holding device 12, 12A, 12B.
  • the connecting elements 14A, 14B together form a hinge 32 of the adjusting device 30, with which the relative position of two with the Ge ⁇ steering 32 associated guide elements 7 can be adjusted and the relative position of the two connected with the hinge 32 wing ⁇ parts 13A, 13B together form a guide element 7, can be adjusted.
  • the joint 32 is thus angeord ⁇ net in the guide element 7.
  • the connecting elements 14A, 14B are formed in the illustrated examples as spirally curved edges of the wing portions 13A, 13B, which edges are formed for mutual rotatable engagement with each other. Conveniently, the spi ⁇ ralförmig bent edges are designed to be pushed for producing a connector 12B with each other.
  • FIGS. 3A and 3B A combination of tubular elements 2 and guide elements 7 is shown in FIGS. 3A and 3B, in which the guide elements 7 or the wing parts 13A, 13B which together form a guide element 7 form an angle of 180 °, ie substantially in the same direction point. In this way, a Strö ⁇ flow duct 3 are provided with parallel walls W.
  • FIG. 3E shows a combination of tubular elements 2 and wing parts 13A, 13B in which the wing parts 13A, 13B of different tubular elements 2 enclose an angle deviating from 180.degree. With each other, ie pointing in different directions substantially.
  • Fig. 3E is also an offset by an angle ⁇ position of a tubular element 2 and thus associated wing parts 13A, 13B indicated by the adjusting device 30 in dashed lines.
  • FIGS. 4A and 4B show another embodiment of the adjusting device 30, which is also designed as a holding device 12.
  • the guide elements 7 each have a hinge portion 32A of the adjusting device 30, which hinge portion 32A is rotatably disposed about at least one of the Lei ⁇ telement 7 connected to the tube elements 2.
  • the pipe element 2 serving as a second hinge portion ge ⁇ jointly forms with the hinge portion 32A of the guide member 7, a Ge ⁇ steering 32nd
  • the guide element 7 can be rotated or pivoted about the pipe element 2 engaged with its joint section 32A.
  • the hinge portion 32A of the adjusting device 30 is formed as a clip which can be snapped onto a tubular element 2.
  • 4B clearly shows that the guide elements 7 enclose an angle deviating from 180 ° by means of the adjusting device 30, or in each case can be pivoted at an angle relative to a main extension direction 3H of the flow channel 3.
  • tubular elements 2 of the first and second row Rl, R2 of tubular elements 2 and guide elements 7 can be seen, in which the main directions of extension 7H of at least two adjacent guide elements 7 of first and second row Rl, R2 of tubular elements 2 in a plane E substantially perpendicular to the longitudinal axes L of the tubular elements 2 include a deviating from 180 ° angle ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • the angles ⁇ , ⁇ , ⁇ between the main directions of extension 7H of each two adjacent guide elements 7 can be set to different degrees by means of the adjusting device 30, as, for example, FIG. 5 shows. In contrast, FIG.
  • FIG. 1C shows an embodiment in which the angles ⁇ , ⁇ , ⁇ deviating from 180 ° are arranged between the main extension angles. directions 7H of two adjacent guide elements 7 are the same size.
  • Fig. IC is indicated that the An ⁇ order of the tubular elements 2 of the first and second row Rl, R2 of tubular elements 2 and at least two, the angle of 180 ° deviating angle n enclosing adjacent guide elements 7 in the first and second Row Rl, R2 of tubular elements 2 at regular intervals 10 repeatedly.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a flow channel 3 with a substantially wave-shaped course, viewed in a plane E substantially perpendicular to the longitudinal axes L of the tube elements 2, which is represented by a corresponding arrangement of the tube elements 2 of the first or second row R1, R2 of Rohrele ⁇ elements 2 and the guide elements 7 is formed.
  • the plate parts ⁇ of the guide elements 7 have in this example in each case bogenför ⁇ mig, in particular circular arc-shaped curved outer surfaces 8A.
  • the adjusting device 30 and the holding device 12 are not shown in FIG.
  • the adjusting means 30 and the holding means 12 may be formed as a common assembly, i. be identical, or one of the adjusting device 30 and the holding device 12 may be provided in the guide element 7 and the other of the adjusting device 30 and the holding device 12 may be provided at the junction of the guide element 7 with the tubular element 2.
  • FIGS. 1C, 9A and 9B show an embodiment of a flow channel 3 with a substantially zigzag-shaped course, viewed in a plane E substantially perpendicular to the longitudinal axes L of the tube elements 2, which is formed by a corresponding arrangement of the tube elements 2 of the first or two ⁇ th row Rl, R2 of tubular elements 2 and the guide elements 7, by means of the adjusting device 30, is formed.
  • 7 shows an embodiment of a flow channel 3, in which the tube elements 2 of the first and second rows R 1, R 2 of tube elements 2 are arranged offset to one another in the flow direction of the second fluid F 2.
  • the pipe elements are the pipe elements
  • Plate members 8 an adjacent row RX + 1 arranged.
  • At least one guide element 7, preferably several or all guide elements 7, has / have at least one plate body 11 protruding therefrom.
  • the plate body 11 protrudes into the flow channel
  • the plate body 11 is in a different angle of 90 degrees ß, in particular in the flow direction S of the second fluid F2 at an acute angle ß of, for example, between 30 and 60 degrees to the guide element 7 and to the plate part 8 at this ange ⁇ assigns.
  • at least one adjusting device 30 may be provided.
  • the main extension directions 3H1, 3H2 of at least two adjacent flow channels 3X, 3Y include an angle ⁇ deviating from 0 °.
  • the angles ⁇ , ⁇ , ⁇ between the main extension directions 7H of each two adjacent guide elements 7 of a row RN of tubular elements 2 can be selected to be different.
  • the flow channels 3 which include a deviating from 0 ° angle ⁇ , of widen its input or beginning 3A to its output or end 3E.
  • the two guide elements 7 of the rows R 1 and R 2 closest to the end 3 E of the flow channel 3 include an angle ⁇ deviating from 0 °.
  • FIG. 9B shows a collecting container 4 and its collecting base plate 4C or a distributor container 5 and its distributor base plate 5C, which are substantially trapezoidal when viewed in a virtual sectional plane E substantially perpendicular to the longitudinal axes L of the tube elements 2.
  • the main extension directions 3H1, 3H2 of at least two adjacent flow channels 3X, 3Y include an angle ⁇ deviating from 0 °.
  • FIG. 10 shows a collecting container 4 and its collecting base plate 4C or a distributor container 5 and its distributor base plate 5C, which are substantially circular segment-shaped, if viewed in a virtual sectional plane E substantially ⁇ perpendicular to the longitudinal axes L of the tubular elements 2 become.
  • the main extension direction 3H of the flow channel 3 extends at an angle ⁇ deviating from 0 °, in particular at an angle ⁇ between 30 ° and 60 °, to the radial direction 4R of the collecting container 4 or to the radial direction 5R of the distributor container 5.
  • the radial direction 4R, 5R starts from the beginning 3A or end 3E of the flow channel 3.
  • Fig. IIA shows a collecting container 4 and the collecting base plate 4C or a header tank 5 and its distributor base plate 5C, which are substantially curved, wherein two rectangular end portions are ⁇ connected rich one another over a circular segment-shaped loading when in a virtual cutting plane E are considered substantially perpendicular to the longitudinal axes L of the tubular elements 2.
  • the directions of the second fluid F2, indicated by arrows, close during insertion. enters the flow channel 3 and the exit from the Strö ⁇ flow channel 3 a deviating from 0 ° angle ⁇ , for example.
  • An angle ⁇ of about 45 °.
  • Main extension directions 7H of each two adjacent guide elements 7 of a row RN of tubular elements 2 can be chosen to be different in size.
  • the angles ⁇ , ⁇ , ⁇ in different rows RN of tubular elements 2 can be chosen to be different in size.
  • the different angles ⁇ , ⁇ , ⁇ allow a variation of the dynamic pressure or the heat transfer between the first fluid Fl and the second fluid F2.
  • FIG. IIB also shows a collecting container 4 and its Sam- mel-base plate 4C or a header tank 5 and its distributor base plate 5C, which are substantially curved, wherein two rectangular end portions are interconnected via a niksegmentförmi ⁇ gene region, if this in a virtual sectional plane E substantially perpendicular to the longitudinal ⁇ axes L of the tubular elements 2 are considered.
  • the directions of the second fluid F2 indicated by arrows when entering the flow channel 3 and at the exit from the flow channel 3 form an angle ⁇ of approximately 90 °.
  • the angles ⁇ , ⁇ , ⁇ between the main extension directions 7H of each two adjacent guide elements 7 of a row RN of tubular elements 2 can be chosen to be different in size.

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Abstract

Wärmetauscher (1), insbesondere Öl-Luft-Kühler, zum Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid (F1) und einem zweiten Fluid (F2), mit zumindest einer ersten Reihe (R1) von Rohrelementen (2) und einer zweiten Reihe (R2) von Rohrelementen (2) jeweils zum Durchtritt des ersten Fluids (F1), wobei zwischen der ersten und zweiten Reihe (R1, R2) von Rohrelementen (2) ein Strömungskanal (3) für das zweite Fluid (F2) ausgebildet ist, mit einem Sammelbehälter (4) an den einen Enden (ES) der Rohrelemente (2) und mit einem Verteilerbehälter (5) an den anderen Enden (EV) der Rohrelemente (2), wobei sich zwischen den Außenseiten (2A) benachbarter Rohrelemente (2M, 2N) der ersten bzw. zweiten Reihe (R1, R2) von Rohrelementen (2) Leitelemente (7) zum Leiten des zweiten Fluids (F2) entlang des Strömungskanals (3) erstrecken, welche Leitelemente (7) jeweils ein Plattenteil (8) aufweisen, dessen Wandstärke (8W) geringer als die größte Querschnittsabmessung der damit verbundenen Rohrelemente (2) ist, wobei zumindest eine Verstelleinrichtung (30) zur Verstellung der relativen Lage zweier Leitelemente (7) um eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachsen (L) der Rohrelemente (2) verlaufende Gelenkachse (31) vorgesehen ist.

Description

Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Öl- Luft-Kühler, zum Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, mit zumindest einer ersten Reihe von
Rohrelementen und einer zweiten Reihe von Rohrelementen jeweils zum Durchtritt des ersten Fluids, wobei zwischen der ersten und zweiten Reihe von Rohrelementen ein Strömungskanal für das zweite Fluid ausgebildet ist, mit einem Sammelbehälter an den einen Enden der Rohrelemente und mit einem Verteilerbehälter an den anderen Enden der Rohrelemente, wobei sich zwischen den Außenseiten benachbarter Rohrelemente der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen Leitelemente zum Leiten des zweiten Fluids entlang des Strömungskanals erstrecken, welche Leitelemente je¬ weils ein Plattenteil aufweisen, dessen Wandstärke geringer als die größte Querschnittsabmessung der damit verbundenen Rohrelemente ist.
Wärmetauscher dieser Art sind aus dem Stand der Technik bekannt Generell ist eine möglichst effiziente Übertragung von Wärme ei¬ nes ersten Fluids auf ein zweites Fluid bei im Allgemeinen ge¬ ringen Abmessungen des Wärmetauschers erwünscht.
Die US 2004/0108105 AI betrifft einen Fluid-Gas-Wärmetauscher bspw. einen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher mit mehreren Plattenkörpern, welche Rohrelemente und Leitelemente aufweisen. Zwi¬ schen benachbarten Plattenkörpern ist ein Strömungskanal mit Auslenkungen in Bezug auf seine Haupterstreckungsrichtung ausgebildet, wobei die Leitelemente ein sinusförmiges Profil aufwei¬ sen. Der Abstand zwischen benachbarten Plattenkörpern ist zum Teil geringer als der Außendurchmesser der Rohrelemente, welche im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein können, wofür die Rohrelemente in benachbarten Plattenkörpern zueinander versetzt angeordnet sind. Die Rohrelemente sind mit einem Verteilerbehäl¬ ter und mit einem Sammelbehälter verbunden.
Die WO 2012/142070 AI offenbart einen Fluid-Luft-Wärmetausche mit Plattenkörpern, die im Querschnitt bspw. kreisförmige
Rohrelemente und einstückig damit verbundene Leitelemente auf weisen. Dabei können benachbarte Rohrelemente zueinander ver- setzt angeordnet sein. Die Leitelemente können einen wellenför¬ migen Verlauf aufweisen.
Weitere Wärmetauscher mit einstückig ausgebildeten Plattenkörpern, die Rohrelemente und damit verbundene Leitelemente aufwei¬ sen, sind aus der NL 7005449 und aus der US 2006/0237178 AI bekannt .
Die EP 1 411 314 AI offenbart einen Wärmetauscher mit Rohrelementen, welche mittels mechanischer Befestigungsmittel mit ebe¬ nen oder wellenförmigen Platten verbunden sind. Die Platten weisen zudem Verbindungsmittel zur gegenseitigen Verbindung auf.
Nachteilig ist bei den bekannten Wärmetauschern, dass diese ent¬ weder aus einstückig ausgebildeten Plattenkörpern starr aufgebaut sind oder die Rohrelemente der Plattenkörper starr mit Leitlementen der Plattenkörper verbunden sind. Somit ist die Form des Strömungskanals fest vorgegeben.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw. zu beseitigen. Ein Ziel der Erfindung kann daher sein, einen Wärmetauscher wie eingangs angegeben zu schaffen, welcher einfach und kostengünstig mit unterschiedlich ausgebildeten Strömungskanälen herstellbar ist. In diesem Zusammenhang kann auch ein verbesserter Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid angestrebt werden. Weiters kann es wünschenswert sein, den Wärmetauscher auf einfache Weise in verschiedenen Größen herzustellen.
Hierfür sieht die Erfindung einen Wärmetauscher wie in Anspruch 1 definiert vor. Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbil¬ dungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Verstel- leinrichtung zur Verstellung der relativen Lage zweier Leitelemente um eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachsen der Rohrelemente verlaufende Gelenkachse vorgesehen ist. Der Wärme¬ tauscher, welcher ein Flüssigkeits-Luft-Kühler, insbesondere ein Öl-Luft-Kühler sein kann, weist somit zumindest in zwei Reihen angeordnete Rohrelemente auf, durch welche ein erstes Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, fließt. Um das erste Fluid in die Rohrelemente einzuleiten, sind erste Enden der Rohrelemente mit einem Verteilerbehälter verbunden, während das aus gegenüberliegenden zweiten Enden der Rohrelemente austretende erste Fluid in einen Sammelbehälter an den zweiten Enden der Rohrelemente eingeleitet wird. Zwischen zumindest zwei benachbarten Reihen oder Gruppen von Rohrelementen, d.h. zwischen zumindest einer ersten Reihe bzw. Gruppe und einer zweiten Reihe bzw. Gruppe von Rohrelementen, ist jeweils ein Strömungs¬ kanal für das zweite Fluid, vorzugsweise Luft, ausgebildet. Wenn der Wärmetauscher mehr als zwei Reihen von Rohrelementen aufweist, ist es günstig, wenn zwischen allen direkt benachbarten Reihen von Rohrelementen jeweils ein Strömungskanal für das zweite Fluid ausgebildet ist. Für eine einfache und kostengüns¬ tige Herstellung des Wärmetauschers können die Rohrelemente im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sein. Zudem begünstigen im Querschnitt kreisförmige Rohrelemente die Strö¬ mungsverhältnisse in den daran angrenzenden Strömungskanälen. Die Rohrelemente können somit im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein. Um das zweite Fluid entlang des Strömungskanals, welcher zwischen der ersten und zweiten Reihe von Rohrelementen vorgesehen ist, zu leiten, sind Leitelemente vorgesehen, die sich jeweils zwischen den Außenseiten zweier benachbarter
Rohrelemente der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen erstrecken. Die Außenseite des Rohrelements ist dabei durch die Mantelfläche des vorzugsweise zylindrischen Rohrelements gebil¬ det. Um den Wärmetauscher mit möglichst geringem Gewicht ausbil¬ den zu können, weisen die Leitelemente jeweils ein Plattenteil auf, dessen Wandstärke geringer als die größte Querschnittsab¬ messung, bspw. geringer als der Außendurchmesser, der damit verbundenen Rohrelemente ist. Beispielsweise ist das jeweilige Plattenteil als dünnes Blech mit einer Dicke von 0,2 mm bis 1 mm ausgebildet, während der Innendurchmesser der vorzugsweise zy¬ lindrischen Rohrelemente von 0,8 mm bis 5 mm betragen kann. Die Wandstärke der Rohrelemente kann beispielsweise zwischen 0,3 mm und 1 mm betragen. Somit erstrecken sich im Vergleich zu den Rohrelementen dünne und daher mit geringem Gewicht herzustellende Leitelemente zwischen benachbarten Rohrelementen. Für eine gute Wärmeübertragung sind die Plattenteile bevorzugt im Wesent¬ lichen spaltfrei mit den Außenseiten der daran angrenzenden Rohrelemente verbunden. Der Strömungskanal wird auf der einen Seite durch die Rohrelemente und die jeweils dazwischen angeor neten Leitelemente der ersten Reihe von Rohrelementen und auf der anderen Seite durch die Rohrelemente und die jeweils dazwi sehen angeordneten Leitelemente der benachbarten zweiten Reihe von Rohrelementen begrenzt.
Um auf einfache und kostengünstige Weise Wärmetauscher mit un¬ terschiedlich ausgebildeten Strömungskanälen bilden zu können, ist zumindest eine Versteileinrichtung vorgesehen, die der Verstellung der relativen Raumlage zweier Leitelemente um eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachsen der Rohrelemente verlaufende Gelenkachse dient. Die Versteileinrichtung ermöglicht insbesondere, mit ein und denselben Rohrelementen und Leitele¬ menten Strömungskanäle mit unterschiedlichem Verlauf auszubil¬ den. Hierfür kann mittels der Versteileinrichtung die Lage bzw. die Ausrichtung der Leitelemente bezüglich des Sammelbehälters oder des Verteilerbehälters, und somit auch die Lage bzw. die Ausrichtung eines Leitelements zu einem benachbarten Leitelement in der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen verstellt werden. Somit ermöglicht die Versteileinrichtung auch, mit ein und denselben Rohrelementen und Leitelementen Wärmetauscher mit unterschiedlicher Formgebung auszubilden. Da die Form des Wärmetauschers flexibel herstellbar ist, kann dieser anwendungsspezifisch mit einem vorgegebenen Verlauf seiner Außenflächen bzw. seiner Umfangsfläche hergestellt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der für den Wärmetauscher zur Verfügung stehende Bauraum nur Wärmetauscher mit von einer üblichen Rechteckform oder einer quadratischen Form abweichender Formgebung zu- lässt. Während des Zusammenbauens des Wärmetauschers können die verstellbaren Leitelemente und die damit verbundenen Rohrelemente in ihrer jeweiligen Lage bzw. Ausrichtung fixiert werden. Dies erfolgt beispielsweise durch eine feste Verbindung der Rohrelemente mit dem zweckmäßig konstruierten Verteilerbehälter und Sammelbehälter.
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Halteeinrichtungen, vorzugsweise lösbare Halteeinrichtungen, insbesondere Steckverbindungen, vorgesehen sind, um benachbarte Rohrelemente der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen über die Leitelemente miteinander zu verbinden. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher aus einzelnen Komponenten bedarfsgerecht zusammengesetzt werden. Da mittels der Halteeinrichtungen einzelne Rohrelemente und Leitelemente mitei¬ nander verbunden werden können, kann der Wärmetauscher mit mehreren Strömungskanälen in Modulbauweise hergestellt werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Wärmeaustauschern mit starr vorgegebenen Formen und Abmessungen. Mittels der Halteeinrichtungen kann insbesondere die Länge der Strömungskanäle, ent¬ sprechend dem Leistungsbedarf des Wärmetauschers, durch die Ver¬ bindung einer entsprechenden Anzahl von Rohrelementen und Leitelementen festgelegt werden. Wenn die Halteeinrichtungen lösbar ausgebildet sind, können die Länge oder die Form des Strömungs¬ kanals nach einer erstmaligen Herstellung des Strömungskanals wieder geändert werden. Für eine rasche Herstellung und Lösung der Verbindungen sind Steckverbindungen besonders geeignet.
Für die Ausbildung des Strömungskanals durch einzelne Komponen¬ ten ist es günstig, wenn von der Außenseite jedes Rohrelements zwei Flügelteile abstehen, wobei zwei Flügelteile an benachbar¬ ten Rohrelementen der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen zusammen ein Leitelement für das zweite Fluid bilden. Die einander zugewandten Ränder benachbarter Flügelteile können im zusammengesetzten Zustand des Strömungskanals einander berühren. Die Flügelteile sind bevorzugt einstückig mit den Rohrelementen ausgebildet .
Eine besonders stabile und konstruktiv einfache Verbindung der Rohrelemente über die Flügelteile kann erzielt werden, wenn je¬ der Flügelteil ein Verbindungselement der Halteeinrichtung auf¬ weist, welche zusammen ein Gelenk der Versteileinrichtung bilden. Bei dieser Aus führungs form sind die Verbindungselemente der Halteeinrichtung an den einander zugewandten Endbereichen zweier benachbarter Flügelteile vorgesehen. Da die Verbindungselemente an den einander zugewandten Endbereichen zweier benachbarter Flügelteile zudem gemeinsam ein Gelenk der Versteileinrichtung bilden, kann auf eine von der Halteeinrichtung getrennte Versteileinrichtung verzichtet werden. Somit ist gemäß dieser Ausführungsform die Halteeinrichtung zugleich die Versteileinrichtung . Die einander zugewandten Verbindungselemente der Halteeinrichtung können besonders vorteilhaft dadurch auch als Gelenk ausge¬ bildet sein, dass spiralförmig gebogene Ränder der Flügelteile als Verbindungselemente vorgesehen sind. Die spiralförmig gebo¬ genen Ränder sind zum drehbaren Eingriff ineinander eingerichtet und können für die Herstellung einer drehbaren Verbindung bspw. in Richtung der Längsachsen der Rohrelemente ineinander geschoben werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Leitelemente jeweils einen Gelenkabschnitt der Versteileinrichtung aufweisen, welcher drehbar um zumindest eines der mit dem Leitelement verbundenen Rohrelemente angeord¬ net ist. Zweckmäßigerweise ist der Gelenkabschnitt am dem be¬ nachbarten Rohrelement zugewandten Ende des Leitelements ange¬ ordnet. Auf diese Weise bildet das mit dem Leitelement verbunde¬ ne Rohrelement einen zweiten Gelenkabschnitt der Versteilein¬ richtung, sodass das Leitelement um das Rohrelement drehbar ist. Der Gelenkabschnitt des Leitelements kann mit dem Rohrelement dauerhaft oder lösbar verbunden sein. Wenn der Gelenkabschnitt des Leitelements lösbar mit dem Rohrelement verbunden ist, sind der Gelenkabschnitt des Leitelements und das Rohrelement vor¬ zugsweise auch Verbindungselemente einer lösbaren Halteeinrichtung, sodass auf eine zusätzliche lösbare Halteeinrichtung in den Leitelementen verzichtet werden kann. Wenn hingegen der Gelenkabschnitt des Leitelements dauerhaft mit dem Rohrelement verbunden ist, kann zweckmäßigerweise eine lösbare Halteeinrich¬ tung im Leitelement vorgesehen sein.
Für eine besonders flexible und modulare Ausbildung der Strö¬ mungskanäle kann vorgehen sein, dass die Halteeinrichtungen zwischen den Leitelementen und den Außenseiten der Rohrelemente angeordnet sind und die Leitelemente zwischen den Halteeinrichtun¬ gen die Versteileinrichtung mit der in Richtung der Längsachsen der Rohrelemente verlaufenden Gelenkachse aufweisen.
Für eine rasche Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid kann vorgesehen sein, dass die Rohrelemente der ersten und zweiten Reihe von Rohrelementen und die Leitelemente derart zueinander angeordnet sind, dass die Haupterstreckungs- richtungen von zumindest zwei benachbarten Leitelementen der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Rohrelemente einen von 180° abweichenden Winkel einschließen. Auf diese Weise kann der Strömungskanal für das zweite Fluid, zwischen der ersten und zweiten Reihe von Rohrelementen, gekrümmt ausgebildet sein, wodurch sich die Länge des Strömungskanals erhöht und die Wärme¬ übertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid verbessert. Die Länge des Strömungskanals ist durch den Strömungsweg des zweiten Fluids zwischen dem Anfang des Strömungskanals und dem Ende des Strömungskanals definiert. Die Haupterstreckungs- richtung eines Leitelements ist dabei die Richtung von einem mit dem Leitelement verbundenen Rohrelement, insbesondere von der Mitte des einen Rohrelements, zum anderen mit dem Leitelement verbundenen Rohrelement, insbesondere zur Mitte des anderen Rohrelements .
Wenn sich die Anordnung der Rohrelemente der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen und der zumindest zwei, den von 180° abweichenden Winkel einschließenden benachbarten Leitelemente in der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen in regelmäßigen Abständen wiederholt, kann der Strömungskanal bezüglich einer virtuellen Verbindungslinie zwischen seinem Anfang und seinem Ende periodische Auslenkungen aufweisen. Dabei kann der Wärmetauscher bzw. können die Reihen von Rohrelementen aus Komponenten mit teilweise identischer Formgebung hergestellt werden. Dadurch wird eine Fertigung des Wärmetauschers in verschiedenen Größen erleichtert.
In einer zweckmäßigen Aus führungs form kann vorgesehen sein, dass die Anordnung der Rohrelemente der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen und der Leitelemente in einer Ebene im Wesentli¬ chen senkrecht zu den Längsachsen der Rohrelemente einen im Wesentlichen wellenförmigen Verlauf des Strömungskanals bildet. Insbesondere kann der wellenförmige Verlauf ein sinusförmiger Verlauf sein. Dabei können sich vollständige Wellenberge und Wellentäler des wellenförmigen Verlaufs jeweils über mehrere Leitelemente erstrecken. Die maximale Auslenkung des wellenförmigen Strömungskanals, beispielsweise die maximale Amplitude des sinusförmigen Verlaufs, kann kleiner, gleich oder größer als der Abstand zwischen benachbarten Reihen von Rohrelementen sein.
Ein Strömungskanal mit wellenförmigem Verlauf kann besonders vorteilhaft hergestellt werden, wenn die Plattenteile jeweils bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmte Außenflä¬ chen aufweisen. Zur Ausbildung eines sinusförmigen Verlaufs des Strömungskanals können die bogenförmig gekrümmten Plattenteile insbesondere in Form eines Abschnitts einer Sinuskurve gekrümmt sein. Zwischen zwei benachbarten Rohrelementen einer Reihe von Rohrelementen kann sich dabei ein vollständiger Wellenberg bzw. ein vollständiges Wellental erstrecken, an welchen/s ein voll¬ ständiges Wellental bzw. ein vollständiger Wellenberg zum nächsten Rohrelement anschließt. Alternativ können sich vollständige Wellenberge und Wellentäler des wellenförmigen Verlaufs jeweils über mehrere gekrümmte Plattenteile der Leitelemente erstrecken.
In einer anderen zweckmäßigen Aus führungs form kann vorgesehen sein, dass die Anordnung der Rohrelemente der ersten bzw. zweiten Reihe von Rohrelementen und der Leitelemente in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Rohrelemente einen im Wesentlichen zickzackförmigen Verlauf des Strömungskanals bildet. Dabei kann sich jeweils eine vollständige Periode des zickzackförmigen Verlaufs über zwei oder mehr als zwei Leitelemente bzw. Plattenteile erstrecken. Die maximale Auslenkung des zickzackförmigen Strömungskanals kann kleiner, gleich oder größer als der Abstand zwischen benachbarten Reihen von Rohrelementen sein.
Für die Verbesserung der Strömungsverhältnisse in dem Strömungs¬ kanal kann auch vorgesehen sein, dass die Rohrelemente der ers¬ ten und zweiten Reihe von Rohrelementen in Strömungsrichtung des zweiten Fluids zueinander versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise sind die Rohrelemente einer Reihe von Rohrelementen bei¬ spielsweise gegenüber den Leitelementen der benachbarten Reihe von Rohrelementen angeordnet. Das zweite Fluid muss dabei ent¬ lang eines Teils der gekrümmten Außenseiten der Rohrelemente strömen, wodurch der Weg des zweiten Fluids entlang des Strömungskanals und damit die Zeitdauer zur Wärmeübertragung verlängert werden. Die Leitelemente bzw. deren jeweiliges Plattenteil können eben oder gekrümmt ausgebildet sein,
Um den Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid noch weiter zu begünstigen, kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Leitelement zumindest einen davon abstehenden Plattenkörper aufweist. Der Plattenkörper, welcher in den Strömungskanal hineinragt, vergrößert die für den Wärmeaustausch vorgesehene Flä¬ che des Leitelements. Günstigerweise ist der Plattenkörper in einem von 90 Grad verschiedenen Winkel, insbesondere in Strö¬ mungsrichtung des zweiten Fluids in einem spitzen Winkel, zum Leitelement bzw. zum Plattenteil an diesem angeordnet. Bevorzugt können mehrere Leitelemente einer Reihe von Rohrelementen, bei¬ spielsweise jedes Leitelement, jedes zweite Leitelement oder allgemein jedes n-te Leitelement, zumindest einen davon abste¬ henden Plattenkörper aufweisen.
Für einen effizienten Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid kann weiters vorgesehen sein, dass die Haupter- streckungsrichtungen von zumindest zwei benachbarten Strömungskanälen einen von 0° abweichenden Winkel einschließen. Die
Haupterstreckungsrichtung eines Strömungskanals ist dabei die Richtung von einem Eintrittsbereich des zweiten Fluids in den Strömungskanal, insbesondere von der Mitte des Eintrittsbereichs zwischen benachbarten Reihen von Rohrelementen, zu einem Austrittsbereich des zweiten Fluids aus dem Strömungskanal, insbe¬ sondere zu der Mitte des Austrittsbereichs zwischen benachbarten Reihen von Rohrelementen. Auf diese Weise kann ein Wärmetauscher mit mehreren Strömungskanälen hergestellt werden, die sich von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang verbreitern. Demnach kann der Abstand zwischen den zwei Rohrelementen der am weitesten voneinander entfernten Reihen von Rohrelementen am Eingang der Strömungskanäle geringer sein, als der Abstand zwischen den zwei Rohrelementen der am weitesten voneinander entfernten Reihen von Rohrelementen am Ausgang der Strömungskanäle.
Für einen kompakten Aufbau des Wärmetauschers, welcher eine zweckmäßige Einstellung der Form der Strömungskanäle ermöglicht, ist es vorteilhaft, wenn der Sammelbehälter und/oder der Verteilerbehälter in einer virtuellen Schnittebene im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Rohrelemente im Wesentlichen rechteckig, kreisringsegmentförmig oder kreisringförmig ist. Der Sammelbehälter und/oder der Verteilerbehälter müssen in der Schnittansicht nicht notwendigerweise exakt rechteckig, kreis¬ ringsegmentförmig oder kreisringförmig ausgebildet sein. Beispielsweise können die Ecken des rechteckigen oder kreisringseg- mentförmigen Sammelbehälters und/oder Verteilerbehälters abge¬ rundet sein oder deren Längsseiten oder Breitseiten können von einer idealen rechteckigen oder kreisringsegmentförmigen Form abweichend gekrümmt sein. Jedenfalls weisen ein rechteckiger Sammelbehälter und/oder ein rechteckiger Verteilerbehälter eine Längserstreckung und eine im Vergleich dazu kürzere Breitenerstreckung auf.
In einer weiteren Aus führungs form kann der Sammelbehälter und/oder der Verteilerbehälter in einer virtuellen Schnittebene im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Rohrelemente eine aus einer Kombination aus zumindest einem Rechteck und zumindest einem Kreissegment gebildete Form aufweisen. Beispiels¬ weise kann der Sammelbehälter und/oder der Verteilerbehälter in der virtuellen Schnittebene zwei rechteckige Bereiche aufweisen, die über einen kreissegmentförmigen Bereich miteinander verbunden sind.
In einer alternativen Aus führungs form kann vorgesehen sein, dass der Sammelbehälter und/oder der Verteilerbehälter in einer virtuellen Schnittebene im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Rohrelemente im Wesentlichen kreisringsegmentförmig oder kreisringförmig ist, wobei die Haupterstreckungsrichtung des Strömungskanals in einem von 0° abweichenden Winkel, insbesonde¬ re in einem Winkel zwischen 30° und 60°, zur Radialrichtung des Sammelbehälters und/oder zur Radialrichtung des Verteilerbehäl¬ ters verläuft, welche Radialrichtung vom Anfang oder Ende des Strömungskanals ausgeht. Insbesondere kann die Haupterstre¬ ckungsrichtung des Strömungskanals in einem Winkel zwischen 40° und 50°, beispielsweise in einem Winkel von 45° zur Radialrichtung des Sammelbehälters und/oder zur Radialrichtung des Verteilerbehälters verlaufen. Der Anfang des Strömungskanals ent¬ spricht dabei dem Eintrittsbereich des zweiten Fluids in den Strömungskanal und das Ende des Strömungskanals entspricht dem Austrittsbereich des zweiten Fluids aus dem Strömungskanal. Die schräge Anordnung des Strömungskanals im Wärmeaustauscher verlängert den Weg des zweiten Fluids durch den Strömungskanal.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetau¬ schers mit Rohrelementen für ein erstes Fluid und dazwischen an geordneten Leitelementen für ein zweites Fluid;
Fig. 1B den Wärmetauscher aus Fig. 1A in einer Ansicht von vorne ;
Fig. IC eine Schnittansicht durch den Wärmetauscher aus Fig. 1B entlang einer Schnittlinie A-A;
Fig. 2 den Wärmetauscher aus Fig. 1A in einer auseinandergezoge nen Ansicht;
Fig. 3A bis 3D eine Aus führungs form einer Versteileinrichtung und einer Halteeinrichtung für den Wärmetauscher gemäß Fig. 1A bis IC und Fig. 2 in einer Schrägansicht (Fig. 3A) , einer Detailansicht von oben (Fig. 3B) , einer Detailansicht der Hal¬ teeinrichtung (Fig. 3C) und einer Detailansicht eines Rohrele¬ mentes (Fig. 3D) ;
Fig. 3E eine Anordnung von Rohrelementen und Leitelementen für den Wärmetauscher gemäß Fig. 1A bis IC und Fig. 2 in welcher di Haupterstreckungsrichtungen von zwei benachbarten Leitelementen einer selben Reihe von Rohrelementen gegeneinander verschwenkt sind;
Fig. 4A und 4B eine weitere Aus führungs form einer Versteileinrichtung und einer Halteeinrichtung für den Wärmetauscher gemäß Fig. 1A bis IC und Fig. 2, in einer Schrägansicht (Fig. 4A) und in einer Ansicht von oben (Fig. 4B) ;
Fig. 5 eine Anordnung von Rohrelementen und Leitelementen für den Wärmetauscher gemäß Fig. 1A bis IC und Fig. 2, in welcher die Haupterstreckungsrichtungen von zwei benachbarten Leitelementen einer selben Reihe von Rohrelementen gegeneinander verschwenkt sind;
Fig. 6 eine Anordnung von Rohrelementen und Leitelementen für den Wärmetauscher gemäß Fig. 1A bis IC und Fig. 2 in welcher der Strömungskanal einen wellenförmigen Verlauf aufweist;
Fig. 7 eine weitere Anordnung von Reihen von Rohrelementen, die bei dieser Aus führungs form in Haupterstreckungsrichtung des Strömungskanals zueinander versetzt angeordnet sind;
Fig. 8A eine weitere Anordnung von Reihen von Rohrelementen mit von den Leitelementen abstehenden Plattenkörpern, in einer Ansicht von oben;
Fig. 8B eine detaillierte Schrägansicht eines Abschnitts einer Reihe von Rohrelementen mit von den Leitelementen abstehenden Plattenkörpern;
Fig. 9A und 9B zwei Aus führungs formen eines Wärmetauschers bei welchem die Haupterstreckungsrichtungen von jeweils zwei benachbarten Strömungskanälen einen von 0° abweichenden Winkel einschließen;
Fig. 10 eine Anordnung von Reihen von Rohrelementen in einer kreisringsegmentförmigen Sammel-Grundplatte des Sammelbehälters, wobei die Haupterstreckungsrichtung des Strömungskanals schräg zur Radialrichtung des Sammelbehälters verläuft; und Fig. IIA und IIB zwei weitere Aus führungs formen des Sammelbehäl¬ ters oder des Verteilerbehälters mit Rohrelementen und gegenei¬ nander verschwenkten Leitelementen.
Fig. 1A zeigt einen Wärmetauscher 1 in einer Ansicht schräg von oben, welcher insbesondere ein Öl-Luft-Kühler sein kann. Der Wärmetauscher 1 dient dem Wärmeaustausch zwischen einem ersten Fluid Fl und einem zweiten Fluid F2 und weist zumindest eine erste Reihe Rl von Rohrelementen 2 und eine zweite Reihe R2 von Rohrelementen 2 auf. Durch die Rohrelemente 2 fließt das erste Fluid Fl, beispielsweise Öl. Für den Wärmeaustausch ist zwischen der ersten Reihe Rl und der zweiten Reihe R2 von Rohrelementen 2 ein Strömungskanal 3 für das zweite Fluid F2, beispielsweise Luft, ausgebildet. Der Wärmetauscher 1 kann als Flüssigkeits- Luft-Kühler zur Kühlung von Flüssigkeit, beispielsweise Öl, als erstes Fluid Fl, mittels der kühlenden Luft, als zweites Fluid F2, oder als Flüssigkeits-Luft-Heizgerät zur Erwärmung von Luft, als zweites Fluid F2, mittels der wärmenden Flüssigkeit, bei¬ spielsweise Öl, als erstes Fluid Fl, verwendet werden. Der Wär¬ metauscher 1 weist zudem einen Sammelbehälter 4 an den einen Enden ES der Rohrelemente 2 und einen Verteilerbehälter 5 an den anderen Enden EV der Rohrelemente 2 auf. Der Verteilerbehälter 5 ist an einer Anschlussstelle AZ (Fig. 2) mit einem nicht darge¬ stellten Zuleitungsrohr verbunden, durch welches das erste Fluid Fl dem Verteilerbehälter 5 zugeführt wird, welcher das zugeführte erste Fluid Fl an den Enden EV auf die Rohrelemente 2 auf¬ teilt. An den anderen Enden ES der Rohrelemente 2 tritt das ers¬ te Fluid Fl aus den Rohrelementen 2 wieder aus und wird in den mit den Enden ES verbundenen Sammelbehälter 4 geleitet. Der Sammelbehälter 4 ist an einer Anschlussstelle AA (Fig. 2) mit einem nicht dargestellten Ableitungsrohr verbunden. Der Verteilerbehälter 5 weist einen Verteilerkasten 5A und eine darin aufgenommene Verteiler-Grundplatte 5C auf. Entsprechend weist der Sam- melbehälter 4 einen Sammelkästen 4A und eine darin aufgenommen Sammel-Grundplatte 4C auf. Wenn das erste Fluid Fl eine Flüssig¬ keit ist, beispielsweise Öl, kann eine nicht dargestellte Flüs- sigkeits- bzw. Ölpumpe vorgesehen sein. Das zweite Fluid F2, beispielsweise Luft, kann mittels eines nicht dargestellten Lüf¬ ters durch die Strömungskanäle 3 befördert werden. Der Wärmetau¬ scher 1 weist zudem Seitenteile 6A, 6B mit Durchgangsöffnungen 6C zur Befestigung des Wärmetauschers 1 an einem nicht darge¬ stellten Trägerkörper auf. Die Rohrelemente 2 sind im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet und weisen somit eine zylindrische Form auf. Eine Querschnittsansicht eines
Rohrelements 2 ist beispielsweise in Fig. 3B dargestellt. Die zylindrischen Rohrelemente 2 weisen eine glatte, d.h. im Wesent¬ lichen vertiefungs- bzw. erhebungsfreie Außenfläche 2A auf. Im Innenraum 21 der zylindrischen Rohrelemente 2 sind bevorzugt Rippen 2V vorgesehen. Um das zweite Fluid F2 entlang des Strömungskanals 3 zwischen der ersten Reihe Rl und zweiten Reihe R2 von Rohrelementen 2 leiten zu können, sind Leitelemente 7 vorgesehen. Die Leitelemente 7 erstrecken sich jeweils zwischen den Außenseiten 2A zweier benachbarter Rohrelemente 2M, 2N der ersten Reihe Rl bzw. zweiten Reihe R2 von Rohrelementen 2. Die Reihen RN, beispielsweise Rl, R2, von Rohrelementen 2 weisen somit die Rohrelemente 2 auf, zwischen denen sich die Leitelemente 7 erstrecken. Die Leitelemente 7 weisen jeweils ein Plattenteil 8 auf, dessen Wandstärke 8W geringer als die größte Querschnitts¬ abmessung, im Fall der zylindrischen Rohrelemente 2 geringer als der Außendurchmesser 2D, der damit verbundenen Rohrelemente 2 ist, siehe beispielsweise Fig. 4B. Der Strömungskanal 3 für das zweite Fluid F2 ist somit mittels der Wände W gebildet, welche aus den Außenseiten 2A der Rohrelemente 2 und den dazwischen angeordneten Leitelementen 7 einer ersten Reihe Rl von Rohrelementen 2 gebildet sind und mittels der Wände W, welche aus den Au¬ ßenseiten 2A der Rohrelemente 2 und den dazwischen angeordneten Leitelementen 7 einer zweiten Reihe R2 von Rohrelementen 2 ge- ldet sind.
Obgleich in der Beschreibung auf einen Strömungskanal 3 für das zweite Fluid F2, welcher zwischen der ersten Reihe Rl und der zweiten Reihe R2 von Rohrelementen 2 ausgebildet ist, Bezug ge¬ nommen wird, ist festzuhalten, dass der Wärmetauscher 1 selbstverständlich mehr als nur zwei Reihen Rl, R2 von Rohrelementen 2 aufweisen kann. Beispielsweise kann der Wärmetauscher 1 zwischen 10 und 100, beispielsweise zwischen 30 und 80, Reihen RN von Rohrelementen 2 aufweisen. Zwischen zwei benachbarten Reihen Rl, R2 von Rohrelementen 2 ist ein Strömungskanal 3 ausgebildet. Ein Wärmetauscher 1 mit n Reihen RN von Rohrelementen 2 weist somit n-1 Strömungskanäle 3 auf. Die Merkmale, welche sich auf einen Strömungskanal 3 und eine erste Reihe Rl und eine zweite Reihe R2 von Rohrelementen 2 beziehen, gelten demnach auch für allfällige zusätzliche, vorzugsweise für alle vorgesehenen Strömungs¬ kanäle 3 und Reihen RN von Rohrelementen 2. Vorzugsweise ist zu¬ mindest eine weitere Reihe RX von Rohrelementen 2 vorgesehen, welche insbesondere entsprechend der ersten Reihe Rl bzw. zwei¬ ten Reihe R2 von Rohrelementen 2 gestaltet ist.
Wie aus den in den Fig. 3A bis 3E, 4A und 4B dargestellten Beispielen ersichtlich ist, ist zumindest eine Versteileinrichtung 30 zum Verändern der relativen Stellung zweier Leitelemente 7 bei der Montage des Wärmetauschers um eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachsen L der Rohrelemente 2 verlaufende Gelenkachse 31 vorgesehen. Mittels der Versteileinrichtung 30 können daher die mit der Versteileinrichtung 30 verbundenen Leitelemente 7 gegeneinander verstellt, insbesondere gegeneinander verschwenkt werden. Je nach Stellung der Versteileinrichtung 30 können die Wände W benachbarter Reihen RN von Rohrelementen 2 parallel zueinander verlaufen oder zumindest abschnittsweise ei¬ nen von 0° abweichenden Winkel zwischen sich einschließen. Der Wärmetauscher 1 kann eine einzige Versteileinrichtung 30 oder eine oder mehrere Versteileinrichtungen 30 pro Reihe RN von Rohrelementen 2 aufweisen. Insbesondere kann jede Kombination aus einem Rohrelement 2 und einem damit verbundenen Leitelement 7 eine VerStelleinrichtung 30 aufweisen, um besonders hohe Flexibilität in der Gestaltung der Strömungskanäle 3 zu ermögli¬ chen .
Wie zudem aus den in den Fig. 3A bis 3E, 4A und 4B dargestellten Beispielen ersichtlich ist, sind Halteeinrichtungen 12 vorgesehen, um benachbarte Rohrelemente 2M, 2N der ersten bzw. zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 über die Leitelemente 7 mitei¬ nander zu verbinden. Die Halteeinrichtungen 12 sind vorzugsweise lösbare Halteeinrichtungen 12A, insbesondere Steckverbindungen 12B. In den in den Fig. 3A bis 3E, 4A und 4B dargestellten Beispielen sind die Halteeinrichtungen 12 zugleich die Versteileinrichtungen 30, d.h. die Halteeinrichtungen 12 dienen auch der Verstellung der relativen Lage zweier Leitelemente 7 um eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachsen L der Rohrelemente 2 verlaufende Gelenkachse 31. Die relative Lage zweier Leitelemen¬ te 7 kann als der gleiche oder unterschiedliche Verlauf zweier Schnittlinien verstanden werden, welche beim Schneiden der zwei Leitelemente 7 mit einer Ebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 entstehen. Wenn zwei Leitelemente 7 unterschiedliche Lage aufweisen, kann sich die Ori¬ entierung der Leitelemente 7 unterscheiden, wobei die Orientie¬ rung eines Leitelements 7 durch eine virtuelle Verbindungslinie zwischen den zwei Endpunkten des Leitelements 7 bzw. zwischen den damit verbundenen Rohrelementen 2 festgelegt ist. Ebenso kann die Orientierung zweier Leitelemente 7 gleich sein, aber der Verlauf der zwei Leitelemente 7 zwischen ihren Endpunkten unterschiedlich sein, wenn die zwei Leitelemente 7 unterschied¬ liche Lage aufweisen.
Wie weiters in den in den Fig. 3A bis 3E, 4A und 4B dargestell- ten Beispielen erkennbar ist, stehen von der Außenseite 2A jedes Rohrelements 2 zwei Flügelteile 13A, 13B ab. Dabei bilden zwei Flügelteile 13B, 13C an benachbarten Rohrelementen 2M, 2N der ersten bzw. zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 zusammen, d.h. vorzugsweise in einem miteinander verbundenen Zustand, ein Leitelement 7 für das zweite Fluid F2. Um die Flügelteile 13A, 13B miteinander verbinden zu können, weist in den dargestellten Beispielen jeder Flügelteil 13A, 13B ein Verbindungselement 14A, 14B der Halteeinrichtung 12, 12A, 12B auf. Die Verbindungselemente 14A, 14B bilden zusammen ein Gelenk 32 der Versteileinrichtung 30, mit welchem die relative Lage von zwei mit dem Ge¬ lenk 32 verbundenen Leitelementen 7 verstellt werden kann bzw. die relative Lage der zwei mit dem Gelenk 32 verbundenen Flügel¬ teile 13A, 13B die gemeinsam ein Leitelement 7 bilden, verstellt werden kann. Das Gelenk 32 ist somit im Leitelement 7 angeord¬ net. Die Verbindungselemente 14A, 14B sind in den dargestellten Beispielen als spiralförmig gebogene Ränder der Flügelteile 13A, 13B ausgebildet, welche Ränder zum gegenseitigen drehbaren Eingriff ineinander ausgebildet sind. Günstiger Weise sind die spi¬ ralförmig gebogenen Ränder ausgebildet, zur Herstellung einer Steckverbindung 12B ineinander geschoben zu werden.
In den Fig. 3A und 3B ist eine Kombination aus Rohrelementen 2 und Leitelementen 7 dargestellt, in welcher die Leitelemente 7 bzw. die Flügelteile 13A, 13B die zusammen ein Leitelement 7 bilden einen Winkel von 180° einschließen, d.h. im Wesentlichen in die selbe Richtung weisen. Auf diese Weise kann ein Strö¬ mungskanal 3 mit parallelen Wänden W geschaffen werden. Demgegenüber zeigt Fig. 3E eine Kombination aus Rohrelementen 2 und Flügelteilen 13A, 13B, in welcher die Flügelteile 13A, 13B unterschiedlicher Rohrelemente 2 einen von 180° abweichenden Winkel miteinander einschließen, d.h. im Wesentlichen in unterschiedliche Richtungen weisen. In Fig. 3E ist zudem eine um einen Winkel Θ verstellte Lage eines Rohrelements 2 und der damit verbundenen Flügelteile 13A, 13B mittels der Versteileinrichtung 30 in strichlierter Darstellung angedeutet.
Die Fig. 4A und 4B zeigen eine andere Aus führungs form der Versteileinrichtung 30, welche zugleich als Halteeinrichtung 12 ausgebildet ist. Hierbei weisen die Leitelemente 7 jeweils einen Gelenkabschnitt 32A der Versteileinrichtung 30 auf, welcher Gelenkabschnitt 32A drehbar um zumindest eines der mit dem Lei¬ telement 7 verbundenen Rohrelemente 2 angeordnet ist. Dabei dient das Rohrelement 2 als zweiter Gelenkabschnitt, welcher ge¬ meinsam mit dem Gelenkabschnitt 32A des Leitelements 7 ein Ge¬ lenk 32 bildet. Somit kann das Leitelement 7 um das mit seinem Gelenkabschnitt 32A in Eingriff stehende Rohrelement 2 gedreht bzw. verschwenkt werden. Beispielsweise ist der Gelenkabschnitt 32A der Versteileinrichtung 30 als eine auf ein Rohrelement 2 aufschnappbare Klammer ausgebildet. Fig. 4B zeigt deutlich, dass die Leitelemente 7 mittels der Versteileinrichtung 30 einen von 180° abweichenden Winkel einschließen, bzw. jeweils um einen Winkel gegenüber einer Haupterstreckungsrichtung 3H des Strömungskanals 3 verschwenkt sein können.
Unter anderem in den Fig. IC, 5, 6, 9A und 9B ist ein Anordnung von Rohrelementen 2 der ersten und zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 und von Leitelementen 7 erkennbar, in welcher die Haupterstreckungsrichtungen 7H von zumindest zwei benachbarten Leitelementen 7 der ersten bzw. zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 in einer Ebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 einen von 180° abweichenden Winkel η, ζ, ε einschließen. Die Winkel η, ζ, ε zwischen den Haupterstreckungsrichtungen 7H von jeweils zwei benachbarten Leitelementen 7 können mittels der Versteileinrichtung 30 unterschiedlich groß eingestellt sein, wie bspw. Fig. 5 zeigt. Fig. IC zeigt demgegenüber eine Aus führungs form in welcher die von 180° abweichenden Winkel η, ζ, ε zwischen den Haupterstreckungs- richtungen 7H von jeweils zwei benachbarten Leitelementen 7 gleich groß sind. In Fig. IC ist angedeutet, dass sich die An¬ ordnung der Rohrelemente 2 der ersten bzw. zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 und der zumindest zwei, den von 180° abweichenden Winkel n einschließenden benachbarten Leitelemente 7 in der ersten bzw. zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 in regelmäßigen Abständen 10 wiederholt.
Fig. 6 zeigt eine Aus führungs form eines Strömungskanals 3 mit einem im Wesentlichen wellenförmigen Verlauf, in einer Ebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 betrachtet, welcher durch eine entsprechnde Anordnung der Rohrelemente 2 der ersten bzw. zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrele¬ menten 2 und der Leitelemente 7 gebildet ist. Die Plattenteile ί der Leitelemente 7 weisen in diesem Beispiel jeweils bogenför¬ mig, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmte Außenflächen 8A auf .
Der Übersichtlichkeit wegen sind in Fig. 6 die Verstelleinrich- tung 30 und die Halteeinrichtung 12 nicht dargestellt. Auch hier können die VerStelleinrichtung 30 und die Halteeinrichtung 12 als gemeinsame Baugruppe ausgebildet sein, d.h. identisch sein, oder eines der VerStelleinrichtung 30 und der Halteeinrichtung 12 kann im Leitelement 7 und das andere der VerStelleinrichtung 30 und der Halteeinrichtung 12 kann an der Verbindungsstelle des Leitelements 7 mit dem Rohrelement 2 vorgesehen sein.
Unter anderem die Fig. IC, 9A und 9B zeigen eine Aus führungs form eines Strömungskanals 3 mit einem im Wesentlichen zickzackförmi- gen Verlauf, in einer Ebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 betrachtet, welcher durch eine entsprechende Anordnung der Rohrelemente 2 der ersten bzw. zwei¬ ten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 und der Leitelemente 7, mittels der VerStelleinrichtung 30, gebildet ist. Fig. 7 zeigt eine Aus führungs form eines Strömungskanals 3, in welcher die Rohrelemente 2 der ersten und zweiten Reihe Rl, R2 von Rohrelementen 2 in Strömungsrichtung des zweiten Fluids F2 zueinander versetzt angeordnet sind. Dabei sind die Rohrelemente
2 einer Reihe RX gegenüberliegend den Leitelementen 7 oder
Plattenteilen 8 einer benachbarten Reihe RX+1 angeordnet.
In Fig. 8A und 8B ist deutlich erkennbar, dass zumindest ein Leitelement 7, vorzugsweise mehrere oder alle Leitelemente 7, zumindest einen davon abstehenden Plattenkörper 11 aufweist/aufweisen. Der Plattenkörper 11 ragt in den Strömungskanal
3 hinein und vergrößert dadurch die Fläche des Leitelements 7. Der Plattenkörper 11 ist in einem von 90 Grad verschiedenen Winkel ß, insbesondere in Strömungsrichtung S des zweiten Fluids F2 in einem spitzen Winkel ß von beispielsweise zwischen 30 und 60 Grad, zum Leitelement 7 bzw. zum Plattenteil 8 an diesem ange¬ ordnet. Auch hier kann zumindest eine VerStelleinrichtung 30 (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Fig. 9A zeigt einen Sammelbehälter 4 und dessen Sammel- Grundplatte 4C oder einen Verteilerbehälter 5 und dessen Verteiler-Grundplatte 5C, welche im Wesentlichen rechteckig sind, wenn diese in einer virtuellen Schnittebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 betrachtet werden. Insbesondere schließen die Haupterstreckungsrichtungen 3H1, 3H2 von zumindest zwei benachbarten Strömungskanälen 3X, 3Y einen von 0° abweichenden Winkel γ ein. Für die Einstellung der unterschiedlichen Haupterstreckungsrichtungen 3H1, 3H2 der Strömungskanäle 3X, 3Y können die Winkel η, ζ, ε zwischen den Haupterstreckungsrichtungen 7H von jeweils zwei benachbarten Leitelementen 7 einer Reihe RN von Rohrelementen 2 unterschiedlich groß gewählt werden. Beispielsweise können sich die Strömungskanäle 3, welche einen von 0° abweichenden Winkel γ einschließen, von ihrem Eingang bzw. Anfang 3A zu ihrem Ausgang bzw. Ende 3E verbreitern. Im in Fig. 9A dargestellten Beispiel schließen die beiden dem Ende 3E des Strömungskanals 3 nächsten Leitelemente 7 der Reihen Rl und R2 einen von 0° abweichenden Winkel δ ein.
Fig. 9B zeigt einen Sammelbehälter 4 und dessen Sammel- Grundplatte 4C oder einen Verteilerbehälter 5 und dessen Verteiler-Grundplatte 5C, welche im Wesentlichen trapezförmig sind, wenn diese in einer virtuellen Schnittebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 betrachtet werden. Auch hier schließen die Haupterstreckungsrichtungen 3H1, 3H2 von zumindest zwei benachbarten Strömungskanälen 3X, 3Y einen von 0° abweichenden Winkel γ ein.
Fig. 10 zeigt einen Sammelbehälter 4 und dessen Sammel- Grundplatte 4C oder einen Verteilerbehälter 5 und dessen Verteiler-Grundplatte 5C, welche im Wesentlichen kreissegmentförmig sind, wenn diese in einer virtuellen Schnittebene E im Wesentli¬ chen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 betrachtet werden. Dabei ist erkennbar, dass die Haupterstreckungsrich- tung 3H des Strömungskanals 3 in einem von 0° abweichenden Winkel cp, insbesondere in einem Winkel φ zwischen 30° und 60°, zur Radialrichtung 4R des Sammelbehälters 4 oder zur Radialrichtung 5R des Verteilerbehälters 5 verläuft. Die Radialrichtung 4R, 5R geht vom Anfang 3A oder Ende 3E des Strömungskanals 3 aus.
Fig. IIA zeigt einen Sammelbehälter 4 und dessen Sammel- Grundplatte 4C oder einen Verteilerbehälter 5 und dessen Verteiler-Grundplatte 5C, welche im Wesentlichen gekrümmt sind, wobei zwei rechteckige Endbereiche über einen kreissegmentförmigen Be¬ reich miteinander verbunden sind, wenn diese in einer virtuellen Schnittebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen L der Rohrelemente 2 betrachtet werden. Dabei schließen die durch Pfeile angedeuteten Richtungen des zweiten Fluids F2 beim Ein- tritt in den Strömungskanal 3 und beim Austritt aus dem Strö¬ mungskanal 3 einen von 0° abweichenden Winkel ψ, bspw. einen Winkel ψ von etwa 45° ein. Die Winkel η, ζ, ε zwischen den
Haupterstreckungsrichtungen 7H von jeweils zwei benachbarten Leitelementen 7 einer Reihe RN von Rohrelementen 2 können unterschiedlich groß gewählt werden. Zudem können die Winkel η, ζ, ε in unterschiedlichen Reihen RN von Rohrelementen 2 unterschiedlich groß gewählt werden. Die unterschiedlichen Winkel η, ζ, ε ermöglichen eine Variation des Staudrucks bzw. des Wärmeübergangs zwischen dem ersten Fluid Fl und dem zweiten Fluid F2.
Fig. IIB zeigt ebenfalls einen Sammelbehälter 4 und dessen Sam- mel-Grundplatte 4C oder einen Verteilerbehälter 5 und dessen Verteiler-Grundplatte 5C, welche im Wesentlichen gekrümmt sind, wobei zwei rechteckige Endbereiche über einen kreissegmentförmi¬ gen Bereich miteinander verbunden sind, wenn diese in einer virtuellen Schnittebene E im Wesentlichen senkrecht zu den Längs¬ achsen L der Rohrelemente 2 betrachtet werden. Dabei schließen die durch Pfeile angedeuteten Richtungen des zweiten Fluids F2 beim Eintritt in den Strömungskanal 3 und beim Austritt aus dem Strömungskanal 3 einen Winkel ψ von etwa 90° ein. Auch hier können die Winkel η, ζ, ε zwischen den Haupterstreckungsrichtungen 7H von jeweils zwei benachbarten Leitelementen 7 einer Reihe RN von Rohrelementen 2 unterschiedlich groß gewählt werden.

Claims

Patentansprüche :
1. Wärmetauscher (1), insbesondere Öl-Luft-Kühler, zum Wärmeaus¬ tausch zwischen einem ersten Fluid (Fl) und einem zweiten Fluid
(F2), mit zumindest einer ersten Reihe (Rl) von Rohrelementen
(2) und einer zweiten Reihe (R2) von Rohrelementen (2) jeweils zum Durchtritt des ersten Fluids (Fl), wobei zwischen der ersten und zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) ein Strömungskanal (3) für das zweite Fluid (F2) ausgebildet ist, mit einem Sammelbehälter (4) an den einen Enden (ES) der Rohrelemente (2) und mit einem Verteilerbehälter (5) an den anderen Enden (EV) der Rohrelemente (2), wobei sich zwischen den Außenseiten (2A) benachbarter Rohrelemente (2M, 2N) der ersten bzw. zweiten Reihe
(Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) Leitelemente (7) zum Leiten des zweiten Fluids (F2) entlang des Strömungskanals (3) erstrecken, welche Leitelemente (7) jeweils ein Plattenteil (8) aufweisen, dessen Wandstärke (8W) geringer als die größte Querschnittsab¬ messung der damit verbundenen Rohrelemente (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Versteileinrichtung (30) zur Verstellung der relativen Lage zweier Leitelemente (7) um eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachsen (L) der Rohrelemente
(2) verlaufende Gelenkachse (31) vorgesehen ist.
2. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Halteeinrichtungen (12), vorzugsweise lösbare Halteeinrichtungen (12A), insbesondere Steckverbindungen (12B), vorgesehen sind, um benachbarte Rohrelemente (2M, 2N) der ersten bzw. zwei¬ ten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) über die Leitelemente (7) miteinander zu verbinden.
3. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Außenseite (2A) jedes Rohrelements (2) zwei Flügelteile (13A, 13B) abstehen, wobei zwei Flügelteile (13B, 13C) an benachbarten Rohrelementen (2M, 2N) der ersten bzw. zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) zusammen ein Leitelement (7) für das zweite Fluid (F2) bilden.
4. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flügelteil (13A, 13B) ein Verbindungselement (14A, 14B) der Halteeinrichtung (12, 12A, 12B) aufweist, welche zusammen ein Gelenk (32) der Versteileinrichtung (30) bilden.
5. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass spiralförmig gebogene Ränder der Flügelteile (13A, 13B) als Verbindungselemente (14A, 14B) vorgesehen sind.
6. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (7) jeweils einen Gelenkab¬ schnitt (32A) der Versteileinrichtung (30) aufweisen, welcher drehbar um zumindest eines der mit dem Leitelement (7) verbunde¬ nen Rohrelemente (2) angeordnet ist.
7. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrelemente (2) der ersten und zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) und die Leitelemente (7) derart zueinander angeordnet sind, dass die Haupterstreckungs- richtungen (7H) von zumindest zwei benachbarten Leitelementen
(7) der ersten bzw. zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) in einer Ebene (E) im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen
(L) der Rohrelemente (2) einen von 180° abweichenden Winkel (n, ζ, ε) einschließen.
8. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anordnung der Rohrelemente (2) der ersten bzw. zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) und der zumindest zwei, den von 180° abweichenden Winkel (η, ζ, ε) einschließenden benachbarten Leitelementen (7) in der ersten bzw. zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) in regelmäßigen Abständen (10) wiederholt .
9. Wärmetauscher (1) nach einer der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Rohrelemente (2) der ers¬ ten bzw. zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) und der Leitelemente (7) in einer Ebene (E) im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen (L) der Rohrelemente (2) einen im Wesentlichen wellenförmigen Verlauf des Strömungskanals (3) bildet.
10. Wärmetauscher (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenteile (8) jeweils bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmte Außenflächen (8A) aufweisen.
11. Wärmetauscher (1) nach einer der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Rohrelemente (2) der ers¬ ten bzw. zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) und der Leitelemente (7) in einer Ebene (E) im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen (L) der Rohrelemente (2) einen im Wesentlichen zickzackförmigen Verlauf des Strömungskanals (3) bildet.
12. Wärmetauscher (1) nach einer der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrelemente (2) der ersten und zweiten Reihe (Rl, R2 ) von Rohrelementen (2) in Strömungsrichtung des zweiten Fluids (F2) zueinander versetzt angeordnet sind .
13. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leitelement (7) zumindest ei¬ nen davon abstehenden Plattenkörper (11) aufweist.
14. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupterstreckungsrichtungen (3H) von zumindest zwei benachbarten Strömungskanälen (3) einen von 0° abweichenden Winkel (γ) einschließen.
15. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) und/oder der Verteilerbehälter (5) in einer virtuellen Schnittebene im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen (L) der Rohrelemente (2) im Wesent¬ lichen rechteckig, kreisringsegmentförmig oder kreisringförmig ist .
16. Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (4) und/oder der Verteilerbehälter (5) in einer virtuellen Schnittebene im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen (L) der Rohrelemente (2) im Wesent¬ lichen kreisringsegmentförmig oder kreisringförmig ist, wobei die Haupterstreckungsrichtung (3H) des Strömungskanals (3) in einem von 0° abweichenden Winkel (φ) , insbesondere in einem Win¬ kel (cp) zwischen 30° und 60°, zur Radialrichtung (4R) des Sammelbehälters (4) und/oder zur Radialrichtung (5R) des Verteilerbehälters (5) verläuft, welche Radialrichtung (4R, 5R) vom Anfang (3A) oder Ende (3E) des Strömungskanals (3) ausgeht.
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