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DE102004036020A1 - Heat exchanger, in particular condenser - Google Patents

Heat exchanger, in particular condenser Download PDF

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DE102004036020A1
DE102004036020A1 DE102004036020A DE102004036020A DE102004036020A1 DE 102004036020 A1 DE102004036020 A1 DE 102004036020A1 DE 102004036020 A DE102004036020 A DE 102004036020A DE 102004036020 A DE102004036020 A DE 102004036020A DE 102004036020 A1 DE102004036020 A1 DE 102004036020A1
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DE
Germany
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heat exchanger
exchanger according
tubesheet
pipe ends
tube
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102004036020A
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German (de)
Inventor
Herbert Dr.-Ing. Damsohn
Conrad Dr.-Ing. Pfender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
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Priority to EP05770489A priority patent/EP1774237A1/en
Priority to PCT/EP2005/007182 priority patent/WO2006010435A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator (1) für ein erstes dampf- und/oder gasförmiges Fluid mit einem zulaufseitigen und einem ablaufseitigen Sammelkasten (2, 3) und die beiden Sammelkästen (2, 3) verbindenden Rohren, die von dem ersten Fluid durchströmbar und von einem zweiten gasförmigen Fluid, insbesondere Luft, umströmbar sind und Rohrenden aufweisen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Rohre als Flachrohre (10) ausgebildet und aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Edelstahl, hergestellt sind, dass die Sammelkästen (2, 3) aus einem korrosionsbeständigen Material, insbesondere Kunststoff, hergestellt sind und einen Deckel und einen Rohrboden aufweisen und dass die Rohrenden (11, 12) im Rohrboden (7, 9) fest und dicht gehalten sind.The invention relates to a heat exchanger, in particular condenser (1) for a first vapor and / or gaseous fluid with an inlet side and a drainage side header box (2, 3) and the two header boxes (2, 3) connecting pipes, of the first fluid can be flowed through and by a second gaseous fluid, in particular air, flow around and have pipe ends.
It is proposed that the tubes are formed as flat tubes (10) and made of a corrosion-resistant material of high thermal conductivity, in particular stainless steel, that the collecting boxes (2, 3) made of a corrosion-resistant material, in particular plastic, and a lid and a Have tube bottom and that the pipe ends (11, 12) in the tube sheet (7, 9) are held firmly and tightly.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Kondensator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The Invention relates to a heat exchanger, in particular a capacitor according to the preamble of claim 1.

In Brennstoffzellensystemen fällt feuchte Prozessabluft an, die abgekühlt wird, wobei Kondensat, unter anderem Wasser und Methanol anfällt. Die abgekühlte Prozessluft sowie das Kondensat werden in den Prozess zurückgeführt. Die Kühlung erfolgt vorzugsweise durch Umgebungsluft. Die Prozessluft ist aufgrund der in ihr enthaltenen Bestandteile korrosiv und steht unter einem relativ niedrigen Druck.In Fuel cell systems falls moist process exhaust air which is cooled, whereby condensate, including water and methanol. The cooled process air as well as the condensate are returned to the process. The cooling is preferably carried out by ambient air. The process air is due to the contained in it Ingredients corrosive and is under a relatively low pressure.

Herkömmliche Wärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge sind im Allgemeinen für höhere Drücke und einen größeren Druckabfall auf der Kühlluftseite, d. h. auch mit höheren Lüfterleistungen ausgelegt. Entsprechend ist auch die Fügetechnik aufwendig, d. h. es werden Aluminium- oder Edelstahlsysteme eingesetzt, deren Bauteile wie Rohre, Rippen, Rohrböden, Deckel und Sammelkästen miteinander verlötet oder verschweißt werden. Für die o. g. Medien und Prozessbedingungen sind die bekannten Systeme zu aufwendig oder nicht geeignet: übliche Edelstahlkühler sind meistens für höhere Drücke ausgelegt, Kunststoffkühler sind wegen ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit nicht genügend leistungsstark, und Aluminiumkühler sind – auch mit korrosionshemmenden Beschichtungen – nicht hinreichend korrosionsbeständig.conventional Heat exchanger, especially for Motor vehicles are generally for higher pressures and greater pressure drop on the cooling air side, d. H. even with higher ones Fan performance designed. Accordingly, the joining technique is complex, d. H. aluminum or stainless steel systems are used whose Components such as pipes, ribs, tubesheets, lids and collection boxes with each other soldered or welded become. For the o. g. Media and process conditions are the known systems too expensive or not suitable: usual stainless steel coolers are mostly for higher Pressures designed, Plastic cooler are because of their poor thermal conductivity not enough powerful, and aluminum radiator are also with corrosion-inhibiting coatings - not sufficiently corrosion-resistant.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, der einerseits korrosionsbeständig gegenüber einem ersten abzukühlenden Medium und andererseits für niedrige Drücke und hohe Kühlleistung bei geringen Herstellkosten ausgelegt ist. Insbesondere soll der Wärmeübertrager gute Kondensatablaufeigenschaften aufweisen.It It is therefore an object of the present invention to provide a heat exchanger, In particular to provide a capacitor of the type mentioned, the on the one hand corrosion resistant across from to cool a first Medium and on the other hand for low pressures and high cooling capacity is designed for low production costs. In particular, the heat exchanger have good condensate drainage properties.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Werkstoffe und Fügetechnik für den erfindungsgemäßen Wärmeübertrager sind im Hinblick auf ihre Funktion gewählt: die Sammelkästen einschließlich Rohrboden sind aus Kunststoff und die Rohre aus Edelstahl hergestellt – beide Werkstoffe sind korrosionsbeständig. Geringe Wanddicken sowie die Ausbildung der Wärmeübertragungsflächen als Primärflächen führen trotz einer unter Umständen geringen Wärmeleitfähigkeit der Werkstoffe zu einer günstigen Leistungsdichte. Gleichzeitig ist eine hinreichende Druckfestigkeit der Flachrohre gegeben, die einen geringen kühlluftseitigen Druckabfall als Vorteil aufweisen. Die Fügetechnik der Bauteile des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers ist an die geringen Anforderungen (hinsichtlich Druckfestigkeit und Dichtheit) angepasst. Die Rohrenden der Flachrohre werden in Öffnungen des Kunststoffrohrbodens dicht und fest aufgenommen.These The object is solved by the features of claim 1. materials and joining technology for the Heat exchanger according to the invention are chosen in terms of their function: the collection boxes including tubesheet are made of plastic and the pipes are made of stainless steel - both Materials are corrosion resistant. Low wall thicknesses and the formation of heat transfer surfaces as Primary surfaces lead despite one under certain circumstances low thermal conductivity the materials at a favorable Power density. At the same time is a sufficient compressive strength the flat tubes given a low cooling air pressure drop as an advantage. The joining technique the components of the heat exchanger according to the invention is due to the low requirements (in terms of compressive strength and tightness). The tube ends of the flat tubes are in openings of the Plastic tube bottom tight and firmly absorbed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorteilhafterweise kann die Druckfestigkeit der Flachrohre, die an sich instabil sind, durch Sicken oder Noppen oder Aufweitung der Rohrenden verstärkt werden. Dabei sind Sicken als Innen- oder Außensicken sowie durchgehende oder nicht durchgehende Längssicken möglich. Vorteilhaft ist ferner, dass zwischen den Flachrohren Spalte für die Kühlluftführung belassen sind, in welchen keine herkömmlichen Rippen angeordnet sind – damit ergibt sich ein geringer Druckabfall auf der Luftseite und eine geringe Ventilatorleistung. Dennoch wird eine gute Kühlwirkung aufgrund der langen Spalte zwischen den Flachrohren erzielt. Es ist ferner von Vorteil, wenn die Sammelkästen aus zwei Teilen, nämlich einem Deckel und einem Rohrboden gefügt und dicht miteinander verbunden sind. Dabei gibt es zwei Dichtzonen, nämlich einerseits zwischen dem Deckel und dem Rohrboden und andererseits zwischen den Rohren und dem Rohrboden. Vorteilhafter weise kann die Abdichtung beider Dichtzonen durch ein Dichtmittel, nämlich eine verklebende Dichtmasse, vorzugsweise ein Zweikomponenten-Silikon erfolgen. Dazu werden die Rohrenden in entsprechende Öffnungen des Rohrbodens eingesteckt, und zwar mit einem gewissen Rohrüberstand in Richtung Deckel. Daraufhin wird der Boden mit der flüssigen Dichtmasse ausgegossen und der Deckel aufgesetzt. Deckel und Rohrboden werden durch die aushärtende Dichtmasse in einem umlaufenden Fügebereich verklebt, sind somit fest und dicht miteinander verbunden. Die Rohrenden sind umfangseitig von der aushärtenden, jedoch elastisch bleibenden Dichtmasse umgeben, sodass eine hinreichende Abdichtung der Rohre gegenüber dem Rohrboden gewährleistet und eine Leckage der aggressiven Prozessluft in die Umgebung verhindert ist. Deckel und Rohrboden sind vorteilhafterweise aus einem Polyamid (PA) oder Polyoxymethylen (POM) als Spritzteile, d. h. preisgünstig herstellbar. Alternativ kann es auch von Vorteil sein, die „flüssige" Dichtung, d. h. den Zweikomponenten-Silikonkleber durch eine feste, elastomere Dichtung, zumindest im umlaufenden Fügebereich zwischen Boden und Deckel zu ersetzen. Bei dieser Alternative wird eine umlaufende elastomere Dichtung in den Randbereich des Bodens eingelegt; der Deckel liegt mit einem umlaufenden Flansch auf der Dichtung auf und wird durch außen angreifende Klammern oder Clips mechanisch mit dem Rohrboden verbunden, wodurch sich unter Umständen eine Fertigungs- und Montagehilfe ergibt. Auch eine solche Deckel/Bodenverbindung würde den gegebenen Prozessbedingungen genügen. Ein Vorteil einer flüssigen Dichtung ist unter Umständen, dass hiermit auch „nass-in-nass" eine Klebeverbindung darstellbar ist.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. Advantageously, the compressive strength of the flat tubes, which are inherently unstable, can be enhanced by beads or nubs or widening of the tube ends. Here are beads as internal or external beads and continuous or non-continuous longitudinal beads possible. It is also advantageous that gaps are left between the flat tubes for the cooling air guide, in which no conventional ribs are arranged - this results in a low pressure drop on the air side and a low fan power. Nevertheless, a good cooling effect is achieved due to the long gap between the flat tubes. It is also advantageous if the collecting boxes are made of two parts, namely a lid and a tube sheet joined and sealed together. There are two sealing zones, namely on the one hand between the lid and the tubesheet and on the other hand between the tubes and the tubesheet. Advantageously, the sealing of both sealing zones by a sealing means, namely an adhesive sealant, preferably a two-component silicone done. For this purpose, the pipe ends are inserted into corresponding openings of the tube sheet, with a certain pipe protrusion towards the lid. Then the soil is poured out with the liquid sealant and the lid put on. Cover and tube sheet are glued by the curing sealant in a circumferential joint area, are thus firmly and tightly connected. The pipe ends are peripherally surrounded by the curing, but elastic sealing compound, so that a sufficient sealing of the pipes against the tube sheet ensures and leakage of the aggressive process air is prevented in the environment. Cover and tube sheet are advantageously made of a polyamide (PA) or polyoxymethylene (POM) as molded parts, ie inexpensive to produce. Alternatively, it can also be advantageous to replace the "liquid" seal, ie the two-component silicone adhesive, with a solid, elastomeric seal, at least in the circumferential joining region between the bottom and the cover The lid rests on the seal with a circumferential flange and is mechanically connected to the tubesheet by externally engaging clips or clips, which may result in an assembly and assembly aid would satisfy the given process conditions. One advantage of a liquid seal is that under certain circumstances an adhesive bond can also be produced "wet-on-wet".

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im zulaufsseitigen Sammelbehälter eine so genannte Diffusorplatte, die vorzugsweise als Mehrlochblende in Kunststoff ausgebildet ist, eingesetzt, z. B. durch eine einfache Clipsverbindung positioniert und fixiert. Durch die Vielzahl von Lochblenden ist unter Umständen eine über die Rohre gleichmäßigere Strömungsgeschwindigkeit erzielbar. Das Kondensat kann in den senkrecht angeordneten, auf der Innenseite glatt ausgebildeten, teilweise mit Längssicken ausgestatteten Flachrohren sehr gut ablaufen, sodass sich eine weitere Verbesserung der Kondensationsbedingungen ergibt.To a further advantageous embodiment of the invention is in inlet-side collecting container a so-called diffuser plate, preferably as a multi-hole panel is formed in plastic, used, for. B. by a simple Clip connection positioned and fixed. Due to the large number of pinholes is under circumstances one over the pipes more even flow rate achievable. The condensate can be placed in the vertically, on the inside smooth, partially with Längssicken equipped flat pipes run very well, so that another Improvement of the condensation conditions.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail. Show it

1 eine luftgekühlten Kondensator im Längsschnitt, 1 an air-cooled condenser in longitudinal section,

1a den Kondensator gemäß 1 in einer halben Seitenansicht und im Halbschnitt, 1a the capacitor according to 1 in half a side view and in half section,

1b den Kondensator gemäß 1 in einer Draufsicht mit abgenommenen Deckel, 1b the capacitor according to 1 in a plan view with the lid removed,

2 eine Einzelheit X aus 1, 2 a detail X out 1 .

3 ein Flachrohr des Kondensators und 3 a flat tube of the capacitor and

4 einen Querschnitt durch eine weitere Flachrohrausbildung mit Innensicken. 4 a cross section through a further flat tube formation with internal beads.

1 zeigt einen Kondensator 1, wie er z. B. für die Kondensation von feuchter Prozessluft eines Brennstoffzellenprozesses, insbesondere für Kraftfahrzeuge Verwendung finden kann. Die feuchte Prozessabluft weist einen relativ niedrigen Druck auf, enthält u. a. Wasser und Methanol in dampfförmiger Phase und ist insofern korrosiv. Der Kondensator weist einen oberen, zulaufseitigen Sammelkasten 2 sowie einen unteren ablaufseitigen Sammelkasten 3 auf, jeweils mit einem Eintrittsstutzen 4 bzw. einem Austrittsstutzen 5. Der obere Sammelkasten 2 ist aus einem Deckel 6 und einem Rohrboden 7 zusammengesetzt – der untere Sammelkasten 3 in analoger Weise aus einem Deckel 8 und einem Rohrboden 9. Zwischen den beiden Sammelkästen 2, 3 sind parallel zueinander verlaufende Flachrohre 10 angeordnet, die mit ihren Rohrenden 11, 12 in den Rohrböden 7, 9 dicht aufgenommen sind. Zwischen den einzelnen Flachrohren 10 sind Spalte 13 belassen, in welchen keine herkömmlichen Rippen angeordnet sind – insofern ist der Kondensator 1 ein Primärflächenwärmeübertrager. Die Spalte 13 bilden glatte Kühlluftkanäle. Im oberen Sammelkasten 2 ist eine Diffusorplatte 14 angeordnet, und zwar oberhalb der Rohrenden 11 und parallel zum Rohrboden 7. Die Diffusorplatte 14 weist eine Vielzahl von Lochblenden 15, d. h. kalibrierten Öffnungen auf. Die Diffusorplatte 15 ist fest im Deckel 6 angeordnet, z. B. durch eine nicht dargestellte Clipsverbindung fixiert. 1 shows a capacitor 1 how he z. B. can be used for the condensation of moist process air of a fuel cell process, especially for motor vehicles. The moist process exhaust air has a relatively low pressure, contains, inter alia, water and methanol in the vapor phase and is therefore corrosive. The condenser has an upper intake manifold 2 and a lower drainage header 3 on, each with an inlet nozzle 4 or an outlet nozzle 5 , The upper collection box 2 is from a lid 6 and a tube sheet 7 assembled - the lower collection box 3 in a similar way from a lid 8th and a tube sheet 9 , Between the two collection boxes 2 . 3 are parallel flat tubes 10 arranged with their pipe ends 11 . 12 in the tube sheets 7 . 9 are tightly absorbed. Between the individual flat tubes 10 are column 13 leave in which no conventional ribs are arranged - insofar is the capacitor 1 a primary surface heat exchanger. The gap 13 form smooth cooling air channels. In the upper collection box 2 is a diffuser plate 14 arranged, above the pipe ends 11 and parallel to the tubesheet 7 , The diffuser plate 14 has a variety of pinhole 15 , ie calibrated openings. The diffuser plate 15 is firmly in the lid 6 arranged, z. B. fixed by a clip connection, not shown.

1a zeigt den Kondensator 1 in einem Halbschnitt und in einer halben Seitenansicht, wobei insbesondere die Diffusorplatte 14 mit den Lochblenden 15 im Deckel 6 erkennbar ist. Die Diffusorplatte 14 erstreckt sich somit über den gesamten Strömungsquerschnitt der durch den Eintrittsstutzen 4 eintretenden Prozessgase, sodass diese nur durch die Lochblenden 15 in die Flachrohre 10 gelangen können. Zwischen der Lochplatte 14 und der Oberkante der Flachrohrenden 11 befindet sich ein hinreichender Zwischenraum 16, der eine Verzögerung der durch die Lochblenden 15 beschleunigten Strömung der Prozessgase ermöglicht, verbunden mit einem Druckanstieg. Die Strömungsrichtung der Kühlluft durch den Kondensator 1 ist durch einen Pfeil L gekennzeichnet. 1a shows the capacitor 1 in a half section and in a half side view, in particular the diffuser plate 14 with the pinholes 15 in the lid 6 is recognizable. The diffuser plate 14 thus extends over the entire flow cross section of the through the inlet nozzle 4 entering process gases, so that they only through the pinhole 15 in the flat tubes 10 can reach. Between the perforated plate 14 and the top of the flat tube ends 11 there is a sufficient gap 16 , which causes a delay of the pinholes 15 accelerated flow of process gases allows, combined with a pressure increase. The flow direction of the cooling air through the condenser 1 is indicated by an arrow L.

1b zeigt eine Draufsicht auf den Rohrboden 7 mit den Flachrohrenden 11, die sich über die gesamte Tiefe des Rohrbodens 7 erstrecken. Es ergeben sich somit relativ lange glatte Flächen in Strömungsrichtung der Kühlluft. 1b shows a plan view of the tube sheet 7 with the flat tube ends 11 extending over the entire depth of the tubesheet 7 extend. This results in relatively long smooth surfaces in the flow direction of the cooling air.

2 zeigt eine Einzelheit X aus 1, d. h. einen Randbereich des Rohrbodens 7 mit vier Flachrohren 10 und deren Flachrohrenden 11, die gegenüber den Rohren 10 aufgeweitet sind. Der Rohrboden 7 (geschwärzt) ist als Kunststoffspritzteil, z. B., aus einem Polyamid (PA) hergestellt. Er weist Rohröffnungen 17 auf, in welche die aufgeweiteten Rohrenden 11 derart eingesetzt sind, dass sie gegenüber dem Rohrboden 7 nach innen überstehen, d. h. einen Rohrüberstand Ü aufweisen. Der Randbereich des Bodens 7 weist eine umlaufende Rinne 18 auf, deren Außenseite 18a auf die Höhe des Rohrüberstandes Ü hochgezogen ist. Wie bereits erwähnt, ist der Sammelkasten 2 (und analog auch der Sammelkasten 3) aus dem Deckel 6 und dem Boden 7 zusammengesetzt. Zum Fügen beider Teile wird der Rohrboden 7, nachdem die Rohre 10 mit ihren Rohrenden 11 eingesetzt worden sind, mit einer flüssigen oder pastösen Dichtmasse 19 bedeckt („geflutet"). Eine solche flüssige Dichtmasse kann ein Zweikomponentenkleber (Silikon) sein, der zu Beginn seiner Verarbeitung in flüssiger Form vorliegt und später zu einer elastischen Masse aushärtet. Diese Dichtmasse 19 füllt dann die Zwischenräume zwischen den Flachrohrenden 11 und auch die umlaufende Rinne 18 aus. In diesem flüssigen Zustand wird dann der Deckel 6, der einen an die Rinne 18 angepassten Flansch 20 mit einer Rippe 20a aufweist in die Dichtmasse 19 und auf den Rohrboden 7 aufgesetzt. Dabei taucht die umlaufende Rippe 20a in die flüssige Dichtmasse 19 ein und bildet mit dieser eine vergrößerte Dicht- bzw. Abbindefläche, sodass sich eine mechanisch feste und dichte Verbindung zwischen Rohrboden 7 und Deckel 6 ergibt. Gleichzeitig sind die Rohre 10 bzw. ihre Rohrenden 11 durch die aushärtende Dichtmasse 19 hinreichend gegenüber dem Rohrboden 7 abgedichtet und infolge der Klebwirkung der Dichtmasse 19 mechanisch gehalten. Im Prinzip braucht somit keine mechanische Aufweitung der Rohrenden 11 gegenüber den Rohröffnungen 17 vorgenommen zu werden, wenngleich dies zur Steigerung der Dicht- und Haltewirkung vorteilhaft sein kann. 2 shows a detail X from 1 , ie an edge region of the tube bottom 7 with four flat tubes 10 and their flat tube ends 11 facing the pipes 10 are widened. The tube sheet 7 (blackened) is as a plastic injection part, z. B., made of a polyamide (PA). He has pipe openings 17 into which the expanded pipe ends 11 are used so that they are opposite the tube sheet 7 protrude inward, ie have a pipe projection Ü. The edge area of the floor 7 has a circumferential groove 18 on whose outside 18a is pulled up to the height of the pipe supernatant Ü. As already mentioned, the collection box 2 (and analogously also the collecting box 3 ) from the lid 6 and the floor 7 composed. To join both parts of the tube sheet 7 after the pipes 10 with their pipe ends 11 have been used, with a liquid or pasty sealant 19 Such a liquid sealant may be a two-component adhesive (silicone) which, at the beginning of its processing, is in liquid form and later hardens to an elastic mass 19 then fills the spaces between the flat tube ends 11 and also the surrounding gutter 18 out. In this liquid state then the lid 6 . the one to the gutter 18 adapted flange 20 with a rib 20a has in the sealant 19 and on the tubesheet 7 placed. The surrounding rib appears 20a into the liquid sealant 19 and forms with this an enlarged sealing or setting surface, so that a mechanically strong and tight connection between the tube sheet 7 and lid 6 results. At the same time are the pipes 10 or their pipe ends 11 through the hardening sealant 19 sufficiently opposite the tube sheet 7 sealed and due to the adhesive effect of the sealant 19 mechanically held. In principle, therefore, no mechanical expansion of the pipe ends 11 opposite the pipe openings 17 to be made, although this may be advantageous to increase the sealing and holding action.

3 zeigt ein einzelnes Flachrohr 10, dessen Rohrenden 11, 12 in der Längs- und Querrichtung aufgeweitet sind, was insbesondere auch aus der Schnittdarstellung hervorgeht. Die Aufweitung der Flachrohre 10 erfolgt zu dem Zweck, um den an sich gegen Innendruck relativ instabilen Flachrohren, insbesondere bei extremer Tiefe wie hier, eine erhöhte Stabilität zu verleihen, d. h. im Bereich der Rohr/Boden-Verbindungen. Der Querschnitt des Flachrohres 10 setzt sich aus zwei glatten, geraden Längsseiten 10a, 10b und im Bereich der Flachrohrenden 11 aus zwei glatten Längsseiten 11a, 11b zusammen sowie aus zwei halbkreisförmigen Bögen 11c, 11d. Aufgrund dieser einfachen Ovalform, zwei Geraden und zwei Halbkreise, lassen sich auch die entsprechenden Rohröffnungen im Rohrboden einfach herstellen. 3 shows a single flat tube 10 whose pipe ends 11 . 12 are widened in the longitudinal and transverse directions, which is apparent in particular from the sectional view. The expansion of the flat tubes 10 This is done for the purpose of providing increased stability to the flat tubes, which are relatively unstable to internal pressure, in particular in the case of extreme depth, as in this case, ie in the area of the tube / base connections. The cross section of the flat tube 10 consists of two smooth, straight long sides 10a . 10b and in the area of the flat tube ends 11 from two smooth long sides 11a . 11b together as well as two semicircular arches 11c . 11d , Because of this simple oval shape, two straight lines and two semicircles, the corresponding tube openings in the tubesheet can be easily produced.

4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Flachrohres 21, welches in Längsrichtung und parallel zueinander verlaufende, nach innen gerichtete Längssicken 22 aufweist. Das Flachrohr 21 wird durch diese Innensicken 22 hinsichtlich seiner Stabilität erheblich verbessert und erhält eine höhere Steifigkeit. 4 shows a further embodiment of a flat tube 21 , which in the longitudinal direction and parallel to each other, inwardly directed longitudinal beads 22 having. The flat tube 21 gets through these inside beads 22 considerably improves its stability and receives a higher rigidity.

Alternativ sind abgewandelte Formen der Sicken 22 in Zahl und Form, d. h. z. B. nicht durchgehend möglich. Die Sicken 22 können auch nach außen gerichtet sein oder durch runde oder längliche Noppen ersetzt werden. Damit kann auch eine Stützwirkung nach außen, d. h. von Flachrohr zu Flachrohr erzielt werden. Ansonsten sind die Innenflächen der Flachrohre im Wesentlichen glatt, sodass das Kondensat gut ablaufen kann.Alternatively, modified forms of the beads 22 in number and form, ie, for example, not continuously possible. The beads 22 may also be directed outwards or replaced by round or elongated pimples. Thus, a support effect to the outside, ie can be achieved from flat tube to flat tube. Otherwise, the inner surfaces of the flat tubes are substantially smooth, so that the condensate can drain well.

5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Flachrohres 23, das aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, die stirnseitig dicht und gegebenenfalls fest miteinander verbunden sind. Die Verbindungsnähte 24, 25 sind vorzugsweise durch Schweiß-, Löt-, Klebverfahren und/oder durch Falzen herstellbar. Die ansonsten unter Umständen schwierig abzudichtende Kontur der zu verbindenden Flächen oder Kanten ist durch eine flüssig-pastöse Abdichtmasse ausgleichbar oder zumindest tolerierbar. 5 shows a further embodiment of a flat tube 23 , which is composed of two half-shells, the front side are tight and possibly firmly connected to each other. The connecting seams 24 . 25 are preferably produced by welding, soldering, bonding and / or by folding. The otherwise difficult under certain circumstances to be sealed contour of the surfaces or edges to be joined is compensated by a liquid-pasty sealing compound or at least tolerable.

11
Kondensatorcapacitor
22
Sammelkasten, zulaufseitigCollecting box, inlet side
33
Sammelkasten, ablaufseitigCollecting box, outlet side
44
Zulaufstutzeninlet connection
55
Ablaufstutzendrain connection
66
Deckel, obenCover, above
77
Rohrboden, obenTube sheet, above
88th
Deckel, untenCover, below
99
Rohrboden, untenTube sheet, below
1010
Flachrohrflat tube
1111
Rohrendepipe end
1212
Rohrendepipe end
1313
Spaltgap
1414
Diffusorplattediffuser plate
1515
Lochblendepinhole
1616
Zwischenraumgap
1717
Rohröffnungenpipe openings
1818
BodenrinneA gully
18a18a
äußere Wandouter wall
1919
Dichtmassesealant
2020
Flanschflange
20a20a
Ripperib
2121
SickenrohrSick pipe
2222
Innensickeinside bead
2323
Flachrohrflat tube

Claims (13)

Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator (1) für ein erstes dampf- und/oder gasförmiges Fluid mit einem zulaufseitigen und einem ablaufseitigen Sammelkasten (2, 3) und die beiden Sammelkästen (2, 3) verbindenden Rohren, die von dem ersten Fluid durchströmbar und von einem zweiten gasförmigen Fluid, insbesondere Luft umströmbar sind und Rohrenden aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre als Flachrohre (10) ausgebildet und aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Edelstahl hergestellt sind, dass die Sammelkästen (2, 3) aus einem korrosionsbeständigen Material, insbesondere Kunststoff hergestellt sind und je einen Deckel und einen Rohrboden aufweisen, und dass die Rohrenden (11, 12) in den Rohrböden (7, 9) fest und dicht gehalten sind.Heat exchanger, in particular condenser ( 1 ) for a first vapor and / or gaseous fluid with an inlet-side and an outlet-side collection box ( 2 . 3 ) and the two collection boxes ( 2 . 3 ) connecting tubes, which can be flowed through by the first fluid and by a second gaseous fluid, in particular air can flow around and have pipe ends, characterized in that the tubes as flat tubes ( 10 ) are formed and made of a corrosion-resistant material of high thermal conductivity, in particular stainless steel, that the collecting boxes ( 2 . 3 ) are made of a corrosion-resistant material, in particular plastic and each having a cover and a tube sheet, and that the pipe ends ( 11 . 12 ) in the tube sheets ( 7 . 9 ) are held tight and tight. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (10) aus einem dünnwandigen Blech hergestellt sind und in Längsrichtung verlaufende Sicken, insbesondere Innensicken oder Noppen aufweisen.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flat tubes ( 10 ) are made of a thin-walled sheet metal and extending in the longitudinal direction beads, in particular internal beads or studs. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Flachrohren (10) rippenlose Spalte (13) zur Führung der Kühlluft belassen sind.Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that between the flat tubes ( 10 ) ribless column ( 13 ) to guide the cooling are left in the air. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden (11, 12) aufgeweitet sind.Heat exchanger according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pipe ends ( 11 . 12 ) are widened. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelkästen (2) im Wesentlichen zweiteilig ausgebildet, aus Deckel (6) und Rohrboden (7) gefügt sind und einen umlaufenden Fügebereich (18, 20) aufweisen.Heat exchanger according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the collecting boxes ( 2 ) substantially in two parts, from cover ( 6 ) and tubesheet ( 7 ) are joined and a circumferential joining area ( 18 . 20 ) exhibit. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrboden (7) auf seiner dem Deckel (6) zugewandten Seite mit einer Schicht aus einer verklebenden Dichtmasse (19) bedeckt ist, die eine Abdichtung der Rohrenden (11) gegenüber dem Rohrboden (7) und/oder zwischen Deckel (6) und Rohrboden (7) im Fügebereich (20, 18) bildet.Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tube sheet ( 7 ) on its lid ( 6 ) facing side with a layer of an adhesive sealant ( 19 ), which seals the pipe ends ( 11 ) opposite the tubesheet ( 7 ) and / or between covers ( 6 ) and tubesheet ( 7 ) in the joining area ( 20 . 18 ). Wärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse aus einem Zweikomponenten-Silikon (19) besteht.Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the sealing compound consists of a two-component silicone ( 19 ) consists. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelkästen (2, 3) bzw. die Deckel (6) und Rohrböden (7) aus einem Polyamid (PA), vorzugsweise als Spritzgussteile, hergestellt sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the collecting boxes ( 2 . 3 ) or the lid ( 6 ) and tube sheets ( 7 ) are made of a polyamide (PA), preferably as injection-molded parts. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zulaufseitigen Sammelkasten (2) eine Diffusorplatte (14) parallel zur Ebene des Rohrbodens (7) angeordnet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the inflow side header box ( 2 ) a diffuser plate ( 14 ) parallel to the plane of the tube bottom ( 7 ) is arranged. Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorplatte als Mehrlochblende (14, 15) insbesondere aus Kunststoff ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the diffuser plate as Mehrlochblende ( 14 . 15 ) is formed in particular of plastic. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) mit dem Rohrboden (7) und/oder die Diffusorplatte (14) mit dem Deckel (6) verklipst oder verrastet sind.Heat exchanger according to one of claims 5 to 10, characterized in that the cover ( 6 ) with the tubesheet ( 7 ) and / or the diffuser plate ( 14 ) with the lid ( 6 ) are clipped or locked. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckel (6) und Rohrboden (7) im Fügebereich eine elastomere Dichtung angeordnet und dass der Deckel (6) und der Rohrboden (7) mechanisch verklammert sind.Heat exchanger according to claim 5, characterized in that between cover ( 6 ) and tubesheet ( 7 ) in the joining region an elastomeric seal and that the cover ( 6 ) and the tubesheet ( 7 ) are mechanically clamped. Verwendung eines Kondensators nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche für die Kühlung und Kondensation von Pro zessabgasen eines Brennstoffzellensystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge.Use of a capacitor after at least one of the preceding claims for the cooling and condensation of process exhaust gases of a fuel cell system, especially for motor vehicles.
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