DE29510190U1

DE29510190U1 - Wärmetauscher für Luftheizgeräte für insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE29510190U1
Application number: DE29510190U
Authority: DE
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2005-06-24
Also published as: WO1997000786A1

Description

- 1 - P 1595 DE

Wärmetauscher für Luftheizgeräte für insbesondere

Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Luftheizgeräte für insbesondere Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, den Wärmeübergang an der Außenwand des Rohres und dabei insbesondere an den Längsrippen zu verbessern.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch eine Form der Längsrippen nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 .

Besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Form der Längsrippen bei einem im Druckguß hergestellten Rohr aus Leichtmetall, wenn die Druckgußform längs der Rohrachse geteilt ist.

Eine zusätzliche Steigerung des Wärmeübergangs kann noch dadurch erreicht werden, daß von dem äußeren Gehäusemantel die Strömungsturbulenz noch weiter erhöhende Längsrippen in die Zwischenräume zwischen den von dem Wärmetauscher-Rohr ausgehenden Längsrippen hineinragen. Dabei können diese zusätzlichen Gehäuse-Rippen mit profilierten turbulenzverstärkenden Oberflächen ausgebildet sein. So können insbesondere die freien nach innen ragenden Längs-Stirnkanten dieser Zusatz-Rippen gezackt oder gewellt sein.

Durch die erfindung^sgemäß insbesondere an den Längsrippen des Wärmetauscher-Rohres vorgesehene Wellenform wird einerseits die wärmeübertragende Oberfläche der Rippen vergrößert und andererseits wird durch eine solche Wellenform eine die Wärmeübertragung von den Rippen auf das dieses umströmende Medium begünstigende turbulente Strömung zwischen den Längsrippen des Wärmetauscher-Rohres erreicht. Die senkrecht zu der Strömungsrichtung verlaufenden Wellenberge und -täler stellen Strömungsschikanen für die Luftströmung längs der Außenwand des Wärmetauscher-Rohres dar. Die Wellenform der Längsrippen hat den Vorteil, materialsparend realisierbar zu sein und bei einer Herstellung des Wärmetauscher-Rohres aus Leichtmetall und im Druckguß bei einer Teilung der Druckgußform längs der Rohrachse leicht herstellbar zu sein.

Die Wellenform kann die verschiedenartigsten Wellenformen mit großer und niedriger Amplitude sowie großen oder kleinen Wellenlängen umfassen. Insbesondere kann die Wellenform auch

eine Art feine Rillierung sein. Bezüglich gegenüberliegender Seiten der einzelnen Längsrippen kann die Wellenform zur Längsrippenmittelebene unsymmetrisch gestaltet sein.

Die vorstehend beschriebenen Oberflächenformen können auch bei den Zusatz-Rippen des Mantel-Gehäuses realisiert sein.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 3 wird eine Verbesserung des Wärmeübergangs am A,ußenmantel des Rohres im Fußbereich der Rippen durch eine Förderung einer turbulenten Luftströmung in diesem Bereich erreicht. Der Wechsel von Erhebungen und Vertiefungen kann auf recht einfache Weise beispielsweise durch beabstandete Noppen erzielt werden. Gleiches gilt wiederum auch für den entsprechenden Innenbereich des Mantel-Gehäuses .

Ist das Rohr des Wärmetauschers an seiner Abströmseite kugelkalottenförmig verschlossen und der Ringraum für die um das Rohr zu führende erwärmende Luft der Kalottenform folgend eingezogen, kcinn es zu einer Ablösung des Luftstromes von der Außenwandoberfläche des Rohres in dem Kalottenbereich kommen. Um dies zu vermeiden, ist beim Übergang des zylindrischen Rohres in den Kalottenbereich eine Strömungsstörstelle in Form mindestens dort vorgesehener Noppen äußerst wirkungsvoll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf ein in der Länge
abgebrochen dargestelltes Wärmetauscher-Rohr,

Fig. 2 einen Axia.lschnitt durch ein abströmseitig geschlossenes Wärmetauscher-Rohr innerhalb eines
Wärmetauscher-Gehäuses mit Darstellung lediglich
des geschlossenen Rohr-Endbereiches.

Im Inneren eines mit Längsrippen 1 versehenen Wärmetauscher-Rohres 2 erfolgt über eine hier nicht näher beschriebene Heizgasströmung eine Aufwärmung des Rohres 2.

Radial außen wird das Rohr längs der Rippen 1 von einem zu erhitzenden Luftstrom längs des Pfeiles B umströmt.

Der Pfeil A gibt die Strömungsrichtung beim Eintritt in das Innere des Rohres 2 für das Heizgas an.

Radial außen schließen die Rippen 1 an einen Gehäuse-Mantel 3 an, durch den zwischen diesem und dem Rohr 2 ein durch die Längsrippen 1 ausgefüllter Ringraum geschaffen ist.

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Die Längsrippen 1 sind gewellt mit senkrecht zur Luftströmung ausgerichteten Wellentälern und -bergen ausgebildet, um dadurch einerseits eine turbulente Luftströmung längs dieser Rippen zu erzeugen und andererseits deren wärmeübertragende Flächen zu erhöhen. Durch die Erzeugung einer turbulenten Luftströmung wird die Wärmeübertragung an die Luftströmung erhöht.

Die Wellentäler und -berge der Rippen 1 sind in der Zeichnung mit 4 bezeichnet.

Die Amplituden der Wellentäler und -berge können groß oder auch in Form einer Art Riffelung bzw. Rillierung sehr klein sein. Auch die Wellenlänge kann groß oder klein sein oder auch über die Länge der Rippen variieren. Insbesondere können die Wellenformen bezüglich der Mittelebene der Rippen 1 unsymmetrisch gestaltet sein.

Durch die Wellenform der Rippen 1 werden mit einem geringen Materialaufwand und einer leichten Herstellbarkeit eines aus Leichtmetall bestehenden Rohres im Druckgußverfahren turbulenz- und damit Wärmeübertragungserhöhende Schikanen an den Rippen geschaffen.

Für eine weitere Erhöhung der Turbulenz innerhalb der Luftströmung sorgen im Bereich zwischen den Längsrippen 1 direkt an der Außenwand des Rohres 2 vorgesehene Erhebungen 5 und Vertiefungen 6.

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Eine weitere warmeubertragungserhohende Turbulenzsteigerung läßt sich durch von dem Gehäuse-Mantel 3 nach radial innen in die Zwischenräume zwischen den Längs-Rippen 1 hineinragende Gehäuse-Rippen 9 erzielen. Die Oberflächen dieser Zusatz-Rippen 9 können in gleicher Weise turbulenzgünstig ausgebildet sein wie die Längs-Rippen 1 des Wärmetauscher-Rohres 2.

Die Radialerstreckung der Gehäuse-Rippen 9 kann groß oder klein sein. Insbesondere an den Längsstirnkanten können die Rippen 9 profiliert sein, wie beispielsweise gezackt. Bei extrem kurzer Radialerstreckung können die Gehäuse-Rippen 9 praktisch zu Noppen verkleinert sein.

Bei einer Ausbildung des Rohres 1 mit einem abströmseitig kugelkalottenförmigen Verschluß 7 und einem der Kalottenform nachgezogenen Gehäusemantel 3 ist in der Übergangszone von dem zylindrischen Bereich des Rohres in den kalottenförmigen Bereich eine Strömungsstolperstelle in der Form aus der Rohraußenfläche herausragender Erhebungen 8 angeformt. Durch diese Stolperstellen verschiebt sich der Punkt, an dem sich die Luftströmung von der Außenwand des Rohres 1 abhebt, stromab der das Rohr verschließenden Kalottenfläche, was zu einer verbesserten Wärmeübertragung beiträgt.

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Bezugszeichenliste

1 Längs-Rippen

2 Wärmetauscher-Rohr

3 Gehäuse-Mantel

4 Wellentäler und -berg

5 Erhebungen am Rohraußenmantel

6 Vertiefungen am Rohraußenmantel

7 kalottenformiger Verschluß des Wärmetauscher-Rohres

8 Erhebungen

9 Gehäuse-Rippen

Claims

Schut z ansprüche

1 . Wärmetauscher für Luftheizgeräte für insbesondere Kraftfahrzeuge, bei dem Wärme von einer mit Längs-Rippen 1 versehenen Außenwand eines von innen beheizten im wesentlichen geradlinig verlaufenden Rohres 2 an einen dieses Rohr 2 in einem zur Rohrachse koaxial verlaufenden radial außen durch einen Gehäusemantel begrenzten Ringraum umströmenden Luftstrom übertragen wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Längs-Rippen (1 ) radial gewellt sind mit etwa senkrecht gegen den Luftstrom ausgerichteten Wellenbergen und tälern (4).
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das mit Längs-Rippen (1) versehene Rohr (2) aus im Druckguß in einer längs der Rohrachse geteilten Form geformtem Leichtmetall besteht.

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3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Längs-Rippen (1) liegende Bereich des Rohr (2)-Außenmantels in Rohrlängsrichtung gesehen Erhebungen- und Vertiefungen (5 bzw. 6) aufweist.
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die zwischen den Längs-Rippen (1) liegenden Räume des zwischen dem Rohr (2) und dem Gehäusemantel (3) ausgebildeten Ringraumes von dem Gehäusemantel (3) ausgehende Gehäuse-Rippen (9) mit eine turbulente Strömung fördernden Oberflächen ragen.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, die Gehäuse-Rippen (9) in gleicher Weise gewellt sind wie die Längs-Rippen (1).
6. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse-Rippen (9) an ihren freien Längs-Stirnseiten in Längsrichtung gezackt oder gewellt sind.
7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Rohr (2) an seiner Abstromseite kugelkalottenförmig verschlossen ist und in seinem zu der Kugelkalotte übergehenden Bereich zwischen den einzelnen Rippen (1) mit jeweils einer aus seinem Außenmantel abstehenden noppenartigen Erhebung (8) versehen ist.