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DE10248403C1 - Heat exchanger has heat exchange structure around outside of rotating tubular section provided by radially projecting fibres of high thermal conductivity - Google Patents

Heat exchanger has heat exchange structure around outside of rotating tubular section provided by radially projecting fibres of high thermal conductivity

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Publication number
DE10248403C1
DE10248403C1 DE2002148403 DE10248403A DE10248403C1 DE 10248403 C1 DE10248403 C1 DE 10248403C1 DE 2002148403 DE2002148403 DE 2002148403 DE 10248403 A DE10248403 A DE 10248403A DE 10248403 C1 DE10248403 C1 DE 10248403C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
heat
cage rotor
pipe
medium
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
DE2002148403
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Georg Pabst
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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 Audi AG filed Critical Audi AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE10248403C1 publication Critical patent/DE10248403C1/en
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Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular 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
    • F28F1/122Tubular 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 being formed of wires
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D11/00Heat-exchange apparatus employing moving conduits
    • F28D11/02Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
    • F28D11/04Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller performed by a tube or a bundle of tubes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The heat exchanger (1) has at least one rotating tubular section (2) through which a first medium (18) flows, with a second medium (20) around the outside of the rotating tubular section, which is provided with a heat exchange structure comprising a number of fibres (15) of a high thermal conductivity material of given fibre length, which extend radially outwards during the rotation of the tubular section into the path of the second flow medium between entry and exit lines (5,6).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of the saying 1.

Ein bekannter, gattungsgemäßer Wärmetauscher (DE 27 14 617 A1; CH 375 031) weist einen Käfigrotor aus rotierenden Rohrabschnitten auf, durch die ein erstes Medium strömt und die an der Rohrabschnittaußenseite von einem zweiten Medium umströmt sind, wobei ein Wärmeaustausch zwischen beiden Medien erfolgen soll. Weiter ist an der Rohrabschnittaußenseite eine deren Oberfläche vergrößernde und wärmeleitend verbundene Wärmetauschstruktur aus gut wärmeleitendem Material angebracht.A known, generic heat exchanger (DE 27 14 617 A1; CH 375 031) has a cage rotor made of rotating pipe sections, through which a first medium flows and that on the outside of the pipe section are surrounded by a second medium, with a heat exchange between the two media. Next is the Pipe section outside a surface enlarging and heat-exchanged heat exchange structure made of good heat-conducting Material attached.

Konkret besteht hier die Wärmetauschstruktur aus einem formstabilen Draht­ geflecht oder aus etwa radial abstehenden Blechlamellen.Specifically, the heat exchange structure consists of a dimensionally stable wire braided or from approximately radially protruding sheet metal lamellae.

Solche formstabile Wärmetauschstrukturen erfordern relativ dicke Material­ stärken, wodurch ein ungünstig relativ hohes Gewicht des rotierenden Rohrab­ schnitts hingenommen werden muss. Zudem ist die angestrebte große Wär­ metauschfläche der Wärmetauschstruktur abhängig von den verwendeten Materialstärken, wobei große Materialstärken zu einer geringeren Oberfläche der Wärmetauschstruktur bei gleichem Materialeinsatz führen. Eine starke Re­ duzierung der verwendeten Drahtdurchmesser bei einem formstabilen Draht­ geflecht, ist nicht möglich, da sonst die hier erforderliche Formstabilität verlo­ ren geht.Such dimensionally stable heat exchange structures require relatively thick material strengthen, resulting in an unfavorably relatively high weight of the rotating Rohrab must be accepted. In addition, the desired high heat Metal exchange surface of the heat exchange structure depending on the used Material thicknesses, with large material thicknesses leading to a smaller surface the heat exchange structure with the same use of materials. A strong re Reduction of the wire diameter used for a dimensionally stable wire  braid is not possible, otherwise the required dimensional stability will be lost ren goes.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Wärmetauscher so weiterzubilden, dass bei einem kompakten und gewichtsgünstigen Aufbau ein hoher Wirkungsgrad erreichbar ist.The object of the invention is therefore a generic heat exchanger to further develop in a compact and lightweight construction a high degree of efficiency can be achieved.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.

Gemäß Anspruch 1 besteht die Wärmetauschstruktur aus einer Mehrzahl von Wärmeleitfäden ohne oder mit geringen inneren Richtungsformkräften, die je­ weils mit Fadenbasisenden an Anbindungspunkten mit der Rohrabschnittaußenseite verbunden sind und jeweils eine bestimmte Fadenlänge aufweisen. Die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Rohrabschnitts ist betriebsmäßig wenigstens so dimensionierbar, dass die Wärmeleitfäden durch die darauf wirkenden Fliehkräfte mit ihrer Fadenlänge radial nach außen ausrichtbar sind, wobei zwischen den Wärmeleitfäden Durchströmbereiche für das zweite Medium ausbildbar sind.According to claim 1, the heat exchange structure consists of a plurality of Thermally conductive filaments with no or low internal directional forming forces, each because with thread base ends at connection points with the Pipe section outside are connected and each have a specific Have thread length. The rotational speed of the rotating Pipe section is operationally dimensioned at least so that the Thermal conductors due to the centrifugal forces acting on them with their thread length can be aligned radially outwards, with between the thermal conductors Flow areas for the second medium can be formed.

Die Wärmeleitfäden werden hier somit durch die darauf wirkenden Fliehkräfte radial ausgerichtet, so dass sie keine Formstabilität aufzuweisen brauchen und im nicht rotierenden Zustand des Rohrabschnitts an diesem mehr oder weniger schlaff herunterhängen können. Damit können hier die Wärmeleitfäden im Ge­ gensatz zu den Drähten der bekannten formstabilen Drahtgeflechtstrukturen einen sehr geringen Querschnitt aufweisen, wobei auch Materialien einsetzbar sind, die bei guter Wärmeleitfähigkeit materialbedingt keine inneren Rich­ tungsformkräfte haben und auch bei größeren Materialstärken ein schlaffes Verhalten aufweisen. Durch die kleinen Durchmesser der Wärmeleitfäden ist bei relativ wenig Materialeinsatz im rotierenden Betrieb vorteilhaft eine große Wärmetauschfläche geschaffen, mit vielen Durchströmbereichen für das zweite Medium, so dass ein hoher Wirkungsgrad für den Wärmeaustausch möglich ist. Zudem ist ein kompakter Aufbau möglich, der nur einen relativ kleinen Einbauraum erfordert.The thermal filaments are thus here by the centrifugal forces acting on it radially aligned so that they do not have to have dimensional stability and in the non-rotating state of the pipe section on this more or less can hang limp. So that the thermal conductors in Ge contrast to the wires of the well-known dimensionally stable wire mesh structures have a very small cross-section, and materials can also be used are, which with good thermal conductivity due to the material no inner tional forces have a slack even with larger material thicknesses Exhibit behavior. Due to the small diameter of the thermal filaments with relatively little material use in rotating operation advantageously a large one Heat exchange surface created, with many flow areas for that second medium, so that high efficiency for heat exchange  is possible. In addition, a compact structure is possible, which is only relative requires small installation space.

Durch eine Beabstandung der Anbindungspunkte der Fadenbasisenden in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung am Rohrabschnitt gemäß Anspruch 2 ist die Anbringung der Wärmeleitfäden vereinfacht und zudem ist darüber eine Anpassung der Wärmetauscherwirkung an konkrete Gegebenheiten mög­ lich.By spacing the connection points of the thread base ends in Circumferential direction and / or in the axial direction on the pipe section according to claim 2 the application of the thermal conductors is simplified and also is above an adaptation of the heat exchanger effect to specific circumstances possible Lich.

Die von den Anbindungspunkten weg führenden und im rotierenden Betrieb abstehenden Wärmeleitfäden können nach Anspruch 3 jeweils aus einem Fa­ den mit einem freien Fadenende gebildet sein. Je nach dem Aufbau und dem Anwendungsfall eines Wärmetauschers können von einem Anbindungspunkt auch ggf. mehrere Fäden mit freien Fadenenden oder geschlossenen Buchten und/oder Schlaufen ausgehen. Die im rotierenden Betrieb abstehenden Fa­ denlängen können zudem je nach Einsatzfall gleich lang sein oder unter­ schiedliche Längen aufweisen.The leading away from the connection points and in rotating operation protruding thermal conductors can each according to claim 3 from a be formed with a free thread end. Depending on the structure and the A heat exchanger can be used from a connection point also possibly several threads with free thread ends or closed bays and / or loops run out. The company protruding in rotating operation Depending on the application, the lengths can also be the same length or less have different lengths.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 sind Wär­ meleitfäden aus in letzter Zeit entwickelten hochwärmeleitenden Kohlestofffa­ sern verwendet. Grundsätzlich sind jedoch auch dünne Wärmeleitfäden aus den üblicherweise für Wärmetauschstrukturen verwendeten, gut wärmeleiten­ den Materialien wie Kupfer, Silber, Gold oder Aluminium, einsetzbar.In a particularly preferred embodiment according to claim 4 are heat Meleitfeiten from recently developed highly thermally conductive carbon used. In principle, however, thin thermal conductors are also made the good thermal conductivity usually used for heat exchange structures materials such as copper, silver, gold or aluminum can be used.

In einer konstruktiv vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 5 mit beson­ ders gutem Wirkungsgrad weist der als Käfigrotor ausgebildete Rohrabschnitt zwei stirnseitige Kreisrohrringe auf, die durch achsparallele, in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Durchströmrohre mechanisch und strömungsmäßig verbunden sind. Die Wärmeleitfäden sind mit den Durchströmrohren verbunden. Von jeweils einer stirnseitigen zentralen Hohlachse des Käfigrotors führt wenigstens eine mechanische und strömungsmäßige Radialrohrverbindung zum zugeordneten Kreisrohrring. Das erste Medium ist hier ein Flüssigmedium, welches über die Hohlachse als Zuführung, die zugeordnete Radialrohrverbindung und den Kreisrohrring zu den Durchströmrohren und durch diese hindurch zum anderen Kreisrohrring geleitet wird. Von dort strömt das Flüssigmedium weiter durch die dortige Radialrohrverbindung zur anderen Hohlachse und fließt aus dieser ab. Das zweite Medium ist hier Luft, in der der Käfigrotor rotierend gelagert ist, wobei ein Wärmeaustausch zwischen dem in der vorstehenden Weise durch den Wärmetauscher strömenden Flüssigmedium und der umgebenden Luft erfolgt. Der hohe Wirkungsgrad ist insbesondere durch die großen Wärme­ übergangsflächen an den Durchströmrohren und den Wärmeleitfäden sowie durch die Luftverwirbelung mittels der drehenden Teile bedingt. Die Radialrohrverbindung von dem zentralen Hohlachsenstück zum jeweils zugeordneten Kreisrohrring kann grundsätzlich ein- oder mehrarmig ausgebil­ det sein, wobei in einer bevorzugten Ausbildung ein stabiler Aufbau mit günstiger Strömungsverteilung durch eine in der Figurenbeschreibung noch näher erläuterte Kreuzrohrverbindung in einer vierarmigen Anordnung erreicht wird.In a constructively advantageous embodiment according to claim 5 with particular The tube section, which is designed as a cage rotor, has good efficiency two circular tube rings on the front, which are parallel to the axis, in Flow tubes mechanically and staggered circumferentially are connected in terms of flow. The thermal conductors are with the Flow pipes connected. From one central front each Hollow axis of the cage rotor leads at least one mechanical and  flow-related radial pipe connection to the associated circular pipe ring. The The first medium here is a liquid medium, which as a Feed, the assigned radial pipe connection and the circular pipe ring the flow tubes and through them to the other circular tube ring is directed. From there, the liquid medium continues to flow through it Radial pipe connection to the other hollow axis and flows out of it. The the second medium here is air, in which the cage rotor is rotatably supported, whereby a heat exchange between the in the above manner by the Heat exchanger flowing liquid medium and the surrounding air takes place. The high efficiency is particularly due to the great warmth transition surfaces on the flow tubes and the thermal conductors as well due to the air swirling by means of the rotating parts. The Radial pipe connection from the central hollow axle piece to each assigned circular tube ring can basically be formed with one or more arms be det, in a preferred embodiment having a stable structure more favorable flow distribution through one in the description of the figures Cross tube connection explained in more detail achieved in a four-armed arrangement becomes.

Eine konstruktiv einfache Anbringung der Wärmeleitfäden mit gutem Wärme­ übergang von den Durchströmrohren auf die Wärmeleitfäden ist mit Anspruch 6 beansprucht, wobei diese jeweils mit einer U-förmigen Bucht, an der bezo­ gen auf das Käfigrohr, radial inneren Seite der Durchströmrohre anliegen und befestigt sind und mit zwei gleich langen U-Schenkelfäden im rotierenden Be­ trieb abstehen.A structurally simple application of the thermal conductors with good warmth transition from the flow pipes to the thermal conductors is a requirement 6 claims, each with a U-shaped bay, on the bezo against the cage tube, radially inner side of the flow tubes and are attached and with two equally long U-leg threads in the rotating loading urged to stand out.

Ein Rotationsantrieb, insbesondere ein Elektromotor, kann nach Anspruch 7 axial an den Käfigrotor anschließend ortsfest angebracht sein und mit der dor­ tigen Hohlachse drehend verbunden werden. Damit ergibt sich ein einfacher, kompakter Aufbau. Zudem kann der Motor gleichzeitig eine einseitige, stirnsei­ tige Abdeckung bilden, so dass Luft, die an der anderen Stirnseite in den Kä­ figrotor eingeleitet wird, radial zwischen den Durchströmrohren und den Wär­ meleitfäden zwangsgeführt mit gutem Wärmeübergang austritt.A rotary drive, in particular an electric motor, can according to claim 7 axially attached to the cage rotor and then with the dor term hollow axis are rotatably connected. This results in a simple compact construction. In addition, the engine can simultaneously be one-sided, frontal cover, so that air that is at the other end in the box  figrotor is introduced radially between the flow tubes and the heat guide lines exit with good heat transfer.

Nach Anspruch 8 können in einem einfachen Aufbau die beiden drehenden Hohlachsen als Achsstummel zweckmäßig in einem jeweils anschließenden drehfesten Zuführrohr und Abströmrohr für das erste Flüssigmedium dicht und drehbar gelagert sein.According to claim 8, the two rotating in a simple structure Hollow axles as stub axles useful in a subsequent one non-rotatable feed pipe and outflow pipe for the first liquid medium tight and be rotatably mounted.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung nach Anspruch 9 kann der Rohrabschnitt, insbesondere in der Ausführung als Käfigrotor, als rotierender Lüfter ausgebildet sein, wobei dann im Innenbereich Luftleitmittel in der Art von Strömungsleitflächen anzubringen sind. Dadurch kann Luft an einer Stirnseite angesaugt werden, wobei zweckmäßig die andere Stirnseite abgedeckt ist, so dass die angesaugte Luft radial zwischen den Durchströmrohren und den im Betrieb radial ausgerichteten Wärmeleitfäden mit gutem Wärmeübergang ab­ strömt. Durch diese Doppelfunktion des Käfigrotors als Wärmetauscher und Lüfter ergibt sich ein besonders preisgünstiger, kompakter und leichter Aufbau. Je nach dem konkreten Anwendungsfall und den Einbaumöglichkeiten ist es jedoch auch möglich, einen separaten Lüfter für die Erzeugung eines entspre­ chenden Luftstroms im Luftzufuhrweg, beispielsweise unmittelbar vor dem Kä­ figrotor, anzubringen.In a particularly preferred development according to claim 9, the Pipe section, especially as a cage rotor, as a rotating one Fan be formed, with air guiding means in the type of Flow control surfaces are to be attached. This allows air on one end are sucked in, the other end face is appropriately covered, so that the air sucked in radially between the flow tubes and the Operation of radially oriented thermal conductors with good heat transfer flows. This double function of the cage rotor as a heat exchanger and Fan results in a particularly inexpensive, compact and lightweight construction. Depending on the specific application and the installation options, it is however, it is also possible to use a separate fan for generating an equivalent appropriate air flow in the air supply path, for example immediately before the cheese figrotor to attach.

Durch die gewichtsgünstige und kompakte Bauweise in Verbindung mit einem leisen Betrieb eignet sich ein vorstehend beschriebener Wärmetauscher ge­ mäß Anspruch 10 besonders als Bestandteil eines Klimageräts eines Fahr­ zeugs, wobei das Flüssigmedium ein Kühlmittel der Motorkühlung und/oder ein Arbeitsmedium eines Kühlkompressors sein kann.Due to the low-weight and compact design in connection with a quiet operation, a heat exchanger described above is suitable according to claim 10 especially as part of an air conditioner of a driving stuff, wherein the liquid medium is a coolant of the engine cooling and / or Working medium of a refrigeration compressor can be.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to a drawing.

Es zeigen: Show it:  

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung des Schnittes B-B von Fig. 2 eines Wärmetauschers, und Fig. 1 is a schematic sectional view of section BB of Fig. 2 of a heat exchanger, and

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des Schnittes A-A von Fig. 1 des Wärmetauschers. Fig. 2 is a schematic sectional view of section AA of Fig. 1 of the heat exchanger.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils schematisch eine Schnittdarstellung eines Wär­ metauschers 1 in zwei verschiedenen Blickrichtungen dargestellt. Der Wär­ metauscher 1 besteht aus einem Käfigrotor 2, an dem jeweils stirnseitig zentral eine Hohlachse 3, 4 angeordnet ist. Die beiden Hohlachsen 3, 4 sind als Achs­ stummel in einem jeweils anschließenden drehfesten Zuführrohr 5 und Ab­ strömrohr 6 dicht und drehbar gelagert. An der Lagerstelle der Hohlachse 4 auf der Seite des Abströmrohres 6 ist ein Rotationsantrieb 7 integriert mittels dem der Käfigrotor 2 mitsamt den beiden Hohlachsen 3, 4 um eine Drehachse 8 drehbar ist. An der Lagerstelle der Hohlachse 3 auf der Seite des Zuführrohres 5 ist eine Lagerstütze 9 angeordnet.In Figs. 1 and 2 is a sectional view of a Wär is schematically illustrated in two different viewing directions metauschers 1. The heat exchanger 1 consists of a cage rotor 2 , on each end of which a hollow shaft 3 , 4 is arranged centrally. The two hollow axles 3 , 4 are stub axles in a respective adjoining non-rotatable feed pipe 5 and flow pipe 6 from tight and rotatably mounted. At the bearing point of the hollow axis 4 on the side of the outflow pipe 6 , a rotary drive 7 is integrated by means of which the cage rotor 2 together with the two hollow axes 3 , 4 can be rotated about an axis of rotation 8 . At the bearing point of the hollow shaft 3 on the side of the feed tube 5 , a bearing support 9 is arranged.

Der Käfigrotor 2 umfasst zwei stirnseitige Kreisrohrringe 10, 11, die durch achsparallele, in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Durchströmrohre 12 mechanisch und strömungsmäßig verbunden sind. Von jeder der beiden Hohl­ achsen 3, 4 führt eine mechanische und strömungsmäßige Radialrohrverbin­ dung als Kreuzrohrverbindung 13, 14 zu dem jeweils zugeordneten Kreisrohr­ ring 10, 11. An den Durchströmrohren 12 sind jeweils eine Mehrzahl von Wär­ meleitfäden 15 dergestalt angeordnet, dass jeder Wärmeleitfaden 15 eine U- förmige Bucht bildet, die an der bezogen auf die Drehachse 8 radial inneren Seite des zugeordneten Durchströmrohres 12 anliegt und dort befestigt ist. Zwei gleichlange U-Schenkelfäden 17 stehen bei rotierendem Käfigrotor 2 ra­ dial nach außen ab. Die einzelnen Wärmeleitfäden 15 sind so an den Durch­ strömrohren 12 angeordnet, dass die U-Schenkelfäden 17 in Umfangsrichtung und in Axialrichtung jeweils bezogen auf die Drehachse 8 voneinander beabstandet sind. (Wegen der besseren Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 nur am oberen und unteren Durchströmrohr alle Wärmeleitfäden 15 gezeichnet - auch die anderen Wärmeleitrohre sind über ihre Länge entsprechend mit Wärme­ leitfäden 15 bestückt.)The cage rotor 2 comprises two circular tube rings 10 , 11 on the end face, which are connected mechanically and in terms of flow by axially parallel flow tubes 12 which are offset in the circumferential direction. From each of the two hollow axes 3 , 4 leads a mechanical and fluid radial tube connection as cross tube connection 13 , 14 to the respectively associated circular tube ring 10 , 11th A plurality of Wär are each meleitfäden 15 such arranged that each heat guide 15 forms a U-shaped bay which abuts on the relation to the rotational axis 8 of the radially inner side of the associated Durchströmrohres 12 is fixed there to the Durchströmrohren 12th Two U-leg threads 17 of equal length protrude from the outside with a rotating cage rotor 2 ra dial. The individual heat-conducting threads 15 are arranged on the flow tubes 12 in such a way that the U-leg threads 17 are spaced apart from one another in the circumferential direction and in the axial direction with respect to the axis of rotation 8 . (For the sake of clarity, all thermal conductors 15 are only drawn on the upper and lower flow tubes in FIG. 2 - the other thermal conductors are also equipped with thermal conductors 15 along their length.)

Der Käfigrotor 2 ist von einem Flüssigmedium durchströmt, wobei dieses durch das Zuführrohr 5 in die Hohlachse 3 strömt und von dort über die Kreuzrohr­ verbindung 13 in den Kreisrohrring 10 strömt und von dort durch die Durch­ strömrohre 12 zu dem gegenüberliegenden Kreisrohrring 11, weiter durch die Kreuzrohrverbindung 14 in die Hohlachse 4 und somit in das Abströmrohr 6 geleitet wird. Die Strömung des Flüssigmediums innerhalb des Käfigrotors 2 ist mit durchgezogenen Pfeilen 18 in beiden Figuren eingezeichnet.The cage rotor 2 is flowed through by a liquid medium, which flows through the feed tube 5 into the hollow shaft 3 and from there flows over the cross tube connection 13 into the circular tube ring 10 and from there through the flow tubes 12 to the opposite circular tube ring 11 , further through the Cross tube connection 14 is passed into the hollow axis 4 and thus into the outflow tube 6 . The flow of the liquid medium within the cage rotor 2 is shown by solid arrows 18 in both figures.

Mittels nicht explizit dargestellter Luftleitmittel im Käfigrotor 2 zur Ausbildung eines Lüfters strömt Luft in den Innenbereich 19 des Käfigrotors 2, wobei die Luft an der Stirnseite des Zuführrohres 5 des Käfigrotors 2 angesaugt wird. An der anderen Stirnseite des Käfigrotors 2 ist ein Luftaustritt durch den Rotati­ onsantrieb 7 versperrt, so dass die Luft radial zwischen den Durchströmrohren 12 und den radial ausgerichteten Wärmeleitfäden 15 hindurch abströmt. Bei­ spielsweise könnte die Kreuzrohrverbindung 13 in der Art eines Lüfterrads mit Lüfterflügeln gestaltet sein. Durch die Rotation des Käfigrotors 2 um die Dreh­ achse 8 werden die Wärmeleitfäden 15 radial ausgerichtet, wodurch die Beabstandung zwischen den einzelnen Wärmeleitfäden 15 vorteilhaft erreicht wird für einen optimalen Wärmeübergang von dem Flüssigmedium innerhalb des Käfigrotors 2 auf die Luft, die aus dem Innenbereich 19 des Käfigrotors 2 strömt. Die Luftströmung ist mit strichlierten Pfeilen 20 in Fig. 2 eingezeichnet.Means not shown explicitly in the air guide cage rotor 2 to form a fan, air flows into the interior region 19 of the cage rotor 2, the air being sucked in at the front side of the feed tube 5 of the cage rotor. 2 On the other end of the cage rotor 2 , an air outlet is blocked by the rotary drive 7 , so that the air flows out radially between the flow tubes 12 and the radially oriented thermal conductors 15 . In example, the cross tube connection 13 could be designed in the manner of a fan wheel with fan blades. By rotating the cage rotor 2 about the axis of rotation 8 , the thermal conductors 15 are aligned radially, as a result of which the spacing between the individual thermal conductors 15 is advantageously achieved for optimal heat transfer from the liquid medium within the cage rotor 2 to the air coming from the inner region 19 of the Cage rotor 2 flows. The air flow is drawn in with dashed arrows 20 in FIG. 2.

Claims (10)

1. Wärmetauscher,
mit einem Käfigrotor aus rotierenden Rohrabschnitten, durch die ein erstes Medium strömt und die wenigstens an der Rohrabschnittaußenseite von einem zweiten Medium umströmt sind, und
mit einer an der Rohrabschnittaußenseite deren Oberfläche vergrößern­ den und wärmeleitend verbundenen Wärmetauscherstruktur aus gut wärmeleitendem Material,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmetauschstruktur aus einer Mehrzahl von Wärmeleitfäden (15) ohne innere Richtungsformkräfte bestehen, die jeweils mit Faden­ basisenden (16) an Anbindungspunkten mit der Rohrabschnittaußenseite verbunden sind und jeweils eine bestimmte Fadenlänge (17) aufweisen, und
dass die Rotationsgeschwindigkeit wenigstens so groß dimensionierbar ist, dass die Wärmeleitfäden (15) durch die darauf wirkenden Fliehkräfte mit ihrer Fadenlänge (17) radial nach außen ausrichtbar sind, wobei zwischen den Wärmeleitfäden (15) Durchströmbereiche für das zweite Medium (Pfeil 20) ausbildbar sind.
1. heat exchanger,
with a cage rotor made of rotating pipe sections through which a first medium flows and which is flowed around by a second medium at least on the outside of the pipe section, and
with a surface on the outside of the pipe section which increases the heat-exchanger structure made of a good heat-conducting material and is connected in a heat-conducting manner,
characterized by
that the heat exchange structure consists of a plurality of heat conducting filaments ( 15 ) without internal directional shaping forces, each of which is connected with thread base ends ( 16 ) at connection points to the outside of the pipe section and each has a specific thread length ( 17 ), and
that the speed of rotation can be dimensioned at least so large that the heat conducting filaments ( 15 ) can be oriented radially outward with their thread length ( 17 ) by the centrifugal forces acting on them, flow areas for the second medium (arrow 20 ) being able to be formed between the heat conducting filaments ( 15 ) ,
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungspunkte der Fadenbasisenden (16) in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung beabstandet sind.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the connection points of the thread base ends ( 16 ) are spaced apart in the circumferential direction and / or in the axial direction. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet,
dass die von den Anbindungspunkten wegführenden Wärmeleitfäden (15) aus einem Faden mit einem freien Fadenende und/oder aus mehre­ ren Fäden mit jeweils freien Fadenenden oder geschlossenen Buchten bestehen, und
dass die Fadenlängen (17) bereichsweise gleich lang und/oder unter­ schiedlich lang sind.
3. Heat exchanger according to claim 1 or claim 2, characterized in that
that the heat conducting threads ( 15 ) leading away from the connection points consist of a thread with one free thread end and / or of several threads with free thread ends or closed bays, and
that the thread lengths ( 17 ) are in some areas of the same length and / or of different lengths.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Wärmeleitfäden (15) aus hochwärmeleitenden Kohle­ stofffasern und/oder aus Kupfer und/oder aus Silber und/oder aus Gold und/oder aus Aluminium hergestellt sind.4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat conducting threads ( 15 ) are made of highly heat-conducting carbon fiber fibers and / or of copper and / or of silver and / or of gold and / or of aluminum. 5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet,
dass der als Käfigrotor (2) ausgebildete Rohrabschnitt zwei stirnseitige Kreisrohrringe (10, 11) aufweist, die durch achsparallele, in Umfangs­ richtung versetzt angeordnete Durchströmrohre (12) mechanisch und strömungsmäßig verbunden sind,
dass die Wärmeleitfäden (15) mit den Durchströmrohren (12) verbunden sind,
dass von jeweils einer stirnseitigen zentralen Hohlachse (3, 4) des Käfigrotors (2) wenigstens eine mechanische und strömungsmäßige Radialrohrverbindung (13, 14) zum zugeordneten Kreisrohrring (10, 11) führt, wobei das erste Medium als Flüssigmedium (Pfeil 18) über die Hohlachse (3) als Zuführung die zugeordnete Radialrohrverbindung (13) und den Kreisrohrring (10) zu den und durch die Durchströmrohre (12) zum anderen Kreisrohrring (11) führbar ist, und von dort durch die zugeordnete Radialrohrverbindung (14) zur anderen Hohlachse (4) als Abfluss leitbar ist, und
dass das zweite Medium Luft (Pfeil 20) ist.
5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that
that the tube section designed as a cage rotor ( 2 ) has two circular tube rings ( 10 , 11 ) on the end face, which are connected mechanically and in terms of flow by axially parallel flow tubes ( 12 ) arranged offset in the circumferential direction,
that the thermal conductors ( 15 ) are connected to the flow tubes ( 12 ),
that at least one mechanical and fluid radial pipe connection ( 13 , 14 ) leads to the associated circular pipe ring ( 10 , 11 ) from each end-side central hollow axis ( 3 , 4 ) of the cage rotor ( 2 ), the first medium being used as the liquid medium (arrow 18 ) via the Hollow axis ( 3 ) as a feed, the assigned radial pipe connection ( 13 ) and the circular pipe ring ( 10 ) to and through the flow tubes ( 12 ) to the other circular pipe ring ( 11 ) can be guided, and from there through the assigned radial pipe connection ( 14 ) to the other hollow axis ( 4 ) is drainable, and
that the second medium is air (arrow 20 ).
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfäden (15) jeweils mit einer U-förmigen Bucht (16) an der bezogen auf das Käfigrohr (2) radial inneren Seite der Durchströmrohre (15) anliegen und befestigt sind und mit zwei gleichlangen U- Schenkelfäden (17) abstehen.6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the heat conducting threads ( 15 ) each have a U-shaped bay ( 16 ) on which, with respect to the cage tube ( 2 ), the radially inner side of the flow tubes ( 15 ) abut and are fastened and with two protruding U-leg threads ( 17 ) of equal length. 7. Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Rotationsantrieb (7) axial an den Käfigrotor (2) an­ schließt und mit der dortigen Hohlachse (4) drehend verbunden ist.7. Heat exchanger according to claim 5 or claim 6, characterized in that a rotary drive ( 7 ) closes axially on the cage rotor ( 2 ) and is rotatably connected to the hollow axis ( 4 ) there. 8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die beiden drehenden Hohlachsen (3, 4) als Achsstum­ mel in einem jeweils anschließenden drehfesten Zuführrohr (5) und Ab­ strömrohr (6) dicht und drehbar gelagert sind.8. Heat exchanger according to one of claims 5 to 7, characterized in that the two rotating hollow axles ( 3 , 4 ) as Achsstum mel in a respective subsequent non-rotatable feed pipe ( 5 ) and Ab flow pipe ( 6 ) are tightly and rotatably mounted. 9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im Innenbereich des Käfigrotors (2) Luftleitmittel zur Aus­ bildung eines Lüfters angebracht sind und/oder stirnseitig vor dem Käfig­ rotor (2) ein Lüfter angeordnet ist, dergestalt dass Luft (Pfeil 20) an einer Stirnseite des Käfigrotors (2) ansaugbar ist und radial zwischen den Durchströmrohren (12) und den im Betrieb radial ausgerichteten Wär­ meleitfäden (15) abströmbar ist.9. The heat exchanger is characterized according to any one of claims 5 to 8, terized in that in the inner region of the cage rotor (2), air guide means for from formation of a fan are mounted, and / or the end side in front of the cage rotor (2), a fan is arranged in such a way that air (Arrow 20 ) on an end face of the cage rotor ( 2 ) can be sucked in and can flow radially between the flow tubes ( 12 ) and the radially oriented heat-conducting filaments ( 15 ) during operation. 10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Wärmetauscher (1) Bestandteil eines Klimageräts eines Fahrzeugs ist.10. Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is part of an air conditioner of a vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH375031A (en) * 1956-11-21 1964-02-15 Huet Andre Tube for heat exchanger
DE2714617A1 (en) * 1977-04-01 1978-10-05 Spiro Research Bv HEAT EXCHANGER WITH A WIRE COIL ARRANGED ON A SUPPORT TUBE

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