DE3311579C2

DE3311579C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE3311579C2
Application number: DE3311579A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ernst Ing.(grad.) 7120 Bietigheim-Bissingen Hummel; Bohumil 7140 Ludwigsburg Humpolik; Hans-Joachim Ing.(grad.) 7071 Iggingen Ingelmann; Karl-Heinz Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Staffa
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1985-10-03
Also published as: ES286088Y; ES286088U; EP0121079B1; US4524823A; DE3460027D1; DE3311579A1; EP0121079A1

Abstract

Es wird ein Wärmetauscher beschrieben, der aus einem mehrere parallele Rohre und quer dazu angeordnete Rippen umfassenden Wärmetauscherblock sowie mindestens einem Anschlußkasten, in den die Rohre münden, besteht. Um mit einfachen und kostengünstig herzustellenden Mitteln eine gleichmäßige Verteilung des den Wärmetauscher durchströmenden Fluids auf die Wärmetauscherrohre zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß der Anschlußkasten einen Hohlraum mit kreisförmigem Querschnitt aufweist und in dem Anschlußkasten eine Verteileinrichtung angeordnet ist. Die Verteileinrichtung besteht aus einem gewendelten Profilkörper, der einen etwa sternförmigen Querschnitt aufweist und mit Trennwände bildenden Rippen an der Wandung des Hohlraums dichtend anliegt. Durch die Trennwände werden mehrere wendelförmig verlaufende Kanäle mit einem offenen und einem geschlossenen Ende gebildet. Im Bereich jedes Kanals ist eine Öffnung zum Durchtritt des Fluids vom Anschlußkasten in die Rohre des Wärmetauschers vorgesehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein Wärmetauscher dieser Gattung ist aus der US-PS 20 44 455 bekannt Dabei ist in dem Anschlußkasten, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, eine Verteileinrichtung angeordnet, bei dem das Wärmetauscherfluid zunächst in einen Eingangsraum mündet. An diesen Eingangsraum schließen sich mehrere parallele aber völlig unregelmäßig gestaltete Verteilkanäle an, die über Drosselbohrungen mit dem Eingangsraum in Verbindung stehen. Bei der bekannten Anordnung hat sich gezeigt, daß die vielfache Umlenkung des Wärmetauscherfluids strömungsungünstig ist und außerdem die Drosselbohrungen einen derartigen Druckabfall bewirken, so daß deren Verwendung allenfalls für Verdampfer nicht aber für andere Wärmetauscher in Kraftfahrzeugen geeignet ist. Auch die Herstellung einer sol-

chen Verteileinrichtung für Wärmetauscher ist sehr kostenintensiv und außerdem muß der Verteiler in dem Anschlußkasten eine ganz bestimmte Lage einnehmen, um die Verbindung der Eingangsöffnung mit den parallelen Wärmetauscherrohren zu gewährleisten.

Aus der FR-OS 20 36 696 ist ein iVärmetauscher mit einem oberen und einem unteren Wasserkasten bekannt, in den die Rohrenden eines aus Rohren und Rippen gebildeten Wärmetauscherblocks münden. Der obere Wssserkasten besitzt auf einer Seite einen Zulauf und der untere Wasserkasten einen Ablauf für das Wärmetauscherfluid. Bei einer derartigen Anordnung werden die einzelnen Rohre des Wärmetauschers unterschiedlich stark beaufschlagt, d. h. die Menge des Wärmetauscherfluids, welche die einzelnen Wärmetauscherrohre durchströmt, ist sehr unterschiedlich, wobei die Differenz im wesentlichen durch die Lage des Zulaufs bzw. des Ablaufs sowie die Einbaulage des Wärmetauschers selbst beeinflußt wird. Eine ungleichmäßige Beaufschlagung der parallel liegenden Wärmetauscherrohre bzw. parallel liegender Rohrstränge macht sich insbesondere bei mit einem Kältemittel betriebenen Wärmetauschern, wie beispielsweise Verdampfern von Klimaanlagen, bemerkbar, was zu einer erheblichen Leistungsminderung des Wärmetauschers führt.

In der GB-OS 20 78 362 ist bereits ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem für jede der parallelgeschalteten Rohrschlangen, die in einem Anschlußkasten beginnen und enden, ein separates Zulaufrohr vorgesehen ist Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Rohrschlangen gleichmäßig mit Fluid beaufschlagt werden; jedoch ist eine derartige Lösung hinsichtlich der Herstellungskosten für eine Großserienfertigung ungeeignet, da mehrere Rohre mit unterschiedlicher Formgebung und eine Vielzahl von Rohrverbindungen notwendig sind.

In der DE-OS 19 50 681 ist ein Heizkörper für Wohnräume beschrieben, der aus einer Vielzahl von aneinandergeschichteten hohlen Platten besteht. In den Endbereichen jeder Platte sind öffnungen vorgesehen, in denen Hülsen zum Verbinden von jeweils zwei aneinanderliegenden Platten angeordnet sind. Innerhalb dieser Hülse befindet sich eine weitere Hülse mit radialen öffnungen, so daß ein gedrosselter Durchtritt des Wärmetauschermediums in die einzelnen Platten erfolgen kann. Bei diesen Hülsen handelt es sich jedoch nicht um eine Verteileinrichtung, sondern um Mittel zur Erzeugung eines Drosseleffektes, damit alle Elemente ües Heizkörpers vom Wärmetauschermittel durchflossen werden. Die Aufteilung auf die einzelnen Plattenelemente ist daher eine Folge des erzeugten Überdruckes, d. h. derartige Mittel führen zu einem großen Druckabfall im Wärmetauscher.

Es ist ferner aus dem DE-GM 19 10 548 ein Einsatzkörper für den Rauchgaskanal von Heizkesseln bekannt. Bei einem derartigen Rauchgaskanal wird angestrebt, daß der Gasstrom stark verwirbelt wird, um dadurch dem Rauchgas möglichst viel Energie zu entziehen. Aus diesem Grund ist der Profilkörper, der als Einsatz für den Rauchgaskanal vorgesehen ist, mit mögliehst vielen öffnungen versehen, so daß ein möglichst häufiger Austausch von Gasströmen eines Kanales in den jeweils nächsten Kanal stattfindet.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art zu schaffen, bei dem mit einfachen und kostengünstig herzustellenden Mitteln eine gleichmäßige Verteilung des den Wärmetauscher durchströmenden Fluids auf die Wärmetauscherrohre erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

Die wesentlichen Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind darin zu sehen, daß die Verteileinrichtung aus einem einfach gestalteten und billig herzustellenden Körper besteht So kann die Verteileinrichtung beispielsweise aus einem gespritzten Kunststoffkörper oder aus einem metallischen, handelsüblichen Halbzeug, das durch Torsion um die Längsachse die gewünschte Ganghöhe der Wendelung erhält, bestehen. Somit ergibt sich eine Verteileinrichtung, bei der kein extremer Richtungswechsel des Fluids und somit keine nennenswerten Druckverluste entstehen.

Ebenso wie die Verteileinrichtung in einem ersten Anschlußkasten kann in einem zweiten Anschlußkasten ein gewendelter Profilkörper gleicher Gestalt als Sammeleinrichtung vorgesehen sein, wobei der Profilkörper hinsichtlich seiner Ausgestaltung der Verteileinrichtung des ersten Anschlußkastens entspricht

Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß in dem ersten Anschlußkasten eine aus einem gemeinsamen Profilkörper gebildete Verteil- und Sammeleinrichtung angeordnet ist und daß zwischen den Trennwänden eine gleiche Anzahl von Verteilkanälen und Sammelkanälen vorhanden ist Dadurch wird lediglich durch eine größere Anzahl von Trennwände bildenden Rippen des Profilkörpers eine gleichzeitig als Verteil- und Sammeleinrichtung dienende Anordnung geschaffen. Diese Anordnung ist insbesondere für aus Rohrgabeln aufgebaute Wärmetauscher geeignet In zweckmäßiger Weise ist bei einer gemeinsamen Verteil- und Sammeleinrichtung auf jeder Stirnseite eine Endplatte angeordnet, wobei eingangsseitig die Sammelkanäle und ausgangsseitig die Verteilkanäle verschlossen sind; hierzu wird im einzelnen auf Anspruch 4 verwiesen.

Die erfindungsgemäße Verteileinrichtung kann ohne irgendwelche Änderungen zusätzlich mit einem Strömungsverteiler, wie er beispielsweise für Verdampfer von Klimaanlagen Verwendung findet, versehen werden; die einzelnen baulichen Merkmale sind aus Anspruch 5 ersichtlich.

Sofern Differenzen beim Druckabfall aufgrund unterschiedlicher Entfernung der Wärmetauscherrohre vom Zulauf auftreten, können diese auf einfache Weise dadurch kompensiert werden, daß die öffnungen in dem Anschlußkasten unterschiedlich groß ausgebildet sind. Dabei weist die dem Zulauf am nächsten gelegene öffnung den geringsten und die dem Zulauf an? entferntesten gelegene öffnung den größten Querschnitt auf.

Sofern der Anschlußkasten aus Kunststoff besteht, können am Anschlußkasten Rohranschlußstutzen zum Anschluß der Wärmetauschrohre angespritzt sein.

Zur Verringerung des Strömungswiderstandes, den die Querschnittsfläche der Verteileinrichtung bildet, wird vorgeschlagen, die Verteileinrichtung auf der dem Zulauf zugewandten Seite kegelförmig auszubilden. Dabei ist es zweckmäßig, daß der Anschlußkasten eine konische Verjüngung aufweist, die in den Zulauf übergeht, wobei der Öffnungswinkel des Konus dem Winkel de* Kegels entspricht, und der der Grundfläche des Kegels benachbarte Teil der Kegelmantelfläche durch die konische Verjüngung abgedeckt ist. Durch den Konus des Anschlußkastens ergibt sich einerseits eine Fixierung der Verteileinrichtung und zum anderen eine Vergrößerung des Durchgangsquerschnittes gegenüber

dem Zulauf.

Bei anderen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Kältemittelverdampfern, ist es zum Erreichen eines möglichst homogenen Naßdampfgemisches zweckmäßig, daß auf der dem Zulauf benachbarten Seite der Verteileinrichtung eine Prallplatte mit einer davorliegenden Wirbelkammer angeordnet ist. Dabei weist die Prallplatte einen der Wirbelkammer zugewandten Rand auf. Um den Effekt der Prallstrahlströmung zu verbessern, wird im Zulauf vor der Wirbelkammer eine Düse vorgesehen, durch die verhindert wird, daß ein Teil der Strömung ohne Verwirbelung an der Prallplatte vorbeigeführt wird. Die Düse und die Prallplatte bestehen z. B. aus einem kavitationsfesten Material.

Sofern aus Platzgründen der Zulauf sich nicht in derselben Richtung wie der Anschlußkasten erstrecken kann und aus strömungstechnischen Gründen die Verteileinrichtung nicht in oder unmittelbar hinter einem Bogen beginnen soll, ist es ohne weiteres möglich, daß sich die Verteileinrichtung gleichmäßig im Anschlußkasten und dem Bogen in den Zulauf hinein erstreckt

Der Druckabfall im Verteilersystem kann durch das Verhältnis der Öffnungs- und Rohrquerschnitte beeinflußt werden, was insbesondere bei Kältemittelverdampfern von Bedeutung ist. Aus diesem Grund können die öffnungen als Drosseln ausgebildet sein.

Die Fixierung der Verteil- bzw. Sammeleinrichtung im Anschlußkasten und insbesondere das Sichern gegen Verdrehen wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Verteil- bzw. Sammeleinrichtung im Anschlußkasten durch radial nach innen gerichtete Verformung des Anschlußkastens befestigt ist.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Wärmetauscher mit einem oberen und einem unteren Anschlußkasten und darin angeordneter Verteil- bzw. Sammeleinrichtung,

F i g. 2 einen Anschlußkasten für einen Verdampfer mit vor der Verteileinrichtung angeordnetem Venturiverteiler,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in F i g. 2,

F i g. 4 eine Ausführungsvariante zu F i g. 3,

F i g. 5 einen Anschlußkasten, der eine gemeinsame Verteil- und Sammeleinrichtung enthält,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in F i g. 5,

F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in F i g. 5,

Fig.8 eine Außenansicht des Anschlußkastens gemäß F i g. 5 mit angespritzten Rohrstutzen,

F i g. 9 eine Ausführungsvariante zu F i g. 2 mit an der Verteilvorrichtung abgeformter Spitze,

F i g. 10 eine Ausführungsvariante zu F i g. 2 mit Prallplatte und Wirbelzelle vor der Verteilvorrichtung,

F i g. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI in F i g. 10,

F i g. 12 eine in einem gebogenen Anschlußkasten befindliche Verteilvorrichtung.

In F i g. 1 ist ein als Heizkörper für ein Kraftfahrzeug dienender Wärmetauscher 1 dargestellt, der im wesentlichen einen aus Rohren 3 und quer dazu verlaufenden Rippen 4 bestehenden Wärmetauscherblock 2 sowie einen oberen Anschlußkasten 5 und einen unteren Anschlußkasten 6 umfaßt Der obere Anschlußkasten 5 sowie der untere Anschlußkasten 6 sind rohrförmig ausgebildet besitzen somit Hohlräume 5' und 6' mit kreisförmigem Querschnitt und sind an einer Stirnseite durch eine Platte 7 bzw. Platte 8 verschlossen. Der obere Anschlußkasten 5 weist fünf öffnungen 9 auf, die jeweils in eines der Rohre 3 münden. Ebenso weist der untere Anschlußkasten 6 fünf Öffnungen 10 auf, an denen die unteren Enden der Rohre 3 angeschlossen sind. Die Rohre 3 sind an den Anschlußkästen 5 und 6 angelötet.

In dem oberen Anschlußkasten 5 befindet sich eine Verteileinrichtung 11, die aus einem im Querschnitt sternförmigen und gewendelten Profilkörper besteht. Das Sternprofil entspricht dabei der Anzahl der an dem Anschlußkasten 5 angeschlossenen Rohre 3, d. h. im vorliegenden Fall handelt es sich um die Form eines fünfzackigen Sterns. Sowohl die Anschlußkästen 5 und 6 als auch die Verteil- bzw. Sammeleinrichtungen 11 und 12 bestehen gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Werkstoff.
Durch die Verteileinrichtung 11 werden Trennwände 13 und dazwischen befindliche Kanäle 14 gebildet, die sich jeweils von dem Zulauf 15 über die gesamte Länge der Verteileinrichtung 11 erstrecken. Jeweils eine der öffnungen 9 befindet sich im Bereich eines der Kanäle 14, so daß die in dem Zulauf 15 strömende Gesamtmenge des Fluids gleichmäßig auf die Kanäle 14 und somit auch gleichmäßig auf die Wärmetauschrohre 3 aufgeteilt wird. In dem unteren Anschlußkasten befindet sich eine Sammeleinrichtung 12, die in ihrer Ausgestaltung mit der Verteileinrichtung 11 identisch ist Somit verfügt die Sammeleinrichtung 12 über gleiche Trennwände 13 und dazwischen befindliche Kanäle 14, wobei jeweils eine öffnung 10 im Bereich eines der Kanäle 14 liegt. Die in den Kanälen 14 strömenden Teilströme vereinigen sich im Ablauf 16.

In F i g. 2 ist ein Anschlußkasten 5 für einen Verdampfer dargestellt, wobei die Rohre des Verdampfers ebenso wie in F i g. 1 mit dem Bezugszeichen 3 versehen sind. Der Anschlußkasten 5 ist ebenso wie in F i g. 1 rohrförmig ausgebildet und an dem dem Zulauf 15 entfernten

Ende mit einer Platte 7 verschlossen. In dem mit öffnungen 9 versehenen Anschlußkasten 5 befindet sich eine Verteileinrichtung 11, die derjenigen in Fig. 1 entspricht An der dem Zulauf 15 zugewandten Seite der Verteileinrichtung 11 befindet sich ein aus der Venturidüse abgeleiteter Strömungsverteiler 17, der eine der Anzahl der Kanäle 14 der Verteileinrichtung 11 entsprechende Anzahl von Auslaßkanälen 18 aufweist die jeweils in einen der Kanäle 14 münden. Durch den vor der Verteileinrichtung 11 angeordneten Strömungsverteiler 17 wird sichergestellt daß auch bei inhomogenen Strömungsmedien im Zulauf 15 eine gleichmäßige Aufteilung der Phasen auf jeden der Kanäle 14 erfolgt

In F i g. 3 ist der Schnitt nach der Linie III-III in F i g. 2 dargestellt Wie aus dieser Ansicht ersichtlich ist befindet sich in dem rohrförmigen Anschlußkasten 5 eine Verteileinrichtung 11 mit sternförmigem Querschnitt, wobei fünf über den Umfang gleichmäßig verteilte Trennwände 13 bis an die Innenwand des Anschlußkastens 5 ragen und dort dichtend anliegen. Der in der F i g. 3 senkrecht nach unten gerichtete Kanal 14 befindet sich über der öffnung 9 im Anschlußkasten 5, an dem das Wärmetauschrohr 3 befestigt ist

In F i g. 4 ist eine Ausführungsvariante des in F i g. 2 dargestellten Anschlußkastens 5 gezeigt Für gleiche Teile stimmen die Bezugszeichen mit denjenigen der F i g. 1 und 2 überein. Der Anschlußkasten 5 weist fünf Öffnungen 19—23 auf, die unterschiedlich groß ausgebildet sind, wobei die dem Strömungsverteiler 17 am nächsten gelegene öffnung 19 den geringsten Querschnitt und die dem Strömungsverteiler 17 am entferntesten liegende öffnung 23 den größten Querschnitt aufweist Durch diese Maßnahme werden Unterschiede hinsichtlich des Druckabfalls in den einzelnen Kanälen

14 aufgrund unterschiedlicher Entfernung zwischen den einzelnen Öffnungen 19—23 und dem Strömungsverteiler 17 kompensiert

F i g. 5 zeigt einen aus Kunststoff bestehenden rohrförmigen Anschlußkasten 24, der auf einer Seite mit einem Strömungsmittelzulauf 27 und auf der anderen Seite mit einem Strömungsmittelablauf 28 versehen ist. Der Querschnitt des Strömungsmittelzulaufs 27 ist etwas geringer als der Querschnitt des Hohlraums 24' im Anschlußkastens 24, wodurch am Ende des Zulaufs eine Schulter 25 gebildet ist. An dieser Schulter 25 liegt eine Verteil- und Sammeleinrichtung 29, die die Form eines gewendelten und im Querschnitt sternförmigen Profilkörpers aufweist. Dieser Profilkörper 29 besteht ebenso wie der Anschlußkasten 24 aus Kunststoff. Der Profilkörper weist zehn sternförmig angeordnete Trennwände 34 auf, wobei zwischen jeweils zwei Trennwänden 34 ein Kanal 35 bzw. 35' gebildet wird.

An der dem Zulauf 27 zugewandten Seite weist die Sammel- und Verteileinrichtung 29 eine Endplatte 30 auf, die jeden zweiten Kanal 35' abdeckt und durch entsprechende Öffnungen 32 den Durchtritt des Strömungsmittels in die übrigen Kanäle 35 ermöglicht. Auf der dem Strömungsmittelablauf 28 zugewandten Seite befindet sich ebenfalls eine Endplatte 31, welche die Kanäle 35 abdeckt, die durch die Offnungen 32 mit dem Strömungsmittelzulauf 27 verbunden sind. Die Endplatte 31 ist mit Öffnungen 33 verschen, so daß die Kanäle 35', die durch die Endplatte 30 abgedeckt sind, mit dem Strömungsmittelablauf 28 in Verbindung stehen. Die Verteil- und Sammeleinrichtung 29 wird einerseits durch die Schulter 25 und andererseits durch einen Sicherungsring 26 in ihrer Lage fixiert Mit Pfeilen 36 ist der Strömungsweg des Fluids angegeben. Die mit 36' bezeichneten Pfeile deuten dabei die durch die Wärmetauscherrohre erfolgende Strömung an. Mit 37 und 38 sind Rohranschlußstutzen bezeichnet, die in die in F i g. 5 nicht dargestellten Enden der Wärmetauschrohre 3 eingreifen.

In F i g. 6 ist der Schnitt nach der Linie VI-VI in F i g. 5 dargestellt Durch diesen Schnitt wird deutlich, daß die Sammel- und Verteileinrichtung 29 aus einem sternförmigen Profilkörper besteht der zehn Trennwände 34 und dazwischen befindliche Kanäle 35,35' aufweist Der Rohranschlußstutzen 37 steht mit einem der Verteilkanäle 35 und der Rohranschlußstutzen 38 mit einem der Sammelkanäle 35' in Verbindung. Das äußere Ende der Trennwände 34 liegt an der Innenwand des rohrförmig gestalteten Anschlußkastens 24 an und kann, sofern dies für bestimmte Anwendungsfälle erforderlich sein sollte, zusätzlich, beispielsweise durch einen Klebstoff, abgedichtet werden.

F i g. 7 zeigt den Schnitt nach der Linie VII-VII in F i g. 5. Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, daß durch die Endplatte 31 jeder zweite Kanal des sternförmigen Profilkörpers der Verteil- und Sammeleinrichtung abgedeckt ist und durch entsprechende Öffnungen 33 die Sammelkanäle 35' auf dieser Seite offen sind.

F i g. 8 zeigt den Anschlußkasten 24 mit angeformten Rohranschlußstutzen 37 und 38 von außen. Auf der in eo der Zeichnung linken Seite des Anschlußkastens 24 weist dieser am Übergang zum Strömungsmittelzulauf 27 eine Schulter 25 auf. Auf der in der Zeichnung rechten Seite des Anschlußkastens 24 befindet sich der Strömungsmittelablauf 28. Entsprechend der Anzahl der in es Fig.5 und 6 dargestellten Kanäle der Sammel- und Verteileinrichtung weist der Anschlußkasten 24 fünf mit den Verteilkanälen 35 in Verbindung stehende Rohranschlußstutzen 37 sowie fünf mit den Sammelkanälen 35' in Verbindung stehende Rohranschlußstutzen 38 auf. Die Rohre des Wärmetauscherblocks können an den Rohranschlußstutzen 37 und 38 beispielsweise durch Verbindungsmittel, wie sie in der DE-OS 31 26 030 beschrieben sind, befestigt sein.

In Fig.9 ist ein Teil eines Anschlußkastens 5 mit darin angeordneter Verteileinrichtung 11 dargestellt, wobei die Verteileinrichtung 11 Trennwände 13 und Kanäle 14 aufweist und im Anschlußkasten 5 Öffnungen 9 zur Verbindung der Wärmetauschrohre 3 mit den Kanälen 14 vorhanden sind. Auf der dem Zulauf 15 zugewandten Seite des Anschlußkastens 5 weist letzterer eine konische Verjüngung 41 auf, die in den Zulauf 15 übergeht. Auf der dem Zulauf 15 zugewandten Seite weist die Verteileinrichtung 11 einen angeformten Kegel 42 auf, wobei der Kegelwinkel der konischen Verjüngung 41 entspricht und der Kegei 42 an dieser anliegt Durch die kegelige Ausbildung des zulaufseitigen Endes der Verteileinrichtung 11 wird der Strömungswiderstand, den der Verteilkörper 11 ohne den Kegel 42 hätte, wesentlich reduziert.

F i g. 10 zeigt einen Teil eines Anschlußkastens 5, wobei die Verteileinrichtung 11 sowie die Öffnungen 9, die Rohre 3 und Rippen 4 der Ausführung gemäß F i g. 1 entsprechen. Am Anschlußkasten 5 ist auf der dem Zulauf 15 benachbarten Seite ein etwa glockenförmig ausgebildeter Übergang auf den einen wesentlich geringeren Querschnitt aufweisenden Zulauf 15 angeformt. An der dem Zulauf 15 benachbarten Stirnseite der Verteileinrichtung 11 ist eine Prallplatte 45 befestigt die einen auf den glockenförmigen Übergang 43 gerichteten Rand 46 aufweist, der zur Innenumfangsfläche des Anschlußkastens 5 einen ausreichenden Abstand zum Durchtritt des Fluids aufweist. Zwischen der Prallplatte 45 und dem glockenförmigen Übergang 43 wird eine Wirbelkammer 44 gebildet. Dem glockenförmigen Übergang 43 benachbart ist im Zulauf 15 eine Düse 54 vorgesehen, die durch eine entsprechende Verformung des Zulaufrohres gebildet ist. Eine derartige Maßnahme ist beispielsweise für Verdampfer sinnvoll, damit vor Aufteilung der Teilströme in der Wirbelkammer ein möglichst homogenes Naßdampfgemisch erzeugt wird. Je homogener diese Mischung und je gleichmäßiger die Aufteilung auf die einzelnen Rohre ist, desto besser ist der Wirkungsgrad des Verdampfers.

F i g. 11 zeigt einen Schnitt nach der Linie XI-XI in F i g. 10. Aus dieser Ansicht wird deutlich, daß zwischen dem Rand 46 der Prallplatte 45 und der inneren Wandung des Anschlußkastens 5 noch ein ausreichender Abstand zum Durchtritt des Fluids in die Verteilkanäle 14 vorhanden ist

In Fig. 12 ist ein auf einem Wärmetauscherblock 2 angeordneter Anschlußkasten 47 dargestellt der einen in einem Bogen von 90° abgewinkelten Teil 48 aufweist welcher in den Zulauf 15 übergeht Das Ende des einen Hohlraum 47' mit kreisförmigem Querschnitt aufweisenden Anschlußkastens 47 ist mit einer Platte 49 verschlossen. In dem Anschlußkasten 47 und dem abgebogenen Teil 48 befindet sich eine Verteileinrichtung 50, die aus einem sternförmigen Profilkörper besteht Die Verteileinrichtung 50 besitzt entsprechend der Anzahl der Öffnungen 53 im Anschlußkasten 47, an welche die Rohre des Wärmetauscherblocks 2 angeschlossen sind, die Querschnittsform eines vierzackigen Sterns. Die gewendelte Verteileinrichtung verfügt somit über 4 gewendelte Trennwände 51 und dazwischen befindliche Kanäle 52.

Die Verteileinrichtung 50 wird vor dem Abbiegen des Teiles 48 des Anschlußkastens 47, also im gestreckten Zustand, in den Anschlußkasten eingebracht, und anschließend erfolgt das Abbiegen des Teiles 48 mit der darin befindlichen Verteileinrichtung 50. Die Verformung der Trennwände 51 erfolgt im Bereich des Bogens gleichmäßig, wobei selbstverständlich am Innenradius eine Stauchung und am Außenradius eine Dehnung auftritt, jedoch tritt keine nennenswerte Veränderung der Querschnitte der Kanäle 52 auf. 1 ο

Wie anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben ist, können die Anschlußkästen und die Verteil- bzw. Sammeleinrichtungen aus Metall oder Kunststoff sein. Dabei ist es auch möglich, Teile ungleieher Werkstoffe, also z. B. Kunststoff mit Metall zu kombinieren, je nach Anwendungsfall können an die Dichtheit der einzelnen Kanäle unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. So ist bei der Benutzung des Erfindungsgegenstandes bei einem Kühler oder Heizkörper eines Kraftfahrzeuges eine geringe Leckage völ-Hg ohne irgendwelche Auswirkungen auf die Funktion der Verteileinrichtung. Eine sehr gute Abdichtung kann auch durch Einpressen einer aus Kunststoff bestehenden Verteil- bzw. Sammeleinrichtung in einen metallisehen Anschlußkasten erreicht werden. Schließlich kann auch in bestimmten Fällen eine zusätzliche Abdichtung durch ein Klebemittel zwischen den Enden der Trennwände und der Innenwandung des Anschlußkastens vorgesehen werden. Zur Fixierung der Verteil- bzw. Sammeleinrichtung, insbesondere hinsichtlich einer Verdrehsicherung, ist es besonders vorteilhaft, die Verteil- bzw. Sammeleinrichtung im Anschlußkasten durch radial nach innen gerichtete Verformung des Anschlußkastens zu befestigen.

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

33 Π 579 Paten tansprüche:

1. Wärmetauscher, bestehend aus einem mehrere parallele Rohre und quer dazu angeordnete Rippen umfassenden Wärmetauscherblock sowie mindestens einem Anschlußkasten, in den die Rohre münden, wobei der Anschlußkasten einen Hohlraum mit kreisförmigem Querschnitt aufweist und in dem AnschluBkasten eine Verteileinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileinrichtung (11,29,50) aus einem gewendelten Profilkörper besteht, wobei der Profilkörper einen sternförmigen Querschnitt aufweist und mit seinen Trennwände (13,34,51,56) bildenden Rippen an der Wandung des Hohlraums (5', 24', 47') dichtend anliegt, so daß mehrere wendelförmig verlaufende Kanäle (14, 35, 52) mit einem offenen und einem geschlossenen Ende vorhanden sind und im Bereich jedes Kanals (14,35,52) eine öffnung (9,19-23,39, 53) zum Durchtritt des Fluids vom Anschlußkasten (5, 24, 47) in die Rohre (3) bzw. aus den Rohren vorgesehen ist

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Anschlußkasten (6) mit einer in diesem angeordneten Sammeleinrichtung (12) vorgesehen ist, wobei die Sammeleinrichtung (12) aus einem gewendelten Profilkörper besteht, der hinsichtlich seiner Ausgestaltung der Verteileinrichtung (11) des ersten Anschlußkastens (5) entspricht

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anschlußkasten (24) eine aus einem gemeinsamen Profilkörper gebildete Verteil- und Sammeleinrichtung (29) angeordnet ist und daß zwischen den Trennwänden (34) eine gleiche Anzahl von Verteilkanälen (35) und Sammelkanälen (35') vorhanden ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der Verteil- und Sammeleinrichtung (29) ein Zulauf (27) und an dem anderen Ende ein Ablauf (28) angeordnet ist und daß auf der dem Zulauf (27) zugewandten Seite des Profilkörpers die Sammelkanäle (35') durch eine Endplatte (30) verschlossen und auf der dem Ablauf (28) zugewandten Seite die Verteilkanäle (35) ebenfalls mittels einer Endplatte (31) verschlossen sind.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Zulauf (15) benachbarten Seite des Profilkörpers ein Strömungsverteiler (17) mit einer der Anzahl der Kanäle (14) der Verteileinrichtung (11) entsprechenden Zahl von Auslaßkanälen (18) angeordnet ist

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (19—23) in dem Anschlußkasten (5) unterschiedlich groß ausgebildet sind, wobei die dem Zulauf (15) am nächsten gelegene Öffnung (19) den geringsten Querschnitt und die dem Zulauf (15) am entferntesten gelegene öffnung (23) den größten Querschnitt aufweist.

7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkasten (24) aus Kunststoff besteht und an dem Anschlußkasten (24) Rohranschlußstutzen (37 und 38) zum Anschluß der Wärmetauschrohre (3) angespritzt sind.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileinrichtung (11) auf der dem Zulauf (15) zugewandten Seite kegelförmig ausgebildet ist

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß der Anschlußkasten (5) eine koni-Eche Verjüngung (41) aufweist die in den Zulauf (15) übergeht wobei der öffnungswinkel des Konus dem Winkel des Kegels (42) entspricht und der der Grundfläche des Kegels (42) benachbarte Teil der Kegelmantelfläche durch die konische Verjüngung

(41) abgedeckt ist

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet daß auf der dem Zulauf (15) benachbarten Seite der Verteileinrichtung (11) eine Prallplatte (45) mit einer davorliegenden Wirbelkammer (44) angeordnet ist

11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß die Prallplatte (45) einen der Wirbelkammer (44) zugewandten Rand (46) aufweist

12. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Anschlußkasten (47) einen im Bogen abgewinkelten Teil (48) aufweist und die Verteileinrichtung (50) sich gleichmäßig im Anschlußkasten (47) und dem abgewinkelten Teil (48) erstreckt

13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1—3 und 5—12, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Zulauf (15) oder dem Ablauf (16) entfernt liegende Ende des Anschlußkastens (5,6,47) mittels einer Platte (7,8,49) verschlossen ist

14. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Öffnungen (9) als Drosseln ausgebildet sind.

15. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den Trennwänden (13, 34, 51) und der Wandung des Hohlraums (5', 6', 24', 47') ein Klebemittel vorgesehen ist.

16. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteil- bzw. Sammeleinrichtung (11, 12, 29, 50) im Anschlußkasten (5,6,24,47) durch radial nach innen gerichtete Verformung des Anschlußkastens befestigt ist und gegen Verdrehen gesichert ist.

17. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf (15) vor der Wirbelkammer (44) eine Düse (54) angeordnet ist.