EP1507126A2 - Gas heating device and fin for same - Google Patents
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- EP1507126A2 EP1507126A2 EP04018860A EP04018860A EP1507126A2 EP 1507126 A2 EP1507126 A2 EP 1507126A2 EP 04018860 A EP04018860 A EP 04018860A EP 04018860 A EP04018860 A EP 04018860A EP 1507126 A2 EP1507126 A2 EP 1507126A2
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- F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching
Definitions
- the invention relates to a device for heating Gas streams, in particular for heating interior spaces, such as of motor vehicles, for heating the intake air of engines or the like, with at least one substantially tubular heating unit with arranged on this Fins for heat dissipation to the gas to be heated, in particular Air. It is also on a lamella of such Device directed.
- waste gas heat exchangers For heating the passenger compartment of motor vehicles it is known, using waste gas heat exchangers, the waste heat to use the drive motor.
- the disadvantage here is that especially at low ambient temperatures the Warming up the interior or the passenger compartment with significant delay occurs after several minutes, which is for, the inmates are extremely uncomfortable.
- modern engines have a higher efficiency, so that they generate less waste heat, which is used to heat the Interior of the vehicle in the cold, not more sufficient.
- DE 198 48 169 A1 describes a generic device for the heating of interiors, in particular of Motor vehicles.
- the device has a plurality of for dissipating heat to the gas to be heated lamellae on which in a parallel arrangement on a heated Heating unit in the form of one or more parallel profile tubes, in particular square tubes, sit clamped, with the square tubes or the one or more recesses of the slats push through.
- a heated Heating unit in the form of one or more parallel profile tubes, in particular square tubes, sit clamped, with the square tubes or the one or more recesses of the slats push through.
- For improved heat transfer between the Square tubes and the slats is provided, which the Square tubes facing edges of the openings of the slats forming tubes in contact with each other Turn tabs out of the slat plane.
- the slats at their heat to be heated to the Gas serving areas extending in the longitudinal direction the fins radially away from the tubes or between them extend, with bent out of the lamellar plane Clamps equipped, which at the adjacent one Slat elastic come to rest and the arrangement thus stabilize a large number of slats next to one another.
- the slats - in the longitudinal direction the same considered - the side of the breakthroughs arranged and extending in the longitudinal direction of the slats Beading on which the clamping seat of the slats Stabilize the square tubes.
- the task is based, in a device of the above mentioned type or in a lamella of such a device for improved heat transfer and at the same time for to provide increased dimensional stability of the slats.
- this object is achieved in a device of the type mentioned solved in that the slats are provided with embossments, which of the lamellar plane protrude.
- the invention also provides a lamella for such a heater before that they provided with embossments, which of the lamellar plane protrude.
- Due to the embodiment of the invention is on the one hand a considerably improved over the prior art Heat transfer to the gas to be heated, in particular air, ensured by the imprints on the one hand the Heat exchange surface is increased, on the other hand in particular generates local turbulence of the gas stream to be heated which are favorable for the heat transfer are. It is also possible, in particular, for a flow velocity, which in a conventional - level - Formation of the slats to a laminar flow leads to achieve a turbulent flow, so that the Formation of a substantially constant temperature gradient the gas flow in the area of the surface of the slats prevents and driving the heat transfer temperature difference between lamella and gas flow as a result of Turbulence in the area of the fin surface is increased.
- the turbulence of the gas stream also its contact time with the lamellar surface and thus the increases the heat transfer available residence time.
- the embossings according to the invention confer the lamella increased dimensional stability, so on the one hand Noise of the heater as it is under the action of Vibrations can occur, reliably prevented.
- the embossments are at least at the serving for heat dissipation to the gas to be heated Area of the slats, which extends in the longitudinal direction of the slats substantially radially of the at least one tube stretches away, arranged to be there for a flawless Heat transfer to provide the gas to be heated.
- the fins are preferably clamping on the outside arranged of the tube, as it is quoted from the above DE 198 48 169 A1 is known.
- a plurality of in Flow direction of the gas to be heated in a row arranged slats may be provided, in particular successively arranged rows of embossments of the slats can be provided.
- This particular in rows arranged embossments may preferably in the flow direction to be arranged offset of the gas to be heated.
- the embossing the fins one in the flow direction of the to be heated Gases steep rise and a flatter contrast Have waste.
- the angle of the rise of the imprints against the Slat surface preferably between about 45 ° and about 90 °, in particular between about 60 ° and about 90 °, e.g.
- the angle can be the waste of the imprints against the lamellar surface preferably between about 1 ° and about 45 °, in particular between about 1 ° and about 30 °, e.g. between about 5 ° and about 20 °, amount.
- a preferred embodiment provides that the imprints the lamellae formed substantially round or polygonal are, for example, quadrangular, in particular essentially trapezoidal or rectangular could be.
- embossments the lamellae formed substantially V-shaped are, with the top of the "V" of the substantially V-shaped Embossing of the lamellae with advantage against the oncoming, can be arranged to be heated gas. Also through such trained lamellae can be on the one hand Create turbulence of the gas stream, on the other hand act the V-shaped embossments in the lamellar plane in the manner of Baffles, so that the inflowing gas from its direction of flow deflected outwards along the thighs of the "V" and the contact time of the gas flow at the surface the fins is increased.
- the legs of the "V" of the substantially V-shaped embossments can either have an approximately linear extension direction or also an approximately circular or elliptical segment-shaped Have extension direction, wherein at the latter alternative advantageously one of the direction of flow of the gas considered convex curvature have to divert the gas flow such that a As long as possible contact time with the lamellar surface results.
- the opening angle of the "V" of the direction of flow to be heated Gas successively arranged V-shaped embossments of Slats in the direction of flow of the gas increases, so that one each of the V-shaped embossments for further deflection the gas flow and thus at the same time for effective turbulence of the same worries.
- embossing depending on the application, can also be designed differently, for example, in the manner of rectilinear and / or curved Stegen, which is particularly useful if the Slats passing gas flow is to undergo a diversion, as in particular in curved air ducts Of motor vehicles is often the case.
- the invention in a generic device, in which the slats are clamped on the outside of the Pipe are arranged, further, that the slats at least surrounding a designed as a profile tube tube Have breakthrough and at least two opposite Edges of the openings under formation of the Lamellar plane bent out tabs are bent, wherein the opposite edges through substantially perpendicular interrupted slots arranged for the breakthrough are, so that a plurality of in the extension direction of the Edges edges arranged side by side is formed.
- Such an embodiment is particularly advantageous, if the profile tube, on which the lamella clamped sit up, clamped in the interior of the pipe PTC elements or similar, jammed devices is heated, since in this case a subsequent Expansion of the equipped with the seated slats Tube for achieving an improved clamping seat of the slats on the outside of the tube to loosen the in Lead inside the pipe clamped heaters would and thus excretes.
- the inventive training the slotted lugs of the slats makes in any case such expansion of the tube dispensable and ensures perfect heat conduction between the profile tube and the outside clamped Lamellae.
- tubular heating unit relatively flat profile tube with substantially rectangular cross-section used, so in particular also the two opposite longitudinal edges of Breakthroughs of the slats by the substantially vertical interrupted slots arranged for the breakthrough while the two other opposite transverse edges the openings of the slats formed continuously are.
- the breakthroughs each have at least one further imprint , wherein the further embossments with advantage in Shape of parallel to the longitudinal direction of the lamellae arranged beads may be formed, as it is made the initially cited DE 198 48 169 A1 known per se is.
- the Clamping tabs on at least two opposite ends of Slats are arranged, in particular of at least a part of the bent out of the lamellar plane Cross edges of the slats can be formed.
- the slats and optionally the tubular heating unit Conveniently consist of a material with good Thermal conductivity, such as a metal sheet, preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
- the heater shown in Fig. 1 according to the invention in the illustrated embodiment, two in the drawing plane successively arranged tubular heating units in the form of profile tubes 2, of which in Fig. 1, only the front profile tube 2 is visible.
- each of the profile tubes 2 integrally formed in the form of a square tube and inside, e.g. with a not shown in Fig. 2
- Heating device in the form of resistance elements provided with a mounting frame made of insulating material, like polyamide (Ultramid®, BASF AG), several plate-shaped PTC elements included in the mounting frame are arranged one over the entire mounting frame extending contact track and the contact track covering Insulating plate include (also not shown).
- the mounting frame can otherwise according to the Mounting frame according to DE 198 48 169 A1 be formed.
- the PTC elements used for heating which are familiar as such, for example according to the EP 0 379 873 B1.
- the edges are the designed as a square tubes profile tubes 2 respectively rounded. This does not only apply to the outer edges 3, but also for the edges arranged inside 4.
- the height h of the profile tubes 2 changes over its width b, with the lowest height about in the Center is reached. These height changes are only slightly and are in the range of about 0.4 mm. Because the Height of the longitudinal leg 5 of the profile tubes 2 substantially is constant, the same applies to the inner diameter the profile tubes 2.
- the profile tubes 2 therefore have at Inside 6 of their longitudinal legs 5 a spherical training or a concave shape, whereby an excellent Clamping arranged in the interior of the profile tubes 2 and for heating the same serving PTC elements (not shown) in the profile tubes 2 is achieved.
- Fig. 1 sit on the outside of the Profile tubes 2 by means of clamping connections friction and heat-resistant Slats 7, which for heat to be heated Gas, e.g. Air, serve and in parallel order arranged in the direction of extension of the tubes 2 one behind the other are.
- Gas e.g. Air
- the direction indicated by the arrow A flow the fins 7 with the gas to be heated is approximately parallel to the lamellar plane and perpendicular to the extension direction the profile tubes 2 provided so that the gas flow between the profile tubes 2 and the lamellae 13 arranged thereon passes through while sweeping the lamellar plane.
- the provided with the slats 13 profile tubes 2 are on its one end 2a on a plug-in flange 8 and on her other end 2b fixed to a screw 9.
- the Ends 2a, 2b of the profile tubes 2 are in recesses 10 in the plug-in flange 8 and in corresponding recesses (not shown) inserted in the screw 9 and by caulking on the support frame thus formed established.
- the material of the profile tubes 2, e.g. Aluminum or an alloy thereof is optional for better fixation at the ends 2a, 2b of Profile tubes 2 slightly compressed.
- the between the profile tubes 2 and the support frame provided clamping connection can in the rest of the DE 198 48 169 A1 described Be formed manner.
- Fig. 3 shows a plan view of a blank of a primalamelle 7 (see Fig. 4 to 10), which of a e.g. obtained by a punching process flat blank an aluminum sheet is obtained.
- the blank is provided with two openings 11, which in the area of his longitudinal ends are provided and substantially in the transverse direction of the blank or the thereof to be obtained Extend lamella.
- the openings 11 are used for Pass each one of the two profile tubes 2 of the heater 1 of FIG. 1. For this purpose, as below Referring to Fig.
- the Breakthroughs 11 delimiting edges to form tabs bent out of the lamellar plane, leaving itself a reliable and permanent clamping connection of the slats 7 on the outside of the profile tubes 2 results.
- the Longitudinal edges of the apertures 11 are perpendicular from two to these slots 12 arranged approximately equidistant divided so that when bending these edges three in the direction of extension of the edges arranged side by side Tabs (Fig. 4 ff) show that a flawless Contact with the profile tubes 2 (Fig. 1) and thus a good Ensure heat transfer.
- the training of the two Breakthroughs 11 is identical.
- the blank is also at its transverse edges with an approximately central projecting area 13 equipped, which by perpendicular to the transverse edges Slits 14 is limited.
- the protruding ones are used Areas 13 of the transverse edges of the blank for training one clamping lug bent out of the lamellar plane, which for elastic conditioning on a respectively adjacent Slat 7 is provided (see Fig. 1) and the parallel Arrangement of a plurality of lamellae 7 on the Profile tubes 2 thus stabilized.
- FIG. 7 to show 10 shows a second embodiment of a heat-dissipating blade 7b, which have each been obtained from a blank according to FIG. 3 are.
- the lamellae 7a, 7b differ only by the embodiment of the explained below in detail Imprints 15 on much of her between the Breakthroughs 11 arranged central area, which serves to dissipate heat to the gas to be heated and in Longitudinal direction of the slats 7a, 7b substantially radially from the two openings 11 passing through the profile tubes 2 (Fig. 1) extends away.
- the two are in the longitudinal direction of the lamellae 7a, 7b opposite Edges, which limit the apertures 11, arcuate with the formation of bent out of the lamellar plane Tabs 16 bent.
- the slots 12 provide for a subdivision of the tabs 16 in the longitudinal direction the breakthroughs 11 limiting longitudinal edges, so that three adjacent tabs 16a, 16b, 16c (Fig. 4, 5 and 7, 8) are formed, which is slightly concave configuration of the longitudinal leg 5 of the Adjust profile tubes 2 (Fig. 2) and for a flawless Clamping seat of the slats 7a, 7b on the profile tube 2 and in particular for a good heat transfer between them to care.
- the tabs 18 have one over their direction of extension one constant distance to each other, the substantially the width b (Fig. 2) of the profile tubes 2 corresponds. These tabs 18 serve to stabilize the clamping seat the lamellae 7a, 7b on the profile tubes. 2
- the slats 7a, 7b in the region of the openings 11 are also parallel to the tabs 18 extending Seams 19 are provided, which with respect to the longitudinal direction the lamellae 7a, 7b laterally of the openings 11 are arranged and stamped out of the lamellar plane.
- the stamping can be opposite or corresponding the deflection of the tabs 16, 18 be provided wherein the embossment is carried out such that the slat surface is not broken. Stabilize the beads 19 the lamellae 7a, 7b in the region of the openings 11th
- the projecting central portions 13 of the opposite Transverse edges of the fins 7a, 7b are under formation in each case a clamping tab 21 approximately arcuately from the slat plane bent out, the clamping tabs 21 for elastic attachment to a respective adjacent lamella 7a, 7b of the heating device 1 according to FIG. 1 are provided.
- the clamping tabs 21 can in the same or in the opposite Direction as the edges of the apertures 11 bent be and with the lamellar plane an angle ⁇ of For example, form about 50 ° ( Figures 6 and 9).
- Both the slat 7a shown in FIGS. 4 to 6 and also the lamella 7b according to FIGS. 7 to 10 is finally embossed 15 provided, while maintaining a continuous surface of the lamella 7 of the lamellar plane protrude, without the lamella 7 to form breakthroughs to enforce.
- the embossments 15 are practical over the entire heat to be heated to the Gas serving area arranged, which is in the longitudinal direction the lamellae 7a, 7b substantially radially of the the apertures 11 passing through the profile tubes 2 (Fig. 1) extends away.
- the illustrated embodiments which are equipped with two openings 11 and accordingly for a heating device 1 with two profile tubes 2 provided that this area is the between the apertures 11 arranged portion of the slats 7a, 7b.
- the fin 7a has embossments 15a with a substantially rectangular base and one in essence trapezoidal, obliquely upwardly projecting from the lamellar plane Surface on, with a plurality of in the flow direction A of the gas to be heated arranged one behind the other Rows of such embossments 15 a is provided, which with respect to the flow direction A are arranged offset.
- the embossments 15a are the - in the present embodiment four - series of embossments 15a of identical Shape and so on by means of an embossing process applied to the lamellar plane, that the embossments 15 a indeed protruding from the lamellar plane or at the opposite Side of the blade 15a withdrawn with respect to the lamellar plane are, but - as already mentioned - the lamella 7a not enforce.
- the individual imprints 15 are in this case designed such that they are one in the flow direction A of the gas to be heated steep increase of, for example about 85 ° and on the other hand flatter, itself over the entire height of the obliquely upwardly projecting Trapezes of the embossments 15 extending waste of example about 10 ° (see in particular Fig. 5).
- the embossings 15a give the lamellae 7a on the one hand a increased dimensional stability, so that it is stiffened and it even with continuous exposure to vibration not to an undesirable noise development comes.
- each of the embossments 15a generates swirls of the same sweeping gas flow (arrow A) and increase additionally the heat exchange surface of the fin 15a, so that the heat exchange between the fin 15a and the one to be heated Gas is significantly improved. All the more so as by the turbulences occurring at the embossings 15a the gas stream A can achieve a turbulent flow.
- the embossings 15b of the lamella 7b according to FIGS. 7 to 9 differ from the embossments 15a of FIG. 4 to 6 shown lamina 7a by their substantially V-shaped Shape.
- the tip of the "V” is the imprint 15b against the flow direction A of the inflowing, too heated gas, so that at the top of the "V” is a stagnation point formed and the gas along the Leg of the "V” is deflected laterally.
- the tip of the "V” is the imprint 15b against the flow direction A of the inflowing, too heated gas, so that at the top of the "V” is a stagnation point formed and the gas along the Leg of the "V” is deflected laterally.
- the contact time of the gas on the lamellar surface increased due to the deflections.
- the legs of the "V" on a linear extension direction where they Of course, also circular or elliptical segment-shaped may be formed bent.
- the gas passing over the lamellar plane undergoes several more Deflections or multiple turbulences, so that too
- a turbulent flow can be achieved and the heat exchange between the fin 15b and the gas flow especially is effectively improved.
- embossments 15 on any Be fashion differently designed, as long as they are on the one hand to stabilize the board which the blade 7 is made, on the other hand in particular Turbulence in the sweeping gas stream A produce.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Gasströmen, insbesondere zum Beheizen von Innenräumen, wie von Kraftfahrzeugen, zum Erwärmen der Ansaugluft von Motoren oder dergleichen, mit wenigstens einer im Wesentlichen rohrförmigen Erwärmungseinheit mit auf dieser angeordneten Lamellen zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas, insbesondere Luft. Sie ist ferner auf eine Lamelle einer solchen Vorrichtung gerichtet.The invention relates to a device for heating Gas streams, in particular for heating interior spaces, such as of motor vehicles, for heating the intake air of engines or the like, with at least one substantially tubular heating unit with arranged on this Fins for heat dissipation to the gas to be heated, in particular Air. It is also on a lamella of such Device directed.
Zur Beheizung der Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, unter Einsatz von Abgaswärmetauschern die Abwärme des Antriebsmotors zu verwenden. Nachteilig hierbei ist, dass insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Aufwärmung des Innenraums bzw. der Fahrgastzelle erst mit deutlicher Verzögerung nach mehreren Minuten eintritt, was für ,die Insassen äußerst unangenehm ist. Darüber hinaus weisen moderne Motoren einen höheren Wirkungsgrad auf, so dass sie weniger Abwärme erzeugen, welche zur Erwärmung des Innenraums des Kraftfahrzeugs bei großer Kälte nicht mehr ausreicht.For heating the passenger compartment of motor vehicles it is known, using waste gas heat exchangers, the waste heat to use the drive motor. The disadvantage here is that especially at low ambient temperatures the Warming up the interior or the passenger compartment with significant delay occurs after several minutes, which is for, the inmates are extremely uncomfortable. Furthermore modern engines have a higher efficiency, so that they generate less waste heat, which is used to heat the Interior of the vehicle in the cold, not more sufficient.
Die DE 198 48 169 A1 beschreibt eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Beheizung von Innenräumen, insbesondere von Kraftfahrzeugen. Die Vorrichtung weist eine Vielzahl von zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas vorgesehenen Lamellen auf, welche in paralleler Anordnung auf einer beheizbaren Erwärmungseinheit in Form eines oder mehrerer parallel angeordneter Profilrohre, insbesondere Vierkantrohre, klemmend aufsitzen, wobei das bzw. die Vierkantrohre jeweils eine bzw. mehrere Ausnehmungen der Lamellen durchsetzen. Zur verbesserten Wärmeübertragung zwischen den Vierkantrohren und den Lamellen ist vorgesehen, die den Vierkantrohren zugewandten Ränder der Durchbrüche der Lamellen unter Bildung von mit den Rohren in Kontakt stehenden Laschen aus der Lamellenebene heraus umzubiegen. Ferner sind die Lamellen an ihren zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas dienenden Bereichen, welche sich in Längsrichtung der Lamellen radial von den Rohren weg bzw. zwischen diesen erstrecken, mit aus der Lamellenebene herausgebogenen Klemmlaschen ausgestattet, welche an der jeweils benachbarten Lamelle elastisch zur Anlage gelangen und die Anordnung einer Vielzahl von Lamellen nebeneinander somit stabilisieren. Schließlich weisen die Lamellen - in Längserstreckungsrichtung derselben betrachtet - seitlich der Durchbrüche angeordnete und in Längsrichtung der Lamellen verlaufende Sicken auf, welche den Klemmsitz der Lamellen auf den Vierkantrohren stabilisieren.DE 198 48 169 A1 describes a generic device for the heating of interiors, in particular of Motor vehicles. The device has a plurality of for dissipating heat to the gas to be heated lamellae on which in a parallel arrangement on a heated Heating unit in the form of one or more parallel profile tubes, in particular square tubes, sit clamped, with the square tubes or the one or more recesses of the slats push through. For improved heat transfer between the Square tubes and the slats is provided, which the Square tubes facing edges of the openings of the slats forming tubes in contact with each other Turn tabs out of the slat plane. Further are the slats at their heat to be heated to the Gas serving areas extending in the longitudinal direction the fins radially away from the tubes or between them extend, with bent out of the lamellar plane Clamps equipped, which at the adjacent one Slat elastic come to rest and the arrangement thus stabilize a large number of slats next to one another. Finally, the slats - in the longitudinal direction the same considered - the side of the breakthroughs arranged and extending in the longitudinal direction of the slats Beading on which the clamping seat of the slats Stabilize the square tubes.
Aufgrund des Klemmsitzes der Lamellen auf den Profilrohren können bei Temperaturveränderungen auftretende Dimensionsänderungen sowohl der Lamellen als auch der Rohre ausgeglichen werden, so dass ein dauerhafter und gegenüber Vibrationen stabiler Sitz der Lamellen unter Gewährleistung einer steten Wärmeübertragung zwischen Vierkantrohr und Lamellen sichergestellt ist.Due to the clamping seat of the slats on the profile tubes can change the dimensions of temperature changes balanced both the slats and the pipes be so durable and against vibration stable seat of the slats while ensuring a constant heat transfer between square tube and lamellae is ensured.
Zwar führt ein derartiges Heizelement aufgrund seiner Unabhängigkeit von der Abwärme des Antriebsmotors verhältnismäßig schnell zu einer Erwärmung der Fahrgastzelle und wird auch bei Fahrzeugen mit modernen Motoren mit hohem Wirkungsgrad eine dauerhafte Erwärmung der Fahrgastzelle auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen sichergestellt. Indes weisen die Lamellen der bekannten Vorrichtung einerseits eine verhältnismäßig schlechte Formstabilität auf, was insbesondere im Falle von Vibrationen, wie sie beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs zwangsläufig auftreten, zu unerwünschten Geräuschen führt und überdies fertigungstechnische Probleme nach sich zieht, wobei die Lamellen z.B. anlässlich des Stanzvorgangs verbogen werden und als Ausschuss anfallen. Andererseits hat sich insbesondere die Wärmeübertragung der Lamellen als verbesserungsbedürftig erwiesen, was vornehmlich damit zusammenhängt, dass der zu erwärmende Gasstrom die zur Verfügung stehende Wärmetauschfläche der Lamellen verhältnismäßig schnell passiert. Überdies kann es insbesondere im Falle von oberflächigen Unebenheiten der Profilrohre vorkommen, dass die mit diesen in Kontakt stehenden, an den Rändern der Durchbrüche der Lamellen angeordneten Laschen nur teilweise, z.B. nur punktuell, an den Profilrohren anliegen, so dass auch hier eine nur unzureichende Wärmeübertragung stattfindet.Although such a heating element leads due to its independence from the waste heat of the drive motor proportionally quickly warms the passenger compartment and becomes also with vehicles with modern engines with high efficiency a permanent warming of the passenger compartment as well ensured at low ambient temperatures. however have the slats of the known device on the one hand a relatively poor dimensional stability, in particular in the case of vibration, as in operation inevitably occur in a motor vehicle Noise leads and also manufacturing problems entails, the lamellae e.g. on the occasion of punching process and incurred as a committee. On the other hand, in particular, the heat transfer the lamellae needed to be improved, which primarily related to the being heated Gas flow the available heat exchange surface of the Slats happened relatively quickly. Moreover, it can especially in the case of surface irregularities of the Profile tubes occur that in contact with these, arranged at the edges of the openings of the slats Tabs only partially, e.g. only selectively, to the Profile tubes abut, so that here too inadequate Heat transfer takes place.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art bzw. bei einer Lamelle einer solchen Vorrichtung für eine verbesserte Wärmeübertragung und zugleich für eine erhöhte Formstabilität der Lamellen zu sorgen. Based on this prior art, the invention the task is based, in a device of the above mentioned type or in a lamella of such a device for improved heat transfer and at the same time for to provide increased dimensional stability of the slats.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Lamellen mit Prägungen versehen sind, welche von der Lamellenebene vorstehen.According to the invention, this object is achieved in a device of the type mentioned solved in that the slats are provided with embossments, which of the lamellar plane protrude.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ferner bei einer Lamelle für eine solche Heizvorrichtung vor, dass sie mit Prägungen versehen ist, welche von der Lamellenebene vorstehen.To solve this problem, the invention also provides a lamella for such a heater before that they provided with embossments, which of the lamellar plane protrude.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist einerseits ein gegenüber dem Stand der Technik erheblich verbesserter Wärmeübergang an das zu erwärmende Gas, insbesondere Luft, sichergestellt, indem durch die Prägungen einerseits die Wärmetauschfläche vergrößert wird, andererseits insbesondere lokale Verwirbelungen des zu erwärmenden Gasstroms erzeugt werden können, welche für den Wärmeübergang günstig sind. Dabei ist es insbesondere auch möglich, bei einer Anströmgeschwindigkeit, welche bei einer herkömmlichen - ebenen - Ausbildung der Lamellen zu einer Laminarströmung führt, eine turbulente Strömung zu erzielen, so dass die Ausbildung eines im Wesentlichen konstanten Temperaturgradienten des Gasstroms im Bereich der Oberfläche der Lamellen verhindert und die für den Wärmeübergang treibende Temperaturdifferenz zwischen Lamelle und Gasstrom infolge der Turbulenzen im Bereich der Lamellenoberfläche erhöht wird. Zugleich wird durch die Verwirbelungen des Gasstroms auch dessen Kontaktzeit mit der Lamellenoberfläche und somit die zum Wärmeübergang zur Verfügung stehende Verweilzeit erhöht. Überdies ist es durch entsprechende Anordnung der Prägungen möglich, für eine jeweils gewünschte Leitung bzw. Umlenkung des zu erwärmenden Gasstroms zu sorgen, was insbesondere im Falle des Einsatzes der Heizvorrichtung in Kraftfahrzeugen von Vorteil ist, welche konstruktionsbedingt in der Regel Luftkanäle mit mehreren Krümmungen aufweisen. Ferner verleihen die erfindungsgemäßen Prägungen der Lamelle eine erhöhte Formstabilität, so dass einerseits Geräusche der Heizvorrichtung, wie sie unter Einwirkung von Vibrationen auftreten können, zuverlässig verhindert werden. Dies gilt sowohl für die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beheizen der Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen als auch im Falle ihrer Verwendung zum Vorwärmen der Ansaugluft von Verbrennungsmotoren, wie es vornehmlich bei Dieselmotoren durchgeführt wird. Andererseits werden Verbiegungen der Lamellen bei der Herstellung bzw. bei der Weiterverarbeitung, z.B. beim Stanzvorgang, vermieden, so dass eine effektive Massenproduktion unter weitestgehender Vermeidung von Ausschuss gewährleistet ist.Due to the embodiment of the invention is on the one hand a considerably improved over the prior art Heat transfer to the gas to be heated, in particular air, ensured by the imprints on the one hand the Heat exchange surface is increased, on the other hand in particular generates local turbulence of the gas stream to be heated which are favorable for the heat transfer are. It is also possible, in particular, for a flow velocity, which in a conventional - level - Formation of the slats to a laminar flow leads to achieve a turbulent flow, so that the Formation of a substantially constant temperature gradient the gas flow in the area of the surface of the slats prevents and driving the heat transfer temperature difference between lamella and gas flow as a result of Turbulence in the area of the fin surface is increased. At the same time, the turbulence of the gas stream also its contact time with the lamellar surface and thus the increases the heat transfer available residence time. Moreover, it is by appropriate arrangement of Imprints possible for a respective desired line or To provide diversion of the gas stream to be heated, which in particular in case of using the heater in Motor vehicles is advantageous, which by design usually have air ducts with multiple curvatures. Furthermore, the embossings according to the invention confer the lamella increased dimensional stability, so on the one hand Noise of the heater as it is under the action of Vibrations can occur, reliably prevented. This applies both to the use of the invention Device for heating the passenger compartment of motor vehicles as well as in the case of their use for preheating the intake air of internal combustion engines, as it mainly carried out in diesel engines. On the other hand Bending of the lamellae in the manufacture or in the Further processing, e.g. during punching, avoided, so that effective mass production is by far the most Prevention of rejects is ensured.
Mit "Prägungen" der Lamellen im Sinne der Erfindung sind im übrigen ausschließlich solche Verformungen der im allgemeinen ebenen Lamellenebene angesprochen, welche die Lamellenebene nicht durchsetzen, d.h. es sind jedenfalls keine die Lamellenebene durchsetzende Durchbrüche bzw. Löcher im Bereich der Prägungen vorhanden, welche die Formstabilität der Lamellen beeinträchtigen könnten. Die erfindungsgemäßen Prägungen der Lamellen sind folglich ausschließlich unter Aufrechterhaltung einer undurchbrochenen Oberfläche an den Lamellen angeordnet. Solche Prägungen unter Aufrechterhaltung einer undurchbrochenen Lamellenebene haben sich ferner insbesondere aus Gründen einer besseren Wärmeleitung innerhalb der Lamellen von ihren mit der rohrförmigen Erwärmungseinheit in wärmeleitendem Kontakt stehenden Bereichen bis an den Umfangsbereich der Lamellen als günstig erwiesen.With "embossing" of the slats in the context of the invention are in the rest only such deformations of the general level slat plane addressed which the lamellar plane do not enforce, i. At any rate, they are not the ones Slats penetrating openings or holes in the area the imprints exist, which the dimensional stability could affect the slats. The invention Embossments of the slats are therefore exclusively under Maintaining an unbroken surface on the Slats arranged. Such imprints while maintaining an uninterrupted lamellar plane have further especially for reasons of better heat conduction within the fins of their with the tubular heating unit in thermally conductive contact areas proved to be favorable to the peripheral region of the slats.
In zweckmäßiger Ausgestaltung sind die Prägungen zumindest an dem zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas dienenden Bereich der Lamellen, welcher sich in Längsrichtung der Lamellen im Wesentlichen radial von dem wenigstens einen Rohr weg erstreckt, angeordnet, um dort für einen einwandfreien Wärmeübergang an das zu erwärmende Gas zu sorgen.In an expedient embodiment, the embossments are at least at the serving for heat dissipation to the gas to be heated Area of the slats, which extends in the longitudinal direction of the slats substantially radially of the at least one tube stretches away, arranged to be there for a flawless Heat transfer to provide the gas to be heated.
Die Lamellen sind vorzugsweise klemmend auf der Außenseite des Rohres angeordnet, wie es an sich aus der eingangs zitierten DE 198 48 169 A1 bekannt ist.The fins are preferably clamping on the outside arranged of the tube, as it is quoted from the above DE 198 48 169 A1 is known.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gases hintereinander angeordneter Lamellen vorgesehen sein, wobei insbesondere hintereinander angeordnete Reihen von Prägungen der Lamellen vorgesehen sein können. Diese insbesondere in Reihen angeordneten Prägungen können bevorzugt in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gases versetzt angeordnet sein. Eine solche Ausgestaltung der Lamellen ist einerseits einfach und kostengünstig herstellbar, andererseits lassen sich insbesondere eine Vielzahl von Verwirbelungen des die Lamellenebene überstreichenden Gasstroms sowie insbesondere auch Turbulenzen erzielen, was - wie bereits erwähnt - für einen verbesserten Wärmeübergang der Lamellen an den Gasstrom sowie für eine verbesserte Wärmeleitung innerhalb des Gasstroms günstig ist.In an advantageous embodiment, a plurality of in Flow direction of the gas to be heated in a row arranged slats may be provided, in particular successively arranged rows of embossments of the slats can be provided. This particular in rows arranged embossments may preferably in the flow direction to be arranged offset of the gas to be heated. A Such a design of the slats is on the one hand easy and inexpensive to produce, on the other hand can be in particular a large number of turbulences of the lamellar plane sweeping gas flow and in particular also turbulence, which - as already mentioned - for an improved heat transfer of the fins to the gas flow as well as for improved heat conduction within the Gas flow is favorable.
Um die Wärmeübertragung zwischen den Prägungen der Lamellen und dem zu erwärmenden Gasstrom weiter zu verbessern, sieht eine besonders bevorzugte Ausgestaltung vor, dass die Prägungen der Lamellen einen in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gases steilen Anstieg und einen demgegenüber flacheren Abfall aufweisen. Auf diese Weise wird eine Art Staupunkt des anströmenden Gases und werden somit auf effektive Weise Verwirbelungen bzw. Turbulenzen erzeugt. Während der Winkel des Anstiegs der Prägungen gegenüber der Lamellenoberfläche vorzugsweise zwischen etwa 45° und etwa 90°, insbesondere zwischen etwa 60° und etwa 90°, z.B. zwischen etwa 70° und etwa 90°, betragen kann, kann der Winkel des Abfalls der Prägungen gegenüber der Lamellenoberfläche vorzugsweise zwischen etwa 1° und etwa 45°, insbesondere zwischen etwa 1° und etwa 30°, z.B. zwischen etwa 5° und etwa 20°, betragen.To heat transfer between the embossments of the slats and to further improve the gas flow to be heated, sees a particularly preferred embodiment, that the embossing the fins one in the flow direction of the to be heated Gases steep rise and a flatter contrast Have waste. In this way, a kind Stagnation point of the inflowing gas and are thus on effective Produces turbulence or turbulence. While the angle of the rise of the imprints against the Slat surface preferably between about 45 ° and about 90 °, in particular between about 60 ° and about 90 °, e.g. between can be about 70 ° and about 90 °, the angle can be the waste of the imprints against the lamellar surface preferably between about 1 ° and about 45 °, in particular between about 1 ° and about 30 °, e.g. between about 5 ° and about 20 °, amount.
Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Prägungen der Lamellen im Wesentlichen rund oder mehreckig ausgebildet sind, wobei sie beispielsweise viereckig, insbesondere im Wesentlichen trapezförmig oder rechteckig, ausgebildet sein können.A preferred embodiment provides that the imprints the lamellae formed substantially round or polygonal are, for example, quadrangular, in particular essentially trapezoidal or rectangular could be.
Eine andere bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Prägungen der Lamellen im Wesentlichen V-förmig ausgebildet sind, wobei die Spitze des "V" der im Wesentlichen V-förmigen Prägung der Lamellen mit Vorteil entgegen dem anströmenden, zu erwärmenden Gas angeordnet sein kann. Auch durch solchermaßen ausgebildete Lamellen lassen sich einerseits Verwirbelungen des Gasstroms erzeugen, andererseits wirken die V-förmigen Prägungen in der Lamellenebene nach Art von Leitblechen, so dass das anströmende Gas aus seiner Anströmrichtung entlang den Schenkeln des "V" nach außen umgelenkt und die Kontaktzeit des Gasstroms an der Oberfläche der Lamellen erhöht wird.Another preferred embodiment provides that the embossments the lamellae formed substantially V-shaped are, with the top of the "V" of the substantially V-shaped Embossing of the lamellae with advantage against the oncoming, can be arranged to be heated gas. Also through such trained lamellae can be on the one hand Create turbulence of the gas stream, on the other hand act the V-shaped embossments in the lamellar plane in the manner of Baffles, so that the inflowing gas from its direction of flow deflected outwards along the thighs of the "V" and the contact time of the gas flow at the surface the fins is increased.
Die Schenkel des "V" der im Wesentlichen V-förmigen Prägungen der Lamellen können entweder eine etwa lineare Erstreckungsrichtung oder auch eine etwa kreis- oder ellipsensegmentförmige Erstreckungsrichtung aufweisen, wobei sie bei letztgenannter Alternative in vorteilhafter Weise eine von der Anströmrichtung des Gases betrachtet konvexe Krümmung aufweisen, um den Gasstrom derart umzuleiten, dass sich eine möglichst lange Kontaktzeit mit der Lamellenfläche ergibt. The legs of the "V" of the substantially V-shaped embossments The lamellae can either have an approximately linear extension direction or also an approximately circular or elliptical segment-shaped Have extension direction, wherein at the latter alternative advantageously one of the direction of flow of the gas considered convex curvature have to divert the gas flow such that a As long as possible contact time with the lamellar surface results.
Bevorzugt sind mehrere V-förmige Prägungen der Lamellen in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gases hintereinander angeordnet, wobei der Öffnungswinkel des "V" der V-förmigen Prägungen der Lamellen unterschiedlich groß sein kann. In diesem Fall kann ferner vorgesehen sein, dass der Öffnungswinkel des "V" der in Strömungsrichtung des zu erwärmenden Gases hintereinander angeordneten V-förmigen Prägungen der Lamellen in Strömungsrichtung des Gases zunimmt, so dass eine jede der V-förmigen Prägungen für eine weitere Umlenkung des Gasstroms und somit zugleich für effektive Verwirbelungen desselben sorgt.Preference is given to several V-shaped embossments of the slats in Flow direction of the gas to be heated in a row arranged, wherein the opening angle of the "V" of the V-shaped Embossments of the slats can be different in size. In In this case, it may further be provided that the opening angle of the "V" of the direction of flow to be heated Gas successively arranged V-shaped embossments of Slats in the direction of flow of the gas increases, so that one each of the V-shaped embossments for further deflection the gas flow and thus at the same time for effective turbulence of the same worries.
Selbstverständlich können die Prägungen, je nach Anwendungsfall, auch beliebig andersartig ausgestaltet sein, beispielsweise nach Art von geradlinigen und/oder gebogenen Stegen, was insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn der die Lamellen passierende Gasstrom eine Umlenkung erfahren soll, wie es insbesondere in Krümmungen aufweisenden Luftleitungen von Kraftfahrzeugen häufig der Fall ist.Of course, the embossing, depending on the application, can also be designed differently, for example, in the manner of rectilinear and / or curved Stegen, which is particularly useful if the Slats passing gas flow is to undergo a diversion, as in particular in curved air ducts Of motor vehicles is often the case.
Zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems sieht die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Lamellen klemmend auf der Außenseite des Rohres angeordnet sind, ferner vor, dass die Lamellen wenigstens einen das als Profilrohr ausgebildete Rohr umgebenden Durchbruch aufweisen und wenigstens zwei gegenüberliegende Ränder der Durchbrüche unter Bildung von aus der Lamellenebene herausgebogenen Laschen umgebogen sind, wobei die gegenüberliegenden Ränder durch im Wesentlichen senkrecht zu dem Durchbruch angeordnete Schlitze unterbrochen sind, so dass eine Mehrzahl von in Erstreckungsrichtung der Ränder nebeneinander angeordneter Laschen gebildet ist. Durch eine solche Ausgestaltung wird nicht nur die Wärmeübertragung der Lamellen an das zu erwärmende Gas, sondern insbesondere auch der Wärmeübergang der beheizten Profilrohre an die Lamellen verbessert, indem die Mehrzahl von durch Schlitze beabstandeten Laschen, welche an der Außenseite der Profilrohre klemmend aufsitzen, einen möglichst großen Kontaktbereich mit dem beheizten Profilrohr aufweisen. Insbesondere werden hierdurch auch oberflächige Unebenheiten der Profilrohre ausgeglichen, da die nebeneinander angeordneten Laschen einerseits im Vergleich mit einer durchgehenden Lasche kürzer sind und somit die Elastizität des Materials der Lamelle gewisse Unebenheiten des Profilrohrs besser ausgleichen kann; andererseits tritt jede der Laschen mit dem Profilrohr in Klemmkontakt, so dass selbst bei verhältnismäßig großen Unebenheiten des Profilrohrs jede der Laschen an zumindest einer Kontaktstelle mit dem Profilrohr in klemmendem Kontakt steht.To solve the problem underlying the invention sees the invention in a generic device, in which the slats are clamped on the outside of the Pipe are arranged, further, that the slats at least surrounding a designed as a profile tube tube Have breakthrough and at least two opposite Edges of the openings under formation of the Lamellar plane bent out tabs are bent, wherein the opposite edges through substantially perpendicular interrupted slots arranged for the breakthrough are, so that a plurality of in the extension direction of the Edges edges arranged side by side is formed. By such a configuration, not only the heat transfer becomes the lamellae to the gas to be heated, but in particular, the heat transfer of the heated profile tubes improved to the slats by the plurality of slits spaced by slots which are on the outside the profile tubes clamped, a possible have large contact area with the heated profile tube. In particular, this also surface imperfections the profile tubes balanced as the side by side arranged tabs on the one hand compared with a continuous tab are shorter and thus the elasticity the material of the lamella certain unevenness of the profile tube can compensate better; on the other hand, each of the Tabs with the profile tube in clamping contact, so that yourself at relatively large bumps of the profile tube each the tabs on at least one contact point with the Profile tube is in clamping contact.
Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Profilrohr, auf welchem die Lamellen klemmend aufsitzen, von im Innern des Rohres festgeklemmten PTC-Elementen oder ähnlichen, klemmend festgelegten Einrichtungen erwärmt ist, da in diesem Fall eine nachträgliche Aufweitung des mit den aufsitzenden Lamellen bestückten Rohres zur Erzielung eines verbesserten Klemmsitzes der Lamellen auf der Außenseite des Rohres zu einem Lösen der im Innern des Rohres festgeklemmten Heizeinrichtungen führen würde und somit ausscheidet. Die erfindungsgemäße Ausbildung der mit Schlitzen versehenen Laschen der Lamellen macht in jedem Fall eine solche Aufweitung des Rohres entbehrlich und gewährleistet eine einwandfreie Wärmeleitung zwischen dem Profilrohr und den außenseitig festgeklemmten Lamellen.Such an embodiment is particularly advantageous, if the profile tube, on which the lamella clamped sit up, clamped in the interior of the pipe PTC elements or similar, jammed devices is heated, since in this case a subsequent Expansion of the equipped with the seated slats Tube for achieving an improved clamping seat of the slats on the outside of the tube to loosen the in Lead inside the pipe clamped heaters would and thus excretes. The inventive training the slotted lugs of the slats makes in any case such expansion of the tube dispensable and ensures perfect heat conduction between the profile tube and the outside clamped Lamellae.
In den meisten Fällen reicht es aus, dass an wenigstens zwei gegenüberliegenden Rändern der Durchbrüche der Lamellen jeweils wenigstens zwei Schlitze unter Bildung von jeweils wenigstens drei nebeneinander angeordneten Laschen vorgesehen sind. Selbstverständlich können je nach gefordertem Wärmeübergangskoeffizient auch nur zwei oder mehr als drei nebeneinander angeordnete Laschen an den die Durchbrüche der Lamellen begrenzenden Rändern vorgesehen sein.In most cases it is sufficient that at least two opposite edges of the openings of the slats each at least two slots to form each at least three adjacent tabs are provided. Of course, depending on the required Heat transfer coefficient only two or more as three side by side arranged tabs on the Breakthroughs of the fins limiting edges provided be.
Wird als rohrförmige Erwärmungseinheit beispielsweise ein verhältnismäßig flaches Profilrohr mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt eingesetzt, so können insbesondere auch die zwei gegenüberliegenden Längsränder der Durchbrüche der Lamellen durch die im Wesentlichen senkrecht zu dem Durchbruch angeordneten Schlitze unterbrochen sein, während die zwei weiteren gegenüberliegenden Querränder der Durchbrüche der Lamellen durchgehend ausgebildet sind.For example, as a tubular heating unit relatively flat profile tube with substantially rectangular cross-section used, so in particular also the two opposite longitudinal edges of Breakthroughs of the slats by the substantially vertical interrupted slots arranged for the breakthrough while the two other opposite transverse edges the openings of the slats formed continuously are.
Um den Klemmsitz der Lamellen auf der rohrförmigen Erwärmungseinheit zu stabilisieren, können die Lamellen in ihren bezüglich deren Längserstreckungsrichtung seitlichen Bereichen der Durchbrüche jeweils wenigstens eine weitere Prägung aufweisen, wobei die weiteren Prägungen mit Vorteil in Form von parallel zur Längserstreckungsrichtung der Lamellen angeordneten Sicken ausgebildet sein können, wie es aus der eingangs zitierten DE 198 48 169 A1 an sich bekannt ist.To the clamping seat of the slats on the tubular heating unit To stabilize the slats in their with respect to their longitudinal direction of lateral areas the breakthroughs each have at least one further imprint , wherein the further embossments with advantage in Shape of parallel to the longitudinal direction of the lamellae arranged beads may be formed, as it is made the initially cited DE 198 48 169 A1 known per se is.
Um die Mehrzahl der auf der rohrförmigen Erwärmungseinheit nebeneinander angeordneten und auf dieser verklemmten Lamellen auch gegeneinander zu fixieren bzw. klemmend abzustützen, ist in Weiterbildung vorgesehen, dass die Lamellen wenigstens eine aus der Lamellenebene herausgebogene Klemmlasche aufweisen, welche zu elastischen Anlagen an einer jeweils benachbarten Lamelle vorgesehen ist. Auf diese Weise sind separate Bauteile zur gegenseitigen Abstützung und Fixierung der Lamellen entbehrlich, wobei die mit der jeweils benachbarten Lamelle in Kontakt stehenden Klemmlaschen ferner zur Wärmeübertragung der Lamellen untereinander dienen können, so dass lokale Abkühlungen einiger Lamellen infolge einer ungleichförmigen Anströmung weitestgehend verhindert und der Wirkungsgrad der Vorrichtung insgesamt erhöht wird.To the majority of on the tubular heating unit arranged side by side and on this jammed fins also against each other to fix or clamped support, is provided in training that the slats at least one bent out of the lamellar plane clamping strap which are elastic to a plant is provided in each case adjacent lamella. In this way are separate components for mutual support and Fixation of the slats dispensable, with the respective adjacent lamella in contact clamping lugs Furthermore, for heat transfer of the slats with each other can serve, allowing local cooling of some fins as far as possible due to a non-uniform flow prevents and the overall efficiency of the device is increased.
In bevorzugter Ausführung ist hierbei vorgesehen, dass die Klemmlaschen an wenigstens zwei entgegengesetzten Enden der Lamellen angeordnet sind, wobei sie insbesondere von wenigstens einem Teil der aus der Lamellenebene herausgebogenen Querkanten der Lamellen gebildet sein können.In a preferred embodiment, it is provided that the Clamping tabs on at least two opposite ends of Slats are arranged, in particular of at least a part of the bent out of the lamellar plane Cross edges of the slats can be formed.
Die Lamellen sowie gegebenenfalls die rohrförmige Erwärmungseinheit bestehen zweckmäßig aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie einem Metallblech, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.The slats and optionally the tubular heating unit Conveniently consist of a material with good Thermal conductivity, such as a metal sheet, preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch ein Profilrohr der Heizvorrichtung gemäß Fig. 1;
- Fig. 3
- eine Draufsicht eines Rohlings einer Wärmeabgabelamelle vor dem Anbringen von Prägungen und vor der Ausbildung von Laschen;
- Fig. 4
- eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Wärmeabgabelamelle;
- Fig. 5
- eine Schnittansicht der Lamelle gemäß Fig. 4 entlang der Linie V-V;
- Fig. 6
- eine Seitenansicht der Lamelle gemäß Fig. 4
und 5; - Fig. 7
- eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer Wärmeabgabelamelle;
- Fig. 8
- eine Schnittansicht der Lamelle gemäß Fig. 7 entlang der Linie VIII-VIII;
- Fig. 9
- eine Schnittansicht der Lamelle gemäß Fig. 7 und 8 entlang der Linie IX-IX gemäß Fig. 7; und
- Fig. 10
- eine vergrößerte Detailansicht X des Querschnittes der Lamelle gemäß Fig. 9.
- Fig. 1
- a side view of an embodiment of a heating device according to the invention;
- Fig. 2
- a cross section through a profile tube of the heater of FIG. 1;
- Fig. 3
- a plan view of a blank of a Wärmeabgabelamelle before applying embossing and before the formation of tabs;
- Fig. 4
- a plan view of an embodiment of a Wärmeabgabelamelle;
- Fig. 5
- a sectional view of the blade of Figure 4 along the line VV.
- Fig. 6
- a side view of the blade of FIG. 4 and 5;
- Fig. 7
- a plan view of another embodiment of a Wärmeabgabelamelle;
- Fig. 8
- a sectional view of the blade of Figure 7 along the line VIII-VIII.
- Fig. 9
- a sectional view of the blade of Figure 7 and 8 along the line IX-IX of FIG. 7. and
- Fig. 10
- an enlarged detail X of the cross section of the blade of FIG. 9.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Heizvorrichtung
1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei in Zeichnungsebene
hintereinander angeordnete rohrförmige Erwärmungseinheiten
in Form von Profilrohren 2 auf, von welchen
in Fig. 1 nur das vordere Profilrohr 2 sichtbar ist.The heater shown in Fig. 1 according to the
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist jedes der Profilrohre
2 einstückig in Form eines Vierkantrohres ausgebildet
und im Innern z.B. mit einer in Fig. 2 nicht dargestellten
Erwärmungseinrichtung in Form von Widerstandselementen
versehen, welche einen Montagerahmen aus Isoliermaterial,
wie Polyamid (Ultramid®, BASF AG), mehrere plattenförmige
PTC-Elemente, die in Aufnahmen des Montagerahmens
angeordnet sind, eine sich über den gesamten Montagerahmen
erstreckende Kontaktbahn sowie eine die Kontaktbahn überdeckende
Isolierplatte umfassen (ebenfalls nicht dargestellt).
Der Montagerahmen kann im Übrigen entsprechend dem
Montagerahmen gemäß der DE 198 48 169 A1 ausgebildet sein.
Ferner können die zur Beheizung eingesetzten PTC-Elemente,
welche als solche geläufig sind, beispielsweise gemäß der
EP 0 379 873 B1 ausgebildet sein.As can be seen in particular from Fig. 2, each of the
Wie der Fig. 2 weiterhin zu entnehmen ist, sind die Kanten
der als Vierkantrohre ausgestalteten Profilrohre 2 jeweils
abgerundet ausgebildet. Dies gilt nicht nur für die Außenkanten
3, sondern auch für die im Innern angeordneten Kanten
4. Dabei verändert sich die Höhe h der Profilrohre 2
über ihre Breite b, wobei die geringste Höhe etwa in der
Mitte erreicht wird. Diese Höhenänderungen sind jedoch nur
geringfügig und liegen im Bereich von ca. 0,4 mm. Da die
Höhe der Längsschenkel 5 der Profilrohre 2 im Wesentlichen
konstant ist, gilt entsprechendes für den Innendurchmesser
der Profilrohre 2. Die Profilrohre 2 weisen folglich an der
Innenseite 6 ihrer Längsschenkel 5 eine ballige Ausbildung
bzw. eine konkave Ausformung auf, wodurch eine ausgezeichnete
Klemmung der im Innern der Profilrohre 2 angeordneten
und zur Beheizung derselben dienenden PTC-Elemente (nicht
gezeigt) in den Profilrohren 2 erreicht wird.As can be seen from FIG. 2, the edges are
the designed as a square
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sitzen auf der Außenseite der
Profilrohre 2 mittels Klemmverbindungen reib- und wärmeschlüssig
Lamellen 7, welche zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende
Gas, z.B. Luft, dienen und in paralleler Reihung
in Erstreckungsrichtung der Rohre 2 hintereinander angeordnet
sind. Die mittels des Pfeils A angedeutete Anströmung
der Lamellen 7 mit dem zu erwärmenden Gas ist etwa parallel
zur Lamellenebene und senkrecht zur Erstreckungsrichtung
der Profilrohre 2 vorgesehen, so dass der Gasstrom zwischen
den Profilrohren 2 bzw. den hieran angeordneten Lamellen 13
hindurchtritt und dabei die Lamellenebene überstreicht.As can be seen from Fig. 1, sit on the outside of the
Die mit den Lamellen 13 versehenen Profilrohre 2 sind an
ihrem einen Ende 2a an einem Steckflansch 8 und an ihrem
anderen Ende 2b an einem Schraubflansch 9 festgelegt. Die
Enden 2a, 2b der Profilrohre 2 sind dabei in Ausnehmungen
10 in dem Steckflansch 8 sowie in entsprechende Ausnehmungen
(nicht dargestellt) in dem Schraubflansch 9 eingesetzt
und durch Verstemmen an dem derart gebildeten Halterahmen
festgelegt. Die Flansche 8, 9 können beispielsweise ebenfalls
aus Ultramid bestehen. Das Material der Profilrohre
2, z.B. Aluminium oder eine Legierung desselben, ist gegebenenfalls
zur besseren Fixierung an den Enden 2a, 2b der
Profilrohre 2 leicht verpresst. Die zwischen den Profilrohren
2 und dem Halterahmen vorgesehene Klemmverbindung kann
im Übrigen in der in der DE 198 48 169 A1 geschilderten
Weise ausgebildet sein.The provided with the
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Rohling einer Wärmeabgabelamelle
7 (siehe Fig. 4 bis 10), welcher von einem
z.B. mittels eines Stanzvorgangs erhaltenen ebenen Zuschnitt
eines Aluminiumblechs erhalten ist. Der Rohling ist
mit zwei Durchbrüchen 11 versehen, welche im Bereich seiner
längsseitigen Enden vorgesehen sind und sich im Wesentlichen
in Querrichtung des Rohlings bzw. der hieraus zu erhaltenden
Lamelle erstrecken. Die Durchbrüche 11 dienen zum
Durchstecken je eines der beiden Profilrohre 2 der Heizvorrichtung
1 gemäß Fig. 1. Hierzu werden, wie nachfolgend unter
Bezugnahme auf Fig. 4 ff näher erläutert, die die
Durchbrüche 11 begrenzenden Ränder unter Bildung von Laschen
aus der Lamellenebene heraus umgebogen, so dass sich
eine zuverlässige und dauerhafte Klemmverbindung der Lamellen
7 auf der Außenseite der Profilrohre 2 ergibt. Die
Längsränder der Durchbrüche 11 sind dabei von zwei senkrecht
zu diesen angeordneten Schlitzen 12 etwa äquidistant
unterteilt, so dass sich beim Umbiegen dieser Ränder drei
in Erstreckungsrichtung der Ränder nebeneinander angeordnete
Laschen (Fig. 4 ff) ergeben, welche einen einwandfreien
Kontakt mit den Profilrohren 2 (Fig. 1) und somit eine gute
Wärmeübertragung sicherstellen. Die Ausbildung der beiden
Durchbrüche 11 ist identisch.Fig. 3 shows a plan view of a blank of a Wärmeabgabelamelle
7 (see Fig. 4 to 10), which of a
e.g. obtained by a punching process flat blank
an aluminum sheet is obtained. The blank is
provided with two
Der Rohling ist an seinen Querrändern ferner mit einem etwa
zentralen vorspringenden Bereich 13 ausgestattet, welcher
durch bezüglich der Querränder senkrecht verlaufende
Schlitze 14 begrenzt ist. Wie ebenfalls nachfolgend unter
Bezugnahme auf Fig. 4 ff ausgeführt, dienen die vorspringenden
Bereiche 13 der Querränder des Rohlings zur Ausbildung
je einer aus der Lamellenebene herausgebogenen Klemmlasche,
welche zur elastischen Anlage an einer jeweils benachbarten
Lamelle 7 versehen ist (vgl. Fig. 1) und die parallele
Anordnung einer Mehrzahl von Lamellen 7 auf den
Profilrohren 2 somit stabilisiert.The blank is also at its transverse edges with an approximately
central projecting
Während in Fig. 4 bis 6 eine erste Ausführungsform einer
Wärmeabgabelamelle 7a wiedergegeben ist, zeigen Fig. 7 bis
10 eine zweite Ausführungsform einer Wärmeabgabelamelle 7b,
welche jeweils aus einem Rohling gemäß Fig. 3 erhalten worden
sind. Die Lamellen 7a, 7b unterscheiden sich lediglich
durch die Ausgestaltung der weiter unten im Einzelnen erläuterten
Prägungen 15 an einem Großteil ihres zwischen den
Durchbrüchen 11 angeordneten zentralen Bereichs, welcher
zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende Gas dient und sich in
Längsrichtung der Lamellen 7a, 7b im Wesentlichen radial
von den die beiden Durchbrüche 11 durchsetzenden Profilrohren
2 (Fig. 1) weg erstreckt.While in Figs. 4 to 6 a first embodiment of a
Heat release blade 7a is shown, Fig. 7 to show
10 shows a second embodiment of a heat-dissipating blade 7b,
which have each been obtained from a blank according to FIG. 3
are. The lamellae 7a, 7b differ only
by the embodiment of the explained below in detail
Imprints 15 on much of her between the
Wie insbesondere aus Fig. 10 ersichtlich, sind die beiden
in Längserstreckungsrichtung der Lamellen 7a, 7b gegenüberliegenden
Ränder, welche die Durchbrüche 11 begrenzen, bogenförmig
unter Bildung von aus der Lamellenebene herausgebogenen
Laschen 16 umgebogen. Im Übergangsbereich 17 der
Laschen 16 zum Hauptteil der Lamellen 7a, 7b beträgt der
Abstand d derselben zumindest die Höhe h (Fig. 2) des Profilrohrs,
während der lichte Abstand b der Stirnseiten der
Laschen 16 geringer als die Höhe h des Profilrohrs 2 ist,
solange die Lamellen 7a, 7b noch nicht über die Profilrohre
2 geschoben worden sind. Ferner sorgen die Schlitze 12 für
eine Unterteilung der Laschen 16 in Längserstreckungsrichtung
der die Durchbrüche 11 begrenzenden Längsränder, so
dass drei nebeneinander angeordnete Laschen 16a, 16b, 16c
(Fig. 4, 5 bzw. 7, 8) gebildet sind, welche sich der geringfügig
konkaven Ausgestaltung der Längsschenkel 5 der
Profilrohre 2 (Fig. 2) anpassen und für einen einwandfreien
Klemmsitz der Lamellen 7a, 7b auf dem Profilrohr 2 und insbesondere
für eine gute Wärmeleitung zwischen denselben
sorgen.As can be seen in particular from FIG. 10, the two are
in the longitudinal direction of the lamellae 7a, 7b opposite
Edges, which limit the
Wie ebenfalls insbesondere der Fig. 10 zu entnehmen ist,
sind die beiden in Quererstreckungsrichtung der Lamellen
7a, 7b gegenüberliegenden Ränder, welche die Durchbrüche 11
begrenzen, bogenförmig unter Bildung von zwei weiteren aus
der Lamellenebene herausgebogenen Laschen 18 umgebogen, wobei
die Laschen 18 durchgehend ausgebildet sind. Die Laschen
18 weisen einen über ihre Erstreckungsrichtung einen
gleichbleibenden Abstand zueinander auf, der im Wesentlichen
der Breite b (Fig. 2) der Profilrohre 2 entspricht.
Diese Laschen 18 dienen zur Stabilisierung des Klemmsitzes
der Lamellen 7a, 7b auf den Profilrohren 2.As can also be seen in particular from FIG. 10,
are the two in the transverse extension direction of the slats
7 a, 7 b opposite edges, which the
Zur Versteifung der Lamellen 7a, 7b im Bereich der Durchbrüche
11 sind ferner parallel zu den Laschen 18 verlaufende
Sicken 19 vorgesehen, welche bezüglich der Längserstreckungsrichtung
der Lamellen 7a, 7b seitlich der Durchbrüche
11 angeordnet und aus der Lamellenebene herausgeprägt sind.
Die Herausprägung kann dabei entgegengesetzt oder entsprechend
der Herausbiegung der Laschen 16, 18 vorgesehen sein,
wobei die Herausprägung derart ausgeführt ist, dass die Lamellenfläche
nicht durchbrochen ist. Die Sicken 19 stabilisieren
die Lamellen 7a, 7b im Bereich der Durchbrüche 11.For stiffening the slats 7a, 7b in the region of the
Aufgrund der beschriebenen Ausbildung der Laschen 16, 18
können die Lamellen 7a, 7b reibschlüssig über die Profilrohre
2 geschoben werden und sitzen auf diesen klemmschlüssig
auf. Durch den Klemmsitz und insbesondere die durch die
Schlitze 12 unterbrochenen Laschen 16 werden die Lamellen
7a, 7b mit ihren den Profilrohren 2 zugewandten Seiten der
Laschen 16, 18 weitgehend flächig gegen die Außenseite der
Profilrohre 2 gedrückt und liegen derart an dieser Außenseite
an, dass ein sicherer Wärmeübergang auf die Lamellen
7a, 7b sichergestellt ist.Due to the described design of the
Wie aus der Draufsicht auf die Lamellen 7a, 7b gemäß Fig. 4
bzw. 7 ersichtlich (vgl. auch Fig. 3), sind zwischen den
einander benachbarten Laschen 16, 18 jeweils abgerundete
Übergangsbereiche 20 ausgebildet, die für ein zuverlässiges
Aufschieben auf das Profilrohr 2 sorgen. Ferner sind die in
Querrichtung der Durchbrüche 11 verlaufenden Laschen 18 an
ihren Längsseiten in Richtung ihrer freien Enden leicht
verjüngt ausgebildet. Entsprechendes gilt für die äußeren
Laschen 16a, 16c der in Längsrichtung der Durchbrüche 11
verlaufenden Laschen 16 an ihrem den abgerundeten Übergangsbereichen
20 zugewandten Ende.As seen from the top view of the slats 7a, 7b of FIG. 4th
or 7 can be seen (see also Fig. 3) are between the
each
Die vorspringenden, mittleren Bereiche 13 der entgegengesetzten
Querränder der Lamellen 7a, 7b sind unter Bildung
jeweils einer Klemmlasche 21 etwa bogenförmig aus der Lamellenebene
herausgebogen, wobei die Klemmlaschen 21 zur
elastischen Anlage an einer jeweils benachbarten Lamelle
7a, 7b der Heizvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 vorgesehen sind.
Die Klemmlaschen 21 können in dieselbe oder in die entgegengesetzte
Richtung wie die Ränder der Durchbrüche 11 umgebogen
sein und mit der Lamellenebene einen Winkel α von
beispielsweise etwa 50° bilden (Fig. 6 und 9).The projecting
Sowohl die in Fig. 4 bis 6 dargestellte Lamelle 7a als auch
die Lamelle 7b gemäß Fig. 7 bis 10 ist schließlich mit Prägungen
15 versehen, welche unter Aufrechterhaltung einer
durchgehenden Oberfläche der Lamelle 7 von der Lamellenebene
vorstehen, ohne die Lamelle 7 unter Bildung von Durchbrüchen
zu durchsetzen. Die Prägungen 15 sind dabei praktisch
über den gesamten zur Wärmeabgabe an das zu erwärmende
Gas dienenden Bereich angeordnet, welcher sich in Längsrichtung
der Lamellen 7a, 7b im Wesentlichen radial von den
die Durchbrüche 11 durchsetzenden Profilrohren 2 (Fig. 1)
weg erstreckt. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen,
welche mit zwei Durchbrüchen 11 ausgestattet sind und demgemäß
für eine Heizvorrichtung 1 mit zwei Profilrohren 2
vorgesehen sind, handelt es sich bei diesem Bereich um den
zwischen den Durchbrüchen 11 angeordneten Bereich der Lamellen
7a, 7b.Both the slat 7a shown in FIGS. 4 to 6 and also
the lamella 7b according to FIGS. 7 to 10 is finally embossed
15 provided, while maintaining a
continuous surface of the
Die Lamelle 7a weist Prägungen 15a mit einer im Wesentlichen
rechteckigen Grundfläche und einer im Wesentlichen
trapezförmigen, von der Lamellenebene schräg nach oben vorstehenden
Fläche auf, wobei eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung
A des zu erwärmenden Gases hintereinander angeordneter
Reihen solcher Prägungen 15a vorgesehen ist, welche
bezüglich der Strömungsrichtung A versetzt angeordnet sind.
Dabei sind die Prägungen 15a der - beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
vier - Reihen von Prägungen 15a von identischer
Gestalt und derart mittels eines Prägevorgangs auf
der Lamellenebene aufgebracht, dass die Prägungen 15a zwar
von der Lamellenebene vorstehen bzw. an der entgegengesetzten
Seite der Lamelle 15a bezüglich der Lamellenebene zurückgenommen
sind, jedoch - wie bereits erwähnt - die Lamelle
7a nicht durchsetzen. Die einzelnen Prägungen 15 sind
dabei derart ausgestaltet, dass sie einen in Strömungsrichtung
A des zu erwärmenden Gases steilen Anstieg von beispielsweise
etwa 85° und einen demgegenüber flacheren, sich
über die gesamte Höhe des schräg nach oben vorstehenden
Trapezes der Prägungen 15 erstreckenden Abfall von beispielsweise
etwa 10° aufweisen (vgl. insbesondere Fig. 5).The fin 7a has
Die Prägungen 15a verleihen der Lamellen 7a einerseits eine
erhöhte Formstabilität, so dass diese versteift wird und es
auch bei fortwährender Einwirkung von Vibrationen nicht zu
einer unerwünschten Geräuschentwicklung kommt. Andererseits
erzeugen die Prägungen 15a jeweils Verwirbelungen des sie
überstreichenden Gasstroms (Pfeil A) und erhöhen zusätzlich
die Wärmetauschfläche der Lamelle 15a, so dass der Wärmeaustausch
zwischen der Lamelle 15a und dem zu erwärmenden
Gas erheblich verbessert wird. Dies um so mehr, als sich
durch die an den Prägungen 15a auftretenden Verwirbelungen
des Gasstroms A eine turbulente Strömung erzielen lässt.The
Die Prägungen 15b der Lamelle 7b gemäß Fig. 7 bis 9 unterscheiden
sich von den Prägungen 15a der in Fig. 4 bis 6
dargestellten Lamelle 7a durch ihre im Wesentlichen V-förmige
Gestalt. Dabei ist die Spitze des "V" der Prägungen
15b entgegen der Strömungsrichtung A des anströmenden, zu
erwärmenden Gases ausgerichtet, so dass an der Spitze des
"V" ein Staupunkt gebildet ist und das Gas entlang der
Schenkel des "V" seitlich umgelenkt wird. Auch hierbei wird
einerseits eine Vielzahl von Verwirbelungen erzeugt, andererseits
wird die Kontaktzeit des Gases auf der Lamellenoberfläche
aufgrund der Umlenkungen erhöht. The embossings 15b of the lamella 7b according to FIGS. 7 to 9 differ
from the
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Schenkel des "V" eine lineare Erstreckungsrichtung auf, wobei sie selbstverständlich auch kreis- oder ellipsensegmentförmig gebogen ausgebildet sein können. Ferner sind mehrere, z.B. drei, in Strömungsrichtung A des Gases hintereinander angeordnete Prägungen 15b vorgesehen, wobei der Öffnungswinkel β des "V" dieser Prägungen 15b unterschiedlich groß ist und in Strömungsrichtung A des Gases zunimmt. Auf diese Weise erfährt das die Lamellenebene überstreichende Gas mehrere Umlenkungen bzw. mehrere Verwirbelungen, so dass sich auch hier eine turbulente Strömung erzielen lässt und der Wärmeaustausch zwischen der Lamelle 15b und dem Gasstrom besonders effektiv verbessert wird.In the present embodiment, the legs of the "V" on a linear extension direction, where they Of course, also circular or elliptical segment-shaped may be formed bent. Furthermore, several, e.g. three, in the flow direction A of the gas arranged one behind the other Embossments 15b provided, wherein the opening angle β of the "V" of these embossings 15b is different and increases in the flow direction A of the gas. In this way the gas passing over the lamellar plane undergoes several more Deflections or multiple turbulences, so that too Here, a turbulent flow can be achieved and the heat exchange between the fin 15b and the gas flow especially is effectively improved.
Selbstverständlich können die Prägungen 15 auch auf beliebige
Weise andersartig ausgestaltet sein, solange sie einerseits
für eine Stabilisierung der Platine sorgen, aus
welcher die Lamelle 7 gefertigt ist, andererseits insbesondere
Verwirbelungen in dem sie überstreichenden Gasstrom A
erzeugen.Of course, the embossments 15 on any
Be fashion differently designed, as long as they are on the one hand
to stabilize the board
which the
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