Bei den bekannten Wärmeübertragern für Kraftfahrzeuge wie Kühlmittel- kühlern, Heizkörpern, Kondensatoren und Verdampfern werden die Flach- rohre von einem flüssigen und/oder dampfförmigen Medium, z. B. einem Kühlmittel oder Kältemittel durchströmt, welches seine Wärme an die Umge- bungsluft abführt oder Wärme aus der Umgebungsluft aufnimmt. Insofern stehen zwei sehr unterschiedliche Wärmekapazitätsströme miteinander in Wärmeaustausch. Um ein Gleichgewicht zwischen beiden Seiten herzustel- len, muss man auf der Luftseite zusätzliche Maßnahmen ergreifen, um dort die Wärmeübertragung zu verbessern. Dies geschieht durch die Anordnung von Wellrippen zwischen den Flachrohren, wodurch die Wärmeaus- tauschfiäche auf der Luftseite vergrößert wird. Darüber hinaus ist die Fläche der Wellrippen geschlitzt, d. h. mit Kiemen besetzt, die die sich bildenden Grenzschichtströmungen aufbrechen und eine Umlenkung der Luftströmung

von einem Strömungskanal in den anderen und damit eine Verlängerung des Strömungsweges für die Luft bewirken.

Bei den Wellrippen gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Typen, den so genannten V-Typ mit schräg zu einander angeordneten Rippenflächen, be- kannt durch die US-A 3,250, 325. Die zweite Ausbildungsform der Wellrippe ist der so genannte U-Typ, bei welchem die Rippenflächen und damit auch die auf ihnen angeordneten Kiemen parallel zueinander ausgerichtet sind- dieser U-Typ wurde durch die US-A 5,271, 458 bekannt. Thermodynamisch gesehen weist der U-Typ einige Vorteile gegenüber dem V-Typ auf, nämlich eine relativ gleichmäßige Durchströmung des etwa rechteckförmigen Rip- penkanals, eine gleichmäßige Strömungsumlenkung durch die Kiemen, ei- nen höheren Luftdurchsatz und damit eine höhere Wärmeübertragungslei- stung. Fertigungstechnisch gesehen ist der V-Typ vorteilhafter, weil mit ei- nem konstanten Rippenbiegeradius für den Wellenkamm durch Raffen oder Auseinanderziehen des Wellbandes verschiedene Rippendichten hergestellt werden können. Beim U-Typ dagegen, d. h. der so genannten Paralleirippe ist durch den Biegeradius des Wellenkammes auch die Rippendichte bzw. der Rippenabstand festgelegt. Nachteilig bei der bekannten Parallefrippe ist ferner, dass die Kiemenlänge abhängig ist vom Rippenbiegeradius, d. h. je größer der Radius ist, desto kürzer fällt die Kieme aus, was sich leistung- mindern auswirkt.

Man hat daher vorgeschlagen, den Rippenbiegeradius durch ein flaches Stück zu ersetzten, welches parallel zur Rohrwandung verläuft und mit dieser verlötet ist. Die Herstellung einer solchen rechteck-oder mäanderförmigen Wellrippe ist relativ aufwendig-entsprechende Herstellungsverfahren wur- den in der EP-B 0 641 615 und in der EP-A 1 103 316 vorgeschlagen. Diese "Rechteck-Rippe"hat zwar den Vorteil, dass sich die Kiemen fast über die gesamte Rippenhöhe (Abstand von Rohr zu Rohr) erstrecken, allerdings wird dies mit einem hohen Fertigungsaufwand erkauft.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager der ein- gangs genannten Art, insbesondere mit einer Parallelrippe dahingehend zu verbessern, dass die Parallelrippe die Vorteile einer Rechteckform aufweist, die gegebenenfalls große Kiemenlängen erlaubt, jedoch mit relativ geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentan- spruches 1. Der bekannte, durch eine konstante Krümmung gebildete Wel- lenkamm ist erfindungsgemäß durch ein Bogenstück ersetzt, welches sich aus drei Abschnitten unterschiedlicher Krümmungen zusammensetzt : Der mittlere Abschnitt hat eine vergleichsweise kleine Krümmung, d. h. er ist fast eben ausgebildet und liegt somit weitestgehend an der Außenfläche der Rohrwand an. Der Krümmungsradius des Bogenstücks ist in dem mittleren Bereich bevorzugt größer als eine Rippenhöhe RH der Wellrippe, besonders bevorzugt das 5-bis 15fache der Rippenhöhe RH.

An diesen mittleren Abschnitt schließen sich zwei äußere Abschnitte mit re- lativ großen Krümmungen an, wobei die beiden Krümmungen unterschied- lich sein können, so dass das gesamte Bogenstück einen asymmetrischen Verlauf zur Mittelebene aufweist. Bevorzugt weist ein erster äußerer Ab- schnitt einen Krümmungsradius R2 auf, der kleiner als eine halbe Rippenhö- he RH der Wellrippe, besonders bevorzugt 3 bis 20 % der Rippenhöhe RH, ist. Ein Krümmungsradius R3 des zweiten äußeren Abschnitts des Bogen- stückes ist bevorzugt mindestens so groß wie der Krümmungsradius R2 des ersten äußeren Abschnitts.

Diese Rippengeometrie, insbesondere die des Bogenstückes lässt sich rela- tiv einfach auf herkömmlichen Rippenwalzen herstellen. Darüber hinaus werden die Vorteile einer Parallel-bzw. Rechteckrippe beibehalten, d. h. eine relativ breite Lötfläche mit gutem Wärmeübergang und gegebenenfalls eine

große Kiemenlänge, die sich fast über die gesamte Rippenhöhe erstreckt. Wenn die Rippenflächen etwas (bis etwa 6 Grad) von der Parallelität abwei- chen, wobei sie dann im Rahmen der Erfindung noch als im Wesentlichen parallel anzusehen sind, werden dadurch die thermodynamischen Vorteile der Parallelrippe kaum beeinträchtigt. Die erfindungsgemäße Rippengeome- trie ist insbesondere bei Kraftfahrzeug-Wärmeübertragern wie Kühlmittel- kühlern, Heizkörpern, Kondensatoren und Verdampfern anwendbar.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Rippenflächen mit Kiemen besetzt, die bevorzugt eine Kiementiefe LP in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, besonders vorteilhaft in einem Bereich von 0,7 bis 1,1 mm, bei einem Kiemenwinkel zwischen 20 und 35 Grad, besonders vorteilhaft zwischen 24 und 30 Grad, aufweisen. Solche Kiemen wirken leistungsstei- gernd, weil dadurch die Umlenkung der Luft von einem Kanal in den be- nachbarten verbessert wird, wodurch sich wiederum ein längerer Strö- mungsweg für die Luft ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung nach den Unteransprü- chen 4 bis 7 ergeben weitere Leistungssteigerungen, insbesondere bei ei- nem 12 bis 20 mm tiefen Rohr/Rippensystem bei einer Rippendichte von 55 bis 75 Rippen/dm, was einem Rippenabstand bzw. einer Rippenteilung von 1,33 bis 1, 82 mm entspricht. Die Rippenhöhe für dieses System liegt im Be- reich von 3 bis 15 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 6 bis 10 mm.

Nach einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kiementiefe. im Bereich von 0,9 bis 1,1 mm bei einem Kiemenwinkel von 23 bis 30 Grad günstig für ein Rohr-/Rippensystem mit einer Tiefe von 40 bis 52. mm bei einer Rippendichte von 45 bis 65 Rippen/dm, was einem Rippenab- stand von 1, 538. bis 2,222 mm entspricht. Die Rippenhöhe für ein solches System beträgt vorteilhafterweise 7 bis 9 mm.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Paralielrippe, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Parallellrippe in der Ebene ll-ll ge- mäß Fig. 1 und Fig. 3 einen weiteren Längsschnitt in der Ebene Ilf-III gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine so genannte Parallelrippe 1, die zwischen zwei nur teilweise dargestellten Flachrohren 2,3 verläuft. Die Parallel-oder Wellrippe 1 und die Flachrohre 2,3 bilden ein nicht dargestelltes gelötetes Netz eines Wärme- übertragers, z. B. eines Kühimittelkühlers zur Kühlung eines Verbrennungs- motors eines Kraftfahrzeuges oder eines Kondensators für eine Kraftfahr- zeug-Klimaanlage. Die Wellrippe 1 weist jeweils zwei parallel zueinander angeordnete, ebene Rippenflächen 4,5 auf, welche durch ein Bogenstück 6 verbunden sind. Das Bogenstück 6 liegt jeweils an den Flachrohren 2,3 an und ist mit diesen verlötet. Die ebenen Rippenflächen 4,5 sind mit Kiemen 7 besetzt, die eine Längserstreckung LL aufweisen. Die Wellrippe 1 hat eine Rippenhöhe RH, die größer als die Kiemenlänge LL ist. Die Rippenflächen 4,5, das Bogenstück 6 und die Rohrwand 2,3 bilden jeweils einen etwa rechteckförmigen Rippenkanal 8. Die Wellrippe 1 weist eine bestimmte Rip- pendichte auf, die durch die Rippenteilung, d. h. das Maß FP gekennzeich- net ist. FP ist der reziproke Wert der Rippendichte, d. h. einer Rippendichte von 50 Rippen/dm entspricht eine Rippenteilung von FP = 2 mm. Das Bo- genstück 6. setzt sich aus drei Bpgenabschnitten zusammen, namtich einem mittleren Abschnitt 6a und zwei angrenzenden äußeren Abschnitten 6b, 6c.

Alle drei Abschnitte werden durch Radien gebildet, wobei der mittlere Ab- schnitt einen relativ großen Radius R1 von etwa 50 bis 70 mm aufweist. Die beiden äußeren Radien R2 und R3 sind erheblich kleiner, d. h. der Radius R2 liegt im Bereich von 0,4 bis 0,6 mm, während der Radius R3 größer oder gleich gegenüber dem Radius R2 ist. R3 liegt im Bereich von 0,6 bis 1,1 bzw. 1,3 mm. Durch diese Ausbildung des Bogenstückes 6 ergibt sich einer-

seits eine relativ breite Lötfläche F, andererseits eine relativ große Kiemen- länge LL, was günstig für die Wärmeübertragung ist. Darüber hinaus lässt sich eine derartige Parallelrippe, dessen Bogenstück 6 die genannten Di- mensionen aufweist, einfach auf herkömmlichen Rippenwalzen herstellen.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt in der Ebene II-II, d. h. durch den Rippenka- nal 8. Die Rippenfläche 5 weist ein Kiemenfeld 9 auf, welches sich aus einer Vielzahl von einzelnen Kiemen 7 zusammensetzt. Die Rippe 5 weist eine Rippentiefe RT auf, d. h. eine Erstreckung in Luftströmungsrichtung X.

Fig. 3 zeigte einen Schnitt in der Ebene Ill-III in Fig. 2, d. h. durch das Kie- menfeld 9 der Rippenfläche 5. Das Kiemenfeld besteht aus vorderen, in der Zeichnung nach rechts ansteigenden Kiemen 7a, einer mittleren dachförmi- gen Doppelkieme 7b und hinteren nach rechts abfallenden Kiemen 7c. Die Kiemen 7a, 7b, 7c sind jeweils unter einem Kiemenwinkel a geneigt. Die Kiemen 7a, 7c weisen, gemessen in Luftströmungsrichtung X ein Maß LP auf, welches als Kiementiefe bezeichnet wird. Durch die Kiemen 7 wird die Grenzschicht der Luftströmung in den Rippenkanälen aufgebrochen und von einem Rippenkanal 8 in den benachbarten Rippenkanal umgelenkt. Dadurch ergibt sich für die Luftströmung ein längerer Strömungsweg, der den Wär- meübergang erhöht. Die Umlenkung der Luftströmung ist vom Kiemenwinkel a und von der Kiementiefe LP abhängig.

Nach der Erfindung sind für die oben beschriebene Parallelrippe zwei bevor- zugte Ausführungsbeispiele mit folgenden Abmessungen optimal : Erstes Ausführungsbeispiel Das erste Ausführungsbeispiel betrifft einen Kondensator für eine Klimaan- lage eines Kraftfahrzeuges. Die Flachrohre des Kondensators werden somit

von Kältemittel, z. B. R 134a durchströmt. Für einen solchen Kondensator ist ein Wärmeübertragernetz, bestehend aus Flachrohren und einer Parallel- rippe mit folgenden Abmessungen vorgesehen : Rippentiefe RT : 12 s RT # 20 mm.

Rippenteilung FP : 1, 33 mm # FP # 1, 818 mm, entsprechend einer Rippendichte von 55 bis 75 Rippen/dm, Kiemenwinkel a : 24° # α # 30°, Kiemenlänge LL : 6, 4 mm LL 5 7,2 mm, Rippenhöhe RH: 6 mm # RH # 10 mm, Kiementiefe LP : 0,7 mm : g LP # 1, 1 mm, Verhältnis von Kiementiefe LP zu Rippenteilung FP : 0,385 # LP/FP # 0,825, Krümmungsradius R1 des mittleren Bogenstückabschnitts : 50mm5R1 570mm, Krümmungsradius R2 des ersten äußeren Bogenstückabschnitts : 0,4 mm # R2 s 0,6 mm, Krümmungsradius R3 des zweiten äußeren Bogenstückabschnitts : 0,6 mm # R3 # 1,1 mm.

Ein Parallelrippensystem mit den vorgenannten Abmessungen ist einem her- kömmlichen Rippensystem mit V-förmig angeordneter Rippe in vielen Punk- ten überlegen, und zwar hinsichtlich des Luftdurchsatzes, der Strömungs- umlenkung, der Homogenisierung des Strömungsgeschwindigkeits-und Temperaturprofils und somit der Wärmeübertragungsleistung.

Zweites Ausführungsbeispiel Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft einen Kühlmittelkühler, der bei Kraftfahrzeugen im Kühlmittelkreislauf zur Kühlung des Verbrennungsmotors eingebaut und von Kühlmittel, d. h. einem Wasser/Glysantin-Gemisch durch-

strömt wird. Zwischen den vorzugsweise in einer Reihe angeordneten Flach- rohren sind Parallelrippen mit folgenden Abmessungen vorgesehen : Rippentiefe RT : 40 # RT # 52 mm Rippenteilung FP : 1,538 # FP # 2,222 mm, entsprechend einer Rippendichte von 45 bis 65 Rippen/dm Kiemenwinkel α: 23°# α # 30° Kiemenlänge LL : 6,5 # LL 5 7,2 mm Rippenhöhe RH : 7 s RH 5 9 mm Kiementiefe LP : 0, 9 # LP 5 1,1 mm Verhältnis Kiementiefe LP zu Rippenteilung LP : 0, 405 s LP/FP 5 0,715.

Krümmungsradius R1 des mittleren Bogenstückabschnitts : 50 mm # R1 # 70 mm, Krümmungsradius R2 des ersten äußeren Bogenstückabschnitts : 0,4 mm 5 R2 5 0,6 mm, Krümmungsradius R3 des zweiten äußeren Bogenstückabschnitts : 0, 6 mm # R3 # 1,3 mm.

Auch dieses gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel wesentlich tiefere System bringt eine deutliche Leistungssteigerung gegenüber einer vergleich- baren V-Rippe.