CH616224A5

CH616224A5 - Heat exchanger.

Info

Publication number: CH616224A5
Application number: CH466977A
Authority: CH
Inventors: Alfred Wahl
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1977-04-14
Filing date: 1977-04-14
Publication date: 1980-03-14
Also published as: BE865910A; DE2810969A1; SE7804197L; IT1095961B; IT7822233A0; FR2387430A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere zur Anwendung im Motoren- und Maschinenbau, z. B. zur Kühlung von Motor- und Maschinenteilen, wobei der Wärmeaustauscher aus einem Gehäuse aus Metall sowie aus in demselben angeordneten Kühlrohren besteht, durch welche zum Wärmeaustausch mit dem die Rohre umgebenden flüssigen Medium eine Flüssigkeit in einem Kreislauf hindurchgefördert wird, und wobei im Gehäuse zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Metall-Lochscheiben vorgesehen sind, in deren gegenüberstehenden Bohrungen jeweils ein Rohr eingesetzt und mit den Lochscheiben verbunden ist. The invention relates to a heat exchanger, in particular for use in engine and machine construction, for. B. for cooling engine and machine parts, wherein the heat exchanger consists of a housing made of metal and cooling tubes arranged in the same, through which a liquid is conveyed in a circuit for heat exchange with the liquid medium surrounding the tubes, and wherein two in the housing Metal perforated disks arranged at a distance from one another are provided, in the opposite bores of which a tube is inserted and connected to the perforated disks.

Das Gehäuse des Wärmeaustauschers besteht in bekannter Weise aus drei lösbar miteinander verbundenen Teilen, nämlich einem Bodenteil, einem zylindrisch geformten Zwischenteil sowie aus einem Deckteil. In dem Gehäuse sind je eine Metall-Lochscheibe zwischen dem unteren Ende des zylindrischen Zwischenteiles und dem Bodenteil sowie zwischen dem oberen Ende des zylindrischen Zwischenteiles und dem Deckteil angeordnet, wobei durch die Bohrungen der beiden Scheiben Rohre hindurchgeführt und entsprechend dem zur Anwendung gelangenden Metall entweder mit den Wandungen der Bohrungen verschweisst oder hartverlötet sind. Bekannt ist es weiterhin, zwischen den Wandungen der an den Scheiben angeordneten Bohrungen sowie den Aussenwandun-gen der Rohre Dichtungsringe einzusetzen. In a known manner, the housing of the heat exchanger consists of three parts which are detachably connected to one another, namely a base part, a cylindrically shaped intermediate part and a cover part. A metal perforated disc is arranged in the housing between the lower end of the cylindrical intermediate part and the base part and between the upper end of the cylindrical intermediate part and the cover part, whereby tubes are passed through the bores of the two discs and either with the metal used the walls of the holes are welded or brazed. It is also known to use sealing rings between the walls of the bores arranged on the disks and the outer walls of the pipes.

Den bekannten Wärmeaustauschern der vorbezeichneten Art haften im wesentlichen der Nachteil an, dass die Herstellung derselben sehr aufwendig ist, da beispielsweise für die Massenfertigung solcher Wärmeaustauscher erhebliche Investitionskosten für Vorrichtungen zum Verschweissen oder Verlöten der Rohre mit den Scheiben erforderlich sind, welche den Stückpreis verhältnismässig hoch heraufsetzen. Auch die Anwendung von Dichtungsringen, beispielsweise O-Ringen, hat sich wegen des hierfür erforderlichen Aufwandes an Vorrichtungen zur Montage derselben an den zu dichtenden Stellen in der Praxis nicht als brauchbar erwiesen. The known heat exchangers of the aforementioned type essentially have the disadvantage that their manufacture is very complex, since, for example, for the mass production of such heat exchangers, considerable investment costs are required for devices for welding or soldering the pipes to the disks, which increase the unit price relatively high . The use of sealing rings, for example O-rings, has also not proven to be useful in practice because of the expenditure on devices for mounting the same at the points to be sealed.

Bei den vorerwähnten Schweiss- und Lötverbindungen zwischen den Wandungen der Borhungen der Lochscheiben und den Rohren hat sich weiterhin als nachteilig erwiesen, dass die bei den Erwärmungen bis max. 150°C auftretenden Dilatationen - der Rohre einerseits sowie der Lochscheiben andererseits - von den Schweiss- oder Lötverbindungen erst mit Hilfe von verhältnismässig aufwendigen Konstruktionen aufgenommen werden können, um die hierdurch entstehenden Risse und/oder Undichtheiten an den betreffenden Stellen zu vermeiden. In the case of the aforementioned welded and soldered connections between the walls of the boreholes of the perforated disks and the tubes, it has furthermore proven to be disadvantageous that the heating up to max. Dilatations occurring at 150 ° C - the pipes on the one hand and the perforated disks on the other - can only be absorbed by the welded or soldered connections with the help of relatively complex constructions in order to avoid the resulting cracks and / or leaks at the relevant points.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, mit welchem die den bekannten Wärmeaustauschern anhaftenden vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden. Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens die Wandungen der Bohrungen der beiden Metall-Lochscheiben mit einer aufvulkanisierten Schicht aus gummiartigem Material ausgekleidet sind, welche einer Klemmverbindung der Rohre mit den beiden Metall-Lochscheiben sowie einer Abdichtung von durch die beiden Lochscheiben hermetisch voneinander getrennten drei Kammern dient. The present invention has for its object to provide a heat exchanger with which the above-described disadvantages inherent in the known heat exchangers are avoided. According to the invention, the object is achieved in that at least the walls of the bores of the two metal perforated disks are lined with a vulcanized-on layer of rubber-like material, which provides a clamp connection of the pipes with the two metal perforated disks and a seal hermetically separated from one another by the two perforated disks serves three chambers.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise und zwar: The drawing shows an embodiment of the invention in a simplified representation, namely:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen Wärmeaustauscher, teilweise geschnitten, und Fig. 1 is a side view of a heat exchanger, partially cut, and

Fig. 2 einen Schnitt durch den in der Fig. 1 gezeigten Wärmeaustauscher gemäss der Linie II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a section through the heat exchanger shown in FIG. 1 along the line II-II in FIG. 1.

Gemäss den Fig. 1 und 2 besteht das Metallgehäuse 2 des Wärmeaustauschers 1 beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung und ist aus drei lösbar miteinander verbundenen Teilen, nämlich einem Bodenteil 3, einem zylindrisch geformten Zwischenteil 4 und einem Deckteil 5, zusammengesetzt. 1 and 2, the metal housing 2 of the heat exchanger 1 consists, for example, of an aluminum alloy and is composed of three parts which are detachably connected to one another, namely a base part 3, a cylindrically shaped intermediate part 4 and a cover part 5.

Zwischen dem oberen Ende des zylindrisch geformten Zwischenteils 4 und dem Deckteil 5 einerseits sowie zwischen dem unteren Ende des zylindrisch geformten Zwischenteiles 4 und dem Bodenteil 3 andererseits ist jeweils in einer hierfür vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung 6 eine Bohrungen 7 aufweisende Metall-Lochscheibe 8 eingesetzt. Die beiden Metall-Lochscheiben 8 sind mindestens im Bereich der Wandungen der Bohrungen 7 mit einer in einem Arbeitsgang aufvulkanisierten Schicht 9 aus gummiartigem Material ausgekleidet, welche einer Klemmverbindung der Rohre mit den beiden Metall-Lochscheiben 8 sowie einer Abdichtung der durch die beiden Metall-Lochscheiben 8 hermetisch voneinander getrennten Kammern 13 und 14 bzw. 14 und 15 dient. Between the upper end of the cylindrically shaped intermediate part 4 and the cover part 5, on the one hand, and between the lower end of the cylindrically shaped intermediate part 4 and the bottom part 3, on the other hand, a metal perforated disk 8 with holes 7 is inserted in an annular recess 6 provided for this purpose. The two metal perforated disks 8 are lined, at least in the area of the walls of the bores 7, with a layer 9 made of rubber-like material vulcanized in one operation, which provides a clamping connection of the pipes with the two metal perforated disks 8 and a seal through the two metal perforated disks 8 hermetically separated chambers 13 and 14 or 14 and 15 is used.

Die ringförmige Ausnehmung 6 am Deckel 5 und dem Zwischenteil 4 einerseits sowie diejenige am Bodenteil 3 und dem Zwischenteil 4 andererseits sind derart ausgebildet, dass in diesen jeweils ein Dichtungsring 16, beispielsweise ein O-Ring, sowie die äusseren, ringförmigen Bereiche der beiden Metall-Lochscheiben 8, welche gemäss Fig. 1 auf einer Seite -in der gleichen Weise wie die Wandungen der Bohrungen 7 -mit einer aufvulkanisierten Schicht 9 aus gummiartigem Material ausgekleidet sind, aufgenommen werden können. The annular recess 6 on the cover 5 and the intermediate part 4, on the one hand, and that on the bottom part 3 and the intermediate part 4, on the other hand, are designed such that a sealing ring 16, for example an O-ring, and the outer, annular regions of the two metal Perforated disks 8, which according to FIG. 1 are lined with a vulcanized layer 9 of rubber-like material on one side — in the same way as the walls of the bores 7.

Durch die jeweils im unteren und oberen Bereich des Gehäuses 2 gegenüberstehenden, mit der Schicht 9 überdeckten Wandungen der Bohrungen 7 der Metall-Lochscheiben 8 ist ein Rohr 10 hindurchgeschoben, dessen Enden 11 und 12 konisch verjüngt sind und geringfügig über die untere und obere Lochscheibe 8 hinausragen. Die Innendurchmesser der Bohrungen 7, deren Wandungen mit der Schicht 9 überdeckt sind, sowie die Aussendurchmesser der Rohre 10 sind so bemessen, dass die Rohre durch die Bohrungen 7 hindurchgeschoben werden können und in der Endstellung gemäss Fig. 1 mit der Schicht 9 durch Reibungsschluss und Klemmung verbunden sind, wodurch diese Schicht 9 eine Dichtung zwischen s A tube 10 is pushed through the walls of the bores 7 of the metal perforated disks 8, which are opposite each other in the lower and upper area of the housing 2 and covered with the layer 9, the ends 11 and 12 of which are tapered and slightly above the lower and upper perforated disk 8 protrude. The inside diameter of the bores 7, the walls of which are covered with the layer 9, and the outside diameter of the tubes 10 are dimensioned such that the tubes can be pushed through the bores 7 and in the end position according to FIG. 1 with the layer 9 by frictional engagement and Clamp are connected, whereby this layer 9 a seal between s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

616 224 616 224

der Aussenwand eines Rohres 10 und der Wand einer der Bohrungen 7 der Lochscheiben 8 bildet. forms the outer wall of a tube 10 and the wall of one of the bores 7 of the perforated disks 8.

Im fertig montierten Zustand ist das Gehäuse 2 des Wärmeaustauschers 1, wie bereits erwähnt, durch die beiden Metall-Lochscheiben 8 in drei Kammern geteilt, und zwar in eine obere Kammer 13, eine mittlere Kammer 14 und in eine untere Kammer 15. Die untere Kammer 15 ist mit der oberen Kammer 13 durch die Rohre 10 verbunden. Durch die mittlere Kammer 14, welche völlig hermetisch von der unteren Kammer 15 und der oberen Kammer 13 getrennt ist, strömt beispielsweise Öl, welches über einen am Zwischenteil 4 angeordneten Einlass 17 und Auslass 18 der mittleren Kammer 14 zugeführt bzw. von derselben abgeführt wird. Im oberen Deckteil 5 sind dagegen ein Einlass 19 und ein Auslass 20 für die Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, vorgesehen. Die Kühlflüssigkeit wird durch den Einlass 19 der oberen Kammer 13 zugeführt und von dieser durch eine vorbestimmte Anzahl von Rohren 10 in die untere Kammer 15 und von derselben wieder durch eine vorbestimmte Anzahl von Rohren 10 in die obere Kammer 13 geleitet. Dieser Vorgang wird beispielsweise bei einem bekannten Wärmeaustauscher mehrmals wiederholt, bevor das Öl nach erfolgtem Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden flüssigen Medium wieder durch den Auslass 18 aus der mittleren Kammer 14 abgeführt wird. In the fully assembled state, the housing 2 of the heat exchanger 1, as already mentioned, is divided into three chambers by the two metal perforated disks 8, namely into an upper chamber 13, a middle chamber 14 and a lower chamber 15. The lower chamber 15 is connected to the upper chamber 13 through the tubes 10. Oil, for example, flows through the middle chamber 14, which is completely hermetically separated from the lower chamber 15 and the upper chamber 13, and is supplied to or removed from the middle chamber 14 via an inlet 17 and outlet 18 arranged on the intermediate part 4. In contrast, an inlet 19 and an outlet 20 for the cooling liquid, such as water, are provided in the upper cover part 5. The cooling liquid is supplied through the inlet 19 to the upper chamber 13 and from there through a predetermined number of tubes 10 into the lower chamber 15 and from there through a predetermined number of tubes 10 into the upper chamber 13. This process is repeated several times in a known heat exchanger, for example, before the oil is discharged again through the outlet 18 from the central chamber 14 after the heat exchange with the liquid medium to be cooled has taken place.

Die Erfindung ist nicht nur auf das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist beispielsweise im Sinne der Erfindung auch möglich, nur die Wandungen der Bohrungen 7 mit einer aufvulkanisierten gummiartigen Schicht 9 zu überdecken sowie ferner die beschichteten Seiten der beiden Metall-Lochstreifen 8 nicht in der oberen und unteren Kammer 13 bzw. 15, sondern in der mittleren Kammer 14 anzuordnen, wenn dieses erwünscht ist. The invention is not limited to the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2. For the purposes of the invention, it is also possible, for example, to cover only the walls of the bores 7 with a vulcanized rubber-like layer 9 and also the coated sides of the two metal perforated strips 8 not in the upper and lower chambers 13 and 15, but in Arrange middle chamber 14 if this is desired.

Der erfindungsgemäss ausgebildete Wärmeaustauscher ist in vorteilhafter Weise aus einer korrosionsfesten Aluminiumlegierung herzustellen, wobei besonders auf die kostspieligen Vorrichtungen zum Elektronenstrahlschweissen verzichtet werden kann und wodurch sich der Wärmeaustauscher besonders gut für die Massenfertigung eignet. The heat exchanger designed in accordance with the invention can advantageously be produced from a corrosion-resistant aluminum alloy, it being possible in particular to dispense with the expensive devices for electron beam welding and as a result the heat exchanger is particularly well suited for mass production.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

616 224

1. Heat exchanger, in particular for use in engine and machine construction, e.g. for cooling engine and machine parts, the heat exchanger consisting of a housing made of metal and cooling tubes arranged in the same, through which a liquid is conveyed in a circuit for heat exchange with the liquid medium surrounding the tubes, and wherein two in one in the housing Metal perforated disks arranged at a distance from one another are provided, in the opposite bores of which a tube is inserted and connected to the perforated disk, characterized in that at least the walls of the bores (7) of the two metal perforated disks (8) have a vulcanized-on layer (9 ) are lined from rubber-like material, which serves to clamp the pipes (10) to the two metal perforated disks (8) and to seal three chambers (13, 14 and 15) hermetically separated by the two perforated disks (8).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that one side of the two metal perforated disks (8) and the walls of the bores (7) are lined with a vulcanized layer (9) made of rubber-like material.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the vulcanized on the metal perforated plate (8) rubber-like layer (9) in the heat exchanger between the two metal perforated plates (8) and the inner housing wall forms a seal.