CS197335B2 - Výměník tepla s trubkami - Google Patents

Description

Vynález se týká výměníků tepla s trubkami vycházejícími z vodní skříně a procházejícími těsnicím členem vloženým do jejího sběrače.

Takové výměníky tepla jsou určeny zejména pro klimatizační zařízení v automobilech nebo pro chlazení motorů, jakož i pro chlazení motorů, kdy ve výměníku tepla cirkuluje jako primární chladící prostředí s výhodou voda, kdežto jako sekundární chladící prostředí se s výhodou používá vzduch, který je ve styku s vnějším povrchem výměníku tepla.

Ve známém výměníku tepla tohoto typu, popsaném v britském patentu č. 724 017, je těsnicí člen, vytvořený z jednoho kusu, spojen s deskou sběrače, a to navulkanizováním což představuje speciální pracovní úkon. Rozsah těsnění mezi trubkou a deskou je určován tloušťkou desky, a je proto velmi malý. Navíc není u známého uspořádání zabezpečeno, aby trubky nemohly být vytaženy z těsnicích lemů.

V jiném výměníku tepla, popsaném v britském patentu č. 741 625, jsou otvory v destičce sběrače opatřeny lemy, do nichž jsou vsunuty těsnicí objímky. Jde zde o samostatné těsnicí objímky, které nejsou mezi sebou spojeny, takže místa přechodu mezi objímkami a deskou sběrače jsou volná, oož zmenšuje těsnicí účinek. Způsob fixace trubek v těsnicích objímkách není v tomto patentovém spise řešen.

Kromě toho je známo z amerického patentu č. 2 880 018 kónicky rozšiřovat konce trubek, provlečených otvory v desce sběrače, při vložení těsnicího prstence do všech směrů kolmých na podélný směr trubek. Jde zde rovněž o jednotlivé těsnicí prstence, u kterých je na místě přechodu těchto prstenců do desky těsnicí účinek zmenšen. Rozsah těsnění mezi deskou sběrače a trubkou je zde určen pouze tloušťkou desky, takže je opět velmi malý.

Vynález si klade za úkol vytvořit výměník tepla výše uvedeného typu, u kterého by byl těsniGí člen fixován mezi Sběračem a trubkami v podélném směru trubek, přičemž by tento· těsnicí člen byl zhotoven jednoduchým a plně mechanisovaným způsobem, s vyloučením lepení nebo svařování, a přesto by vykazoval maximální těsnící účinek.

Podstatou vynálezu je výměník tepla s trubkami vycházejícími z vodní skříně a procházejícími těsnicím členem vloženým do jejího sběrače, přičemž podle vynálezu jsou otvory sběrače lemovány krčky, do nichž zapadají lemy pružného těsnicího členu, a konce trúbek jsou vloženy do lemů pružné197335 ho těsnicího členu válcovými částmi, jejichž průměr je větší nežli průměr vlastních trubek, ,pro přitlačení lemů pružného· těsnicího členu ke krokům sběrače vodní skříně.

Za válcovou částí trubky je podle dalšího znaku vynálezu s výhodou komolokuželová část trubky. Lemy pružného těsnicího členu jsou s výhodou uspořádány na jednotném pružném těsnicím členu, vytvořeném jako deska nebo tabule o tvaru sdruženém s tvarem sběrače, která jej pokrývá na straně obrácené k víku vodní skříně. Pružný těsnicí člen má s výhodou na svém obvodě lem se zesílením pro styk s obvodovým okrajem víka vodní skříně.

Takto řešený výměník tepla umožňuje dosáhnout jednoduchým způsobem těsného spoje mezi trubkami a sběračem, a to· bez použití přídavných pomůcek a zvláštních technologických postupů. V důsledku krčků vytvořených na sběrači a odpovídajících lemů těsnicího členu je podstatně rozšířen rozsah těsnicí oblasti. Válcovitým rozšířením trubky v oblasti krčku je přitom zvýšen těsnicí účinek, a to v důsledku radiálního tlaku na stěnu krčku přes lem těsnicího členu. Toto roztažení trubky současně zvyšuje odolnost spoje proti vytažení trubek. Tomuto vytažení je zcela zabráněno· u výhodného provedení vynálezu, kdy je trubka za rozšířenou válcovou částí kuželovité rozšířena směrem dovnitř vodní skříně.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladu provedení, s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých značí: obr. 1 pohled zpředu na žebro výměníku tepla podle vynálezu, obr. 2 řez rovinou 2—2 žebrem podle obr. 1, obr. 3 nárys výměníku tepla podle vynálezu, obr.’ 4 pohled zpředu na vnější stranu sběrače, tvořícího součást výměníku tepla podle vynálezu, obr. 5 řez rovinou 5—5 sběračem podle obr. 4, obr. 6 nárys k obr. 4, obr. 7 řez rovinou 7—7 z obr. 4, obr. 8 analogický řez k řezu podle obr. 7, avšak u jiného provedení sběrače, obr. 9 pohled zpředu na těsnicí člen, tvořící část výměníku tepla podle vynálezu, obr. IQ řez rovinou 10—10 těsnicím členem podle obr. 9, obr. 11 řez rovinou 11—11 těsnicím členem podle obr. 9, obr. 12 část řezu podle obr. 11 ve zvětšeném měřítku, obr. 13 pohled zpředu na vodní skříň, tvořící část výměníku tepla podle vynálezu, obr. 14 řez rovinou 14—14 vodní skříní podle obr. 13, obr. 15 pohled zdola na vodní skříň podle obr. 13, obr. 16 bokorys vodní skříně podle obr. 13, obr. 17 částečný řez okrajem vodní skříně ve zvětšeném měřítku, obr. 18 podélný řez trubkou výměníku tepla podle vynálezu, znázorňující montáž výměníku, obr. 19 částečný řez okrajem vodní skříně a sběrače, jakož i těsnicím členem pro provedeném spojení těchto částí výměníku tepla podle vynálezu, obr. 20 částečný podélný řez trubkou, provedený v místě jejího připojení ke sběrači, obr. 21 obdobný částečný řez jako na obr. 20, přičemž však je'znázorněno připojení trubky k druhému sběrači, obr. 22 perspektivní pohled na vodní skříň podle jiného provedení.

Výměník tepla podle vynálezu má, jak je obvyklé, spolu rovnoběžné trubky, tvořící trubkový svazek, v nichž cirkuluje primární prostředí. Trubky jsou opatřeny žebry, omývanými sekundárním prostředím. Trubky jsou uspořádány mezi sběrači vodních skříní, připojených přírubami ke zbývajícím částem cirkulačního oběhu primárního prostředí.

Žebra mohou být běžného druhu .a každé z nich je provedeno jako tenká destička 10 (obr. 1 a 2), například z hliníku, opatřená otvory 11, vroubenými nákružky 12 a sloužícími pro provlečení svazku trubek 17. Otvory 11 mohou probíhat v rovnoběžných řadách, z nichž dvě řady 13 a 14 jsou znázorněny na obr. 1. Žebra' mohou být opatřena fasetami 15 a 16, které jsou k sobě lehce nakloněny, jak je znázorněno na obr. 2, aby se jak známo dosáhlo lepší tepelné výměny mezi žebrem a sekundárním prostředíito, tj. vzduchem.

Trubky 17 (obr. 3) jsou vyrobeny z kovu, který nemusí být svařitelný, přičemž se předpokládá použití hliníku nebo jeho slitiny, jejichž cena je daleko nižší než cena trubek měděných. Průřez trubek 17 může být kruhový, může však být i oválný, přičemž rozměr ve směru kolmém ke směru omývání trubek 17 primárním prostředím má být menší než ve směru tohoto omývání.

Sběrač 20, znázorněný na obr. 4 až 8, je tvořen kovovou deskou, s výhodou z železného kovu, a má rovné dno 21, lemované převýšeným okrajem 22, který je prodloužen lemem 23, kolmým na dno 21 i převýšený okraj 22. V lemu 23 jsou vytvořeny zářezy 24, vytvářející příchytné výběžky 29. Dno 21 je opatřeno otvory 31, vroubenými ohnutými krčky 32, vytvořenými například lisováním.

Sběrač 2Θ podle vynálezu je povlečen na své vnitřní straně těsnicím členem 48, provedeným jako deska z pryže nebo podobného materiálu (obr. 9 až 12), jejíž tvar odpovídá tvaru sběrače 20. Těsnicí člen 40 je opatřen převýšeným okrajem 42, který je prodloužen obdobně jako sběrač 20 lemem 43, kolmým na dno 41 těsnicího· členu 40 i převýšený okraj 42. Lem 43 je na konci opatřen zesílením 44. Těsnicí člen 49 má v podstatě stejnoměrnou tloušťku. Jeho dno 41 je opatřeno otvory 45, vroubenými ohnutými lemy 46.

Má-li být těsnicí člen 40 spojen se sběračem 20, přiloží se pouze na vnější stranu sběrače 20, přičemž převýšený okraj 42 a lem 43 se vloží do dutiny vymezené převýšeným okrajem 22 a lemem 23 sběrače 20. Rozměry dutiny a lemu 43 jsou takové, že stačí pro dosažení dostatečného spoje mezi sběračem 20 a těsnicím členem 40 těsnicí člen 40 lehce zatlačit. Ohnuté lemy 46 těsnicího členu 40 se zasunou do odpovídajících krčků 30 sběrače 20.

S

Ačkoli oba sběrače 20 jsou s výhodou provedeny tak, že jejich všeobecný tvar a uspořádání jsou shodné, je mezi nimi přece rozdíl. Sběrač 20 na obr. 7, který je na obr. 3 zobrazen na levé straně radiátoru, se čelní plochou 26 převýšeného okraje 22 dotýká opačné strany IDi, žebra 10, než za které vybíhají nákružky 12 (obr. 20). Naproti tomu u druhého sběrače 20, který je umístěn na pravé straně radiátoru podle obr. 3, je přesahování přečnívajícího okraje 22’ vzhledem ke dnu 21’ větší nežli u levého^ sběrače 20, takže člení plochy krčků 32’ nedosahují roviny procházející čelní plochou 26’ převýšených okrajů 22’. Pravé žebro 10η (obr. 21) se tak též dotýká svbu krajní částí zmíněné čelní plochy 26’ a vzhledem na větší přesahování převýšeného okraje 22’ vzhledem ke dnu 21’ vzniká místo pro uložení nákružků 12’, žebra 10η.

Vodní skříň (obr. 13 až 17) má všeobecně hranolovitý tvar a skládá se z víka 60 majícího dno 61 a delší boční stěny 62, 63 a kratší boční stěny 64, 65. Obvodový okraj 66 víka 60 vodní 9kříně má obvodovou obrubu 67, jejíž tvar je obdélníkový, přičemž příčný průřez této obvodové obruby 67 vykazuje dvě spolu rovnoběžné strany 68, 68 a boční stranu 70, přičemž přechod mezi stranami 68 a 70 tvoří zaoblení 71. Obvodový okraj 66 má vnitřní obrubu 72 s dvěma spolu rovnoběžnými stranami 73 a 74, které jsou spojeny zaoblením 75, přičemž strana 74 se připojuje k vnitřní straně 76 vodní skříně zaoblením 77.

U výhodného provedení vynálezu je vodní skříň zhotovena lisováním z plastické hmoty spolu s hrdlem 78 a přírubou 79, opatřenou otvory 80, 81, a s trubkovým tělesem 82, ústícím do vodní skříně.

Při montáži výměníku tepla (obr. 3 a 18) se vsunou trubky 17 do otvorů 11 žeber 10, která byla předem naskládána na sebe, například ve skladě. Poté se trubky 17 roztáhnou známým prostředkem pro jejich přitlačení k nákružkům 12 žeber 10, a to buď protahováním trnu trubkami 17, nebo působením tlakového prostředí uvnitř trubek 17. Na obou koncích se k trubkám 17 připojí sběrače 20, z nichž každý je opatřen pryžovým těsnicím členem 40. Poté se do každé z trubek 17, a to současně do obou jejich konců, zavede pod tlakem trn 90 (obr. 18), jehož profil má první válcovou dosedací plochu 91, za níž následuje první kuželová dosedací plocha 92, druhá Válcová dosedací plocha 93 a druhá kuželová dosedací plocha 94. Oba trny 90 se zatlačují a k sobě přibližují současně. Trubky 17 se tak roztáhnou a na každém konci nesou první komotokuželovou část 95, rozšířenou válcovou část 96 a za ní druhou komolokuželovou část 97. Utěsnění se dosahuje smáčknutím ohnutých lemů 46 těsnicích členů 40 mezi krčky 36 sběrače 20 a rozšířenou válcovou část 96 trubky 17. Komolokuželová část 97 podporuje těsnost a současně zabraňuje, aby trubka 17 nebyla ze sběrače 20 vytahována účinkem síly působící ve smyslu dvojité šipky f, která vzniká například účinkem tlaku stlačeného prostředí uvnitř trubky 17.

Když jsou sběrače 20 na svém místě, dotýká se první žebro lOi zleva (na obr. 20) svou krajní částí čelní plochy 26 sběrače 20. Žebro Ifln na druhém konci (obr. 21) je též ve styku svou krajní částí s čelní plochou převýšeného okraje 22’ druhého sběrače 20, a to přesto, že její nákružky směřují doprava. Tímto způsobem je zabráněno jakýmkoliv větším intervalům mezi žebry.

Poté se osadí víka 60 vodní skříně, a to tak, že se svými okraji přiloží k příslušným sběračům 20. Zatlačení vnitřní obruby 72 do mezery na obvodu těsnicího členu 40 (obr. 19) působí, že lem 43 těsnicího Členu 40 je Gdtlačen obrubou 72 víka 60, čímž je dosaženo tlakového účinku mezi lemem 43 a stranami 73 a 74 obruby 72, který zaručuje požadovanou těsnost. Poté se přehnou příchytné výběžky 29 sběrače 20, čímž se dosáhne těsného a trvalého spojení sběračů 20 a vodními skříněmi.

Jak je patrno z obr. 22, znázorněná vodní skříň je při lisování opatřena jedním nebo několika pery 98 a 99, přičemž může být opatřena ještě středním perem. Tato pera slouží k zasazení výměníku tepla s touto vodní skříní do klimatizačního zařízení, jehož jednou částí je výměník tepla podle vynálezu.

Vynález se vztahuje na provedení výměníků tepla, u kterých je rychlost cirkulace vody v trubkovém svazku zvětšena tím, že se průchozí oblast těchto trubek omezí na jejich obvodovou část, například zasunutím trubek, s výhodou z plastické hmoty, jejichž konce jsou uzavřeny. Tyto trubky mohou být vylisovány spolu s vodní skříní.

Vynálezu lze používat bez ohledu na uspořádání trubkového^ svazku a na směr oběhu primárního prostředí uvnitř trubek, jakož i bez ohledu na počet trubek. Vynález se obzvláště hodí pro výměníky tepla pouze o dvou trubkách.

Vodní skříň může být opatřena dělicími stěnami pro rozdělování primárního prostředí na jednotlivé proudy.

Claims (4)

1. Výměník tepla s trubkami vycházejícími z vodní skříně a procházejícími těsnicím členem vloženým do· jejího sběrače, vyznačený tím, že otvory (31) sběrače (20) jsou lemovány krčky (32), do nichž zapadají lemy (46) pružného těsnicího členu (40), a konce trubek (17) jsou vloženy do,lemů (46) pružného těsnicího členu (40) válcovými částmi (96), jejichž průměr je větší nežli průměr vlastních trubek (17), pro přitlačení lemů (46) pružného těsnicího členu (40) ke krčkům (32) sběrače (20) vodní skříně.

2. Výměník tepla podle bodu 1, vyznačený tím, že za válcovou částí (96) trubky (17)

VYNALEZU je komolokuželová část (97) trubky (17).

3. Výměník tepla podle bodu 1, vyznačený tím, že lemy (46) jsou uspořádány na jednotném pružném těsnicím členu (40), vytvořeném jako· deska nebo tabule o tvaru sdruženém s tvarem sběrače (20), která jej pokrývá na straně obrácené k víku (60) vodní skříně.

4. Výměník tepla podle bodu 1, vyznačený tím, že pružný těsnicí člen (40) má na svém obvodě lem (43) se zesílením (44) pro styk s obvodovým okrajem (66) víka (60) vodní skříně.