DE10001974B4 - heat exchangers - Google Patents
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Abstract
Wärmetauscher, bestehend aus einem Kühlnetz (K) mit Flachrohren (5) und Lamellen (6), aus zwei gegenüberliegenden Rohrböden (4) mit Öffnungen zur Aufnahme der Enden der Flachrohre (5), aus Sammelkästen (2, 3), die an den Rohrböden (4) befestigt sind und Anschlüsse für den Ein- und Austritt des durch die Flachrohre strömenden Mediums aufweisen, wobei U-förmige Verstärkungen, die aus einer Basis mit einer Höhe (h) und zwei Schenkel (s) bestehen an der zum Kühlnetz (K) weisenden Seite der Rohrböden (4) zwischen den Reihen (R) der Flachrohre (5) eingesetzt und mit den Rohrböden (4) und den Längsseiten der Flachrohre (5) verlötet sind, und wobei die Wanddicke (d1) der zum Kühlnetz (K) weisenden Schenkel (s) der Verstärkungsprofile (v) in Richtung auf das Kühlnetz (K) abnimmtHeat exchanger, consisting of a cooling network (K) with flat tubes (5) and fins (6), of two opposite tube sheets (4) with openings for receiving the ends of the flat tubes (5), of collecting tanks (2, 3) attached to the Tube sheets (4) are attached and have connections for the inlet and outlet of the medium flowing through the flat tubes, U-shaped reinforcements consisting of a base with a height (h) and two legs (s) on the cooling network ( K) facing side of the tube sheets (4) inserted between the rows (R) of the flat tubes (5) and soldered to the tube sheets (4) and the long sides of the flat tubes (5), and the wall thickness (d1) of the cooling network ( K) pointing leg (s) of the reinforcement profiles (v) decreases in the direction of the cooling network (K)
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher.The invention relates to a heat exchanger.
Ein Wärmetauscher, bestehend aus einem Kühlnetz mit Flachrohren und Lamellen, aus zwei gegenüberliegenden Rohrböden mit Öffnungen zur Aufnahme der Enden der Flachrohre, aus Sammelkästen, die an den Rohrböden befestigt sind und Anschlüsse für den Ein- und Austritt des durch die Flachrohre strömenden Mediums aufweisen, sowie aus U-förmigen Verstärkungen der Rohrböden, die aus einer Basis mit Schenkeln bestehen, die an der zum Kühlnetz weisenden Seite der Rohrböden zwischen den Reihen der Flachrohre angeordnet und mit den Rohrböden und den Längsseiten der Flachrohre verbunden sind, ist aus der
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Wärmetauscher mit höheren Festigkeitseigenschaften zu versehen.The object of the invention is to provide the heat exchangers with higher strength properties.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich mit einem Wärmetauscher, der sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Wanddicke der zum Kühlnetz weisenden Schenkel der Verstärkungsprofile in Richtung auf das Kühlnetz abnimmt.The solution of the problem results with a heat exchanger having all the features of
In besonders bevorzugter Weise beträgt die Wanddicke der Schenkel am Ende etwa 0,8 bis 1,3 der Wanddicke der Flachrohre.In a particularly preferred manner, the wall thickness of the legs at the end is about 0.8 to 1.3 of the wall thickness of the flat tubes.
Die Wanddicke der Flachrohre der Wärmetauscher der hier angesprochenen Art liegt etwa im Bereich von 0,15 bis 0,8 mm. Bei extrem geringen Wanddicken der Flachrohre liegt die Dicke der Enden der Schenkel eher an der oberen Grenze des angegebenen Bereiches und umgekehrt, bei größeren Wanddicken der Flachrohre an der unteren Grenze.The wall thickness of the flat tubes of the heat exchanger of the type discussed here is approximately in the range of 0.15 to 0.8 mm. At extremely low wall thicknesses of the flat tubes, the thickness of the ends of the legs is closer to the upper limit of the specified range and vice versa, with larger wall thicknesses of the flat tubes at the lower limit.
Es hat sich in zahlreichen Versuchen erwiesen, daß bei so ausgebildeten Wärmetauschern die Festigkeit der Verbindung, hauptsächlich gegenüber mechanischer Beanspruchung, wesentlich erhöht worden ist. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß sich die Verstärkung in der Verbindung zwischen den flach auslaufenden Schenkeln und den Flachrohren sehr elastisch verhält. Abrupte Übergänge zu den Flachrohren werden konsequent vermieden, so dass die durch Kerbwirkung im Stand der Technik hervorgerufene geringere Belastungsfähigkeit ausgeschaltet wurde. In Vibrationstests wurde festgestellt, daß sich die Zahl der ertragbaren Schwingspiele im Vergleich zum Stand der Technik verdoppelt hat. Der durch die Verstärkungsprofile hervorgerufene zusätzliche Materialeinsatz kann durch Reduzierung der Wanddicke des Rohrbodens aufgehoben werden. Außerdem konnte durch die erfindungsgemäße Lösung die Reibkorrosion, die sich beim Stand der Technik am Übergang der Schenkel zu den Flachrohren ausbildet, wesentlich reduziert werden. Die Reibkorrosion hat ihre Ursachen in der durch Temperaturwechsel hervorgerufenen Zug-Druckspannungen infolge der behinderten Rohrdehnung, die beim Stand der Technik wegen der vorhandenen Dickenunterschiede zwischen Schenkel und Rohrwandung ein nicht zu vernachlässigender Faktor ist.It has been found in numerous experiments that with such formed heat exchangers, the strength of the compound, mainly against mechanical stress, has been substantially increased. The reason for this is to be seen in the fact that the reinforcement in the connection between the flat-running legs and the flat tubes behaves very elastically. Abrupt transitions to the flat tubes are consistently avoided so that the lower stress capability caused by notch effect in the prior art has been eliminated. In vibration tests it has been found that the number of sustainable oscillatory games has doubled compared to the prior art. The additional use of material caused by the reinforcing profiles can be eliminated by reducing the wall thickness of the tube bottom. In addition, could be significantly reduced by the inventive solution, the fretting corrosion, which forms in the prior art at the transition of the legs to the flat tubes. The fretting corrosion has its causes in the induced by temperature change tensile compressive stresses due to the impeded tube elongation, which is a factor not negligible in the prior art because of the existing thickness differences between leg and tube wall.
In Weiterbildung der erfinderischen Lösung sind die Verstärkungsprofile mittels Strangpressverfahren hergestellt. Dieses Verfahren gestattet die kostengünstige Herstellung und lässt auch die Ausbildung des recht spitzwinkligen Auslaufs der Enden der Schenkel zu. Die Verstärkungsprofile können auf entsprechende Länge geschnitten und als Einzelteile zwischen den Reihen der Flachrohre eingesetzt werden. Es ist nicht erforderlich, sämtliche Rohrreihen des Wärmetauschers mit einzelnen Verstärkungsprofilen auszustatten, weil die Gefahr von Rohrbrüchen auf die am stärksten belasteten Rohrreihen an den Enden der Rohrböden beschränkt bleibt. Demzufolge ist es ausreichend, wenn nur zwischen wenigen äußeren Rohrreihen solche Verstärkungsprofile eingesetzt werden.In development of the inventive solution, the reinforcing profiles are produced by means of extrusion molding. This method allows the cost-effective production and also allows the formation of the right-angled outlet of the ends of the legs. The reinforcing profiles can be cut to appropriate length and used as individual parts between the rows of flat tubes become. It is not necessary to equip all rows of tubes of the heat exchanger with individual reinforcing profiles, because the risk of tube breaks is limited to the most heavily loaded rows of tubes at the ends of the tube sheets. Consequently, it is sufficient if only such reinforcement profiles are used between a few outer tube rows.
Um die Zahl der Einzelteile zu reduzieren, ist alternativ vorgesehen, dass die Verstärkungsprofile zu kammartigen Gebilden zusammengefasst werden, wobei an einem Rohrboden zwei solche kammartigen Gebilde vorhanden sind. Je ein solches Gebilde wird von den gegenüberliegenden Längsseiten des Rohrbodens aus zwischen den Rohrreihen eingesetzt, wobei die kammartigen Gebilde vorzugsweise so ausgeführt sind, dass sie die Verstärkungsprofile für jede zweite Rohrreihe aufweisen, bzw. dass benachbarte Rohrreihen jeweils Verstärkungsprofile aufweisen, die zu gegenüberliegenden Gebilden gehören. Solche kammartigen Gebilde werden vorzugsweise mittels Fließpressverfahren hergestellt, das gleichfalls den spitzwinkligen Auslauf der Enden der Schenkel ermöglicht. Auch bei Einsatz von kammartigen Gebilden ist es möglich, diese nur für die äußeren Rohrreihen zu verwenden.In order to reduce the number of items, it is alternatively provided that the reinforcing profiles are combined to comb-like structures, wherein two such comb-like structures are present on a tube sheet. Depending such a structure is inserted from the opposite longitudinal sides of the tubesheet between the rows of tubes, wherein the comb-like structures are preferably designed so that they have the reinforcing profiles for every second row of tubes, or that adjacent rows of tubes each have reinforcing profiles that belong to opposing structures , Such comb-like structures are preferably produced by means of extrusion, which also allows the acute-angled outlet of the ends of the legs. Even with the use of comb-like structures, it is possible to use these only for the outer rows of tubes.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen nachfolgend erläutert.The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings.
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Obwohl die Wirkungen auch bei einem vollständig aus Aluminium bestehenden Wärmetauscher auftreten, ist der Wärmetauscher des Ausführungsbeispiels ein aus Buntmetall bestehender Wasserkühler
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Cited By (1)
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