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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten
einer gewalzten Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager,
mit einer Raffeinrichtung, die mindestens zwei Raffwalzenpaare umfasst,
die jeweils mindestens zwei Raffwalzen umfassen, die voneinander
beabstandet sind und jeweils mit einer Raffwalze des anderen Raffwalzenpaares
zusammenwirken, um die zwischen zwei Raffwalzenpaaren angeordnete
Leiteinrichtung aufzustellen und zusammenzuraffen. Die Erfindung
betrifft des Weiteren einen Wärmeübertrager
mit Rohren, die von einem Medium durchströmt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Qualität
der Verlötung
von Leiteinrichtungen mit Rohren in Wärmeübertragern zu verbessern.
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Die
Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten einer gewalzten
Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, mit einer Raffeinrichtung,
die mindestens zwei Raffwalzenpaare umfasst, die jeweils mindestens
zwei Raffwalzen umfassen, die voneinander beabstandet sind und jeweils
mit einer Raffwalze des anderen Raffwalzenpaares zusammenwirken,
um die zwischen zwei Raffwalzenpaaren angeordnete Leiteinrichtung
aufzustellen und zusammenzuschieben oder zusammenzuraffen, dadurch
gelöst,
dass zwischen zwei Raffwalzen eines Raffwalzenpaares jeweils mindestens
ein Prägerad
angeordnet ist, das eine Prägekraft
auf die Leiteinrichtung aufbringt, um die Leiteinrichtung definiert
zu verformen. Die Raffeinrichtung dient dazu, die aus einem Blechmaterial gebildete
Leiteinrichtung nach dem Walzen zusammenzuraffen, um eine vorzugsweise
zickzackförmige Gestalt
mit einer gewünschten
Teilung zu erreichen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde
festgestellt, dass die Leiteinrichtung in der Mitte nach außen gewölbt ist.
Bei Messungen wurde herausgefunden, dass die Höhe der Leiteinrichtung zwischen
den Raffwalzen eines Raffwalzenpaares, das heißt über die Tiefe beziehungsweise
Breite der Leiteinrichtung, nicht konstant ist, sondern zur Mitte
hin zunimmt. Dadurch bekommt die Leiteinrichtung eine im Wesentlichen
tonnenförmige
Gestalt, was eine Verlötung
der Leiteinrichtung mit einem Rohr eines Wärmeübertragers beeinträchtigt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung
der Prägeräder kann
die unerwünschte
Tonnenform der Leiteinrichtung auf ein Minimum reduziert werden.
Dadurch kann die Verlötung
der Leiteinrichtung mit einem Rohr eines Wärmeübertragers deutlich verbessert
werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Prägerad jeweils
in der Mitte zwischen zwei Raffwalzen eines Raffwalzenpaares angeordnet
ist, da hier die stärkste
Abweichung von der gewünschten
Höhe der
Leiteinrichtung auftritt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Prägerad die
Gestalt einer Kreiszylinderscheibe aufweist. Die Mantelfläche der
Kreiszylinderscheibe kommt mit der Leiteinrichtung in Kontakt, um sie
zurückzuprägen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Prägerad über eine
gemeinsame Antriebswelle mit den Raffwalzen eines Raffwalzenpaares gekoppelt
ist. Dadurch wird der Antrieb der Prägeräder vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Raffwalzen
die Gestalt von Zahnrädern
aufweisen.
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Daher
werden die Raffwalzen auch als Raffräder bezeichnet. Die Verzahnung
ist an die gewünschte
Gestalt der Leiteinrichtung angepasst.
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Die
oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Bearbeiten einer
gewalzten Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager,
mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung dadurch gelöst, dass
die Höhe
der Leiteinrichtung beim Zusammenraffen durch mindestens ein Prägerad zurückgeprägt wird.
Das liefert den Vorteil, dass ohne zusätzliche Verfahrensschritte,
während
der Raffbearbeitung die unerwünschte
Tonnenform gezielt reduziert wird.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung
zwischen den Prägerädern zurückgeprägt wird,
während
die Raffwalzen mit der Leiteinrichtung zusammenwirken. Das hat den
Vorteil, dass die Leiteinrichtung durch die Raffwalzen abgestützt wird,
während
sie durch mindestens eines der Prägeräder zurückgeprägt wird. Durch den Abstand
der Prägeräder voneinander
kann die Intensität
der Rückprägung eingestellt
werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung
zwischen den Prägerädern nur
so weit zurückgeprägt wird,
dass im Angriffsbereich der Prägeräder eine
Restauswölbung
verbleibt. Eine vollständige
Rückprägung könnte dazu
führen, dass
die Leiteinrichtung beschädigt
wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende
Restauswölbung
etwa 0,03 mm beträgt.
Dieser Wert hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders
vorteilhaft erwiesen.
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Bei
einem Wärmeübertrager
mit Rohren, die von einem Medium durchströmt werden, ist die vorab angegebene
Aufgabe dadurch gelöst,
dass mit den Rohren Leiteinrichtungen verlötet sind, die mit einer vorab
beschriebenen Vorrichtung gemäß einem
vorab beschriebenen Verfahren bearbeitet sind.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer Wellrippe;
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1b eine
perspektivische Darstellung eines weiteren Abschnitts einer Wellrippe;
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2a eine
schematische Darstellung der Wellrippe aus den 1, 1b bei
einem ersten Bearbeitungsschritt einer Bearbeitung einer Raffeinrichtung;
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2b eine
schematische Darstellung der Wellrippe aus den 1, 1b bei
einem weiteren Bearbeitungsschritt einer Bearbeitung einer Raffeinrichtung;
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3a die
Ansicht eines Schnitts entlang der Linie A-A, wobei die Blickrichtung
durch Pfeile markiert ist,
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3b die
Ansicht eines weiteren Schnitts entlang der Linie B-B, wobei die
Blickrichtung durch Pfeile markiert ist und
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4 eine
perspektivische Darstellung der Raffeinrichtung aus den 2a, 2b und 3a, 3b.
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Die
Erfindung betrifft Wärmeübertrager
für Kraftfahrzeuge.
Ein solcher Wärmeübertrager
umfasst eine Vielzahl von Flachrohren, die an ihren Enden jeweils
in Sammelkästen
münden.
Zwischen den Rohren sind Leiteinrichtungen angeordnet, die mit den
Rohren zu einer Einheit verlötet
sind. Eine solche Leiteinrichtung dient dazu, ein weiteres Medium,
zum Beispiel Luft, durch den Zwischenraum zwischen den Rohren hindurch
zu leiten. Die Leiteinrichtungen dienen darüber hinaus dazu, den Wärmeübergang
zwischen der Luft und den Rohren zu verbessern.
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In 1 und 1b ist
eine Leiteinrichtung in Form einer Wellrippe 1 perspektivisch
dargestellt. Die Wellrippe 1 umfasst eine Vielzahl von
zickzackförmig
angeordneten rechteckförmigen
Abschnitten, von denen in 1 nur zwei
rechteckförmige
Abschnitte 4 und 5 dargestellt sind. In 1b sind sechs
rechteckförmige
Abschnitte dargestellt. Die Wellrippe kann beliebig viele rechteckförmige Abschnitte 4 und 5 aufweisen.
Die beiden rechteckigen Abschnitte 4 und 5 sind
in einem Winkel α zueinander angeordnet,
der Werte zwischen 1° und
50°, insbesondere
zwischen 2° und
45°, insbesondere
zwischen 3° und
40°, insbesondere
zwischen 3° bis
32°, insbesondere
zwischen 4° bis
20°, insbesondere
zwischen 4° bis
11° annimmt.
Eine gestrichelt dargestellte Winkelhalbierende 6 schneidet
sich mit einer ebenfalls gestrichelt dargestellten Verbindungslinie 7,
die zwei Eckpunkte der Abschnitte 4 und 5 miteinander verbindet.
Die Länge
der Winkelhalbierenden 6 stellt die Höhe der Wellrippe 1 dar
und ist mit WH bezeichnet. Die rechteckförmigen Abschnitte 4 und 5 weisen jeweils
zwei kurze Seiten 8, 9 und zwei lange Seiten 11, 12 auf.
Die Erstreckung der Wellrippe 1 in Richtung der langen
Seiten 11, 12 der Abschnitte 4, 5 wird als
Wellrippentiefe WT bezeichnet. Die Wellrippentiefe WT verläuft senkrecht
zur Wellrippenhöhe
WH. Durch zwei gestrichelte Linien 14, 15 ist
angedeutet, dass die rechteckförmigen
Abschnitte 4 und 5 der Wellrippe 1 nicht
immer die ideale Gestalt von Rechtecken aufweist, sondern eine davon
abweichende Gestalt aufweisen können,
wodurch die Wellrippe 1 teilweise tonnenförmige Auswölbungen
aufweist. Des Weiteren ist in 1 angedeutet,
dass die Wellrippe 1 eine Vielzahl von Kiemen 17, 18 aufweist,
die senkrecht zu den langen Seiten 11, 12 der
rechteckigen Abschnitte 4, 5 angeordnet sind.
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Bei
im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen wurde
herausgefunden, dass gewalzte Wellrippen eine Streuung der Wellrippenhöhe WH über der
Wellrippentiefe WT aufweisen. Bei einer Fünfpunktmessung einer Wellrippe, wie
sie in 1 schematisch dargestellt ist, wurde zwischen
der Wellrippenaußenseite
und der Wellrippenmitte ein Höhenunterschied
bis zu 0,15 mm gemessen. Durch diese "Tonnenform" legt sich die Wellrippe beim Kassetieren
nicht ideal an das zugehörige
Rohr eines Wärmeübertragers
an, was zu einer schlechten Verlötung
führen
kann.
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Zudem
erschwert es die Tonnenform, die Gesamttoleranz eines Kühlerblocks
einzuhalten. Durch die erfindungsgemäße Bearbeitung der Wellrippe kann
die unerwünschte
Tonnenform auf ein Minimum reduziert werden.
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In
den 2a, 2b, 3a, 3b bis 4 ist
eine Raffeinrichtung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die
Raffeinrichtung dient dazu, eine Wellrippe nach dem Walzen zusammenzuraffen, um
eine gewünschte
Rippenteilung, das heißt
eine definierte Anzahl von Stegen pro Dezimeter, zu erhalten. Die
Rippendichte ist dabei die Anzahl der Rippen pro Dezimeter. Die
Raffeinrichtung dient dazu, eine gewisse Rippendichte zu erzeugen.
Die zu erzeugte Rippendichte nimmt dabei Werte zwischen 10 Rippen/Dezimeter
bis 200 Rippen/Dezimeter, insbesondere Werte zwischen 20 Rippen/Dezimeter
bis 150 Rippen/Dezimeter, insbesondere Werte zwischen 30 Rippen/Dezimeter
bis 115 Rippen/Dezimeter, insbesondere zwischen 40 Rippen/Dezimeter
bis 100 Rippen/Dezimeter, insbesondere zwischen 55 Rippen/Dezimeter
bis 95 Rippen/Dezimeter an. Zum Walzen der Wellrippen werden Zahnräder verwendet,
die sich über
die gesamte Wellrippentiefe WT erstrecken und Schneidmesser für das Einschneiden der
Kiemen aufweisen.
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Die
Raffeinrichtung umfasst acht Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b,
die sich nicht über
die gesamte Wellrippentiefe WT erstrecken. Die Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b bilden
jeweils ein Raffwalzenpaar. Die Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b eines
Raffwalzenpaares sind in axialer Richtung voneinander beabstandet.
Die Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b der
beiden Raffwalzenpaare greifen jeweils in der Nähe der kurzen Seiten 8, 9 der
Wellrippe 1 an.
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In
einer anderen Ausführung
bei einer Rückprägung von
Wellrippen mit großer
Wellrippentiefe, sind auf jeweils einer Antriebswelle 25, 26 vier,
fünf, sechs,
sieben, acht oder mehr als acht Raffwalzen mit einem gewissen Abstand
zueinander angeordnet. Dabei könnten
etwa bis zu zehn oder mehr als 10 Raffwalzen für jede Antriebswelle verbaut
werden. Insbesondere bei einer sehr kleinen Wellrippentiefe sind
an jeder Antriebswelle (25, 26) zwei Raffwalzen (21a, 22a,
bzw. 23a, 24a) verbaut.
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Die
Raffwalzenpaare mit den Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b sind
jeweils durch eine gemeinsame Antriebswelle 25, 26 angetrieben.
In der Mitte zwischen den Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b eines Raffwalzenpaares
ist jeweils ein Prägerad 28, 29 an der
zugehörigen
Antriebswelle 25, 26 befestigt. Die Prägeräder 28, 29 werden
durch die Antriebswellen 25, 26 mit der gleichen
Drehzahl angetrieben wie die zugehörigen Raffwalzenpaare mit den
Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b.
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Durch
einen Pfeil 31 ist in den 2a und 3a eine
Kraft F1 angedeutet, die von dem Prägerad 28 auf die Wellrippe 1,
hier insbesondere auf die Auswölbung 15 ausgeübt wird.
Durch die Pfeile 32 und 33 ist angedeutet, dass
die Wellrippe gleichzeitig durch die Raffwalzen 23a, 23b und 24a, 24b jeweils mit
einer Kraft F2 und F3 abgestützt
wird.
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Durch
die Prägeräder 28, 29 kann
die unerwünschte
Tonnenform im Mittenbereich der Wellrippe zurückgeprägt und insbesondere auf ein
noch toleriertes Restmaß reduziert
werden. Dabei wird die Rippe durch die Raffwalzen 23a, 23b und 24a, 24b an
den Außenseiten
von innen gestützt.
Durch eine Variation des Durchmessers der Prägescheibe 28 beziehungsweise
des Abstandes der Antriebswellen 25, 26 zueinander
oder auch durch die Variation der Breite der Prägescheibe 28 kann
die Intensität
der Rückprägung eingestellt
werden.
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Beim
weiteren Durchlaufen der Wellrippe 1 durch die Raffeinrichtung
wirken die in den 2b und 3b dargestellten
Kräfte.
Durch einen Pfeil 34 ist eine Kraft F4 angedeutet, die
von dem Prägerad 29 auf
die Wellrippe 1, hier insbesondere auf die Auswölbung 14 ausgeübt wird.
Durch die Pfeile 35 und 36 ist angedeutet, dass
die Wellrippe gleichzeitig durch die Raffwalzen 21a, 21b und 22a, 22b jeweils mit
einer Kraft F5 und F6 abgestützt
wird.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Prägerad 28, 29 auf
der Antriebswelle 25, 26 angeordnet in einem anderen
Ausführungsbeispiel
sind zwei, drei, vier, fünf,
sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Prägeräder 28, 29 auf
der Antriebswelle 25, 26 angeordnet. Das zumindest
eine Prägerad 28, 29 kann
zwischen zwei Raffwalzen und/oder außerhalb der Raffwalzen angeordnet
sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel
sind eine Anzahl von Raffwalzen 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b mit
Prägerädern 28, 29 modular
zweifach, dreifach, vierfach, fünffach,
sechsfach, siebenfach oder mehr als siebenfach angeordnet.
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Im
Rahmen der Erfindung wurde des Weiteren festgestellt, dass die Rippenhöhe in der
Mitte der Wellrippe um etwa 0,05 bis 0,15 mm, im Schnitt etwa 0,1
mm, höher
als auf den Seiten ist, und zwar erstaunlicherweise scheinbar unabhängig von
der Rippentiefe und -höhe.
Durch die erfindungsgemäße Bearbeitung
der Wellrippe kann die unerwünschte
Auswölbung
beliebig weit zurückgeprägt werden,
sogar bis zu negativen Werten, wobei dann allerdings eine Beschädigung der
Kiemen auftreten kann. Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung
als besonders vorteilhaft erwiesen, die Auswölbung nicht vollständig zurückzuprägen, sondern
eine verbleibende Auswölbung
von etwa 0,03 mm zuzulassen. Das entspricht einer Überhöhung unten
und oben von jeweils 0,015 mm. Es kommt vor, dass die Prägeräder 28, 29 auf
den zurückgeprägten Wellrippen
einen leichten Abdruck hinterlassen.