DE102010039062A1 - Method for producing a heat transfer tube for a heat exchanger, in particular of a motor vehicle - Google Patents

Method for producing a heat transfer tube for a heat exchanger, in particular of a motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres für einen Wärmetauscher, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei welchem eine Einlage (2) eine Innenseite des Wärmeübertragungsrohres (1) kontaktiert und an dieser befestigt wird. Um eine Weiterverarbeitung des Wärmeübertragungsrohres zu einem Wärmetauscher problemlos zu gewährleisten, wird die Einlage (2) mit der Innenseite des Wärmeübertragungsrohres (1) verschweißt.The invention relates to a method for producing a heat transfer tube for a heat exchanger, in particular a motor vehicle, in which an insert (2) an inner side of the heat transfer tube (1) contacted and fixed thereto. In order to ensure a further processing of the heat transfer tube to a heat exchanger problems, the insert (2) with the inside of the heat transfer tube (1) is welded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres für einen Wärmetauscher, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei welchem eine Einlage eine Innenseite des Wärmeübertragungsrohres kontaktiert und an dieser befestigt wird.The invention relates to a method for producing a heat transfer tube for a heat exchanger, in particular a motor vehicle, in which an insert contacts an inner side of the heat transfer tube and is secured thereto.

Wärmetauscher mit Wärmeübertragungsrohren sind in vielen Ausführungsformen und Anwendungen bekannt und werden insbesondere auch für die Motorkühlung und die Klimatisierung von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Solche Wärmetauscher weisen einen gelöteten Block aus Flachrohren und Wellrippen auf, wobei in den Flachrohren ein zu kühlendes Medium wie beispielsweise Abgas eines Verbrennungsmotors hindurchströmt. Das als Wärmeübertragungsrohr dienende Flachrohr wird von außen durch ein Kühlmedium gekühlt.Heat exchangers with heat transfer tubes are known in many embodiments and applications and are used in particular for the engine cooling and the air conditioning of motor vehicles. Such heat exchangers have a brazed block of flat tubes and corrugated ribs, wherein in the flat tubes flows through a medium to be cooled, such as exhaust gas of an internal combustion engine. The flat tube serving as a heat transfer tube is cooled from the outside by a cooling medium.

Im Inneren des Wärmeübertragungsrohres sind Einlagen enthalten, welche tiefgezogene Prägungen, sogenannte Winglets aufweisen, mittels welchen die laminare Strömung des zu kühlenden Mediums in eine turbulente Strömung innerhalb des Wärmeübertragungsrohres umgewandelt wird, Dass hat zur Folge, dass das durch den Wärmetauscher fließende, zu kühlende Medium seine Wärme an das Wärmeübertragungsrohr abgibt. Das Kühlmedium, welches von außen an dem Wärmeübertragungsrohr vorbeiströmt, nimmt die an das Wärmeübertragungsrohr abgegebene Wärme auf und führt diese aus dem Wärmetauscher ab. Winglets haben aber den Nachteil, dass sie nur eine geringe Wärmeübertragungsfläche aufweisen.In the interior of the heat transfer tube deposits are included, which have deep-drawn imprints, so-called winglets, by means of which the laminar flow of the medium to be cooled is converted into a turbulent flow within the heat transfer tube, that has the consequence that the flowing through the heat exchanger, to be cooled medium gives off its heat to the heat transfer tube. The cooling medium flowing past the outside of the heat transfer tube receives the heat given off to the heat transfer tube and discharges it from the heat exchanger. However, winglets have the disadvantage that they have only a small heat transfer surface.

Aus der DE 10 2004 057 407 A1 ist ein flaches Wärmeübertragungsrohr für einen Wärmetauscher bekannt, bei welchem eine Einlage aus einem Blechband besteht, aus welchem eine Vielzahl von Strukturelementen ausgeschnitten und aus der Ebene des Blechbandes herausgedreht werden. Die Strukturelemente ragen somit zu beiden Seiten von dem Blechband ab und werden mit der Innenseite des Wärmeübertragungsrohres verlötet. Durch die Verlötung der Einlage mit dem Flachrohr kommt es zu Verunreinigungen, insbesondere durch Lötanhaftungen an den Enden des Wärmeübertragungsrohres, wodurch eine Weiterverarbeitung des Wärmeübertragungsrohres erschwert wird, so das das Wärmeübertragungsrohr nicht mit einem Boden des Wärmetauschers verschweißt werden kann.From the DE 10 2004 057 407 A1 a flat heat transfer tube for a heat exchanger is known in which an insert consists of a metal strip from which a plurality of structural elements are cut out and turned out of the plane of the sheet metal strip. The structural elements thus protrude on both sides of the sheet metal strip and are soldered to the inside of the heat transfer tube. The soldering of the insert with the flat tube leads to contamination, in particular by Lötanhaftungen at the ends of the heat transfer tube, whereby further processing of the heat transfer tube is difficult, so that the heat transfer tube can not be welded to a bottom of the heat exchanger.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres für einen Wärmetauscher anzugeben, bei welchem eine zuverlässige Weiterverarbeitung des mit einer Einlage versehenen Wärmeübertragungsrohres zu einem Wärmetauscher gewährleistet wird.The invention is therefore based on the object to provide a method for producing a heat transfer tube for a heat exchanger, in which a reliable further processing of the provided with a liner heat transfer tube is ensured to a heat exchanger.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Einlage mit der Innenseite des Wärmeübertragungsrohres verschweißt wird. Durch die Verschweißung wird sichergestellt, dass an dem Wärmeübertragungsrohr bzw. dessen Rohrenden keine Verunreinigungen anhaften, welche die Weiterverarbeitung des Wärmeübertragungsrohres behindern. Durch das Verschweißen entsteht außerdem eine höhere Festigkeit des Wärmeübertragungsrohres. Die erfindungsgemäße Lösung hat weiterhin den Vorteil, dass das Wärmeübertragungsrohr mit dem Boden des Wärmetauschers verschweißt werden kann.According to the invention the object is achieved in that the insert is welded to the inside of the heat transfer tube. The welding ensures that no impurities adhere to the heat transfer tube or its tube ends, which hinder the further processing of the heat transfer tube. By welding also creates a higher strength of the heat transfer tube. The solution according to the invention also has the advantage that the heat transfer tube can be welded to the bottom of the heat exchanger.

Vorteilhafterweise besteht die Einlage aus einem Metallstreifen, welcher Strukturelemente aufweist, die von den Metallstreifen abragen, wobei mindestens ein, die Innenseite des Wärmeübertragungsrohres kontaktiertes Strukturelement mit dem Wärmeübertragungsrohr verschweißt wird. Eine solche Einlage wird auch als Innenrippe bezeichnet und weist eine große Oberfläche auf, wodurch eine sehr gute Verteilung der durch das zu kühlende Medium übertragenen Wärme innerhalb der Einlage gewährleistet wird. Die so gestaltete Oberfläche wird auch als Sekundarfläche bezeichnet. Unter einer Sekundärfläche wird der Teil der Einlage verstanden, welcher keinen Kontakt mit der Außenfläche des Wärmeübertragungsrohres hat, die von einem Kühlmittel umspült wird. Dadurch wird die Leistung der Wärmeübertragungsrohre auch im verschmutzten Zustand gewährleistet.Advantageously, the insert consists of a metal strip, which has structural elements which protrude from the metal strips, wherein at least one, the inside of the heat transfer tube contacted structural element is welded to the heat transfer tube. Such an insert is also referred to as an inner rib and has a large surface area, whereby a very good distribution of the heat transferred by the medium to be cooled within the insert is ensured. The surface designed in this way is also called the secondary surface. A secondary surface is understood to mean the part of the insert which has no contact with the outer surface of the heat transfer tube, which is surrounded by a coolant. As a result, the performance of the heat transfer tubes is ensured even in the dirty state.

In einer Ausgestaltung Wird die Einlage in das vorgefertigte Wärmeübertragungsrohr eingeschoben und anschließend mit dem Wärmeübertragungsrohr verschweißt. Bei dieser Methode handelt es sich um ein besonders einfaches Montageverfahren, da das einteilige Wärmeübertragungsrohr bereits in einem anderen Prozess vorgefertigt wurde. Somit ist nur noch ein Verschweißen der Einlage mit dem Wärmeübertragungsrohr notwendig.In one embodiment, the insert is inserted into the prefabricated heat transfer tube and then welded to the heat transfer tube. This method is a particularly simple assembly method because the one-piece heat transfer tube has already been prefabricated in another process. Thus, only a welding of the insert with the heat transfer tube is necessary.

Alternativ wird die Einlage auf einem Metallband positioniert und anschließend mit dem Metallband verschweißt, wobei das Metallband zu dem Rohr geformt wird, wobei nach dem Verschweißen der Einlage die Enden des Metallbandes zum Wärmeübertragungsrohr verschlossen werden. Diese Vorgehensweise hat eine sehr genaue Positionierung der Einlage an dem Innenraum des Wärmeübertragungsrohres zur Folge.Alternatively, the insert is positioned on a metal band and then welded to the metal band, whereby the metal band is formed into the tube, after welding the insert the ends of the metal band are closed to the heat transfer tube. This procedure results in a very accurate positioning of the insert on the interior of the heat transfer tube.

Zur Wärmeübertragung von der Einlage an das, das Wärmeübertragungsrohr umspülende Kühlmittel wird die Einlage mit dem Wärmeübertragungsrohr über mindestens eine Schweißnaht verbünden.For heat transfer from the liner to the coolant circulating around the heat transfer tube, the liner will bond to the heat transfer tube via at least one weld.

Eine besonders gute Festigkeit und gleichzeitige Wärmeübertragung wird dadurch erreicht, dass das Wärmeübertragungsrohr einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Einlage mit dem Wärmeübertragungsrohr an zwei gegenüberliegenden Seiten des Wärmeübertragungsrohres verschweißt wird. A particularly good strength and simultaneous heat transfer is achieved in that the heat transfer tube has an approximately rectangular cross section, wherein the insert is welded to the heat transfer tube on two opposite sides of the heat transfer tube.

In einer Weiterbildung wird das mit der Einlage verschweißte Wärmeübertragungsrohr mit einem Boden des Wärmetauschers verschweißt. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einem verunreinigten Wärmeübertragungsrohr ungehindert ein Zusammenfügen des Rohres mit dem Boden des Wärmetauschers erreicht und eine hohe Leistung des Wärmetauschers gewährleistet wird.In a development, the welded with the insert heat transfer tube is welded to a bottom of the heat exchanger. This has the advantage that, even with a contaminated heat transfer tube, unhindered assembly of the tube with the bottom of the heat exchanger achieved and high performance of the heat exchanger is guaranteed.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1: Draufsicht auf ein Wärmeübertragungsrohr mit einer Innenrippe 1 : Top view of a heat transfer tube with an inner fin

2: Draufsicht auf die Unterseite des Wärmeübertragungsrohrs nach 1. 2 : Top view on the bottom of the heat pipe after 1 ,

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are identified by the same reference numerals.

1 zeigt ein Wärmeübertragungsrohr 1, wie es in einem Wärmetauscher zum Einsatz kommt. Das Wärmeübertragungsrohr 1 weist einen flachen, rechteckigen Querschnitt auf und ist einteilig ausgebildet. In das Wärmeübertragungsrohr 1 ist eine Einlage 2 eingeschoben, welche als Innenrippe ausgebildet ist. Als Innenrippe werden dabei Einlagen bezeichnet, welche aus einem Blechband bestehen, aus welchem eine Vielzahl von Strukturelementen 3 angeschnitten und aus der Ebene des Blechbandes herausgedreht sind. Die Strukturelemente 3 ragen somit zu beiden Seiten von dem Blechband ab. Eine solche Einlage 2 wird in den Innenraum des Wärmeübertragungsrohres 1 eingeschoben, wobei die Strukturelemente 3 die Innenseite des Wärmeübertragungsrohres 1 berühren. Nach dem Einschieben der Einlage 2 in das Wärmeübertragungsrohr 1 wird die Einlage 2 mit dem Wärmeübertragungsrohr 1 verschweißt. Dies kann über mehrere Schweißnähte erfolgen. In 1 sind an der Oberseite des Wärmeübertragungsrohres 1 zwei Schweißnähte 4 und 5 gekennzeichnet. Wie aus 1 ersichtlich, befindet sich die Schweißnaht 4 bzw. 5 genau in der Höhe, wo eine Reihe von Strukturelementen 3 innen das Wärmeübertragungsrohr 1 berührt. Über die Schweißnaht 4 bzw. 5 wird dabei die Wärme auf das Wärmeübertragungsrohr 1 übertragen. 1 shows a heat pipe 1 as used in a heat exchanger. The heat transfer tube 1 has a flat, rectangular cross-section and is integrally formed. In the heat transfer tube 1 is a deposit 2 inserted, which is designed as an inner rib. Inserts are referred to as inner rib, which consist of a sheet metal strip, from which a plurality of structural elements 3 cut and turned out of the plane of the metal strip. The structural elements 3 thus protrude on both sides of the sheet metal strip. Such a deposit 2 gets into the interior of the heat transfer tube 1 inserted, the structural elements 3 the inside of the heat transfer tube 1 touch. After inserting the insert 2 in the heat transfer tube 1 will be the deposit 2 with the heat transfer tube 1 welded. This can be done over several welds. In 1 are at the top of the heat transfer tube 1 two welds 4 and 5 characterized. How out 1 can be seen, there is the weld 4 respectively. 5 exactly at height, where a number of structural elements 3 inside the heat transfer tube 1 touched. About the weld 4 respectively. 5 while the heat is transferred to the heat transfer tube 1 transfer.

Aufgrund der Vielzahl der Strukturelemente 3, welche die Wärme im Wärmeübertragungsrohr 1 gleichmäßig verteilen, wird eine große Wärmeübertragungsfläche, die sogenannte Sekundärfläche, gebildet. Die Einlage 2 nimmt die Wärme, die von dem zu kühlenden Medium abgegeben wird, das durch das Wärmeübertragungsrohr 1 transportiert wird, auf. Durch die Berührung der Strukturelemente 3 der Einlage 2 mit dem Wärmeüberträgungsrohr 1 wird die von den Strukturelementen 3 aufgenommene Wärme an das Wärmeübertragungsrohr 1 abgegeben. Das Wärmeübertragungsrohr 1 wird dabei von einem Kühlmedium umspült, wodurch die Wärme von dem Kühlmedium abtransportiert wird.Due to the variety of structural elements 3 which heat in the heat transfer tube 1 evenly distributed, a large heat transfer surface, the so-called secondary surface, is formed. The deposit 2 takes the heat released by the medium to be cooled through the heat transfer tube 1 is transported on. By touching the structural elements 3 the deposit 2 with the heat transfer tube 1 becomes the of the structural elements 3 absorbed heat to the heat pipe 1 issued. The heat transfer tube 1 is thereby surrounded by a cooling medium, whereby the heat is removed from the cooling medium.

2 zeigt das soeben beschriebene Wärmeübertragungsrohr 1 von der Unterseite, wobei die Einlage 2 in den Innenraum des Wärmeübertragungsrohres 1 eingeführt ist. Zur sicheren Positionierung verfügt auch die Unterseite des Wärmeübertragungsrohres 1 über eine Schweißnaht 6, welche das Wärmeübertragungsrohr 1 mit der mittleren Reihe 7 von Strukturelementen 3 verschweißt. Die Anzahl der Schweißnähte 4, 5, 6 ist dabei nur beispielhaft und kann von Wärmeübertragungsrohr zu Wärmeübertragungsrohr variieren. 2 shows the heat transfer tube just described 1 from the bottom, with the insole 2 in the interior of the heat transfer tube 1 is introduced. For secure positioning also has the bottom of the heat pipe 1 over a weld 6 which the heat transfer tube 1 with the middle row 7 of structural elements 3 welded. The number of welds 4 . 5 . 6 is exemplary only and may vary from heat transfer tube to heat transfer tube.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004057407 A1 [0004] DE 102004057407 A1 [0004]

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohr für einen Wärmetauscher, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei welchem eine Einlege (2) eine Innenseite des Wärmeübertragungsrohres (1) kontaktiert und an dieser befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage (2) mit der Innenseite des Wärmeübertragungsrohr (1) verschweißt wird.Method for producing a heat transfer tube for a heat exchanger, in particular a motor vehicle, in which an insert ( 2 ) an inside of the heat transfer tube ( 1 ) is contacted and fastened to this, characterized in that the insert ( 2 ) with the inside of the heat transfer tube ( 1 ) is welded. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlege (2) aus einem Metallstreifen besteht, welche Strukturelemente (3) aufweist, die von dem Metallstreifen abregen, wobei mindestens ein, die Innenseite des Wärmeübertragungsrohrs (1) kontaktierendes Strukturelement (3) mit der Wärmeübertragungsrohr (1) verschweißt wird.Method according to claim 1, characterized in that the insert ( 2 ) consists of a metal strip, which structural elements ( 3 ), which at least one, the inside of the heat transfer tube ( 1 ) contacting structural element ( 3 ) with the heat transfer tube ( 1 ) is welded. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage (2) in das vorgefertigte Wärmeübertragungsrohr (1) eingeschoben und anschließend mit dem Wärmeübertragungsrohr (1) verschweißt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the insert ( 2 ) in the prefabricated heat transfer tube ( 1 ) and then with the heat transfer tube ( 1 ) is welded. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage (2) auf einem Metallband positioniert wird und anschließend mit dem Metallband verschweißt wird, wobei das Metallband zu dem Wärmeübertragungsrohr (1) geformt wird und nach dem Verschweißen der Einlage (2) die Enden des Metallbandes zum Wärmeübertragungsrohr (1) verschlossen werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the insert ( 2 ) is positioned on a metal strip and then welded to the metal strip, wherein the metal strip to the heat transfer tube ( 1 ) and after welding the insert ( 2 ) the ends of the metal strip to the heat transfer tube ( 1 ) are closed. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage (2) mit dem Wärmeübertragungsrohr (1) über mindestens eine Schweißnaht (4, 5, 6) verbunden wird.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the insert ( 2 ) with the heat transfer tube ( 1 ) via at least one weld ( 4 . 5 . 6 ) is connected. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsrohr (1) einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Einlage (2) mit dem Wärmeübertragungsrohr (1) an zwei gegenüberliegenden Seiten des Wärmeübertragungsrohres (1) verschweißt wird.A method according to claim 5, characterized in that the heat transfer tube ( 1 ) has an approximately rectangular cross-section, wherein the insert ( 2 ) with the heat transfer tube ( 1 ) on two opposite sides of the heat transfer tube ( 1 ) is welded. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Einlage (2) verschweißte Wärmeübertragungsrohr (1) mit einem Boden des Wärmetauschers verschweißt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the with the insert ( 2 ) welded heat transfer tube ( 1 ) is welded to a bottom of the heat exchanger.
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