DE102012024179A1 - Heat exchanger tube, heat exchanger tube assembly and method of making same - Google Patents

Heat exchanger tube, heat exchanger tube assembly and method of making same Download PDF

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Abstract

Ein Rohr (2) zur Anwendung in einer Rohranordnung (1) für einen Wärmetauscher umfasst einen flachen Bereich (3), der weg von einem Rohrende angeordnet ist. Der flache Bereich (3) umfasst breite, flache, parallele Rohrseiten (12), die durch schmale Seiten verbunden sind, so dass das Rohr (2) in eine Richtung relativ dünn ist. Ein zylindrischer Bereich (4, 5) erstreckt sich vom Ende des Rohrs und ein Übergangsbereich (6) verbindet den zylindrischen Bereich (4, 5) und den flachen Rohrbereich (3). Die Geometrie des Übergangsbereichs (6) schafft eine Biegefestigkeit am Schnittpunkt zwischen dem flachen Rohrbereich (3) und dem Übergangsbereich (6).A tube (2) for use in a tube arrangement (1) for a heat exchanger comprises a flat area (3) which is arranged away from a tube end. The flat area (3) comprises wide, flat, parallel tube sides (12) which are connected by narrow sides, so that the tube (2) is relatively thin in one direction. A cylindrical portion (4, 5) extends from the end of the tube and a transition portion (6) connects the cylindrical portion (4, 5) and the flat tube portion (3). The geometry of the transition region (6) provides a bending strength at the intersection between the flat tube region (3) and the transition region (6).

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Figure DE102012024179A1_0001

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Rohre und auf Rippen- und Rohranordnungen für Wärmetauscher und auf Verfahren zum Herstellen derselben.The present invention relates generally to tubes and to fin and tube assemblies for heat exchangers and to methods of making same.

Es sind großräumige Wärmetauscher bekannt, die eigenständige, einzelne ersetzbare Rohranordnungen enthalten, und ein Rohr, um eine erste Flüssigkeit bzw. ein Fluid zu fördern, und einen zweiten Wärmeübertragungs-Flächenbereich für eine zweite Flüssigkeit aufweisen, um Wärme zu oder von der ersten Flüssigkeit zu übertragen. Als Beispiele sind Wärmetauscher dieses Typs, die als Schwergeräte- bzw. Hochleistungs-Radiatoren fungieren, um Abwärme von einem Motorkühlmittel zur Luft zu übertragen, im US-Patent Nr. 3,391,732 von Murray und US-Patent Nr. 4,236,577 von Neudeck beschrieben. Die Rohranordnungen, die in diesen Wärmetauschern verwendet werden, weisen einen zentralen Rippenbereich zum Wärmetausch und nicht gerippte zylindrische Endbereiche zum Einsetzen in Dichtungstüllen auf.Large-area heat exchangers are known, which include standalone, single replaceable pipe assemblies, and a pipe for conveying a first liquid and a second heat transfer surface area for a second liquid to transfer heat to or from the first liquid transfer. As examples, heat exchangers of this type, which function as heavy duty radiators to transfer waste heat from an engine coolant to the air, are known in the art U.S. Patent No. 3,391,732 from Murray and U.S. Patent No. 4,236,577 described by Neudeck. The tubing assemblies used in these heat exchangers have a central fin area for heat exchange and non-ribbed cylindrical end areas for insertion into grommets.

Wärmetauscherrohranordnungen der oben beschriebenen Art werden im Wesentlichen aus Kupfer mit erweiterten Luftseitenflächen im Rippenbereich, der zu einem Rohr verlötet wird, konstruiert. Kupfer bietet den Vorteil hoher Wärmeleitfähigkeit, günstiger Herstellbarkeit und guter Festigkeit und Lebensdauer. Doch der stetig steigende Kupferpreis hat zu einer Nachfrage für alternative kostengünstige Materialien geführt.Heat exchanger tube assemblies of the type described above are constructed substantially of copper with expanded air side surfaces in the rib area which is brazed to a tube. Copper offers the advantage of high thermal conductivity, favorable manufacturability and good strength and service life. But the steadily rising copper price has led to a demand for alternative low-cost materials.

Aluminium hat Kupfer als bevorzugtes Konstruktionsmaterial in anderen Wärmetauschern (zum Beispiel Autokühler und handelsübliche Radiatoren) ersetzt, aber Kupfer in Hochleistungswärmetauschern dieser Art nicht erfolgreich ersetzt. Aluminium weist im Wesentlichen eine geringere Festigkeit als Kupfer auf, was zu Bedenken hinsichtlich der Lebensdauer führt. Dies ist speziell bei Anwendungen problematisch, wo einzelne Rohranordnungen in einem Bereich entfernt und eingesetzt werden müssen, wenn Beschädigungen während dieses Handlings bzw. Umgangs wahrscheinlich auftreten. Außerdem erfordert die Verbindung von Kupferkomponenten im Wesentlichen höhere Temperaturen als das Löten von Kupfer und führt zu Herstell- bzw. Fertigungsschwierigkeiten. Somit gibt es hier noch einiges zu verbessern. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rohr für einen Wärmetauscher zu schaffen, das die Überwindung der Nachteile des Standes der Technik ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 12. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.Aluminum has replaced copper as the preferred construction material in other heat exchangers (for example, automobile radiators and commercial radiators), but has not successfully replaced copper in high performance heat exchangers of this type. Aluminum has substantially lower strength than copper, which raises life concerns. This is particularly problematic in applications where individual piping assemblies must be removed and deployed in an area where damage is likely to occur during this handling. In addition, the bonding of copper components requires substantially higher temperatures than the brazing of copper and leads to manufacturing or manufacturing difficulties. Thus, there is still a lot to improve. It is therefore an object of the present invention to provide a tube for a heat exchanger, which allows overcoming the disadvantages of the prior art. The solution of this object is achieved by the features of independent claims 1 and 12. The dependent claims have advantageous developments of the invention to the content.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Rohranordnung für einen Wärmetauscher ein Rohr mit einem flachen bzw. ebenen Bereich mit beabstandeten breiten Rohrseiten, die durch gegenüberliegende schmale Rohrseiten verbunden sind. Die Rohranordnung umfasst ferner zwei Rippenanordnungen, wobei jede Wellenscheitel und Wellentäler bzw. Mulden, die durch Flanken verbunden sind, und zwei im Wesentlichen ebene Seitenbleche aufweist. Mulden von einer Rippenanordnung werden mit einer der breiten Rohrseiten und Wellenscheitel dieser Rippenanordnung werden mit einer Fläche von einem der Seitenbleche verbunden. Wellentäler der anderen Rippenanordnung werden mit der anderen breiten Rohrseite und Wellenscheitel dieser Rippenanordnung mit einer Fläche des anderen Seitenblechs verbunden.According to one embodiment of the invention, a tube assembly for a heat exchanger comprises a tube having a flat portion with spaced wide tube sides joined by opposing narrow tube sides. The tube assembly further includes two fin assemblies, each having peaks and troughs connected by flanks and two substantially planar side plates. Troughs of a fin assembly are connected to one of the wide tube sides and wave crests of this fin assembly are joined to an area of one of the side panels. Wave troughs of the other fin assembly are connected to the other wide tube side and wave crest of this fin assembly with a surface of the other side plate.

In einigen Ausführungsformen umfasst das Rohr zylindrische Bereiche an Längsenden des Rohrs mit dem flachen Bereich, der zwischen den zylindrischen Bereichen angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen sind das Rohr, die Rippenanordnungen und die Seitenbleche durch hartgelötete Verbindungen verbunden und in einigen Ausführungsformen sind sie aus einer oder mehreren Aluminiumlegierungen ausgebildet. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Dicke der breiten Rohrseiten mindestens zweimal so dick wie die Seitenbleche.In some embodiments, the tube includes cylindrical portions at longitudinal ends of the tube with the flat portion disposed between the cylindrical portions. In some embodiments, the tube, rib assemblies, and side panels are joined by brazed joints, and in some embodiments are formed from one or more aluminum alloys. According to some embodiments, the thickness of the wide tube sides is at least twice as thick as the side plates.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Rohranordnung für einen Wärmetauscher eine Flüssigkeitsströmung bzw. Fluidströmungsleitung, die sich in Längsrichtung über zumindest einen Bereich der Rohranordnung erstreckt. Die Fluidströmungsleitung weist eine Hauptabmessung und eine geringe bzw. kleinere Abmessung auf, wobei beide senkrecht zur Längsrichtung sind und die geringe Abmessung im Wesentlichen kleiner als die Hauptabmessung ist. Eine durchgehende Rohrwand umschließt die Strömungsleitung. Zwei im Wesentlichen ebene Seitenbleche sind von der durchgehenden Rohrwand in Richtung der geringen Abmessung abstandsgleich und mit der Rohrwand durch Wellenstrukturen bzw. dünne Stege verbunden.According to another embodiment of the invention, a tube assembly for a heat exchanger comprises a fluid flow conduit extending longitudinally over at least a portion of the tube assembly. The fluid flow conduit has a major dimension and a minor dimension, both being perpendicular to the longitudinal direction and the minor dimension being substantially smaller than the major dimension. A continuous tube wall encloses the flow line. Two substantially planar side plates are equidistant from the continuous tube wall in the direction of the small dimension and connected to the tube wall by wave structures or thin webs.

In einigen Ausführungsformen weist die durchgehende Rohrwand ein Rohrwand-Schwerpunktsträgheitsmoment bezüglich einer Achse in die Hauptabmessungsrichtung auf. In einigen Ausführungsformen ist das Schwerpunktträgheitsmoment der Rohranordnung bezüglich dieser Achse mindestens fünfmal so groß wie das Rohrwand-Schwerpunktträgheitsmoment und in einigen Ausführungen mindestens zehnmal so groß.In some embodiments, the continuous tube wall has a tube wall center of gravity moment of inertia with respect to an axis in the major dimension direction. In some embodiments, the center of mass moment of inertia of the tube assembly with respect to this axis is at least five times greater than the tube wall center of gravity momentum, and in some embodiments, at least ten times greater.

In einigen Ausführungsformen ist ein erster zylindrischer Rohrbereich mit der durchgehenden Rohrwand an einem ersten Ende der Strömungsleitung und ein zweiter zylindrischer Rohrbereich mit der durchgehenden Rohrwand an einem zweiten Ende der Strömungsleitung verbunden. In einigen dieser Ausführungsformen ist der Außenumfang, der durch die durchgehende Rohrwand definiert ist, größer als der Außenumfang von zumindest einem der zylindrischen Rohrbereiche.In some embodiments, a first cylindrical tube portion having the continuous tube wall at a first end of the Flow line and a second cylindrical tube portion connected to the continuous tube wall at a second end of the flow line. In some of these embodiments, the outer circumference defined by the continuous tube wall is greater than the outer circumference of at least one of the cylindrical tube portions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmetauscheranordnung ein Vorsehen eines Rohrs, erster und zweiter gewellter Rippenanordnungen und erster und zweiter im Wesentlichen ebener Seitenbleche. Die erste gewellte Rippenanordnung ist zwischen dem ersten Seitenblech und einer ersten breiten und flachen Seite des Rohrs, und die zweite gewellte Rippenanordnung zwischen dem zweiten Seitenblech und einer zweiten breiten und flachen Seite des Rohrs angeordnet. Eine Druckkraft wird auf gegenüberliegende Seiten der Seitenbleche aufgebracht, um Scheitel und Mulden der Rippenanordnungen mit den Seitenblechen und den breiten und flachen Seiten in Kontakt zu bringen und die hartgelöteten Verbindungen werden zwischen der ersten Rippenanordnung und dem ersten Seitenblech, der ersten Rippenanordnung und der ersten breiten und flachen Seite, der zweiten Rippenanordnung und dem zweiten Seitenblech und der zweiten Rippenanordnung und der zweiten breiten und flachen Seite erzeugt bzw. erstellt.According to another embodiment of the invention, a method of manufacturing a heat exchanger assembly includes providing a tube, first and second corrugated fin assemblies, and first and second substantially planar side sheets. The first corrugated fin assembly is disposed between the first side plate and a first wide and flat side of the tube, and the second corrugated fin assembly is disposed between the second side plate and a second wide and flat side of the tube. A compressive force is applied to opposite sides of the side panels to contact peaks and troughs of the rib assemblies with the side panels and the wide and flat sides, and the brazed joints become between the first rib assembly and the first side panel, the first rib assembly and the first wide and flat side, the second rib assembly and the second side plate and the second rib assembly, and the second wide and flat sides created.

In einigen dieser Ausführungsformen werden das Rohr, die Rippenanordnungen und Seitenbleche auf eine Temperatur in einer Vakuumumgebung erhöht, um die hartgelöteten Verbindungen zu erzeugen. In anderen Ausführungsformen werden sie auf eine Temperatur in einer gesteuerten bzw. kontrollierten Schutzgasumgebung erhöht. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Vorsehen des Rohrs, der Rippenanordnungen und Seitenbleche ein Vorsehen eines Materials, das mit Hartlot beschichtet ist.In some of these embodiments, the tube, fin assemblies and side panels are elevated to a temperature in a vacuum environment to produce the brazed joints. In other embodiments, they are elevated to a temperature in a controlled inert gas environment. In some embodiments, providing the tube, the fin assemblies, and side panels includes providing a material brazed with braze.

In einigen Ausführungsformen wird die Druckkraft durch ein erstes Trennblech, das zum ersten Seitenblech benachbart ist, und durch ein zweites Trennblech, das zum zweiten Seitenblech benachbart ist, übertragen. In einigen dieser Ausführungsformen weisen die Trennbleche einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der im Wesentlichen mit dem des Rohrs, der Seitenbleche und der Rippenanordnungen übereinstimmt. In einigen Ausführungsformen ist das erste Trennblech eins von mehreren Trennblechen, die zum ersten Seitenblech benachbart sind.In some embodiments, the compressive force is transmitted through a first baffle adjacent to the first side panel and through a second baffle adjacent to the second side panel. In some of these embodiments, the baffles have a coefficient of thermal expansion that substantially matches that of the tube, the side plates, and the fin assemblies. In some embodiments, the first baffle is one of a plurality of baffles adjacent to the first side baffle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen von Wärmetauscherrohranordnungen ein Vorsehen mehrerer Rohre, mehrerer gewellter Rippenanordnungen und mehrerer im Wesentlichen ebener Seitenbleche. Jedes der Rohre ist zwischen Paaren von gewellten Rippenanordnungen und jede der gewellten Rippenanordnungen zwischen einem der Rohre und einem der Seitenbleche angeordnet. Die Rohre, gewellten Rippenanordnungen und Seitenbleche sind in einem Stapel angeordnet. Trennbleche sind zwischen benachbarten Paaren der Seitenbleche und benachbart zu den Seitenblechen an äußersten Enden des Stapels angeordnet. Eine Drucklast wird auf den Stapel in Stapelrichtung aufgebracht. Hartgelötete Verbindungen werden an Kontaktpunkten zwischen den gewellten Rippenanordnungen und den Rohren und zwischen den gewellten Rippenanordnungen und den Seitenblechen erzeugt und die hartgelöteten Rohranordnungen werden von den Trennblechen entfernt.According to another embodiment of the invention, a method of manufacturing heat exchanger tube assemblies includes providing a plurality of tubes, a plurality of corrugated fin assemblies, and a plurality of substantially planar side plates. Each of the tubes is disposed between pairs of corrugated fin assemblies and each of the corrugated fin assemblies between one of the tubes and one of the side plates. The tubes, corrugated fin assemblies and side panels are arranged in a stack. Dividers are disposed between adjacent pairs of side panels and adjacent the side panels at the extreme ends of the stack. A compressive load is applied to the stack in the stacking direction. Brazed joints are created at contact points between the corrugated fin assemblies and the tubes and between the corrugated fin assemblies and the side plates, and the brazed tube assemblies are removed from the baffles.

In einigen dieser Ausführungformen werden die Rohre, Rippenanordnungen und Seitenbleche auf eine Temperatur in einer Vakuumumgebung erhöht, um die hartgelöteten Verbindungen zu erzeugen. In anderen Ausführungsformen werden sie auf eine Temperatur in einer gesteuerten Schutzgasumgebung erhöht. In einigen Ausführungsformen umfasst das Vorsehen der Rohre, Rippenanordnungen und Seitenbleche das Vorsehen eines Materials, das mit einem Hartlot beschichtet ist.In some of these embodiments, the tubes, fin assemblies and side panels are elevated to a temperature in a vacuum environment to produce the brazed joints. In other embodiments, they are elevated to a temperature in a controlled inert gas environment. In some embodiments, providing the tubes, fin assemblies, and side panels includes providing a material that is coated with a braze.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Rohr für einen Wärmetauscher einen ersten zylindrischen Bereich, der sich von einem ersten Ende des Rohrs erstreckt, einen zweiten zylindrischen Bereich, der sich von einem zweiten Ende des Rohrs erstreckt, und einen flachen Bereich, der zwischen den Enden angeordnet ist und zwei breite und flache, parallel voneinander beabstandete Seiten aufweist, die durch zwei relativ kurze Seiten verbunden sind. Übergangsbereiche sind zwischen jedem der zylindrischen Bereiche und dem flachen Bereich angeordnet. Die Schnittpunkte der Übergangsbereiche und jede der breiten und flachen Seiten des Rohrs definieren kurvenförmige Wege bzw. Bahnen.According to another embodiment of the invention, a tube for a heat exchanger comprises a first cylindrical portion extending from a first end of the tube, a second cylindrical portion extending from a second end of the tube, and a flat portion extending between the two Ends is arranged and has two wide and flat, parallel spaced sides, which are connected by two relatively short sides. Transition areas are located between each of the cylindrical areas and the flat area. The intersections of the transition regions and each of the wide and flat sides of the tube define curved paths.

In einigen dieser Ausführungsformen weisen die beiden relativ kurzen Seiten ein bogenförmiges Profil auf. In einigen Ausführungsformen umfasst jeder der kurvenförmigen Wege einen Apex bzw. eine Spitze auf, die an einer Mittelebene des Rohrs angeordnet ist, und in einigen dieser Ausführungsformen ist ein bogenförmiges Wegsegment an der Spitze angeordnet.In some of these embodiments, the two relatively short sides have an arcuate profile. In some embodiments, each of the curved paths includes an apex located at a median plane of the tube, and in some of these embodiments, an arcuate path segment is disposed at the tip.

In einigen Ausführungsformen erstreckt sich der Übergangsbereich, der zu einem der zylindrischen Bereiche benachbart ist, über eine Länge, die zumindest gleich dem Durchmesser dieses Bereichs ist. In einigen Ausführungsformen ist der Außenumfang des flachen Bereichs des Rohrs größer als der Außenumfang von zumindest einem der zylindrischen Bereiche, und in einigen Ausführungsformen ist er zumindest 25% größer.In some embodiments, the transition region adjacent to one of the cylindrical regions extends over a length that is at least equal to the diameter of that region. In some embodiments, the outer circumference of the flat portion of the tube is larger than the outer circumference of at least one of cylindrical areas, and in some embodiments it is at least 25% larger.

In einigen Ausführungsformen definiert der flache Rohrbereich eine Rohr-Hauptabmessung zwischen äußersten Punkten der beiden relativ kurzen Seiten, und jeder der kurvenförmigen Wege ist länger als die Rohr-Hauptabmessung. In einigen Ausführungsformen wird das Rohr aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.In some embodiments, the flat tube portion defines a tube major dimension between outermost points of the two relatively short sides, and each of the curved paths is longer than the tube major dimension. In some embodiments, the tube is made of an aluminum alloy.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Wärmetauscherrohr aus einem Rundrohr durch Reduzieren eines Durchmessers des Rundrohrs in einem ersten Bereich des Rundrohrs ausgebildet und ein zweiter Bereich, der zum ersten Bereich benachbart ist, wird abgeflacht, um zwei voneinander beabstandete breite und flache Seiten im zweiten Bereich zu definieren. In einigen Ausführungsformen enden die ersten Bereiche an einem Ende des Rohrs. In einigen Ausführungsformen wird der zweite Bereich nach dem Reduzieren des Durchmessers des ersten Bereichs abgeflacht.According to another embodiment of the invention, a heat exchanger tube is formed from a round tube by reducing a diameter of the round tube in a first region of the round tube and a second region adjacent to the first region is flattened to have two spaced apart wide and flat sides in the second Define area. In some embodiments, the first regions terminate at one end of the tube. In some embodiments, the second area is flattened after reducing the diameter of the first area.

In einigen Ausführungsformen wird der Durchmesser des ersten Bereichs durch einen Gesenkschmiedevorgang bzw. Rundknetvorgang reduziert. In einigen Ausführungsformen wird der zweite Bereich durch Zusammenpressen auf diesen Bereich in einer Stanz- bzw. Prägeform abgeflacht. In einigen Ausführungsformen wird das Rohr aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.In some embodiments, the diameter of the first region is reduced by a swaging operation. In some embodiments, the second region is flattened by compression to that region in a stamping die. In some embodiments, the tube is made of an aluminum alloy.

In einigen Ausführungsformen wird ein Dorn in das Rohr vor dem Abflachen des zweiten Bereichs eingesetzt und vom Rohr nach dem Abflachen des zweiten Bereichs entfernt.In some embodiments, a mandrel is inserted into the tube prior to flattening of the second region and removed from the tube after flattening of the second region.

In einigen Ausführungsformen wird der Durchmesser eines dritten Bereichs des Rundrohrs reduziert, wobei der dritte Bereich zum zweiten Bereich benachbart ist. In einigen Ausführungsformen endet der dritte Bereich an einem zweiten Ende des Rohrs. In einigen Ausführungsformen wird der zweite Bereich nach dem Reduzieren des Durchmessers des dritten Bereichs abgeflacht.In some embodiments, the diameter of a third region of the round tube is reduced, wherein the third region is adjacent to the second region. In some embodiments, the third region terminates at a second end of the tube. In some embodiments, the second area is flattened after reducing the diameter of the third area.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:Further details, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauscherrohranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 a perspective view of a heat exchanger tube assembly according to an embodiment of the invention.

2 eine Draufsicht der Wärmetauscherrohranordnung von 1. 2 a plan view of the heat exchanger tube assembly of 1 ,

3 eine Detailansicht des Bereichs von 2, die durch die Linie III-III begrenzt ist. 3 a detailed view of the area of 2 which is bounded by the line III-III.

4 eine Draufsicht der Wärmetauscherrohranordnung von 1. 4 a plan view of the heat exchanger tube assembly of 1 ,

5 eine perspektivische Explosionsansicht der Wärmetauscherrohranordnung von 1. 5 an exploded perspective view of the heat exchanger tube assembly of 1 ,

6 eine Draufsicht eines Stapels von Wärmetauscherrohranordnungen, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt sind. 6 a plan view of a stack of heat exchanger tube assemblies, which are made according to an embodiment of the invention.

7 eine Draufsicht von bestimmten Komponenten des Stapels von 6. 7 a plan view of certain components of the stack of 6 ,

8 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauscherrohrs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 8th a perspective view of a heat exchanger tube according to an embodiment of the invention.

9 eine perspektivische Teilansicht eines Wärmetauscherrohrs gemäß dem Stand der Technik. 9 a partial perspective view of a heat exchanger tube according to the prior art.

10 eine Teilbereichsansicht entlang der Linien X-X von 8. 10 a partial view along the lines XX of 8th ,

11 eine Teilansicht entlang der Linien XI-XI von 8. 11 a partial view along the lines XI-XI of 8th ,

12 eine perspektivische Teilansicht des teilweise ausgebildeten Rohrs von 8. 12 a partial perspective view of the partially formed tube of 8th ,

13A und 13B schematische Ansichten eines Ausbildungs- bzw. Formungsvorgangs, um das Rohr von 8 herzustellen. 13A and 13B schematic views of a training or forming process to the pipe of 8th manufacture.

Bevor irgendeine der Ausführungsformen der Erfindung detailliert erläutert wird, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung bei ihrer Anwendung nicht auf die Details der Konstruktion und die Anordnung der Komponenten, die in der folgenden Beschreibung dargestellt oder in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht sind, begrenzt ist. Die Erfindung ist für andere Ausführungsformen geeignet und wird auf unterschiedliche Arten genutzt und ausgeführt. Es ist ebenfalls selbstverständlich, dass die hier verwendete Formulierung und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht einschränkend zu betrachten ist. Die Verwendung von ”umfassend”, ”aufweisen” oder ”haben” und Abänderungen davon bedeutet hier, dass sie alle nachstehend verzeichneten Begriffe und Äquivalente davon sowie zusätzliche Begriffe einschließen. Sofern nicht anders angegeben, werden die Ausdrücke ”angeordnet”, ”verbunden”, ”gelagert” und ”gekoppelt” und Änderungen davon allgemein verwendet und schließen sowohl direkte als auch indirekte Anordnungen, Verbindungen, Lagerungen und Kopplungen ein. Ferner sind ”verbunden” und ”gekoppelt” nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.Before any of the embodiments of the invention are explained in detail, it is to be understood that the invention is not limited in its application to the details of construction and arrangement of the components illustrated in the following description or illustrated in the accompanying drawings. The invention is suitable for other embodiments and is used and executed in different ways. It is also to be understood that the phraseology and terminology used herein are for the purpose of description and are not to be considered as limiting. The use of "comprising,""having," or "having," and variations thereof, as used herein, includes all terms and equivalents thereof noted below and additional terms. Unless otherwise specified, the terms "arranged,""connected,""stored," and "coupled" and variations thereof are used broadly and include both direct and indirect arrangements, connections, bearings, and couplings. Further, "connected" and "coupled" are not on limited physical or mechanical connections or couplings.

Eine Wärmetauscherrohranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in 1 bis 5 dargestellt. Diese Rohranordnung 1 kann als eine von vielen einzelnen Rohren eines Wärmetauschers, zum Beispiel Radiator, in großen schweren Gerätschaften, wie zum Beispiel Bagger, Minenlastwagen, Aggregaten bzw. Notstromaggregaten, etc., verwendet werden. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass die Rohranordnung 1 in Wärmetauschern unterschiedlicher Typen und Größen verwendet werden kann.A heat exchanger tube arrangement 1 according to one embodiment of the invention is in 1 to 5 shown. This pipe arrangement 1 can be used as one of many individual tubes of a heat exchanger, for example a radiator, in large heavy equipment, such as excavators, mine trucks, gensets, etc. It should be understood, however, that the tube assembly 1 can be used in heat exchangers of different types and sizes.

Die Rohranordnung 1 umfasst ein Rohr 2, das sich von einem ersten Ende 7 zu einem zweiten Ende 8 erstreckt. Das Rohr 2 definiert eine Fluidströmungsleitung, wobei ein Fluid bzw. eine Flüssigkeit (zum Beispiel ein Kühlmittel bzw. Motorkühlmittel) durch die Rohranordnung 1 befördert wird. Als ein Beispiel kann die Rohranordnung 1 in einem Kühlmittelradiator verwendet werden, um Abwärme von einem Kühlmittelfluss zurück bzw. abzuweisen, wenn der Kühlmittelfluss durch das Rohr 2 von einem der Enden 7, 8 zum anderen der Enden 7, 8 fließt bzw. strömt.The pipe arrangement 1 includes a tube 2 that is from a first end 7 to a second end 8th extends. The pipe 2 defines a fluid flow line, wherein a fluid (eg, a coolant or engine coolant) through the tube assembly 1 is transported. As an example, the tube assembly 1 be used in a Kühlmittelradiator to reject or waste heat from a coolant flow when the flow of coolant through the pipe 2 from one of the ends 7 . 8th to the other of the ends 7 . 8th flows or flows.

D[as Roh]r 2 umfasst einen ebenen bzw. flachen Bereich 3, der zwischen den Enden 7, 8 angeordnet ist. Der flache Bereich 3 (am besten durch 11 beschrieben) umfasst erste und zweite parallele, breite und flache bzw. ebene Seiten 12. Die breiten und flachen Seiten 12 sind voneinander beabstandet und durch zwei gegenüberliegende, beabstandete schmale Rohrseiten 15 verbunden. Während die schmalen Rohrseiten 15 mit bogenförmigem Profil in der beispielhaften Ausführungsform dargestellt sind, können die schmalen Rohrseiten 15 in anderen Ausführungsformen gerade oder von einer anderen Profilform sein. Die beiden breiten und flachen Seiten 12 und die beiden schmalen Seiten 15 definieren zusammen eine durchgehende Rohrwand 25 der Fluidströmungsleitung mit einem einen offenen Raum definierenden Inneren zur durchgehenden Rohrwand 25, um den Fluss einer Flüssigkeit durch das Rohr 2 zu ermöglichen. Während kein Fall in der beispielhaften Ausführungsform dargestellt ist, ist es in einigen Fällen vorteilhaft, eine Oberflächenverbesserung oder Fließ- bzw. Stromverwirbelungsmerkmale innerhalb der Strömungsleitung vorzusehen, um die Wärmeübertragungsrate bzw. -leistung zwischen einer Flüssigkeit, die durch das Rohr 2 und die Rohrwand 25 hindurchgeht, zu verbessern.The pipe 2 includes a flat area 3 that between the ends 7 . 8th is arranged. The flat area 3 (best by 11 described) includes first and second parallel, wide and flat or planar sides 12 , The wide and flat sides 12 are spaced from each other and by two opposing, spaced narrow tube sides 15 connected. While the narrow tube sides 15 are shown with arcuate profile in the exemplary embodiment, the narrow tube sides 15 in other embodiments may be straight or from another profile shape. The two broad and flat sides 12 and the two narrow sides 15 define together a continuous pipe wall 25 the fluid flow conduit having an interior defining an open space to the continuous tube wall 25 to the flow of a liquid through the pipe 2 to enable. While not illustrated in the exemplary embodiment, in some instances it is advantageous to provide surface enhancement or flow swirling features within the flowline to increase the heat transfer rate between a liquid flowing through the tube 2 and the pipe wall 25 goes through to improve.

Bezüglich 11 weist der flache Bereich 3 des Rohrs 2 eine geringe Rohrabmessung d1, die als Abstand zwischen nach außen gerichteten Flächen der beiden breiten und flachen Seiten 12 definiert ist, und eine Rohrhauptabmessung d2 auf, die als Abstand zwischen äußersten Punkten der beiden schmalen Seiten 15 definiert ist. In einigen, in hohem Maße wünschenswerten Ausführungsformen ist die Hauptabmessung d2 um ein Mehrfaches größer als die geringe Abmessung d1. Zum Beispiel ist die Hauptabmessung der beispielhaften Ausführungsform neunmal größer als die geringe Abmessung.In terms of 11 indicates the flat area 3 of the pipe 2 a small pipe dimension d1, which is the distance between outward surfaces of the two wide and flat sides 12 is defined, and a pipe main dimension d2, as the distance between outermost points of the two narrow sides 15 is defined. In some highly desirable embodiments, the major dimension d2 is several times larger than the small dimension d1. For example, the major dimension of the exemplary embodiment is nine times greater than the small dimension.

Die Rohranordnung 1 umfasst ferner zwei gewundene bzw. gewellte Rippenanordnungen 10, die entlang des flachen Bereichs 3 angeordnet sind. Die Rippenanordnungen 10 umfassen mehrere Flanken 16, die durch Scheitel 18 und Mulden 17 in abwechselnder Weise verbunden sind, so dass jede der Rippenanordnungen 10 eine ungefähre Sinusform aufweist (am besten in 3 zu sehen). Die Rippenanordnungen 10 können deutlich bzw. einfach sein, wie in 3 dargestellt, oder sie können zusätzliche Merkmale umfassen, um die Wärmeübertragung, strukturelle Festigkeit, Lebensdauer oder Kombinationen davon zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen können zum Beispiel die Rippenanordnungen 10 Lüftungsschlitze, Unebenheiten bzw. Höcker, Schlitze, Lanzen oder andere bekannte Merkmale umfassen, um die Wärmeübertragung und/oder strukturelle Steifigkeit der Flanken 16 zu verbessern. In anderen Ausführungsformen kann ein Kantensaum bzw. eine Stoßkante an einem oder an beiden der Enden einer Rippenanordnung 10, die zu den schmalen Rohrseiten 15 benachbart sind, vorgesehen werden. Dieser Kantensaum kann ein besonders vorteilhafter Widerstand gegen Beschädigungen sein, die beim Zusammenstoßen mit Steinbrocken oder anderem Schmutz bzw. Geröll hervorgerufen werden.The pipe arrangement 1 further includes two coiled rib assemblies 10 that go along the flat area 3 are arranged. The rib arrangements 10 include several flanks 16 through the crest 18 and hollows 17 are connected in an alternating manner, so that each of the rib arrangements 10 has an approximate sinusoidal shape (best in 3 to see). The rib arrangements 10 can be clear or simple as in 3 or may include additional features to enhance heat transfer, structural strength, life, or combinations thereof. For example, in some embodiments, the rib assemblies 10 Ventilation slots, bumps, slots, lances or other known features include heat transfer and / or structural stiffness of the flanks 16 to improve. In other embodiments, a butt edge may be at one or both of the ends of a rib assembly 10 leading to the narrow tube sides 15 are adjacent, are provided. This edging can be a particularly advantageous resistance to damage caused by colliding with boulders or other debris.

Dünne Seitenbleche 11 sind ebenfalls in der Rohranordnung 1 enthalten. Diese Seitenbleche 11 sind zu den gegenüberliegenden breiten und flachen Seiten 12 des Rohrs 2 parallel und durch die Rippenanordnungen 10 auf jeder Seite abstandsgleich. Folglich sehen die Flanken 16, Scheitel 18 und Mulden 17 der Rippenanordnungen eine Mehrzahl von dünnen Stegen vor, um die Seitenbleche 11 von der durchgehenden Rohrwand 25 mit Abstand anzuordnen. Die Seitenbleche 11 sind im Wesentlichen eben, können aber Merkmale umfassen, wie zum Beispiel gebogene Kanten, um eine erhöhte Steifigkeit und/oder um die Anordnung zu unterstützen.Thin side plates 11 are also in the pipe arrangement 1 contain. These side plates 11 are to the opposite wide and flat sides 12 of the pipe 2 parallel and through the rib arrangements 10 equidistant on each side. Consequently, the flanks see 16 , Vertex 18 and hollows 17 the rib assemblies a plurality of thin webs in front of the side plates 11 from the continuous pipe wall 25 to arrange with distance. The side panels 11 are substantially planar, but may include features such as curved edges to aid in increased stiffness and / or placement.

Die Räume zwischen den Flanken 16 sehen Fließ- bzw. Strömungskanäle für eine Flüssigkeit vor, um eine Wärmeübertragung auf die Flüssigkeit, die durch das Rohr 2 hindurchgeht, zu ermöglichen, so dass Wärme zwischen den beiden Flüssigkeiten ausgetauscht werden kann. Eine Umgebungsluft kann zum Beispiel durch die Fließkanäle geleitet werden, um das Kühlmittel eines Motor-Kühlmantels, das durch das Rohr 2 hindurchgeht, zu kühlen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass verschiedene andere Flüssigkeiten in Wärmeübertragungsbezug unter Verwendung der Rohranordnung 1 gestellt werden können. Jeder der Fließkanäle zwischen den Flanken 16 wird ferner durch eine der Mulden 17 und Scheitel 18 und durch eine der flachen Seiten 12 des Rohrs 2 und der im Wesentlichen ebenen Seitenbleche 11 definiert. Durch vollständiges Begrenzen der Fließkanäle auf diese Weise wird die Flüssigkeit, die durch diese Kanäle hindurchgeht, daran gehindert, die Kanäle vorzeitig zu verlassen, wodurch die Fähigkeit bzw. Leistung zur Wärmeübertragung verbessert wird.The spaces between the flanks 16 provide flow channels for a liquid to transfer heat to the liquid passing through the tube 2 permitting, so that heat can be exchanged between the two liquids. Ambient air may, for example, be directed through the flow channels to the coolant of an engine coolant jacket passing through the pipe 2 goes through, to cool. It goes without saying that different other liquids in heat transfer reference using the tube assembly 1 can be made. Each of the flow channels between the flanks 16 is further through one of the hollows 17 and vertex 18 and through one of the flat sides 12 of the pipe 2 and the substantially flat side panels 11 Are defined. By completely confining the flow channels in this way, the liquid passing through these channels is prevented from prematurely leaving the channels, thereby improving the heat transfer performance.

Das Rohr 2, Rippenanordnungen 10 und Seitenbleche 11 werden bevorzugt zusammen verbunden, um eine monolithische Struktur zu bilden, um sowohl einen guten Thermokontakt zwischen den in Wärmeübertragungsbezug zu setzenden Flüssigkeiten als auch eine gute strukturelle Integrität bzw. Festigkeit zu schaffen. Während verschiedene Materialien verwendet werden können, um die Rohranordnung 1 zu konstruieren, werden das Rohr 2, Rippenanordnungen 10 und Seitenbleche 11 in bevorzugten Ausführungsformen aus Metallen mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer und dergleichen, ausgebildet. Die Komponenten können zusammen verbunden werden, um die Rohranordnung 1 durch verschiedene Prozesse, die Hartlöten, Löten, Kleben, etc., umfassen, auszubilden.The pipe 2 , Rib arrangements 10 and side panels 11 are preferably joined together to form a monolithic structure to provide good thermal contact between the heat transfer liquids as well as good structural integrity. While different materials can be used to pipe the arrangement 1 to construct the pipe 2 , Rib arrangements 10 and side panels 11 formed in preferred embodiments of metals with a high thermal conductivity, such as aluminum, copper and the like. The components can be connected together to the pipe assembly 1 through various processes involving brazing, soldering, gluing, etc., to form.

Um eine gute Wärmeübertragung zwischen den Flüssigkeiten zu fördern, kann es für die Rippenanordnungen 10 und Seitenbleche 11 vorteilhaft sein, sich über die gesamte Hauptabmessung d2 des flachen Bereichs 3 zu erstrecken. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Rippenanordnungen 10 und Seitenbleche 11 etwas über die Außenkanten der schmalen Rohrseiten 15 hinaus zu erweitern, um die Fluidströmungsleitung vor Schäden durch Zusammenstoßen mit Steinen oder anderem Geröll zu schützen.In order to promote good heat transfer between the fluids, it can be used for the rib arrangements 10 and side panels 11 be advantageous over the entire main dimension d2 of the flat area 3 to extend. In some cases it may be advantageous to use the rib arrangements 10 and side panels 11 something about the outer edges of the narrow tube sides 15 To expand to protect the fluid flow line from damage by colliding with stones or other debris.

Auch bei der Einbeziehung von sehr dünnen Seitenblechen 11 wurde herausgefunden, dass sie die Rohranordnung 1 sehr versteifen, insbesondere bezüglich des Biegens um die Schwerpunktachse herum bei der Rohrhauptabmessung d2. Die Rippenanordnungen 10 sehen eine sehr kleine Steifigkeit in diese Richtung infolge ihrer verschlungenen Art vor, so dass die durchgehende Rohrwand 25 in Abwesenheit der Seitenbleche 11 den einzigen Widerstand beim Biegen um die Schwerpunktachse herum bietet. Infolge der relativ kleinen geringen Abmessung d1 des flachen Rohrbereichs 3 ist der Widerstand zum Biegen um die Schwerpunktachse herum allein durch die durchgehende Rohrwand 25 ziemlich klein und der Abstand der Seitenbleche 11 weg von der Schwerpunktachse um einen Abstand, der im Wesentlichen größer als die geringe Abmessung d1 ist, bietet einen wesentlichen Vorteil.Even with the inclusion of very thin side plates 11 It was found that they are the pipe assembly 1 very stiffening, especially with respect to bending around the center of gravity axis at the main pipe dimension d2. The rib arrangements 10 see a very small rigidity in this direction due to their entangled nature, so that the continuous tube wall 25 in the absence of side panels 11 offers the only resistance when bending around the center of gravity. Due to the relatively small small dimension d1 of the flat tube region 3 is the resistance to bending around the center of gravity solely through the continuous tube wall 25 quite small and the distance of the side panels 11 away from the center of gravity axis by a distance substantially greater than the small dimension d1 offers a significant advantage.

Der Einfluss der Seitenbleche 11 auf die Biegesteifigkeit der Rohranordnung 1 um die Schwerpunktachse herum bei der Rohrhauptabmessung d2 kann durch Vergleich des Schwerpunktsträgheitsmoments um diese Achse der Rohranordnung 1 herum mit dem des Rohrs 2 allein quantitativ bestimmt werden (bei den Rippenanordnungen 10 kann angenommen werden, dass sie keine Mitwirkung bzw. keinen Beitrag zum Schwerpunktträgheitsmoment vorsehen bzw. leisten, außer durch die Aufrechterhaltung des Versetzens der Seitenbleche 11 von den flachen Seiten 12 des Rohrs 2). Für eine beispielhafte Ausführungsform mit einer Rohrwanddicke von 0,8 mm, einer Seitenblechdicke von 0,25 mm, einer Rippenanordnungshöhe von 6,55 mm, einer geringen Abmessung von 3,7 mm und einer Hauptabmessung von 23,27 mm wird das Schwerpunktträgheitsmoment um die Rohrhauptabmessungsachse herum für die Rohranordnung und das Rohr allein jeweils zu 925 mm4 und 76 mm4 berechnet. Mit anderen Worten, das Schwerpunktsträgheitsmoment der Rohranordnung um die Rohrhauptabmessungsachse herum ist ungefähr zwölf Mal so groß wie die des Rohrs selbst. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Schwerpunktsträgheitsmoment der Rohranordnung um die Rohrhauptabmessungsachse herum zumindest fünfmal so groß wie die des Rohrs selbst, und in sehr bevorzugten Ausführungsformen zumindestens zehnmal so groß. Dies ist besonders wünschenswert, wenn das Rohr 2 aus einem Material, das ein relativ kleines Elastizitätsmodul aufweist, zum Beispiel Aluminumlegierungen, konstruiert wird.The influence of the side panels 11 on the flexural rigidity of the tube assembly 1 around the center of gravity axis at the main pipe dimension d2, by comparing the center of gravity moment about this axis of the pipe assembly 1 around with that of the pipe 2 be determined quantitatively alone (in the rib arrangements 10 It can be assumed that they provide no contribution or contribute to the moment of inertia, except by maintaining the displacement of the side panels 11 from the flat sides 12 of the pipe 2 ). For an exemplary embodiment having a tube wall thickness of 0.8 mm, a side plate thickness of 0.25 mm, a rib assembly height of 6.55 mm, a small dimension of 3.7 mm, and a major dimension of 23.27 mm, the centroid moment of inertia becomes around Pipe main dimension axis around for the pipe assembly and the pipe alone respectively calculated to be 925 mm 4 and 76 mm 4 . In other words, the centroid moment of inertia of the tube assembly about the tube major dimension axis is about twelve times that of the tube itself. In preferred embodiments, the centroid moment of inertia of the tube assembly about the tube major dimension axis is at least five times that of the tube itself, and very much preferred Embodiments at least ten times as large. This is especially desirable when the pipe 2 of a material having a relatively small modulus of elasticity, for example, aluminum alloys.

Das Rohr 2 der beispielhaften Ausführungsform umfasst ferner einen ersten zylindrischen Bereich 4, der zum ersten Ende 7 benachbart ist, und einen zweiten zylindrischen Bereich 5, der zum zweiten Ende 8 benachbart ist, mit dem flachen Bereich 3, der zwischen den ersten und zweiten zylindrischen Bereichen angeordnet ist. Diese zylindrischen Bereiche 4, 5 ermöglichen ein zuverlässiges und leckagefreies Einsetzen der Rohranordnung 1 in aufnehmende Tüllen, die in gegenüberliegenden Köpfen bzw. Oberteilen eines Wärmetauschers (nicht dargestellt) angeordnet sind. Um die Größe des Rohrs, die zur effektiven Wärmeübertragung verfügbar bzw. vorhanden ist, zu maximieren, wird die Länge der zylindrischen Endbereiche vorzugsweise auf einem Minimum beibehalten und die Länge des flachen Bereichs 3 ist vorzugsweise 90% oder mehr der gesamten Länge des Rohrs 2. Eine umlaufende Wulst 9 ist am zylindrischen Bereich 5 der exemplarischen Ausführungsform vorgesehen, um die Abwärtsbewegung der Rohranordnung 1 zu begrenzen, wenn sie vertikal in einem Wärmetauscher angeordnet ist.The pipe 2 The exemplary embodiment further includes a first cylindrical portion 4 that's the first end 7 is adjacent, and a second cylindrical portion 5 , the second end 8th is adjacent, with the flat area 3 which is disposed between the first and second cylindrical portions. These cylindrical areas 4 . 5 allow a reliable and leak-free insertion of the pipe assembly 1 in receiving spouts, which are arranged in opposite heads or upper parts of a heat exchanger (not shown). In order to maximize the size of the tube available for effective heat transfer, the length of the cylindrical end portions is preferably maintained to a minimum and the length of the flat portion 3 is preferably 90% or more of the entire length of the tube 2 , A circumferential bead 9 is on the cylindrical area 5 of the exemplary embodiment provided for the downward movement of the tube assembly 1 to limit, if it is arranged vertically in a heat exchanger.

Während die in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsformen die zylindrischen Endbereiche an beiden Enden des Rohrs umfassen, ist es selbstverständlich, dass in einigen Beispielen eine Rohranordnung 1 ohne einen oder beider zylindrischer Endbereiche 4, 5 sein kann. Wenn diese zylindrischen Endbereiche nicht inbegriffen sind, können die jeweiligen aufnehmenden Tüllen mit aufnehmenden Öffnungen vorgesehen werden, die dem Profil der durchgehenden Rohrwand 25 im flachen Bereich 3 entsprechen.While the embodiments illustrated in the accompanying figures cover the cylindrical end portions at both ends of the tube, it will be understood that in some examples a pipe arrangement 1 without one or both cylindrical end regions 4 . 5 can be. If these cylindrical end portions are not included, the respective female grommets may be provided with female openings corresponding to the profile of the continuous tube wall 25 in the shallow area 3 correspond.

In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird eine Wärmetauscherrohranordnung 1 durch Erzeugen von hartgelöteten Verbindungen zwischen einem Aluminiumrohr 2, ersten und zweiten gewellten Aluminiumrippenanordnungen 10 und ersten und zweiten Aluminiumseitenflächen 11 hergestellt. Die erste gewellte Rippenanordnung 10 ist zwischen dem ersten Seitenblech 11 und einer ersten breiten und flachen Seite 12 des Rohrs 2 angeordnet, während die zweite gewellte Rippenanordnung 10 zwischen dem zweiten Seitenblech 11 und einer zweiten breiten und flachen Seite 12 des Rohrs 2 angeordnet ist. Die Anordnung wird zusammengedrückt, um die Scheitel 18 und Mulden 17 der Rippenanordnungen 10 mit den benachbarten Teilen in Kontakt zu bringen, so dass hartgelötete Verbindungen an Kontaktpunkten gebildet werden können.In certain preferred embodiments of the invention, a heat exchanger tube assembly 1 by producing brazed joints between an aluminum tube 2 , first and second ribbed aluminum rib assemblies 10 and first and second aluminum side surfaces 11 produced. The first corrugated fin arrangement 10 is between the first side plate 11 and a first broad and flat side 12 of the pipe 2 arranged while the second corrugated fin arrangement 10 between the second side plate 11 and a second wide and flat side 12 of the pipe 2 is arranged. The arrangement is compressed to the vertices 18 and hollows 17 the rib arrangements 10 with the adjacent parts in contact, so that brazed joints can be formed at contact points.

Ein Hartlot mit einer Schmelztemperatur, die kleiner als die Schmelztemperaturen des Rohrs 2, Rippenanordnungen 10 und Seitenbleche 11 ist, wird verwendet, um hartgelötete Verbindungen zu erzeugen. Solch ein Zusatzwerkstoff ist typischerweise Aluminium mit kleinen Mengen von anderen Elementen (zum Beispiel Silizium, Kupfer, Magnesium und Zink), die zum Reduzieren der Schmelztemperatur zugegeben werden. Das Hartlot kann vorteilhafterweise als Schicht auf einer von mehreren der hart zu lötenden Komponenten vorgesehen werden. In einigen Ausführungsformen werden beide Seiten des Blechmaterials, das zum Ausbilden der gewellten Rippenanordnungen 10 verwendet wird, mit dem Hartlot beschichtet, wodurch das erforderliche Hartlot an allen Kontaktpunkten vorgesehen wird, wo hartgelötete Verbindungen erwünscht bzw. verlangt werden, während es vermieden wird, ein Hartlot an Stellen aufzuweisen, wo Verbindungen nicht notwendig oder unerwünscht sind.A brazing alloy with a melting temperature that is less than the melting temperatures of the pipe 2 , Rib arrangements 10 and side panels 11 is used to produce brazed joints. Such a filler is typically aluminum with small amounts of other elements (for example, silicon, copper, magnesium and zinc) added to reduce the melting temperature. The braze can advantageously be provided as a layer on one of several of the hard-to-solder components. In some embodiments, both sides of the sheet material used to form the corrugated fin assemblies 10 is coated with the braze, thereby providing the required braze at all points of contact where brazed joints are desired, while avoiding having a braze at locations where joins are not necessary or undesirable.

Während viele Verfahren verwendet werden können, um die Temperatur des Rohrs 2, der Rippenanordnungen 10 und der Seitenbleche 11 zu erhöhen, um das Hartlot zu schmelzen und die hartgelötete Verbindung zu bilden, sind das Vakuumloten und kontrollierte Atmosphärenlöten (auch controlled atmosphere brazing genannt) zwei besonders bevorzugte Verfahren. Beim Vakuumlöten werden die montierten Teile in einem geschlossenen Ofen angeordnet und im Wesentlichen wird die gesamte Luft entfernt, um eine Vakuumumgebung zu erzeugen. Bei diesem Prozess bzw. Vorgang wird das in den Legierungen vorhandene Magnesium freigesetzt, wenn die Teile erwärmt werden, und dient zum Auflösen der Oxidschicht, die auf den äußeren Flächen der Komponenten vorhanden ist, um dem geschmolzenen Hartlot das Verbinden mit dem vorliegenden Aluminium zu ermöglichen. Die Oxidschicht wird vom Reformieren und Eingreifen in die metallurgische Verbindung durch das Fehlen von Sauerstoff in der Vakuumumgebung abgehalten.While many procedures can be used to control the temperature of the pipe 2 , the rib formations 10 and the side panels 11 In order to melt the braze and form the brazed joint, vacuum brazing and controlled atmosphere brazing are two particularly preferred methods. In vacuum brazing, the assembled parts are placed in a closed furnace and essentially all of the air is removed to create a vacuum environment. In this process, the magnesium present in the alloys is released as the parts are heated and serves to dissolve the oxide layer present on the outer surfaces of the components to allow the molten braze to bond to the present aluminum , The oxide layer is prevented from reforming and interfering with the metallurgical bond by the lack of oxygen in the vacuum environment.

Beim kontrollierten Atmosphärenlöten wird ein Flussmittel auf die Komponenten vor dem Erwärmen aufgebracht. Ein Aufwärmen der Teile tritt in einer Schutzgasumgebung auf, um die Reformation der Oxidschicht zu verhindern, nachdem das Flussmittel reagiert und die Oxidschicht verdrängt, die auf den Fügeflächen der Teile vorhanden ist. Mit der verdrängten Oxidschicht verbindet sich das geschmolzene Hartlot mit dem vorliegenden Aluminium, um die hartgelötete Verbindung zu erzeugen.In controlled atmosphere soldering, a flux is applied to the components before heating. Warming of the parts occurs in an inert gas environment to prevent reformation of the oxide layer after the flux reacts and displaces the oxide layer present on the mating surfaces of the parts. With the extruded oxide layer, the molten braze joins with the present aluminum to produce the brazed joint.

Es kann besonders wünschenswert sein, mehrere der Rohranordnungen 1 einzeln bzw. eine nach der anderen zu löten, insbesondere hartzulöten, um den Durchsatz in einer Fertigungs- bzw. Herstellungsumgebung zu erhöhen. 6 stellt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, wobei vier Rohranordnungen 1 gleichzeitig hergestellt werden. Es ist selbstverständlich, dass dasselbe Verfahren verwendet werden kann, um jeweils mehr als vier oder weniger als vier der Rohranordnungen herzustellen.It may be particularly desirable to have more of the tube assemblies 1 one after the other, especially brazing, to increase throughput in a manufacturing environment. 6 illustrates a method according to an embodiment of the invention, wherein four tube assemblies 1 be produced simultaneously. It will be understood that the same method may be used to produce more than four or less than four of the tube assemblies, respectively.

In der Ausführungsform von 6 sind Rohre 2, gewellte Rippenanordnungen 10 und im Wesentlichen ebene Seitenbleche 11 vorgesehen. Jedes der Rohre 2 ist zwischen Paaren der gewellten Rippenanordnungen 10 und jede der gewellten Rippenanordnungen 10 zwischen einem der Rohre 2 und einem der im Wesentlichen ebenen Seitenbleche 11 angeordnet. Die Seitenbleche 19 sind zwischen benachbarten Paaren der im Wesentlichen ebenen Seitenbleche 11 angeordnet. Die Rohre 2, gewellten Rippenanordnungen 10 und im Wesentlichen ebenen Seitenbleche 11 sind in einem Stapel 26 angeordnet. Zusätzliche Trennbleche 19 sind benachbart zu den im Wesentlichen ebenen Seitenblechen 11 an den äußersten Enden des Stapels 26 angeordnet und eine Drucklast wird auf den Stapel 26 in Stapelrichtung aufgebracht, um die Scheitel 18 und Mulden 17 der gewellten Rippenanordnungen mit den benachbarten Seitenblechen 11 und den breiten und flachen Seiten 12 der Rohre 2 in Kontakt zu bringen.In the embodiment of 6 are pipes 2 , ribbed ribs 10 and substantially flat side panels 11 intended. Each of the pipes 2 is between pairs of ribbed ribs 10 and each of the corrugated fin assemblies 10 between one of the pipes 2 and one of the substantially planar side panels 11 arranged. The side panels 19 are between adjacent pairs of substantially planar side panels 11 arranged. The pipes 2 , ribbed ribs 10 and substantially flat side panels 11 are in a pile 26 arranged. Additional dividers 19 are adjacent to the substantially planar side panels 11 at the extreme ends of the stack 26 arranged and a compressive load is placed on the stack 26 applied in the stacking direction to the vertices 18 and hollows 17 the corrugated fin arrangements with the adjacent side panels 11 and the broad and flat sides 12 the pipes 2 to bring into contact.

Um eine einheitliche bzw. gleichmäßige Drucklast auf den Stapel 26 aufzubringen, können Stäbe 21 mit einer hohen Steifigkeit (zum Beispiel Strukturstahlkanäle) auf den äußersten Enden des Stapel 26 verwendet werden. Die Drucklast kann aufrechterhalten werden, nachdem sie auf den Stapel durch die Verwendung von Metallbändern bzw. Metallstreifen 22, die den Stapel 26 an mehreren Stellen umschließen, aufgebracht wurde. Die Streifen 22 werden über die Stäbe 21 gestrafft bzw. zusammengezogen, während der Stapel 26 zusammengedrückt wird, so dass eine Spannung in den Streifen 22 die Drucklast aufrecht erhält. Nach diesem Zusammenbauen bzw. Montieren wird der Stapel 26 in einem Lötofen angeordnet, um die einzelnen Rohranordnungen 1 zu erzeugen. Der Stapel 26 wird innerhalb des Ofens auf eine zum Schmelzen des Hartlotes geeignete Temperatur erwärmt, wobei danach der Stapel 26 gekühlt wird, um das geschmolzene Hartlot wieder zu verfestigen, wodurch hartgelötete Verbindungen an den Kontaktpunkten erzeugt werden. Nach dem Kühlen können die einzelnen Rohranordnungen 1, die zu einzelnen monolithischen Strukturen gelötet wurden, von den Trennblechen 19 entfernt werden. Die Trennbleche 19 können mit einer Schicht vorgesehen werden, um jede metallurgische Verbindung zwischen den Trennblechen 19 und den Seitenblechen 11 zu verhindern, wenn diese unerwünschte Verbindung andernfalls bei Löttemperatur, auch ohne Vorhandensein von Hartlot, auftreten kann.For a uniform or even pressure load on the stack 26 can muster bars 21 with a high rigidity (for example structural steel channels) on the extreme ends of the stack 26 be used. The compressive load can be maintained after being applied to the stack by the use of metal bands or metal strips 22 that the pile 26 in several places, was applied. The Stripes 22 be over the bars 21 tightened or contracted while the stack 26 is compressed, leaving tension in the strip 22 maintains the pressure load. After this assembly, the stack becomes 26 arranged in a soldering oven to the individual pipe arrangements 1 to create. The stack 26 is heated within the furnace to a temperature suitable for melting the brazing alloy, after which the stack 26 is cooled to re-solidify the molten brazing alloy, whereby brazed joints are produced at the contact points. After cooling, the individual pipe arrangements 1 , which were soldered to individual monolithic structures, from the dividing plates 19 be removed. The dividers 19 can be provided with a layer to any metallurgical connection between the dividing plates 19 and the side plates 11 Otherwise, this undesirable connection may occur at soldering temperature, even without the presence of braze.

Wenn der Stapel 26 auf eine Löttemperatur erwärmt ist, wird eine Wärmeausdehnung der metallischen Werkstoffe im Stapel 26 auftreten. Beim Aluminiumlöten werden die Komponenten typischerweise auf eine Löttemperatur von 550°C bis 650°C erwärmt. Dieser Temperaturbereich ist im Wesentlichen höher als der, der zum Löten von Kupferkomponenten angewendet wird, und folglich ist die Wärmeausdehnung, die durch die Komponenten der Rohranordnungen 1 während des Verbindungsprozesses wahrgenommen bzw. festgestellt wird, im Wesentlichen größer, wenn die Komponenten aus Aluminium sind, als wenn sie aus Kupfer sind.When the pile 26 is heated to a soldering temperature, a thermal expansion of the metallic materials in the stack 26 occur. In aluminum brazing, the components are typically heated to a brazing temperature of 550 ° C to 650 ° C. This temperature range is substantially higher than that used to braze copper components, and hence the thermal expansion caused by the components of the tube assemblies 1 is detected during the bonding process, substantially larger when the components are made of aluminum than if they are made of copper.

Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, dass während des Lötprozesses sichergestellt werden muss, dass die Rippenanordnungen 10 nicht durch das Erwärmen auf Löttemperatur und Herunterkühlen auf Umgebungstemperatur deformiert werden. Anders als beim traditionellen Herstellen gelöteter Aluminiumradiatoren, das viele Reihen von Rohren und Rippenanordnungen umfasst, die miteinander zu einem monolithischen gelöteten Kern verbunden werden, sind die Flanken 16 der Rippenanordnungen 10 durch Scherkräfte, die durch Wärmeausdehnungsdifferenzen zwischen den Komponenten der Rohranordnungen 1 und der Trennbleche 19 aufgebaut werden, für eine Deformierung anfällig. In einigen Ausführungsformen der Erfindung wird dieses Problem durch eine übliche Übereinstimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Trennbleche 19 mit dem der Rohre 2, Rippenanordnungen 10 und Seitenbleche behoben. Dies kann durch Ausbilden der Trennbleche 19 aus ähnlichen Aluminumlegierungen oder aus einem anderen Material, das eine ähnliche Wärmeausdehnungsrate aufweist, erreicht werden.Investigations conducted in the context of the invention have shown that it must be ensured during the soldering process that the rib arrangements 10 can not be deformed by heating to soldering temperature and cooling down to ambient temperature. Unlike the traditional manufacture of brazed aluminum radiators, which includes many rows of tubes and fin assemblies joined together to form a monolithic brazed core, the flanks are 16 the rib arrangements 10 shear forces caused by thermal expansion differences between the components of the pipe assemblies 1 and the dividers 19 be prone to deformation. In some embodiments of the invention, this problem is overcome by a common match of the coefficient of thermal expansion of the baffles 19 with the pipes 2 , Rib arrangements 10 and side plates fixed. This can be done by forming the dividers 19 from similar aluminum alloys or from another material having a similar rate of thermal expansion.

Alternativ oder zusätzlich können viele einzelne Trennbleche 19 zwischen jeder benachbarten Rohranordnung 1 verwendet werden, wie in 7 dargestellt. Aussparungen 20 sind zwischen benachbarten Blechen der einzelnen Trennbleche 19 vorgesehen. In dem Fall, wo Trennbleche 19 aus einem Material mit einem im Wesentlichen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Materialien, aus denen die Rohre 2, Rippenanordnungen 10 und Seitenbleche 11 konstruiert werden, konstruiert werden, können sich die Aussparungen 20 während des Erwärmens und Kühlens des Stapels 26 vergrößern oder verkleinern, wodurch die Deformierung der Rippenanordnungen 10 im Wesentlichen verringert wird, was sich andernfalls aus der Nichtübereinstimmung bei den Wärmeausdehnungskoeffizienten ergeben könnte. Die Aussparungen 20 dienen als Unterbrechungen, um die Akkumulation bzw. Ansammlung der durch Deformation bzw. Verdrehung herbeigeführten Wärmeausdehnung zu vermeiden, so dass jede derartige Deformation auf einzelne bzw. getrennte Kontaktbereiche unterhalb eines jeden der einzelnen Trennbleche 19 begrenzt ist. Das in 7 dargestellte Fertigungsverfahren kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein temperaturresistenteres Material, wie zum Beispiel Edelstahl, für die Trennbleche 19 verwendet wird und die Komponenten der Rohranordnungen 1 aus Aluminium hergestellt sind.Alternatively or additionally, many individual dividers 19 between each adjacent pipe assembly 1 used as in 7 shown. recesses 20 are between adjacent sheets of the individual dividers 19 intended. In the case where dividers 19 made of a material with a substantially different thermal expansion coefficient than the materials making up the tubes 2 , Rib arrangements 10 and side panels 11 can be constructed, the recesses can be constructed 20 during heating and cooling of the stack 26 increase or decrease, causing the deformation of the rib assemblies 10 is substantially reduced, which otherwise could result from the mismatch in thermal expansion coefficients. The recesses 20 serve as breaks to prevent the accumulation of thermal expansion induced by deformation, so that any such deformation occurs on discrete contact areas below each of the individual baffles 19 is limited. This in 7 illustrated manufacturing method may be particularly advantageous if a more temperature-resistant material, such as stainless steel, for the dividing plates 19 is used and the components of the pipe arrangements 1 made of aluminum.

Das Rohr 2 wird nun detaillierter mit speziellem Bezug zu den 8 bis 13 erörtert. Wie vorab beschrieben, umfasst die Ausführungsform des Rohrs 2, das in 8 dargestellt ist, einen flachen Rohrbereich 3, der zwischen einem ersten zylindrischen Rohrbereich 4 und einem zweiten zylindrischen Rohrbereich 5 angeordnet ist. Der erste zylindrische Rohrbereich 4 erstreckt sich vom ersten Ende 7 des Rohrs 2, während der zweite zylindrische Rohrbereich 5 sich vom zweiten Ende 8 des Rohrs 2 erstreckt. Übergangsbereiche 6 sind zwischen dem flachen Bereich 3 und jedem der zylindrischen Bereiche 4 und 5 angeordnet. Die Übergangsbereiche 6 sehen einen gleichmäßigen kontinuierlichen Strömungsweg für eine Flüssigkeit, die durch das Rohr 2 hindurchgeht, sowie ein Vermeiden von Stellen bzw. Orten mechanischer Spannungskonzentration im Rohrmaterial vor.The pipe 2 will now be more detailed with special reference to the 8th to 13 discussed. As previously described, the embodiment of the tube includes 2 , this in 8th is shown, a flat tube area 3 placed between a first cylindrical tube area 4 and a second cylindrical tube portion 5 is arranged. The first cylindrical pipe section 4 extends from the first end 7 of the pipe 2 while the second cylindrical tube area 5 from the second end 8th of the pipe 2 extends. Transition areas 6 are between the flat area 3 and each of the cylindrical areas 4 and 5 arranged. The transition areas 6 see a uniform continuous flow path for a liquid passing through the pipe 2 passes, as well as avoiding locations of mechanical stress concentration in the tubing.

Wie detailliert in der teilweisen Schnittansicht von 10 dargestellt, erstreckt sich ein Übergangsbereich 6 über eine Länge L, die sich von einer Stelle 27, die nahe dem Ende 7 des Rohrs 2 ist, bis zu einer Stelle 14, die fern vom Ende 7 ist, spannt. Die Länge L ist vorzugsweise zumindest gleich dem Durchmesser des zylindrischen Endbereichs 4, obwohl sie in einigen alternativen Ausführungsformen in der Dimension kleiner als der Durchmesser des jeweiligen Endbereichs sein kann. Wie in 8 ersichtlich, erstreckt sich die breite und flache Seite 12 über die Stellen 14 an beiden Enden hinaus, so dass zumindest ein Bereich der breiten und flachen Seite 12 entlang des Rohrs 2 zwischen den Stellen 27 und 14 angeordnet ist, die den Anfang und das Ende eines Übergangsbereich 6 definieren.As detailed in the partial sectional view of 10 shown, extends a transition region 6 over a length L, extending from one place 27 near the end 7 of the pipe 2 is, up to a point 14 that are far from the end 7 is, tense. The length L is preferably at least equal to the diameter of the cylindrical end portion 4 although in some alternative embodiments they are in the Dimension can be smaller than the diameter of the respective end region. As in 8th As can be seen, the broad and flat side extends 12 about the places 14 at both ends, leaving at least one area of the wide and flat side 12 along the pipe 2 between the bodies 27 and 14 is arranged, which is the beginning and the end of a transition area 6 define.

In bevorzugten Ausführungsformen definieren die Schnittpunkte der Übergangsbereiche 6 und die breiten und flachen Seiten 12 des flachen Rohrbereichs 3 kurvenförmige Wege bzw. Bahnen 13. Diese kurvenförmigen Wege 13 sehen eine vorteilhafte Versteifung des flachen Bereichs 3 des Rohrs 2 bezüglich eines Biegemoments um die Rohrhauptabmessungsachse herum vor. Zu Vergleichszwecken ist ein Rohr 102 des Stands der Technik in 9 dargestellt und umfasst einen flachen Bereich 103, der mit einem zylindrischen Bereich 104 mittels eines Übergangsbereichs 106 verbunden ist. Der Schnittpunkt des Übergangsbereichs 106 und der flache Bereich 103 definieren einen geraden Weg bzw. Bahn 113 auf der breiten und flachen Seite 112 des flachen Bereichs 103. Der gerade Weg 113 erstreckt sich in die Rohrhauptabmessung und das Biegen um die Hauptabmessungsachse herum ist ziemlich einfach. Dies kann während der Installation und/oder Entfernung einer Rohranordnung, die das Rohr 102 von einem Wärmetauscher enthält, besonders nachteilig sein, wenn eine derartige Installation und derartige Entfernung häufig Biegemomente dieses Typs auf das Rohr aufbringt. Dieses Problem wird besonders verschlimmert bzw. verschärft, wenn das Rohr aus einem Material mit ziemlich geringer Festigkeit, wie zum Beispiel geglühtes Aluminium, konstruiert ist.In preferred embodiments, the intersections of the transition regions define 6 and the broad and flat sides 12 of the flat tube area 3 curved paths or paths 13 , These curved paths 13 see a favorable stiffening of the flat area 3 of the pipe 2 with respect to a bending moment around the pipe main dimension axis. For comparison purposes is a tube 102 in the prior art 9 and includes a flat area 103 that with a cylindrical area 104 by means of a transitional area 106 connected is. The intersection of the transition area 106 and the flat area 103 define a straight path 113 on the broad and flat side 112 of the flat area 103 , The straight path 113 extends into the pipe main dimension and bending around the main dimension axis is quite simple. This may occur during the installation and / or removal of a pipe assembly containing the pipe 102 from a heat exchanger, may be particularly disadvantageous if such installation and removal often applies bending moments of this type to the pipe. This problem is particularly exacerbated when the pipe is constructed of a material of fairly low strength, such as annealed aluminum.

Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, dass der kurvenförmige Weg 13 einen wesentlichen Versteifungseffekt vorsieht, um einem Biegemoment des zuvor erwähnten Typs zu widerstehen, und verhindert ein Knicken oder eine andere Beschädigung am Rohr 2 während der Installation, Entfernung oder einem anderen Handling des Rohrs 2 oder einer Rohranordnung 1 mit einem Rohr 2. Während ein Vorteil bzw. Nutzen von jedem nicht linearen bzw. nicht geraden Weg abgeleitet werden kann, kann es für den Weg 13 sehr vorteilhaft sein, durch eine Reihe von verbundenen bogenförmigen Wegsegmenten definiert zu werden.Investigations carried out in the context of the invention have shown that the curved path 13 provides a substantial stiffening effect to withstand a bending moment of the aforementioned type and prevents kinking or other damage to the pipe 2 during installation, removal or other handling of the pipe 2 or a pipe arrangement 1 with a pipe 2 , While an advantage or benefit can be derived from any non-linear or non-straight path, it may be for the way 13 be very advantageous to be defined by a series of connected arcuate path segments.

In der beispielhaften Ausführungsform umfasst jeder kurvenförmige Weg 13 einen Apex bzw. eine Spitze, die an der ungefähren Mittelebene des Rohrs 13 angeordnet ist, so dass die Spitze an einem Punkt 14 entlang des Wegs 13, der am weitesten vom Ende 7 (im Fall des Übergangsbereichs zwischen dem flachen Bereich 3 und dem ersten zylindrischen Ende 4) oder vom Ende 8 (im Fall des Übergangsbereichs zwischen dem flachen Bereich 3 und dem zweiten zylindrischen Ende 5) angeordnet ist. Der Weg 13 umfasst vorzugsweise ein bogenförmiges Wegsegment an der Spitze, so dass Spannungskonzentrationen an der Spitze vermieden werden.In the exemplary embodiment, each curved path includes 13 an apex or apex which is at the approximate median plane of the tube 13 is arranged so that the tip at one point 14 along the way 13 , the farthest from the end 7 (in the case of the transition area between the flat area 3 and the first cylindrical end 4 ) or from the end 8th (in the case of the transition area between the flat area 3 and the second cylindrical end 5 ) is arranged. The way 13 preferably includes an arcuate path segment at the tip so as to avoid stress concentrations at the tip.

In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der äußere Umfang (d. h. Umfang) von zumindest einem der beiden zylindrischen Bereiche 4, 5 kleiner als der äußere Umfang der durchgehenden Rohrwand 25 im flachen Bereich 3. Dies ermöglicht vorteilhafterweise einen relativ großen Wärmeübertragungs-Oberflächenbereich pro Einheit Länge im flachen Bereich 3, ohne dass ein jeweiliger großer Durchmesser an einem oder an beiden der Enden 7, 8 erforderlich ist. Ein kleinerer Durchmesser an den Enden kann vorteilhaft sein, wenn er einen geringeren Abstand von benachbarten Rohranordnungen ermöglichen kann und zum Beispiel weniger Dichtfläche an den Enden erfordert. In einigen bevorzugten Ausführungsformen überschreitet der äußere Umfang des flachen Bereichs 3 den äußeren Umfang von zumindest einem der beiden zylindrischen Endbereiche um mindestens 25%.In some preferred embodiments, the outer circumference (ie, circumference) of at least one of the two cylindrical regions 4 . 5 smaller than the outer circumference of the continuous pipe wall 25 in the shallow area 3 , This advantageously allows a relatively large heat transfer surface area per unit length in the flat area 3 without having a respective large diameter at one or both of the ends 7 . 8th is required. A smaller diameter at the ends may be advantageous if it can accommodate a smaller distance from adjacent pipe assemblies and, for example, requires less sealing area at the ends. In some preferred embodiments, the outer circumference of the flat area exceeds 3 the outer circumference of at least one of the two cylindrical end regions by at least 25%.

Wärmetauscher mit flüssigkeitsfördernden Rohren mit einem abgeflachten Profil über ihre gesamte Länge sind beim Stand der Technik bekannt, wobei sie jahrzehntelang als Radiatoren oder dergleichen verwendet wurden. Flache Rohre dieses Typs werden gewöhnlich auf eine oder zweite Arten konstruiert. Sie werden entweder in der flachen Form aus einem Materialrohling bzw. Materialknüppel extrudiert und/oder tiefgezogen und in einzelne Längen geschnitten, oder sie werden in einer Rohrmühle von Rollen durch Umformen der Blechform in eine runde Form, Nahtschweißen, Flachwalzen zur flachen Rohrform und Schneiden in einzelne Rohrlängen erzeugt.Heat exchangers with liquid-conveying tubes having a flattened profile along their entire length are known in the art, having been used for decades as radiators or the like. Flat tubes of this type are usually constructed in one or two ways. They are extruded and / or deep-drawn and cut into individual lengths either in the flat form from a material billet or they are cut into rolls in a tube mill by forming the sheet shape into a round shape, seam welding, flat rolls to flat tube shape and cutting in individual pipe lengths generated.

Bei Rohren, wie zum Beispiel dem Rohr 102 gemäß dem Stand der Technik (9) mit einem abgeflachten Bereich 103 und einem zylindrischen Endbereich 104, werden die Enden des flachen Rohrs in einer zylindrischen Form ausgebildet, um den zylindrischen Endbereich 104 und den Übergangsbereich 106 zu bilden. Dieser Vorgang kann schnell und leicht ausgeführt werden, wenn das Rohr aus hochverformbarem Material, wie zum Beispiel Kupfer, konstruiert wird, und nur die äußeren Enden des Rohrs 2 zu bilden sind. Jedoch ist dieses Verfahren nicht zum Erhalten eines Übergangsbereichs 6, wie zuvor beschrieben, geeignet.For pipes, such as the pipe 102 according to the prior art ( 9 ) with a flattened area 103 and a cylindrical end portion 104 , the ends of the flat tube are formed in a cylindrical shape around the cylindrical end portion 104 and the transition area 106 to build. This process can be performed quickly and easily if the tube is constructed of highly deformable material, such as copper, and only the outer ends of the tube 2 are to be formed. However, this method is not for obtaining a transition range 6 as described above.

Die Übergangsbereiche 6 können durch anfängliches Ausbilden des Rohrs 2 in einer runden Form mit einem Außendurchmesser, der gleich dem gewünschten äußeren Umfang bzw. Außenumfang einer durchgehenden Rohrwand 25 im flachen Bereich 3 ist, ausgebildet werden. Bezüglich 12 werden als nächstes die Enden des runden Rohrs bzw. Rundrohrs 2 im Durchmesser reduziert, um die zylindrischen Enden 4 und 5 sowie einen verjüngten Übergangsbereich 6' zwischen den Enden 4, 5 und dem Mittelbereich 3', der die originale runde Form behält, auszubilden. Diese Durchmesserreduzierung kann zum Beispiel durch Gesenkschmieden der Rohrenden durchgeführt werden. In einigen bevorzugten Ausführungsformen werden die Enden beim Durchmesser um mindestens 20% reduziert, um das erwünschte Verhältnis der äußeren Umfänge zwischen dem flachen Bereich 3 und den zylindrischen Endbereichen 4, 5 zu erreichen.The transition areas 6 can by initially forming the tube 2 in a round shape with an outer diameter equal to the desired outer circumference or outer circumference of a continuous tube wall 25 in the shallow area 3 is to be trained. In terms of 12 Next are the ends of the round tube or round tube 2 reduced in diameter to the cylindrical ends 4 and 5 and a tapered transition area 6 ' between the ends 4 . 5 and the middle area 3 ' that keeps the original round shape training. This diameter reduction can be carried out, for example, by die forging the pipe ends. In some preferred embodiments, the ends are reduced in diameter by at least 20% to the desired outer circumference ratio between the flat region 3 and the cylindrical end portions 4 . 5 to reach.

Wie in 13A und 13B dargestellt, können die Profile des flachen Bereichs 3 des Rohrs 2 durch Ausbilden dieses Bereichs 3' des Rohrs 2 zwischen einer ersten Umformwerkzeughälfte 22 und einer zweiten Umformwerkzeughälfte 23 definiert werden. Das Rohr 2 wird zwischen die Werkzeughälften 22, 23 eingesetzt, wenn sich das Werkzeug in einer offenen Position befindet, d. h., wenn die zwei Werkzeughälften voneinander getrennt sind, wie in 13A dargestellt. Mit dem so angeordneten Rohr 2 schließt das Werkzeug, um somit in der geschlossenen Position von 13B zu sein, wodurch der flache Bereich 3 des Rohrs 2 zur geringeren Abmessung d1 und der Hauptabmessung d2 umgeformt wird. Optional kann ein Dorn 24 innerhalb des Rohrs 2 vor dem Umformvorgang angeordnet werden, um ein Knicken oder eine andere unerwünschte Deformation der breiten und flachen Rohrwände 12 während des Umformvorgangs zu verhindern. Der Dorn 24 kann nach Anwendung vom Rohr 2 entfernt werden, nachdem der Umformvorgang beendet ist. Die Geometrie der Übergangsbereiche 6 kann durch Einschließen ergänzender negativer Darstellungen der Geometrie bei den Kontaktflächen der Werkzeughälften 22 und 23 hergestellt werden, so dass die erwünschte Geometrie der Übergangsbereiche 6 in das Rohr 2 während des Umformvorgangs ausgebildet wird.As in 13A and 13B shown, the profiles of the flat area 3 of the pipe 2 by forming this area 3 ' of the pipe 2 between a first forming die half 22 and a second forming die half 23 To be defined. The pipe 2 gets between the tool halves 22 . 23 used when the tool is in an open position, ie, when the two tool halves are separated, as in FIG 13A shown. With the tube so arranged 2 closes the tool so as to be in the closed position of 13B to be, making the flat area 3 of the pipe 2 to the smaller dimension d1 and the main dimension d2 is formed. Optionally, a thorn 24 inside the pipe 2 be arranged before the forming process, a buckling or other undesirable deformation of the wide and flat tube walls 12 during the forming process. The thorn 24 can after application of the pipe 2 be removed after the forming process is completed. The geometry of the transition areas 6 can by including complementary negative representations of the geometry at the contact surfaces of the tool halves 22 and 23 be prepared so that the desired geometry of the transition areas 6 in the pipe 2 is formed during the forming process.

Obwohl die vorliegende Erfindung erfindungsgemäß in den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert.Although the present invention has been described in the preferred embodiments described above, it is not limited to those embodiments described above. Variations and variations of the embodiments described above will appear to those of ordinary skill in the art in light of the above teachings. They are defined by the following claims.

Die Ausführungsformen, die oben beschrieben und in den Figuren dargestellt sind, sind nur beispielhaft dargestellt und stellen keine Beschränkung der Konzepte und Grundsätze der vorliegenden Erfindung dar. Als solches ist es für einen Durchschnittsfachmann nachvollziehbar, dass verschiedene Änderungen möglich sind.The embodiments described above and illustrated in the figures are given by way of example only and do not limit the concepts and principles of the present invention. As such, it will be understood by one of ordinary skill in the art that various changes are possible.

Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Ein Rohr 2 zur Anwendung in einer Rohranordnung 1 für einen Wärmetauscher umfasst einen flachen Bereich 3, der weg von einem Rohrende angeordnet ist. Der flache Bereich 3 umfasst breite, flache, parallele Rohrseiten 12, die durch schmale Seiten verbunden sind, so dass das Rohr 2 in eine Richtung relativ dünn ist. Ein zylindrischer Bereich 4, 5 erstreckt sich vom Ende des Rohrs und ein Übergangsbereich 6 verbindet den zylindrischen Bereich 4, 5 und den flachen Rohrbereich 3. Die Geometrie des Übergangsbereichs (6) schafft eine Biegefestigkeit am Schnittpunkt zwischen dem flachen Rohrbereich (3) und dem Übergangsbereich 6.
In summary, the following can be stated:
A pipe 2 for use in a pipe arrangement 1 for a heat exchanger comprises a flat area 3 which is arranged away from a pipe end. The flat area 3 includes wide, flat, parallel tube sides 12 that are connected by narrow sides, leaving the pipe 2 in one direction is relatively thin. A cylindrical area 4 . 5 extends from the end of the pipe and a transition area 6 connects the cylindrical area 4 . 5 and the flat tube area 3 , The geometry of the transition region ( 6 ) creates a bending strength at the point of intersection between the flat tube region ( 3 ) and the transition area 6 ,

Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 13B Bezug genommen.In addition to the above written disclosure of the invention is hereby supplementary to the drawings in 1 to 13B Referenced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Rohranordnungpipe arrangement
2, 1022, 102
Rohr bzw. Wärmetauscherrohr bzw. RundrohrTube or heat exchanger tube or round tube
3, 1033, 103
flacher bzw. ebener Bereichflat or even area
3'3 '
Mittelbereichthe central region
44
1. zylindrischer Rohrbereich/Endbereich1. cylindrical tube area / end area
55
2. zylindrischer Rohrbereich/Endbereich2nd cylindrical tube area / end area
6, 1066, 106
ÜbergangsbereichTransition area
6'6 '
verjüngter Übergangsbereichtapered transition area
77
erstes Endefirst end
88th
zweites Endesecond end
99
Wulstbead
1010
Rippenanordnungfin assembly
1111
ebenes Seitenblechflat side plate
12, 11212, 112
breite und flache bzw. ebene Seitenwide and flat or even sides
1313
kurvenförmiger Weg bzw. Bahncurved path or railway
14, 2714, 27
1. und 2. Ort bzw. Stelle1st and 2nd place
1515
schmale Rohrseitennarrow tube sides
1616
Flankenflanks
1717
Mulde bzw. WellentalTrough or wave trough
1818
Scheitel bzw. WellenscheitelVertex or wave crest
1919
TrennblechDivider
2020
Aussparungrecess
2121
Stäberods
2222
Metallbänder bzw. -streifenMetal bands or strips
2222
1. Umformwerkzeughälfte1. forming half
2323
2. Umformwerkzeughälfte2. Forming tool half
2424
Dornmandrel
2525
durchgehende Rohrwandcontinuous pipe wall
2626
Stapelstack
104104
zylindrischer Rohr- bzw. Endbereichcylindrical pipe or end area
113113
gerader Weg bzw. Bahnstraight path or train

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 3391732 [0002] US 3391732 [0002]
  • US 4236577 [0002] US 4236577 [0002]

Claims (20)

Rohr (2) für einen Wärmetauscher, umfassend: – einen ersten zylindrischen Bereich (4), der sich von einem ersten Rohrende (7) erstreckt; – einen zweiten zylindrischen Bereich (5), der sich von einem zweiten Rohrende (8), das dem ersten Rohrende (7) gegenüberliegt, erstreckt; – einen flachen Rohrbereich (3), der zwischen den ersten und zweiten Enden (7, 8) angeordnet ist, wobei der flache Rohrbereich (3) zwei breite und flache, parallel von einander beabstandete Seiten (12), die durch zwei relativ kurze Seiten verbunden sind, aufweist; – einen ersten Übergangsbereich (6), der zwischen dem ersten zylindrischen Bereich (4) und einem ersten Ende (7) des flachen Rohrbereichs (3), der nahe zum ersten zylindrischen Bereich (4) ist, angeordnet ist; und – einen zweiten Übergangsbereich (6), der zwischen dem zweiten zylindrischen Bereich (5) und einem zweiten Ende (8) des flachen Rohrbereichs (3), der nahe dem zweiten zylindrischen Bereich (5) ist, angeordnet ist, wobei die Schnittpunkte von jedem der ersten und zweiten Übergangsbereiche (6) und jeder der breiten und flachen Seiten (12) kurvenförmige Wege (13) bilden.Pipe ( 2 ) for a heat exchanger, comprising: - a first cylindrical region ( 4 ) extending from a first pipe end ( 7 ) extends; A second cylindrical area ( 5 ) extending from a second pipe end ( 8th ), which is the first pipe end ( 7 ) is opposite; - a flat tube area ( 3 ) between the first and second ends ( 7 . 8th ), wherein the flat tube region ( 3 ) two wide and flat, parallel spaced sides ( 12 ) connected by two relatively short sides; - a first transitional area ( 6 ) located between the first cylindrical area ( 4 ) and a first end ( 7 ) of the flat tube region ( 3 ), which is close to the first cylindrical region ( 4 ) is arranged; and - a second transition region ( 6 ) located between the second cylindrical region ( 5 ) and a second end ( 8th ) of the flat tube region ( 3 ), which is close to the second cylindrical region ( 5 ), the intersections of each of the first and second transition regions ( 6 ) and each of the wide and flat sides ( 12 ) curved paths ( 13 ) form. Rohr (2) gemäß Anspruch 1, wobei die zwei relativ kurzen Seiten ein bogenförmiges Profil aufweisen.Pipe ( 2 ) according to claim 1, wherein the two relatively short sides have an arcuate profile. Rohr (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der kurvenförmigen Wege (13) eine Spitze umfasst, die an einer Mittelebene des Rohrs (2) angeordnet ist.Pipe ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein each of the curved paths ( 13 ) comprises a tip which is at a median plane of the tube ( 2 ) is arranged. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jeder der kurvenförmigen Wege (13) ein bogenförmiges Wegsegment an der Spitze umfasst.Pipe ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein each of the curved paths ( 13 ) comprises an arcuate path segment at the tip. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste zylindrische Bereich (4) einen Rohrdurchmesser bildet und sich der erste Übergangsbereich (6) in axialer Rohrrichtung über eine Länge, die zumindest gleich dem Rohrdurchmesser ist, erstreckt.Pipe ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the first cylindrical region ( 4 ) forms a tube diameter and the first transition region ( 6 ) in the axial tube direction over a length which is at least equal to the tube diameter. Rohr (2) gemäß Anspruch 5, wobei der Rohrdurchmesser ein erster Rohrdurchmesser ist, der zweite zylindrische Bereich (5) einen zweiten Rohrdurchmesser bildet, und der zweite Übergangsbereich (6) sich in axialer Rohrichtung über eine Länge erstreckt, die zumindest gleich dem zweiten Rohrdurchmesser ist.Pipe ( 2 ) according to claim 5, wherein the tube diameter is a first tube diameter, the second cylindrical region ( 5 ) forms a second pipe diameter, and the second transition region ( 6 ) extends in the axial tube direction over a length which is at least equal to the second tube diameter. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste zylindrische Bereich (4) einen ersten Rohraußenumfang und der flache Rohrbereich (3) einen zweiten Rohraußenumfang, der größer als der erste Rohraußenumfang ist, bildet.Pipe ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the first cylindrical region ( 4 ) a first tube outer circumference and the flat tube region ( 3 ) forms a second tube outer circumference which is larger than the first tube outer circumference. Rohr (2) gemäß Anspruch 7, wobei der zweite Rohraußenumfang den ersten Rohraußenumfang um mehr als 25% überschreitet.Pipe ( 2 ) according to claim 7, wherein the second tube outer circumference exceeds the first tube outer circumference by more than 25%. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der flache Rohrbereich (3) eine Rohrhauptabmessung zwischen einem ersten äußersten Punkt auf einer der relativ kurzen Seiten und einem zweiten äußersten Punkt auf der anderen der relativ kurzen Seiten bildet, und jeder der kurvenförmigen Wege (13) größer als die Rohrhauptabmessung ist.Pipe ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the flat tube region ( 3 ) forms a pipe main dimension between a first extreme point on one of the relatively short sides and a second extreme point on the other of the relatively short sides, and each of the curved paths (FIG. 13 ) is greater than the pipe main dimension. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zumindest einer der ersten und zweiten zylindrischen Bereiche (4, 5) eine Umfangswulst (9) umfasst.Pipe ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, wherein at least one of the first and second cylindrical regions ( 4 . 5 ) a bulge ( 9 ). Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Rohr (2) eine Aluminiumlegierung aufweist.Pipe ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the tube ( 2 ) comprises an aluminum alloy. Rohr (2) für einen Wärmetauscher, umfassend: – ein Rohrende; – einen flachen Rohrbereich (3), der weg vom Rohrende angeordnet ist, wobei der flache Rohrbereich (3) zwei breite und flache, parallel voneinander beabstandete Seiten (12), die durch zwei relativ kurze Seiten verbunden sind, aufweist; – einen zylindrischen Bereich, der sich vom Rohrende zu einer ersten Stelle (27), die nahe dem Rohrende ist, erstreckt; und – einen Übergangsbereich (6), der den zylindrischen Bereich und den flachen Rohrbereich (3) verbindet und sich in axialer Rohrrichtung von der ersten Stelle (27) zu einer zweiten Stelle (14), die vom Rohrende entfernt ist, erstreckt, wobei sich zumindest ein Bereich des flachen Rohrbereichs (3) zwischen der ersten Stelle (27) und der zweiten Stelle (14) befindet.Pipe ( 2 ) for a heat exchanger, comprising: - a pipe end; - a flat tube area ( 3 ) disposed away from the pipe end, the flat pipe region ( 3 ) two wide and flat, parallel spaced sides ( 12 ) connected by two relatively short sides; A cylindrical area extending from the pipe end to a first location ( 27 ), which is near the pipe end, extends; and - a transitional area ( 6 ), the cylindrical area and the flat tube area ( 3 ) and connects in the axial tube direction from the first position ( 27 ) to a second place ( 14 ), which is remote from the pipe end, wherein at least a portion of the flat pipe region ( 3 ) between the first place ( 27 ) and the second place ( 14 ) is located. Rohr (2) gemäß Anspruch 12, wobei sich der Übergangsbereich (6) zu einer Spitze an der zweiten Stelle (14) verjüngt.Pipe ( 2 ) according to claim 12, wherein the transition region ( 6 ) to a peak in the second place ( 14 ) rejuvenated. Rohr (2) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der Schnittpunkt des Übergangsbereichs (6) und eine der breiten und flachen Seiten (12) einen kurvenförmigen Weg (13) bilden.Pipe ( 2 ) according to claim 12 or 13, wherein the intersection of the transition region ( 6 ) and one of the wide and flat sides ( 12 ) a curved way ( 13 ) form. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der zylindrische Bereich einen Rohrdurchmesser bildet und der Abstand in axialer Rohrrichtung zwischen den ersten und zweiten Stellen (27, 14) zumindest gleich dem Rohrdurchmesser ist.Pipe ( 2 ) according to one of claims 12 to 14, wherein the cylindrical region forms a tube diameter and the distance in the axial tube direction between the first and second locations ( 27 . 14 ) is at least equal to the pipe diameter. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der zylindrische Bereich einen ersten Rohraußenumfang und der flache Rohrbereich (3) einen zweiten Rohraußenumfang, der größer als der erste Rohraußenumfang ist, bildet. Pipe ( 2 ) according to one of claims 12 to 15, wherein the cylindrical portion has a first tube outer circumference and the flat tube portion ( 3 ) forms a second tube outer circumference which is larger than the first tube outer circumference. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der zweite Rohraußenumfang den ersten Rohraußenumfang um mehr als 25% überschreitet.Pipe ( 2 ) according to one of claims 12 to 16, wherein the second tube outer circumference exceeds the first tube outer circumference by more than 25%. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Rohrende ein erstes Rohr (7) ist, der zylindrische Bereich ein erster zylindrischer Bereich (4) ist, und der Übergangsbereich (6) ein erster Übergangsbereich ist, wobei das Rohr (2) ferner aufweist: – ein zweites Rohr (8) das gegenüber dem ersten Rohr (7) angeordnet ist; – einen zweiten zylindrischen Bereich (5), der sich vom zweiten Rohr (8) zu einer dritten Stelle, die nahe dem zweiten Rohrende (8) ist, erstreckt; und – einen zweiten Übergangsbereich, der den zweiten zylindrischen Bereich (5) und den flachen Rohrbereich (3) verbindet und sich in axialer Rohrrichtung von der dritten Stelle zu einer vierten Stelle, die vom zweiten Rohrende (8) entfernt ist, erstreckt, wobei zumindest ein Bereich des flachen Rohrbereichs (3) zwischen der dritten Stelle und der vierten Stelle angeordnet ist.Pipe ( 2 ) according to one of claims 12 to 17, wherein the pipe end a first tube ( 7 ), the cylindrical region is a first cylindrical region ( 4 ), and the transition area ( 6 ) is a first transition region, wherein the tube ( 2 ) further comprises: - a second tube ( 8th ) that opposite the first tube ( 7 ) is arranged; A second cylindrical area ( 5 ) extending from the second tube ( 8th ) to a third location close to the second pipe end ( 8th ) extends; and - a second transition region that covers the second cylindrical region ( 5 ) and the flat tube area ( 3 ) and connects in the axial tube direction from the third position to a fourth position, which from the second tube end ( 8th ), wherein at least a portion of the flat tube region (FIG. 3 ) is located between the third digit and the fourth digit. Rohr (2) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die Schnittpunkte von jedem der ersten und zweiten Übergangsbereiche (6) und jeder der breiten und flachen Seiten (12) kurvenförmige Wege (13) bilden.Pipe ( 2 ) according to one of claims 12 to 18, wherein the intersection points of each of the first and second transition regions ( 6 ) and each of the wide and flat sides ( 12 ) curved paths ( 13 ) form. Rohr (2) gemäß Anspruch 19, wobei jeder der kurvenförmigen Wege (13) eine Spitze, die an einer Mittelebene des Rohrs (2) angeordnet ist, umfasst.Pipe ( 2 ) according to claim 19, wherein each of the curved paths ( 13 ) a tip, which at a median plane of the tube ( 2 ) is arranged.
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