DE102017210797A1 - Method for mounting a heat exchanger - Google Patents

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Christian Bürck
Sebastian Geissenhöner
Werner Helms
Jan Schultes
Peter Wolfangel
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Wärmeübertragers (1) mit mehreren Flachrohren (2) mit konvexen Seitenwänden (3) und zwischen benachbarten Flachrohren (2) angeordneten Rippenstrukturen (4), die in Querrichtung steifer ausgebildet sind als die Flachrohre (2), mit den Verfahrensschritten
- Alternierendes Stapeln der Flachrohre (2) und der Rippenstrukturen (4) zu einem Wärmeübertragerblock (5), wobei die Flachrohre (2) mit ihren konvexen Seitenwänden (3) mit den Rippenstrukturen (4) in Kontakt stehen,
- Anbringen von zwei parallel zu den Flachrohren (2) ausgerichteten Seitenteilen (6),
- Aufbringen einer dauerhaften Druckkraft über die beiden Seitenteile (6) und Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks (5) bis die konvexen Seitenwände (3) der Flachrohre (2) zumindest nahezu plan werden und sich flächig an Rippenstrukturen (4) anlegen.

Figure DE102017210797A1_0000
The invention relates to a method for mounting a heat exchanger (1) with a plurality of flat tubes (2) with convex side walls (3) and between adjacent flat tubes (2) arranged rib structures (4) which are formed in the transverse direction stiffer than the flat tubes (2), with the process steps
Alternately stacking the flat tubes (2) and the rib structures (4) to a heat exchanger block (5), the flat tubes (2) with their convex side walls (3) being in contact with the rib structures (4),
- Attachment of two parallel to the flat tubes (2) aligned side parts (6),
- Applying a permanent compressive force on the two side parts (6) and compressing the heat exchanger block (5) until the convex side walls (3) of the flat tubes (2) are at least almost flat and create a flat surface of rib structures (4).
Figure DE102017210797A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Wärmeübertragers. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Verfahren hergestellten Wärmeübertrager.The present invention relates to a method for mounting a heat exchanger. The invention also relates to a heat exchanger produced by this process.

Üblicherweise werden Wärmeübertrager hergestellt, indem lotplattierte Flachrohre und dazwischen angeordnete Rippenstrukturen in Lötöfen miteinander verlötet werden. Gerade dieses Löten erfordert jedoch viel Energie und macht dadurch den Herstellungsprozess vergleichsweise teuer. Zudem muss für ein dichtes und stabiles Löten üblicherweise ein Flussmittel eingesetzt werden, welches ebenfalls teuer ist. Auch besitzen gelötete Wärmeübertrager lediglich eine reduzierte Thermowechselfestigkeit, was jedoch bei heutzutage eingesetzten, schnell schaltenden Ventilen, die Lebensdauer gelöteter Wärmeübertrager reduzieren kann, da insbesondere Lötstellen Schwachpunkte hinsichtlich der Thermowechselfestigkeit darstellen. Mechanische Kühler mit beispielsweise von innen aufgeweiteten Flachrohren zur Verbindung derselben mit den dazwischen angeordneten Rippenstruktur, benötigen andererseits wiederum einen größeren Bauraumbedarf und weisen deshalb eine geringere Leistungsdichte auf.Usually, heat exchangers are produced by brazing solder-plated flat tubes and fin structures arranged between them in brazing furnaces. However, just this soldering requires a lot of energy and thus makes the manufacturing process relatively expensive. In addition, for a dense and stable soldering usually a flux must be used, which is also expensive. Soldered heat exchangers also have only a reduced thermal shock resistance, which, however, can reduce the service life of soldered heat exchangers in the case of rapidly switching valves used today since, in particular, solder joints represent weak points with regard to thermal shock resistance. On the other hand, mechanical coolers with, for example, internally flared flat tubes for connecting them to the rib structure arranged therebetween, in turn require a larger space requirement and therefore have a lower power density.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers anzugeben, mittels welchem mechanisch gefügte Kühler mit hoher Leistungsdichte kostengünstig herstellbar sind.The present invention therefore deals with the problem of providing a novel method for producing a heat exchanger, by means of which mechanically joined radiator with high power density can be produced inexpensively.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Herstellung bzw. Montage eines Wärmeübertragers vergleichsweise stabile und steife Rippenstrukturen und im Vergleich dazu weniger steife Flachrohre zu verwenden, die zudem bombierte, das heißt konvexe, Seitenwände aufweisen und lediglich über Druck flächig an den dazwischen angeordneten Rippenstrukturen anliegen, ohne dass eine aufwendige und energieintensive und damit auch teure Verlötung erfolgen muss. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage eines Wärmeübertragers bzw. eines Wärmeübertragerblocks mit mehreren Flachrohren insbesondere mit konvexen Seitenwänden und zwischen benachbarten Flachrohren angeordneten Rippenstrukturen erfolgt zunächst ein alternierendes Stapeln der Flachrohre und der Rippenstrukturen zu dem Wärmeübertragerblock, wobei die Flachrohre mit ihren konvexen Seitenwänden mit den Rippenstrukturen in Kontakt stehen. Da die Flachrohre im Ausgangszustand konvexe Seitenwände aufweisen, erfolgt ein Kontakt der Flachrohre mit den Rippenstrukturen nur nahezu linienförmig. Anschließend werden zwei parallel zu den Flachrohren ausgerichtete Seitenteile angebracht, zwischen denen der Wärmeübertragerblock angeordnet ist. Danach wird eine dauerhafte Druckkraft über die beiden Seitenteile auf den Wärmeübertragerblock aufgebracht und dieser soweit zusammengedrückt, bis die konvexen Seitenwände der Flachrohre zumindest nahezu plan werden und sich flächig an die Rippenstrukturen und die Seitenteile anlegen. Das dauerhafte Aufbringen der Druckkraft auf den Wärmeübertragerblock kann dabei beispielsweise mittels Gewindestangen, Zugbänder, Zugdrähten oder anderer Zuganker erfolgen. Durch die vergleichsweise steifen Rippenstrukturen und die im Vergleich hierzu deutlich weicheren Seitenwände der Flachrohre, lässt sich ein vollflächiger Kontakt zwischen den Flachrohren einerseits und den dazwischen angeordneten Rippenstrukturen andererseits erreichen, der einen hohen Wärmeübertrag und damit eine hohe Leistungsdichte gewährleistet. Der so lediglich mechanisch gespannte Wärmeübertragerblock weist keine Lötstellen mehr auf und damit auch keine Schwachpunkte hinsichtlich der Thermowechselfestigkeit. Der bislang von Lot gewährleistete gute wärmeübertragende Kontakt, wird nun mittels der „weichen“ und konvexen Seitenwände erreicht, die in montiertem Zustand flächig an den dazwischen angeordneten Rippenstrukturen anliegen. Der gute wärmeübertragende Kontakt wird in diesem Fall mittels der dauerhaft aufgebrachten Zugkraft und der verformbaren Seitenwände gewährleistet. Ein mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Wärmeübertrager bzw. Wärmeübertragerblock bietet dabei den großen Vorteil, dass weder lotplattierte Flachrohre, noch Flussmittel (Fluxmittel) noch überhaupt ein Lötvorgang erforderlich ist und zudem ein Wärmeübertrager mit hoher Leistungsdichte, kleinem Bauraum und zugleich auch hoher Thermowechselfestigkeit geschaffen werden kann. Selbstverständlich ist dabei klar, dass auch Materialpaarungen verwendet werden können, die nicht durch Löten oder andere thermische Verfahren gefügt werden können: z.B.: Rohre aus Kunststoff / Rippen aus Alu.The present invention is based on the general idea to use for manufacturing or mounting a heat exchanger comparatively stable and stiff rib structures and compared to less rigid flat tubes, which also cambered, ie convex, have side walls and arranged only by pressure on the surface therebetween Rip structures abut, without a costly and energy-intensive and therefore expensive soldering must be done. In the method according to the invention for mounting a heat exchanger or a heat exchanger block with a plurality of flat tubes, in particular with convex side walls and rib structures arranged between adjacent flat tubes, an alternating stacking of the flat tubes and the rib structures to the heat exchanger block takes place, wherein the flat tubes with their convex side walls with the rib structures in FIG Standing in contact. Since the flat tubes have convex side walls in the initial state, contact of the flat tubes with the rib structures is only nearly linear. Subsequently, two aligned parallel to the flat tubes side parts are mounted, between which the heat exchanger block is arranged. Thereafter, a permanent compressive force on the two side parts is applied to the heat exchanger block and this pressed together until the convex side walls of the flat tubes are at least almost flat and create a flat against the rib structures and the side panels. The permanent application of the compressive force on the heat exchanger block can be done for example by means of threaded rods, drawstrings, pull wires or other tie rods. Due to the comparatively stiff rib structures and the comparatively much softer side walls of the flat tubes, a full-surface contact between the flat tubes on the one hand and the rib structures arranged therebetween on the other hand can be achieved, which ensures a high heat transfer and thus a high power density. The so only mechanically stretched heat exchanger block has no more solder joints and thus no weaknesses in terms of thermal shock resistance. The good heat-transferring contact that was previously guaranteed by solder is now achieved by means of the "soft" and convex sidewalls, which lie flat against the interposed rib structures when mounted. The good heat-transferring contact is ensured in this case by means of the permanently applied tensile force and the deformable side walls. A heat exchanger or heat exchanger block produced by means of the method according to the invention offers the great advantage that neither solder-plated flat tubes nor flux (fluxing agent) nor soldering is required and, moreover, a heat exchanger with high power density, small installation space and, at the same time, high thermal break resistance can be created , Of course, it is clear that also material pairings can be used that can not be joined by soldering or other thermal processes: For example: pipes made of plastic / ribs made of aluminum.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt ein Aufschieben von Rohrböden mit Durchzügen auf die Längsenden der Flachrohre vor oder nach dem Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks. Die Rohrböden stellen dabei in bekannter Weise einen Teil eines jeweiligen Sammlers dar, wobei die Flachrohre in entsprechenden Durchzügen der Rohrböden dicht aufgenommen sind. In den jeweiligen Durchzügen sind dabei entsprechende Dichtungen angeordnet, so dass auch hier auf ein Löten verzichtet werden kann, wodurch die damit verbundenen Nachteile, wie energieintensive Herstellung und problematische Thermowechselfestigkeit entfallen. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass der Wärmeübertragerblock zunächst hergestellt und erst in zusammengedrücktem Zustand die Rohrböden mit ihren jeweiligen Durchzügen über die zugehörigen Flachrohre gestülpt werden, wobei anschließend ein Abdichten der Flachrohre in den Durchzügen durch ein Aufweiten der Flachrohrenden, beispielsweise mittels eines Spreizdorns oder eines Stempels, erfolgt. In diesem Fall ist keine Dichtung erforderlich, da die Abdichtung der Flachrohre in den Durchzügen über eine mechanische Verformung erfolgt.In an advantageous development of the solution according to the invention, a sliding of tube sheets with passages on the longitudinal ends of the flat tubes takes place before or after the compression of the heat exchanger block. The tubesheets represent a part of a respective collector in a known manner, the flat tubes are sealed in corresponding passages of the tube sheets. Corresponding seals are arranged in the respective passages, so that soldering can also be dispensed with here, whereby the associated disadvantages, such as energy-intensive production and problematic thermal shock resistance, are eliminated. Alternatively, of course, is also conceivable that the Heat exchanger block initially produced and only in compressed state, the tubesheets are placed with their respective passages on the associated flat tubes, wherein then sealing the flat tubes in the passages by expanding the flat tube ends, for example by means of an expanding mandrel or a stamp done. In this case, no seal is required because the sealing of the flat tubes in the passages takes place via a mechanical deformation.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Querschnitt knochenförmige Flachrohre mit zwei runden Endbereichen und einem dazwischen liegenden Mittelbereich mit den beiden konvexen Seitenwänden verwendet Vorzugsweise werden Flachrohre verwendet, deren Endbereiche jeweils einen Radius R zwischen 0,5 und 3 mm, insbesondere jeweils einen Radius R zwischen 0,75 und 1,5 mm aufweisen. Hierdurch kann insbesondere ein Verschieben der Rippen quer zum Rohr im Betrieb verhindert werden. Alternativ kann dies auch durch Aufstellen der Kanten der Rippe („Höcker“) erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention are used in cross-section bone-shaped flat tubes with two round end portions and an intermediate central region with the two convex side walls Preferably, flat tubes are used, the end regions each have a radius R between 0.5 and 3 mm, in particular one each Radius R between 0.75 and 1.5 mm. In this way, in particular a displacement of the ribs can be prevented transversely to the pipe during operation. Alternatively, this can also be achieved by setting up the edges of the rib ("bumps").

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden in den Seitenwänden der Flachrohre Turbulenzkonturen eingeprägt. Derartige Turbulenzkonturen erhöhen die zum Wärmeübertrag zur Verfügung stehende Oberfläche und damit auch die Leistung des Wärmeübertragers. Zudem schaffen sie beim Durchströmen eine Verwirbelung des darin strömenden Fluides, welches ebenfalls einen Wärmeübertrag verbessert. Das Einprägen von Turbulenzkonturen in zumindest eine Seitenwand des Flachrohres ermöglicht dabei eine einfache und kostengünstige Herstellung.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, turbulence contours are impressed in the side walls of the flat tubes. Such turbulence contours increase the surface available for heat transfer and thus also the heat exchanger's performance. In addition, when flowing through, they create a turbulence of the fluid flowing therein, which likewise improves heat transfer. The impressing of turbulence contours in at least one side wall of the flat tube allows a simple and inexpensive production.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen nach diesem Verfahren hergestellten Wärmeübertrager einzusetzen, wobei dieser Wärmeübertrager aufgrund der nicht mehr vorhandenen Lötstellen eine deutlich erhöhte Temperatur- bzw. Thermowechselfestigkeit aufweist, was sich insbesondere im modernen Motorenbau als großer Vorteil erweist. Um möglichst schnell auf unterschiedliche Lastanforderungen bzw. Temperaturverhältnisse reagieren zu können, werden heutzutage üblicherweise elektrisch geregelte Ventile eingesetzt, die vergleichsweise schnell öffnen bzw. schließen können und dadurch zu einer abrupten und hohen Temperaturbelastung im Kühler führen. Da besonders Lötstellen Schwachpunkte der Thermowechselfestigkeit darstellen, kann durch ein Eliminieren dieser Lötstellen die Thermowechselfestigkeit des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers deutlich erhöht werden. Zudem können auch die Herstellungskosten desselben gesenkt werden, da weder lotplattierte Flachrohre noch teure Flussmittel und auch kein teurer, da energieintensiver, Lötprozess mehr eingesetzt werden muss.The present invention is further based on the general idea to use a heat exchanger produced by this method, said heat exchanger has a significantly increased temperature or thermal shock resistance due to the no longer existing solder joints, which proves to be a great advantage especially in modern engine. To be able to react as quickly as possible to different load requirements or temperature conditions, nowadays usually electrically controlled valves are used, which can open or close comparatively quickly and thereby lead to an abrupt and high temperature load in the radiator. Since especially solder joints are weak points of the thermal resistance, can be significantly increased by eliminating these solder joints, the thermal shock resistance of the heat exchanger according to the invention. In addition, the production costs of the same can be reduced, since neither solder-plated flat tubes still expensive flux and no more expensive, as energy-intensive, soldering process must be used more.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

  • 1 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäß hergestellten Wärmeübertrager,
  • 2 eine Detaildarstellung aus 1,
  • 3 eine mögliche Ausführungsform eines in dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager eingesetzten Flachrohrs,
  • 4 mehrere Querschnitte durch Flachrohre mit unterschiedlichen Turbulenzkonturen,
  • 5 eine Ansicht auf einen Rohrboden mit Durchzügen und darin eingesetzten Flachrohren,
  • 6a eine Schnittdarstellung eines alternativen Flachrohrs mit innenliegender Rippe,
  • 6b eine Schnittdarstellung eines alternativen Flachrohrs,
  • 7 eine Schnittdarstellung durch einen Wärmeübertrager mit einer Höcker aufweisenden Rippenstruktur.
Show, in each case schematically,
  • 1 a side view of a heat exchanger according to the invention,
  • 2 a detailed view 1 .
  • 3 a possible embodiment of a flat tube used in the heat exchanger according to the invention,
  • 4 several cross sections through flat tubes with different turbulence contours,
  • 5 a view of a tube plate with passages and flat tubes inserted therein,
  • 6a a sectional view of an alternative flat tube with internal rib,
  • 6b a sectional view of an alternative flat tube,
  • 7 a sectional view through a heat exchanger with a bump-containing rib structure.

Entsprechend den 1, 2, 5 und 7, weist ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager 1 mehrere Flachrohre 2 mit konvexen Seitenwänden 3 (vgl. auch die 3 und 4) und zwischen benachbarten Flachrohren 2 angeordneten Rippenstrukturen 4 auf. Die Flachrohre 2 sowie die dazwischen angeordneten Rippenstrukturen 4 bilden dabei einen Wärmeübertragerblock 5, der durch alternierendes Stapeln der Flachrohre 2 und der Rippenstrukturen 4 hergestellt ist. Die Flachrohre 2 stehen dabei über ihre konvexen, das heißt bombierten, Seitenwände 3 mit den Rippenstrukturen 4 in Kontakt.According to the 1 . 2 . 5 and 7 , Has a heat exchanger according to the invention 1 several flat tubes 2 with convex side walls 3 (See also the 3 and 4 ) and between adjacent flat tubes 2 arranged rib structures 4 on. The flat tubes 2 and the interposed rib structures 4 form a heat exchanger block 5 by alternately stacking the flat tubes 2 and the rib structures 4 is made. The flat tubes 2 stand over their convex, that is cambered, side walls 3 with the rib structures 4 in contact.

Hergestellt bzw. montiert wird dabei der erfindungsgemäße Wärmeübertrager 1 wie folgt:The heat exchanger according to the invention is produced or mounted in this case 1 as follows:

Zunächst werden die Flachrohre 2 und die Rippenstrukturen 4 alternierend zu dem zuvor beschrieben Wärmeübertragerblock 5 gestapelt, wobei die Flachrohre 2 zunächst über ihre konvexen Seitenwände 3 in nahezu linienförmigem Kontakt mit den Rippenstrukturen 4 stehen. Anschließend werden zwei parallel zu den Flachrohren 2 ausgerichtete Seitenteile 6 angebracht und über diese eine dauerhafte Druckkraft aufgebracht, wodurch der Wärmeübertragerblock 5 zusammengedrückt und die konvexen Seitenwände 3 der Flachrohre 2 zumindest nahezu plan werden und sich flächig an die Rippenstrukturen 4 anlegen. Um dies zu erreichen, ist die Steifigkeit der Rippenstrukturen 4 in Querrichtung der Flachrohre 2 deutlich größer als die Steifigkeit der Flachrohre 2 in deren Querrichtung, was beispielsweise dadurch erreicht wird, dass die Rippenstruktur 4 die gemäß der 2 dargestellte dreiecksförmig mäandrierende Struktur aufweist.First, the flat tubes 2 and the rib structures 4 alternating with the previously described heat exchanger block 5 stacked, with the flat tubes 2 first over its convex sidewalls 3 in almost linear contact with the rib structures 4 stand. Subsequently, two are parallel to the flat tubes 2 aligned side parts 6 attached and applied over this a permanent compressive force, whereby the heat exchanger block 5 compressed and the convex sidewalls 3 the flat tubes 2 at least nearly plan and flat to the rib structures 4 invest. To achieve this is the rigidity of the rib structures 4 in the transverse direction of the flat tubes 2 significantly greater than the stiffness of the flat tubes 2 in their transverse direction, which is achieved for example by the fact that the rib structure 4 according to the 2 having shown triangular meandering structure.

Vor oder nach dem Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks 5 wird ein Rohrboden 7 (vgl. 5) mit Durchzügen 8 auf die Längsenden 9 der Flachrohre 2 aufgeschoben, wobei ein Abdichten der Flachrohre 2 in den Durchzügen 8 durch Vorsehen einer Dichtung 10 oder durch Aufweiten der Flachrohrenden 9 im jeweiligen Durchzug 8 erfolgt. Ein Aufweiten der Flachrohrenden, das heißt der Längsenden 9 der Flachrohre 2 kann beispielsweise durch Einführen eines Spreizdorns oder eines Stempels erfolgen.Before or after the compression of the heat exchanger block 5 becomes a tube sheet 7 (see. 5 ) with passages 8th on the longitudinal ends 9 the flat tubes 2 deferred, with a sealing of the flat tubes 2 in the passages 8th by providing a seal 10 or by widening the flat tube ends 9 in the respective passage 8th he follows. An expansion of the flat tube ends, that is the longitudinal ends 9 the flat tubes 2 can be done for example by introducing an expanding mandrel or a stamp.

Das Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks 5 kann beispielsweise durch Gewindestangen 11 (vgl. 1) erfolgen, die die Seitenteile 6 durchdringen und an diesen verschraubt sind. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass Zuganker 12, Zugdrähte oder Zugbänder 13 (vgl. 2) eingesetzt werden.The compression of the heat exchanger block 5 For example, by threaded rods 11 (see. 1 ), which are the side parts 6 penetrate and are screwed to this. Alternatively, of course, it is also conceivable that tie rods 12 , Pull wires or drawstrings 13 (see. 2 ) are used.

Betrachtet man die vorzugsweise eingesetzten Flachrohre 2 gemäß den 3 bis 5, so kann man erkennen, dass diese im Querschnitt knochenförmig ausgebildet sind, mit zwei runden Endbereichen 14 und einem dazwischen liegenden Mittelbereich 15 mit zwei konvexen Seitenwänden 3. Die Endbereiche 14 weisen dabei bevorzugt jeweils einen Radius R von 0,1mm < R < 0,8mm, insbesondere jeweils einen Radius R von 0,3mm < R < 0,5mm, auf.Considering the flat tubes preferably used 2 according to the 3 to 5 , it can be seen that these are bone-shaped in cross-section, with two round end portions 14 and an intermediate area between them 15 with two convex side walls 3 , The end areas 14 in this case preferably each have a radius R of 0.1 mm <R <0.8 mm, in particular in each case a radius R of 0.3 mm <R <0.5 mm.

Betrachtet man die Flachrohre 2 gemäß den 6a und 6b, so kann man erkennen, dass diese abgerundete Endbereiche 14 und jeweils einen dazwischen liegenden Mittelbereich 15 mit konvexen Seitenwänden 3 aufweist. Die runden Endbereiche 14 weisen dabei bevorzugt jeweils einen Radius R von 0,1mm < R < 0,8mm, insbesondere jeweils einen Radius R von 0,3mm < R < 0,5mm, auf.Looking at the flat tubes 2 according to the 6a and 6b So you can tell that these rounded end areas 14 and each intermediate area 15 with convex side walls 3 having. The round end areas 14 in this case preferably each have a radius R of 0.1 mm <R <0.8 mm, in particular in each case a radius R of 0.3 mm <R <0.5 mm.

Die Knochenform der Flachrohre 2 dient zusätzlich zur durch die Klemmung aufgebrachten kraftschlüssigen Verbindung zwischen Flachrohr 2 und Rippenstruktur 4, eine formschlüssige Verbindung herzustellen. Dadurch wird ein Verrutschen der Rippenstruktur 4 während der Kühlermontage und im Betrieb zusätzlich verhindert. Eine weitere Möglichkeit eine rutschfeste Verbindung zwischen der Rippenstruktur 4 und dem benachbarten Flachrohr 2 herzustellen ist z.B. die Rippenstruktur 4 mit Höckern 18 zu versehen, wie dies in 7 dargestellt ist. Die Höcker 18 können dabei einstückig mit den Rippenstrukturen 4 ausgebildet oder aber auch mit diesen verbunden sein.The bone shape of the flat tubes 2 additionally serves for the frictional connection between the flat tube applied by the clamping 2 and rib structure 4 to make a positive connection. This will cause the rib structure to slip 4 during cooler installation and during operation additionally prevented. Another option is a non-slip connection between the rib structure 4 and the adjacent flat tube 2 For example, the rib structure is to be produced 4 with humps 18 to provide, as in 7 is shown. The humps 18 can be integral with the rib structures 4 trained or connected with these.

Die Flachrohre 2 können dabei als geschweißte oder extrudierte Rohre ausgebildet sein und ihrem Mittelbereich 15 innenliegende Turbulenzkonturen 16 aufweisen, wie dies gemäß der 4 dargestellt ist. Diese Turbulenzkonturen 16 erhöhen die wärmeübertragende Oberfläche und bewirken zudem eine turbulente Strömung innerhalb des Flachrohres 3, wodurch der Wärmeübertrag und damit die Leistung des Wärmeübertragers 1 gesteigert werden können. Die Turbulenzkonturen 16 können dabei in die zugehörige Seitenwand 3 eingeprägt und damit vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. Auch ein Extrudieren ist hierbei durch eine veränderbare Extrudierdüse möglich.The flat tubes 2 can be designed as welded or extruded tubes and their central region 15 internal turbulence contours 16 have, as according to the 4 is shown. These turbulence contours 16 increase the heat transfer surface and also cause a turbulent flow within the flat tube 3 , whereby the heat transfer and thus the performance of the heat exchanger 1 can be increased. The turbulence contours 16 can do this in the associated side wall 3 embossed and thus manufactured comparatively inexpensively. Also an extrusion is possible here by a variable extrusion die.

Mit dem erfindungsgemäß hergestellten Wärmeübertrager 1, dessen Wärmeübertragerblock 5 nicht mehr verlötet ist, sondern dauerhaft über entsprechende Gewindestangen 11 bzw. Zuganker 12, Zugdrähte oder Zugbänder 13 mechanisch verspannt ist, können Lötstellen gänzlich vermieden werden, wodurch nicht nur der Entfall lotplattierter Flachrohre möglich ist, sondern zudem auch Schwachstellen in Bezug auf die Thermowechselfestigkeit vermieden werden können. Dies ist insbesondere bei modernden Brennkraftmaschinen bzw. Motoren, welche schnelle und hohe Temperaturänderungen aufweisen, von bedeutendem Vorteil. Durch die in Bezug auf die Flachrohre 2 deutlich steiferen Rippenstrukturen 4 kann zudem ein Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks 5 erfolgen, wodurch dieser bauraumoptimiert ausgebildet ist. Das mechanische Verspannen des Wärmeübertragerblocks 5 bewirkt zudem eine flächige Anlage der Seitenwände 3 der jeweiligen Flachrohre 2 an den zugehörigen Rippenstrukturen 4 und damit einen optimalen Wärmeübertrag.With the heat exchanger according to the invention 1 , whose heat exchanger block 5 is no longer soldered, but permanently via corresponding threaded rods 11 or tie rods 12 , Pull wires or drawstrings 13 mechanically braced, solder joints can be completely avoided, which not only the elimination of solder plated flat tubes is possible, but also weak points in terms of thermal shock resistance can be avoided. This is of particular advantage in modern internal combustion engines or engines which have fast and high temperature changes. By referring to the flat tubes 2 significantly stiffer rib structures 4 In addition, a compression of the heat exchanger block 5 take place, whereby this space is designed to optimize space. The mechanical distortion of the heat exchanger block 5 also causes a surface conditioning of the side walls 3 the respective flat tubes 2 at the associated rib structures 4 and thus an optimal heat transfer.

Claims (10)

Verfahren zur Montage eines Wärmeübertragers (1) mit mehreren Flachrohren (2) mit konvexen Seitenwänden (3) und zwischen benachbarten Flachrohren (2) angeordneten Rippenstrukturen (4), die in Querrichtung steifer ausgebildet sind als die Flachrohre (2), mit den Verfahrensschritten - Alternierendes Stapeln der Flachrohre (2) und der Rippenstrukturen (4) zu einem Wärmeübertragerblock (5), wobei die Flachrohre (2) mit ihren konvexen Seitenwänden (3) mit den Rippenstrukturen (4) in Kontakt stehen, - Anbringen von zwei parallel zu den Flachrohren (2) ausgerichteten Seitenteilen (6), - Aufbringen einer dauerhaften Druckkraft über die beiden Seitenteile (6) und Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks (5) bis die konvexen Seitenwände (3) der Flachrohre (2) zumindest nahezu plan werden und sich flächig an Rippenstrukturen (4) anlegen.Method for mounting a heat exchanger (1) with a plurality of flat tubes (2) with convex Side walls (3) and between adjacent flat tubes (2) arranged rib structures (4) which are formed in the transverse direction stiffer than the flat tubes (2), with the method steps - alternately stacking the flat tubes (2) and the rib structures (4) to a heat exchanger block (5), wherein the flat tubes (2) with their convex side walls (3) with the rib structures (4) are in contact, - attaching two parallel to the flat tubes (2) aligned side parts (6), - applying a permanent compressive force on the two side parts (6) and compression of the heat exchanger block (5) to the convex side walls (3) of the flat tubes (2) are at least almost flat and create a flat against rib structures (4). Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, ein Aufschieben von Rohrböden (7) mit Durchzügen (8) auf Längsenden (9) der Flachrohre (2) vor oder nach dem Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks (5).Method according to Claim 1 , characterized by a sliding of tube sheets (7) with passages (8) on longitudinal ends (9) of the flat tubes (2) before or after compression of the heat exchanger block (5). Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch, ein Abdichten der Flachrohre (2) in den Durchzügen (8), insbesondere durch Aufweiten der Längsenden (9) der Flachrohre (2) oder durch Anordnen einer jeweiligen Dichtung (10) in einem zugehörigen Durchzug (8).Method according to Claim 2 , characterized by , sealing the flat tubes (2) in the passages (8), in particular by widening the longitudinal ends (9) of the flat tubes (2) or by arranging a respective seal (10) in an associated passage (8). Verfahren nach Anspruch 3, erste Alternative, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufweiten der Längsenden (9) der Flachrohre (2) durch ein Einführen eines Spreizdorns oder eines Stempels erfolgt.Method according to Claim 3 , first alternative, characterized in that the widening of the longitudinal ends (9) of the flat tubes (2) takes place by introducing an expanding mandrel or a punch. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammendrücken des Wärmeübertragerblocks (5) durch Gewindestangen (11), Zuganker (12) oder Zugbänder (13) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compression of the heat exchanger block (5) by threaded rods (11), tie rods (12) or drawstrings (13). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt knochenförmige Flachrohre (2) mit zwei runden Endbereichen (14) und einem dazwischen liegenden Mittelbereich (15) mit den beiden konvexen Seitenwänden (3) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in cross-section bone-shaped flat tubes (2) with two round end regions (14) and an intermediate central region (15) with the two convex side walls (3) are used. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Flachrohre (2) verwendet werden, deren Endbereiche (14) jeweils einen Radius 0,1 mm < R < 0,8mm, insbesondere jeweils einen Radius 0,3 mm < R < 0,5mm aufweisen.Method according to Claim 6 , characterized in that flat tubes (2) are used, whose end regions (14) each have a radius of 0.1 mm <R <0.8 mm, in particular each have a radius 0.3 mm <R <0.5 mm. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Flachrohre (2) verwendet werden, - die als geschweißte oder extrudierte Rohre ausgebildet sind, und/oder - die in ihrem Mittelbereich (15) innenliegende Turbulenzkonturen (16) aufweisen.Method according to Claim 6 or 7 , characterized in that flat tubes (2) are used, - which are formed as welded or extruded tubes, and / or - in its central region (15) have internal turbulence contours (16). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzkonturen (16) in eine zugehörige Seitenwand (3) geprägt werden.Method according to Claim 8 , characterized in that the turbulence contours (16) are embossed in an associated side wall (3). Wärmeübertrager (1) hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Heat exchanger (1) produced by the method according to one of the preceding claims.
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