DE102018213124A1 - Process for the production of a heat exchanger tube - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragerrohrs (1) für einen Wärmeübertrager (2) mit zwei Breitseiten (3) und zwei gegenüberliegenden Schmalseiten (4), bei dem Einführschrägen (5) an den Schmalseiten (4) vorgesehen werden.Hierdurch kann insbesondere ein prozesssicheres Fügen eines Wärmeübertragerblocks erreicht werden.The invention relates to a method for producing a heat exchanger tube (1) for a heat exchanger (2) with two broad sides (3) and two opposite narrow sides (4), in which insertion bevels (5) are provided on the narrow sides (4) In particular, reliable joining of a heat exchanger block can be achieved.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragerrohrs. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers mit einem derartigen Wärmeübertragerrohr sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Wärmeübertrager.The present invention relates to a method for producing a heat exchanger tube. The invention also relates to a method for producing a heat exchanger with such a heat exchanger tube and to a heat exchanger produced by this method.
Aus der
Das störungsfreie Fügen von Wärmeübertragerrohren, auch von Wärmeübertrager-Wellrippen-Paketen, mit einem zugehörigen Rohrboden eines Sammlers, stellt eine besondere Herausforderung dar, insbesondere im Hinblick auf ein Ausrichten von Rohrenden zu den im Rohrboden zugehörigen Durchzügen. In der Regel wird dabei versucht, an die jeweiligen Durchzugsöffnungen im Rohrboden möglichst umlaufend Einführschrägen anzuformen, während die Wärmeübertragerrohre an den Rohrenden orthogonal abgeschnitten werden. Das Paket aus Wärmeübertragerrohren und dazwischen angeordneten Wellrippen wird anschließend über Niederhalterplatten bzw. -leisten und Rohr-Rippen-Distanzierer ausgerichtet.The trouble-free joining of heat exchanger tubes, including heat exchanger corrugated fin packages, with an associated tube sheet of a collector, is a particular challenge, particularly with regard to aligning tube ends to the passages associated in the tube sheet. As a rule, attempts are made to form lead-in bevels as circumferentially as possible on the respective passage openings in the tube sheet, while the heat exchanger tubes are cut off orthogonally at the tube ends. The package of heat exchanger tubes and corrugated fins arranged between them is then aligned using hold-down plates or strips and tube-fin spacers.
Durch den Durchzugsherstellprozess zum Herstellen der Durchzugsöffnungen in den Rohrböden, sind der Ausprägung von Einführschrägen jedoch Grenzen gesetzt. Für derartige Einführschrägen bzw. Fasen kann nur Material verwendet werden, das aus der jeweiligen Durchzugsöffnung verdrängt wird. Vor allem an den Schmalseiten der Durchzugsöffnungen steht nur wenig Material zur Ausformung der Einführschräge zur Verfügung. Auch im Bereich an einem Übergang von einer Schmalseite zu einer Breitseite des jeweiligen Durchzugs fehlt oftmals eine derartige Einführschräge am Durchzug des Rohrbodens. Dadurch kann es zu Beschädigungen der Wärmeübertragerrohre beim Aufpressen der Rohrböden kommen, wodurch der Wärmeübertragerblock in vielen Fällen nicht mehr dicht gelötet werden kann. Ein derartiger Fehler wird jedoch eventuell erst bei einer Dichtigkeitsprüfung entdeckt, also in einem sehr späten Stadium der Fertigung, was zu einem Aussondern des Wärmeübertragerblocks führt.However, the pull-through manufacturing process for producing the pull-through openings in the tube sheets limits the design of insertion bevels. Only material that is displaced from the respective passage opening can be used for such insertion bevels or chamfers. Especially on the narrow sides of the through openings, there is only little material available for shaping the lead-in chamfer. Also in the area at a transition from a narrow side to a broad side of the respective passage, such an insertion slope is often missing from the passage of the tube sheet. This can result in damage to the heat exchanger tubes when the tube sheets are pressed on, as a result of which the heat exchanger block can in many cases no longer be soldered tightly. However, such an error may not be discovered until a leak test is carried out, ie at a very late stage in production, which leads to the heat exchanger block being rejected.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Verfahren anzugeben, mittels welchem Wärmeübertragerrohre hergestellt werden können, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwinden.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying a method by means of which heat exchanger tubes can be produced which overcome the disadvantages known from the prior art.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Wärmeübertragerrohr eines Wärmeübertragers nicht wie bislang orthogonal abzuschneiden und damit abzulängen, sondern an der Schmalseite eine Einführschräge, das heißt eine Fase vorzusehen, die entweder nur an der jeweiligen Schmalseite des Wärmeübertragerrohres angeordnet ist oder auch in bzw. bis über einen Übergangsbereich von der Schmalseite zur Breitseite des Wärmeübertragerrohrs reicht. Durch das Vorsehen einer derartigen Einführschräge an der Schmalseite des Wärmeübertragerrohrs können insbesondere Beschädigungen der Wärmeübertragerrohre beim Aufpressen des Rohrbodens zuverlässig vermieden und dadurch eine Ausschussrate gesenkt werden. Prinzipiell sind dabei drei alternative aber dennoch gleichwertige Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragerrohrs denkbar. Bei der ersten Alternative werden an einem Glattband im Bereich von späteren Längstrennstellen an den Schmalseiten Öffnungen vorgesehen. Diese Öffnungen haben dabei vorzugsweise eine rautenartige Gestalt. Anschließend wird das Glattband zu einem Endlosrohr umgeformt und an einer Längsnaht dicht verbunden, beispielsweise verlötet. Danach wird das Endlosrohr im Bereich der Längstrennstellen abgelängt, wodurch an den Öffnungen Einführschrägen an den Schmalseiten entstehen. Die rautenartige Gestalt der eingebrachten Öffnung wird dabei halbiert, so dass an jedem Längsende eines Flachrohrs eine dreieckförmige Gestalt, die die Fase bildet, verbleibt. Eine derartige Herstellung des Wärmeübertragerrohres ermöglicht einen kontinuierlichen, schnellen und dennoch qualitativ hochwertigen Fertigungsprozess fort. Die Öffnungen an dem Glattband können beispielsweise durch Stanzen oder Reißen hergestellt werden. Hierzu können einfache Stanzstempel bzw. Reißstempel eingesetzt werden, die insbesondere auch neben dem Einstanzen bzw. Einreißen der Öffnungen das Formen von Einführschrägen im Bereich der Öffnungen bewirken können.The present invention is based on the general idea of not cutting off and thus cutting a heat exchanger tube of a heat exchanger orthogonally as before, but instead of providing an insertion bevel on the narrow side, i.e. a chamfer, which is either arranged only on the respective narrow side of the heat exchanger tube or also in or extends to a transition area from the narrow side to the broad side of the heat exchanger tube. By providing such an insertion bevel on the narrow side of the heat exchanger tube, damage to the heat exchanger tubes in particular when the tube sheet is pressed on can be reliably avoided and thereby a reject rate can be reduced. In principle, three alternative but still equivalent methods for producing the heat exchanger tube are conceivable. In the first alternative, openings are provided on a smooth strip in the area of later longitudinal separation points on the narrow sides. These openings preferably have a diamond-like shape. The smooth strip is then formed into an endless tube and tightly connected, for example soldered, at a longitudinal seam. The continuous tube is then cut to length in the area of the longitudinal separation points, which leads to insertion bevels on the narrow sides at the openings. The diamond-like shape of the opening is halved, so that a triangular shape that forms the chamfer remains at each longitudinal end of a flat tube. Such a production of the heat exchanger tube enables a continuous, fast and nevertheless high quality manufacturing process. The openings on the smooth band can be made, for example, by punching or tearing. For this purpose, simple punch punches or tear punches can be used, which, in addition to punching or tearing the openings, can in particular also form insertion bevels in the region of the openings.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an einem Endlosrohr im Bereich von späteren Längstrennstellen an den Schmalseiten nutartige Vertiefungen vorgesehen, wobei anschließend das Endlosrohr im Bereich der Längstrennstellen auf die vordefinierte Länge abgelängt wird und dabei durch die nutartigen Vertiefungen die gewünschten Einführschrägen entstehen. Die Vertiefungen können beispielsweise durch Prägen oder Walzen mittels entsprechender Walzen hergestellt werden. Durch die im Querschnitt V- oder U-förmige nutartige Vertiefung ist es vergleichsweise einfach möglich, die Einführschrägen mit einem Walz- bzw. Prägevorgang an einem hinteren Längsende eines Wärmeübertragerrohrs und einem direkt angrenzenden, benachbarten vorderen Längsende eines nachfolgenden Wärmeübertragerrohrs herzustellen. Auch mit dieser erfindungsgemäßen Alternative des Verfahrens lassen sich an den Schmalseiten der Wärmeübertragerrohre Einführschrägen bzw. Fasen vorsehen, die ein Aufpressen des Rohrbodens prozesssicher erlauben, ohne dass es dabei zu Beschädigungen der Wärmeübertragerrohre kommen kann.In an alternative embodiment of the method according to the invention, groove-like depressions are provided on an endless tube in the region of later longitudinal separation points on the narrow sides, the endless tube subsequently being cut to the predefined length in the region of the longitudinal separation points and thereby by the groove-like Deepen the desired lead-in chamfers. The depressions can be produced, for example, by embossing or rolling using appropriate rollers. Due to the V-shaped or U-shaped groove-like depression, it is comparatively easy to produce the insertion bevels with a rolling or embossing process on a rear longitudinal end of a heat exchanger tube and a directly adjacent, adjacent front longitudinal end of a subsequent heat exchanger tube. With this alternative of the method according to the invention, insertion bevels or chamfers can be provided on the narrow sides of the heat exchanger tubes, which allow the tube base to be pressed on in a process-reliable manner without the heat exchanger tubes being damaged.
Bei einer dritten alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird das Wärmeübertragerrohr zunächst als Endlosrohr hergestellt und auf die vordefinierte Länge abgelängt, wobei anschließend längsendseitig an den Schmalseiten, das heißt zumindest an den Schmalseiten, Einführschrägen geprägt, geformt oder materialabtragend hergestellt werden. In diesem Fall wird somit das Endlosrohr wie bislang üblich, zunächst mittels eines geeigneten Schneidprozesses, beispielsweise Laserschneiden, abgelängt und anschließend erst die Einführschräge hergestellt. Dies kann beispielsweise durch ebenfalls einen Laserschneidprozess, Fräsen oder durch ein Schleifen erfolgen.In a third alternative embodiment of the solution according to the invention, the heat exchanger tube is first produced as an endless tube and cut to the predefined length, with lead-in bevels then being embossed, shaped or made material-removing on the narrow sides, that is to say at least on the narrow sides. In this case, the endless tube is first cut to length as before, by means of a suitable cutting process, for example laser cutting, and only then is the insertion bevel produced. This can be done, for example, by a laser cutting process, milling or grinding.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers anzugeben, bei dem ein Rohrboden eines Sammlers mit Durchzugsöffnung versehen und in jeweils eine solche Durchzugsöffnung ein entsprechend den vorherigen Absätzen hergestelltes Wärmeübertragerrohr eingeschoben wird. Anschließend werden die Wärmeübertragerrohre in den jeweiligen Durchzugsöffnungen verlötet. Selbstverständlich können zwischen den einzelnen Wärmeübertragerrohren noch Wellrippen oder andere Wärmeübertragerelemente angeordnet werden. Durch die erfindungsgemäß hergestellten Wärmeübertragerrohre kann auch ein solch hergestellter Wärmeübertrager, beispielsweise ein Kühlmittelkühler, prozesssicher und damit mit geringer Ausschussrate hergestellt werden.The present invention is further based on the general idea of specifying a method for producing a heat exchanger in which a tube plate of a collector is provided with a passage opening and a heat exchanger pipe produced in accordance with the previous paragraphs is inserted into each such passage opening. The heat exchanger tubes are then soldered into the respective through openings. Of course, corrugated fins or other heat exchanger elements can also be arranged between the individual heat exchanger tubes. The heat exchanger tubes produced in accordance with the invention also enable such a heat exchanger, for example a coolant cooler, to be produced in a process-reliable manner and thus with a low reject rate.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Wärmeübertragers werden die Durchzugsöffnungen durch Reißen hergestellt. Beim Reißen werden die Ränder der herzustellenden Durchzugsöffnungen nicht exakt glatt abgeschnitten, wie beispielsweise beim Stanzen, sondern leicht umgeformt, wodurch eine Lot aufnehmende Nut zwischen einem Rand der Durchgangsöffnung und einem später darin eingeschobenen Wärmeübertragerrohr geschaffen wird. Hierdurch kann ein dichtes Verlöten besser gewährleistet werden.In an advantageous development of the method according to the invention for producing the heat exchanger, the through openings are produced by tearing. When tearing, the edges of the through openings to be produced are not cut off exactly smoothly, as is the case, for example, when punching, but are slightly reshaped, as a result of which a solder receiving groove is created between an edge of the through opening and a heat exchanger tube which is later inserted therein. This enables better soldering to be guaranteed.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures 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 goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own 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 exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, the same reference numerals referring to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
-
1 ein Längsende eines nach einer ersten oder dritten Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Wärmeübertragerrohrs, -
2 eine Längsende eines nach einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Wärmeübertragerrohrs.
-
1 a longitudinal end of a heat exchanger tube produced according to a first or third variant of a method according to the invention, -
2 a longitudinal end of a heat exchanger tube produced by a second variant of the method according to the invention.
Entsprechend den
Die dargestellten Wärmeübertragerrohre
Um nun die Einführschrägen
Bei einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Wärmeübertragerrohrs
Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Wärmeübertragerohr
Die
Unabhängig von dem gewählten Herstellungsverfahren, kann ein Winkel α der Einführschräge
Unabhängig von der gewählten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich damit Einführschrägen
Die gemäß den
Unter dem Herstellen von Einführschrägen
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