DE19921407A1

DE19921407A1 - Stranggepreßtes Mehrkammerrohr, insbesondere für einen Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE19921407A1
Application number: DE19921407A
Authority: DE
Inventors: Franco Ghiani
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-08
Filing date: 1999-05-08
Publication date: 2000-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein stranggepreßtes Mehrkammerrohr (10), insbesondere für einen Wärmeübertrager, mit zwei zueinander parallelen Breitseiten (16, 18) und zwei Schmalseiten (20, 22) und im Innern durch wenigstens einen parallel zur Mehrkammerrohr-Längsachse gelegenen Steg (28) gebildete Kammern (12), in denen ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium strömt. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Mehrkammerrohr derart weiterzubilden, daß die Fertigung eines Wärmeübertragers, für das es vorgesehen ist, vereinfacht und kostengünstiger wird, indem eine starke Werkzeugabnutzung für die Verformung von bereits lotplattierten Blechen für die Wellrippen verringert wird. Um diese Aufgabe zu lösen ist vorgesehen, daß die Breitseiten (16, 18) und/oder die Schmalseiten (20, 22) sickenartige Ausformungen (30, 30a, 30b) aufweisen, wobei wenigstens in diese Ausformungen (30, 30a, 30b) ein Lotwerkstoff (32, 32a, 34, 40, 42) eingebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein stranggepreßtes Mehrkammerrohr, insbesonde re für einen Wärmeübertrager, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Mehrkammerrohr ist aus der Druckschrift DE 94 06 559 U1 bekannt. Es besteht aus einem stranggepreßten Hohlprofil, das eine im Querschnitt etwa rechteckige Form, bestehend aus zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten, aufweist. Im Innenraum besitzt es mehrere in Längs richtung verlaufende Stege, durch die eine Aufteilung des Innenraumes in mehrere durchlaufende Kanäle erreicht ist. Die Breitseiten weisen eine ebene Oberflächenstruktur auf, um einerseits eine große Anlagefläche zu bereichsweise mit diesen in Kontakt stehenden Wellrippen eines Wär meübertragers zu gewährleisten. Andererseits wird durch die ebene Oberflächenstruktur eine Abdichtung im Bereich eines Durchzuges eines Rohrbodens des Wärmeübertragers ermöglicht. Zur Verlötung des Wär meübertragers weist dabei wenigstens eine der Kontaktflächen eine Lot plattierung auf.

Nachteilig an einem solchen bekannten Mehrkammerrohr ist, daß zur Verlötung des Mehrkammerrohres mit den mit diesem in flächigem Kon takt stehenden Komponenten des Wärmeübertragers, insbesondere den Wellrippen, eine Lotplattierung der Wellrippen erforderlich ist, wobei die se Lotplattierung erfolgt, bevor die Wellrippen in ihre endgültige wellen förmige Form gebracht werden und eine Verformung von bereits lotplat tiertem Blech eine stark erhöhte Werkzeugabnutzung zur Folge hat.

Aus der Druckschrift US 2,151,540 ist ein Mehrkammerrohr bekannt, das sich gegenüber dem oben genannten im wesentlichen in der Struktur der Oberflächen der Breitseiten unterscheidet. Die Breitseiten weisen entlang der Längsachse des Mehrkammerrohres verlaufende sickenartige Aus formungen beziehungsweise nach außen gerichtete Ausbauchungen der Kanäle auf, um höheren inneren Drücken des in den Kanälen fließenden Mediums zu widerstehen.

Nachteilig an einem solchen bekannten Mehrkammerrohr ist, daß durch die sickenartigen Ausformungen die Kontaktfläche zwischen den Wellrip pen und dem Mehrkammerrohr verringert wird und dadurch der Wärme übergang nachteilhaft beeinflußt ist. Des weiteren kommt es zu Proble men bei der Abdichtung zwischen dem Mehrkammerrohr und dem Durch zug des Rohrbodens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrkammerrohr der ein gangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Fertigung des Wär meübertragers, für das es vorgesehen ist, vereinfacht und kostengünsti ger wird, indem die starke Werkzeugabnutzung für die Verformung von bereits lotplattierten Blechen für die Wellrippen verringert wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der An sprüche 8, 9 und 10 gelöst.

Erfindungsgemäß ist nach Anspruch 1 vorgesehen, daß die Breitseiten und/oder die Schmalseiten sickenartige Ausformungen aufweisen, wobei wenigstens in diese Ausformungen ein Lotwerkstoff eingebracht ist. Da bei können die Breitseiten und Schmalseiten derart dimensioniert sein, daß sie etwa gleich groß ausgeprägt sind. Durch die wenigstens in den Ausformungen vorliegenden Lotdepots ist eine hinreichende Versorgung der Löt-Kontaktstellen zwischen dem Mehrkammerrohr und den Wellrip pen auch bzw. gerade für den Fall gewährleistet, in dem eine Lotplattie rung der Wellrippen nicht vorliegt. Somit kann auf eine Lotplattierung der Wellrippen und die damit verbundenen Nachteile vollständig verzichtet werden. Des weiteren wird durch die sickenartige Form der Ausformun gen ein Kontakt zwischen dem Lotwerkstoff und dem Mehrkammerrohr gegenüber einer glatten und ebenen Oberfläche deutlich verbessert, ins besondere aufgrund der Vergrößerung der Kontaktfläche. Zudem wird durch die Anordnung der Lotdepots lediglich in den Aussparungen ein Übermaß, daß durch einen Lotauftrag auf eine ebene Oberfläche erfol gen würde, vermieden, was insbesondere im Kontaktbereich zwischen dem Mehrkammerrohr und einem Durchzug eines Rohrbodens bei der Konstanz der Passungsmaße vorteilhaft ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 2 auf die gesamte Oberfläche der Breitseiten und/oder der Schmalseiten ein Lot werkstoff aufgebracht. Dadurch kann für den Fall, daß die Menge des Lotwerkstoffs, der in den Lotdepots vorliegt, für eine Verlötung nicht aus reicht, die Größe des Lotdepots nochmals erhöht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind gemäß Anspruch 3 durch den Lotwerkstoff die Oberflächen der Breitseiten und/oder der Schmal seiten im wesentlichen geebnet. Dadurch kommt es zum einen zu einer Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen dem Mehrkammerrohr und den Wellrippen. Zum anderen wird eine Abdichtung des Kontaktbereiches zwischen dem Mehrkammerrohr und einen Durchzug eines Rohrbodens aufgrund der einfachen geometrischen Form deutlich erleichtert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4 sind die sic kenartigen Ausformungen parallel zur Längsachse des Mehrkammerroh res verlaufend ausgebildet. Eine solche Orientierung der Ausformungen kommt im wesentlichen den Anforderungen des Fertigungsvorgangs zum Strangpressen entgegen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 weisen die sickenartigen Ausformungen eine im Querschnitt etwa zwickelförmige Gestalt auf, wobei die Spitzen der sickenartigen Ausformungen auf den Hochachsen der Stege gelegen sind. Dadurch ist eine strangpreßge rechte, im wesentlichen gleiche Materialdicke über die gesamte Quer schnittsfläche quer zur Längsachse des Mehrkammerrohres gewährlei stet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 6 weisen die sickenartigen Ausformungen eine im Querschnitt etwa rechteckförmige Gestalt auf, wobei die sickenartigen Ausformungen etwa mittig im Bereich zwischen zwei Stegen beziehungsweise zwischen einem Steg und einer Schmalseite gelegen sind. Durch diese gegenüber Anspruch 5 versetzten Lotdepots ist es möglich, diese geometrisch derart zu formen, daß sie unter Berücksichtigung einer strangpreßgerechten Gestaltung mit im we sentlichen gleichbleibenden Materialstärken eine eher geringe Tiefe bei einer eher großen Breite aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 sind die Schmalseiten gewölbt oder eben ausgeführt. Da die Schmalseiten keinen Kontakt zu den Wellrippen aufweisen, können sie daher so geformt sein, daß sie der Kontaktfläche zwischen dem Mehrkammerrohr und dem Durchzug am nächsten kommen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den weiteren Un teransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäß ausge führtes Mehrkammerrohr ohne aufgetragenes Lot;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine einzelne Kammer des Mehrkammerrohres nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung nach Fig. 2 mit aufgefülltem Lot depot;

Fig. 4 eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäß ausge führtes Mehrkammerrohr ohne aufgetragenes Lot mit gegenüber Fig. 1 abgewandelter Geometrie;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch eine Kammer des Mehr kammerrohres nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung nach Fig. 5 mit aufgefülltem Lot depot;

Fig. 7 eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäß ausge führtes Mehrkammerrohr ohne aufgetragenes Lot mit gegenüber Fig. 1 und Fig. 4 abgewandelter Geometrie;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung durch eine Kammer des Mehr kammerrohres ähnlich zu Fig. 7;

Fig. 9 eine Schnittdarstellung nach Fig. 8 mit aufgefülltem Lot depot;

Fig. 10 eine Ansicht eines Mehrkammerrohres nach Fig. 4 mit damit in Kontakt stehenden Wellrippen;

Fig. 11 eine Seitenansicht der Fig. 10.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Mehrkammerrohres 10 eines nicht näher dargestellten Wärmeübertragers für ein Kraftfahrzeug, das aus einem Aluminiumwerkstoff durch Strangpressen hergestellt ist. Es weist eine im Querschnitt senkrecht zur Mehrkammerrohr-Längsachse 14 etwa rechteckige Querschnittsfläche auf, die aus den Breitseiten 16, 18 und den Schmalseiten 20, 22 besteht. Das Mehrkammerrohr besitzt in seinem Innern mehrere kanalartige Kammern 12, die parallel zur Längsachse 14 des Mehrkammerrohres 10 verlaufen. Die beiden jeweils in Fig. 1 links und rechts außen gelegenen Kammern 12 sind durch Teilbereiche 24, 24a, 26, 26a der Breitseiten 16, 18, durch die Schmalseiten 20, 22 sowie die Stege 28 seitlich begrenzt. Die mittig gelegenen Kammern 12 sind ebenfalls durch zwei Teilbereiche der Breitseiten und zwei Stege seitlich begrenzt.

Im Bereich der Breitseiten 16, 18 weist das Mehrkammerrohr 10 mehrere parallel zur Mehrkammerrohr-Längsachse 14 gelegene sickenartige Ausformungen 30 auf, wie dies in Fig. 2, die einen Schnitt durch eine einzelne Kammer zeigt, dargestellt ist. Diese Ausformungen 30 haben eine im Querschnitt etwa zwickelförmige Querschnittsfläche und sind auf den Hochachsen 31 der Stege gelegen. Da das Mehrkammerrohr 10 Teil eines nicht dargestellten Wärmeübertragers ist, dessen Komponenten miteinander verlötet sind, vorzugsweise nach dem Nocolok-Verfahren, wird dazu an den jeweiligen Komponenten ein Lot benötigt. Das Mehr kammerrohr 30 steht dabei insbesondere in flächigem Kontakt zu nicht näher dargestellten Wellrippen und ebenfalls nicht näher dargestellten Rohrböden, mit denen eine Lötverbindung eingegangen wird. Die Aus formungen 30 dienen dabei bezüglich des Mehrkammerrohres 10 als Lotdepot, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei ist in die Ausformungen 30 vollständig ein Lotwerkstoff 32 eingebracht. Durch die asymtotisch auslaufenden Abrundungen 34 der Ausformungen 30 sind ebenfalls die Flächen der Breitseiten 16, 18 durch die Lotauflagen 36 benetzt.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsge mäßen Mehrkammerrohres 10a, das im wesentlichen mit dem in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten und beschriebenen Mehrkammerrohr 10 identisch ist und sich lediglich in der Geometrie der Ausformungen 30a von diesem unterscheidet. Diese Ausformungen 30a besitzen eine im Querschnitt etwa dreieckförmige Gestalt und laufen zur vom Sickengrund 38 aus ge sehen im wesentlichen geradlinig zur Rohraußenseite hin aus. Dadurch ist das Lotdepot des Lotwerkstoffs 32a auf den Bereich der Ausformun gen 30a beschränkt, so daß eine Benetzung übrigen Fläche der Breit seiten 16, 18 nicht erfolgt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mehr kammerrohres 10b, das sich gegenüber den zuvor dargestellten Mehr kammerrohren 10 und 10a im wesentlichen in der Geometrie der Ausfor mungen 30b unterscheidet. Die Ausformungen 30b weisen dabei eine im wesentlichen rechteckförmige Gestalt auf, sind jeweils deutlich flacher ausgeprägt aus die Ausformungen 30 und 30a und im Bereich zwischen zwei Stegen auf der Fläche der Breitseiten 16, 18 angeordnet sind. Dabei können die Ausformungen 30b wie in Fig. 7 dargestellt als alleinige Aus formungen auf den Breitseiten 16, 18 vorliegen, oder aber auch mit den Ausformungen 30 oder 30a wie in Fig. 8 am Mehrkammerrohr 10c darge stellt kombiniert sein. Fig. 9 zeigt den Fall einer solchen Kombination, wobei Lotdepots 40 und 42 jeweils in den Aussparungen 30 und 30b vor liegen.

Fig. 10 und Fig. 11 zeigen ein Mehrkammerrohr 10a entsprechend Fig. 4, das mit Wellrippen 44 verlötet ist, wobei die Ausformungen 32a analog zu Fig. 6 als Lotdepot dienen.

Claims

1. Stranggepreßtes Mehrkammerrohr (10), insbesondere für einen Wär meübertrager, mit zwei zueinander parallelen Breitseiten (16, 18) und zwei Schmalseiten (20, 22) und im Innern durch wenigstens einen parallel zur Mehrkammerrohr-Längsachse (14) gelegenen Steg (28) gebildete Kammern (12), in denen ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitseiten (16, 18) und/oder die Schmalseiten (20, 22) sickenartige Ausformungen (30, 30a, 30b) aufweisen, wobei wenigstens in diese Ausformungen (30, 30a, 30b) ein Lotwerkstoff (32, 32a, 34, 40, 42) eingebracht ist.

2. Mehrkammerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gesamte Oberfläche der Breitseiten (16, 18) und/oder der Schmalseiten (20, 22) ein Lotwerkstoff (32, 32a, 34, 36, 40, 42) auf gebracht ist.

3. Mehrkammerrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß durch den Lotwerkstoff (32, 32a, 34, 36, 40, 42) die Oberflächen der Breitseiten (16, 18) und/oder der Schmalseiten (20, 22) im wesentlichen eine ebene Fläche bilden.

4. Mehrkammerrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die sickenartigen Ausformungen (30, 30a, 30b) parallel zur Längsachse des Mehrkammerrohres verlaufend ausgebil det sind.

5. Mehrkammerrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die sickenartigen Ausformungen (30, 30a, 30b) eine im Querschnitt etwa zwickelförmige Gestalt aufweisen und daß die Spitzen der sickenartigen Ausformungen auf den Hochachsen (31) der Stege gelegen sind.

6. Mehrkammerrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die sickenartigen Ausformungen (30, 30a, 30b) eine im Querschnitt etwa rechteckförmige Gestalt aufweisen und daß die sickenartigen Ausformungen etwa mittig im Bereich zwischen zwei Stegen (28) beziehungsweise zwischen einem Steg (28) und einer Schmalseite (20, 22) gelegen sind.

7. Mehrkammerrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schmalseiten (20, 22) gewölbt oder eben aus geführt sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines Mehrkammerrohres nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach ei nem Strangpreßvorgang ein Lotwerkstoff (32, 32a, 34, 36, 40, 42) we nigstens in die Bereiche der sickenartigen Ausformungen (30, 30a, 30b) des Mehrkammerrohres (10) aufgebracht wird.

9. Gelöteter Wärmeübertrager mit einem Mehrkammerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager einen Block von Mehrkammerrohren (10) aufweist, in denen eine flüssiges und/oder gasförmiges Medium strömt, und damit verbundenen luftbeaufschlagten Wellrippen, sowie wenigstens einen Sammelkasten oder ein Sammelrohr, in den bzw. das die Mehr kammerrohre (10) münden, wobei die Mehrkammerrohre (10) wenig stens mit den Wellrippen verlötet sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten des Wärmeübertra gers montiert werden, wobei unter anderem ein mit einem Lotwerkstoff (32, 32a, 34, 36, 40, 42) versehenes Mehrkammerrohr (10) mit Well rippen in flächigen Kontakt gebracht wird und anschließend unter Wärmeeinfluß gemeinsam mit den weiteren Komponenten des Wär meübertragers in einem Schuß verlötet wird.