DE2008024A1

DE2008024A1 - Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2008024A1
Application number: DE19702008024
Authority: DE
Inventors: Andre Meudon Chartet (Frankreich)
Original assignee: S.A. des Usines Chausson, Asnieres, Hauts de Seine (Frankreich)
Priority date: 1969-02-21
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1970-09-10
Also published as: GB1304284A; ES376717A1; BE746254A; FR2031382A1

Description

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D-BOOO MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

Societe Anonyme des Usines Chausson,
Asnieresj Hauts de Seine, Frankreich

Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge und
Vorrichtung zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge, der aus zahlreichen verschiedenen Werkstoffen herstellbar ist und zu dessen Herstellung keinerlei Verlötung, Verklebung oder Ausbauchen der Rohrenden des Rohrbündels in den Sammelbehältern vorzunehmen 1st, was bisher erforderlich war.

Zu diesem Zweck ist der erfindungsgemasse Wärmetauscher gekennzeichnet durch eine einzige Reihe von Rohren, die mindestens an ihrer Aussenwandung. mit Wärmeabfuhrelementen versehen sind und an ihren beiden

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Enden in direkt auf diese Enden angeformte Samraelbehäler münden.

Die Erfindimg betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Wärmetauschers, die die Bildung der Sammelbehälter ohne Beschädigung der in diese mündenden Rohrenden gestattet und ausserdera gewährleistet, dass diese Rohrenden stets einwandfrei offenbleiben und dass die Rohre mit Sicherheit nicht von dem zur Herstellung des Sammelbehälters benutzten Werkstoff verstopft werden» Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch zwei in Querrichtung bewegliche Formhälften, deren jede mit einander ergänzenden, sum Festklammern der Rohre unterhalb ihrer Enden bestimmten Aussparungen versehenen Teile besitzt, und einen senkrecht zu diesen Formhälfven beivreglichen Kern, der stempelförmige Elemente in einer der Anzahl der Rohre des Wärmetauseherrohrbündels entsprechenden Anzahl aufweist, die während dein Einbringen des den Sammelbehälter bildenden Werkstoffs zwischen die geschlossenen Foimhälften und den in diese eingeführten und mit diesen alle Wände des Sammelbehälters abgrenzenden Kern in die Enden der Rohre eingreifen und dadurch diese verschliessen und versteifen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeisplele, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird«, Auf dieser Zeichnung zeigen;

Pig, 1 einen senkrechten Schnitt dursh eine Einzelheit einer Ausführungsform des srfindungsgemässen Wärme tauschers.

Flg. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II von Flg. 1.

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Pig. 5 bis 5 perspektivische Darstellungen von Einzelheiten verschiedener Ausführungsformen von Rohren, die sich insbesondere zur Herstellung des auf Fig, I dargestellten Wärmetauschers eignen.

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Teil des auf Fig. 1 dargestellten Wärmetauschers etwa nach der Linie II-II von Fig. 1 und durch eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.

Fig. 7 eine Draufsicht der Fig. 6.

Zur Herstellung des erfindungsgemässen Wärmetauschers können Rohre mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden. Um jedoch Wärmetauscheigenschaften zu erreichen, die mit <lenen der 'besten bekannten Wärmetauscher vergleichbar sind, werden vorzugsweise Rohre der auf den Fig. j5 und 4 dargestellten Ausführung verwendet. ' . ,

Fig. 3 zeigt ein Rohr 1 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, dessen Breite 1 im wesentlichen der Stärke des herzustellenden Wärmetauscherbündels entspricht] diese Breite 1 ist also mindestens gleich der Summe der Breiten zweier Rohre eines Wärmetauschers bekannter Ausführung mit zwei Rohrreihen oder gleich der Breite von drei Rohren bei einem Wärmetauscher mit drei Rohrreihen usw».

Wie Fig. 4 zeigt, wird in das Rohr, wenn seine Breite verglichen mit der normalen Breite eines Wärmetauscherrohres gross 1st, zweckmässigerweise ein Störel ment 2 eingesetzt, das die Strömungsfäden des in den Rohren fliessenden Wassers aus ihrem rein axialen Verlauf ablenkt und sie in eine komplizierte Bahn zwingt.

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Durch Verwendung derartiger Störelemente 2 wird der thermische Wirkungsgrad sowie die mechanische Festigkeit des Rohres beträchtlich erhöht.

Flg. 5 zeigt ein Rohr 1, das ebenfalls eine Breite 1 aufweist, die verglichen mit der normalen Breite eines Wärmetauscherrohres gross ist, und trotzdem dasselbe Wärmeabfuhrvermögen wie zwei oder mehr als zwei getrennte Rohre besitzt. Hierzu ist mindestens eine sich über den grössten Teil der Länge des Rohres erstreckende Vertiefung 2a vorgesehen, durch welche die beiden Wandungen la und Ib des Rohres gegenseitig in Berührung kommen und dadurch zwei Kanäle 3 und 4 abgrenzen. Auf dieselbe Weise können auch mehr als zwei Kanäle hergestellt werden. Die Vertiefung 2a wird hierbei so gebildet, dass die beiden Enden des Rohrs nicht verformt werden, sondern eine kleine, die Kanäle j5, ^ speisende Sammelkammer bilden.

Zur Herstellung des auf Fig. 1 dargestellten Kühlers werden die das Rohrbündel bildenden Rohre 1, I₁ usw. auf dieselbe Weise wie bei Wärmetauscherrohrbündeln bekannter Ausführung mit Rippen 5 versehen oder es werden zwischen die einzelnen Rohre gewellte Bänder oder Zwischenstücke eingesetzt. Die Verbindung zwischen den Rohren und den Kühlrippen oder Zwischenstücken oder anderen sekundären Wärmeabfuhrorganen kann auf viele verschiedene bekannte Arten erreicht werden und hängt im wesentlichen von dem oder den Metallen ab, die jeweils zur Herstellung der Rohre und Kühlrippen oder der gewellten Bänder verwendet werden.

Auf die beiden Enden jedes Rohrs 1, 1. usw. werden direkt die Sammelbehälter 6 angeformt, wodurch die

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Dichtigkeit zwischen den. Rohren und Sammelbehältern automatisch gewährleistet wird.

Zur Herstellung der Sammelbehälter 6 können sehr unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden· Häufig ist es zweckmässig, Rohgumrai zu verwenden, der unmittelbar nach dem Anformen, also unter Druck erhitzt wird. · Die auf diese Weise erreichte Vulkanisierung bewirkt, dass zwischen dem Gummi und den aus Metall bestehenden Rohren eine ausgezeichnete Haftung erreicht wird, die *

jede Gefahr des Auftretens von Lecksteilen vollständig ausschliesst. Ferner können die Sammelbehälter auch aus verschiedenen Kunstharzen hergestellt werden, die druckgespritzt oder einfacher in eine entsprechende Form, wie sie im folgenden beschrieben wird, eingebracht werden. Insbesondere dann, wenn es sieh um ein thermoplastisches Kunstharz handelt, wird dieses in Pulverform eingebracht und geschmolzen, wobei das Rohrbündel und die das Rohrbündel tragende Form zweckmässigerweise in Drehung versetzt werden.

Ferner können die Sammelbehälter 6 auch aus Me- (

tall gegossen werden. Insbesondere bei der Herstellung der Rohre aus Aluminium hat es sich als möglich erwiesen, den Sammelbehälter 6 direkt aus einer Aluminiumer

legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise einer Aluminium-Silizium-Legierung mit verhältnismässig hohem Siliziumgehalt, zu giessen, so dass die Rohre, auf deren Enden zuvor ein Flussmittel aufgebracht wurde' und die zweckmässigerweise selbst einen Aluminium-Silizium-Belag besitzen, gleichzeitig mit dem Glossen des Sammelbehälters mit diesem verlötet werden. Die Gussmasse kann einfach durch Schwerkraft oder unter Druck eingebracht werden, wobei die anhand von Flg. 6 und 7 beschriebene Vorrichtung benutzt wird,·

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Der Sammelbehälter 6 besitzt zweckmässigerv/eise etwa die Form eines Kastens mit einem abgebogenen Rand 7, so dass ein beispielsweise aus Gummi, aus Kunstharz oder wie im dargestellten Fall aus spanlos verformten! Metall bestehender Deckel 8 leicht aufgesetzt werden kann. Ferner werden zwei Seiten des abgewickelten Randes 7 als Auflagefläche für einen an den Seitenwangen Io vorgesehenen abgewinkelten Rand 9 verwendet. Die Verbindung Rand 7 - Deckel 8 - Ränder 9 wird hierbei mit Klammern 11 oder anderen ähnlichen Einrichtungen erreicht.

Gleichzeitig mit dem Anformen des Sammelbehälters 6 auf die Rohre werden in einer der Wände dieses Sammelbehälters ein oder mehrere Ansatzstutzen 12 gebildet, die, wenn die Sammelbehälter aus Gummi oder Kunstharz bestehen, durch einen metallischen Einsatz 13 verstärkt werden. Dieser Einsatz Ij5 kann während des Anformens des Sammelbehälters 6 eingesetzt oder anschiiessend in den oder die Ansatzstutzen 12 eingepresst werden. An diesen Ansatzstutzen können anschiiessend auf einfache Welse Verbindungskleber (Durite) aufgebracht werden.

Abgesehen davon ist es zweckmässig, die Enden der Rohre auszuweiten (vgl, Ausweitung I¹ auf Fig. l),

so dass die Masse, aus welcher der Sammelbehälter 6 besteht, unter diesen Ausweitungen kleine Wülste 6a bildet.

Es ist von Bedeutung, dass die den Sammelbehälter bildende Masse nicht in die Rohre 1 eintritt, was zu deren Verstopfung führen könnte, und dass die Rohre, insbesondere dann, wenn die Sammelbehälter durch Einspritzen von Gussmasse unter Druok gebildet werden, nicht verformt werden.

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Um dies zu erreichen, wird zum Anformen der Sammelbehälter 6 die auf den Fig. 6 und 7 dargestellte Vorrichtung verwendet. Diese Vorrichtung besteht aus zwei zueinander symmetrischen Formhälften 14 und 15, die in Richtung der Pfeile f ^ aufeinander zu bewegbar sind und in geschlossener Stellung mit den an ihnen vorgesehenen, mit Aussparungen versehenen Platten 16 zunächst die Rohre 1 festklemmen. Dadurch werden die Abmessungen eines in Nähe der Rohrenden befindlichen Abschnittes der Rohre genau festgelegt und wird das Rohrbündel exakt ausgewinkelt. Danach wird ein Kern 17, an dessen Unterseite stempeiförmige _r an ihrem Umfang mit abgerundeten Nuten versehene Elemente 18 vorgesehen sindj in Richtung des Pfeils f₂ nach unten bewegt. Die stempeiförmigen Elemente 18 treten in die Rohre 1 ein und bilden am Unde ihrer Bewegung die Ausweitungen l^l und bewirken gleichzeitig, dass das Ende Jedes Rohrs' nicht mehr verforfut- werden kann. Die Formhälften 14 und 15 und der Kern 17 sind so ausgebildet, dass zwischen ihnen eine der dem Sammelbehälter 6 zu verleihenden Form entsprechende Kammer freibieibt.

Ferner besitzt mindestens eine Formhälfte, beispielsweise -die Formhälfte lh, eine oder mehrere Aussparungen 2o, in welchen^Mtr Bildung des Ansatzstutzens 12 dienender beweglicher Kern 21 verschiebbar ist.

Die zur Bildung des Sammelbehälters benutzte Masse kann an einer oder mehreren Stellen sowohl der Formhälften als auch des Kerns eingebracht werden. Die Anordnung der Zufuhrkanäle hängt von der Art der zur Herstellung ü&r SamrnelbäliElter benutzbeut Woi-kstorrö ab. Sie sind entweder mit einem Gussmassenverteiler cder einer Spritzpresse verbunden.

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Ferner können die Formhälften und Kerne je nach Art des Werkstoffes, aus welchem die Sammelbehälter hergestellt werden, mit Heizorganen und/oder Kühlorganen versehen sein. Dies hängt natürlich ausschliessllch von der Art dieses Stoffes ab.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern lässt zahlreiche verschiedene Änderungen zu.

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmetauscher, gekennzeichnet durch eine einzige Reihe von Rohren (I)-, die mindestens an ihrer Aussenwandung mit Wärmeabfuhrelementen (5) versehen sind und an ihren beiden Enden in direkt auf diese Enden angeformte Sammelbehälter (6) münden.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (l) im Querschnitt im wesentlichen die Form eines Rechteckes mit abgerundeten Seiten besitzen, dessen Breite (l) im wesentlichen der Stärke des herzustellenden Wärmetauscherrohrbündels entspricht und vorzugsweise sich über einen grossen Teil ihrer Höhe, jedoch nicht bis zu ihren Enden erstreckenden Vertiefungen (2a) aufweisen, durch welche die beiden einander gegenüberliegenden Wandungen (la, Ib) des Rohrs mit einander in Berührung. kommen und in diesem Rohr mindestens zwei Kanäle (2,

4) abgrenzen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e 1 c h η e t', dass in -Jedem Rohr (l) zusätzlich Störorgane (2) vorgesehen sind.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichne t, dass die Enden der Rohre (l) so ausgeweitet sind, dass sich unter den ausgeweiteten Teilen (l¹) beim Anformen der

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Sammelbehälter (6) Wülste (6a)·bilden»

5. Wärmetauscher nach einem der- vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil jedes Sammelbehälters (6) einen teilweise offenen und mit einem Deckel (8) verschlossenen Wasserkasten bildet.

6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Zufuhr der in dem Wärmetauscher in Umlauf zu bringenden Flüssigkeit dienenden Ansatzstutzen (12) gleichzeitig mit dem den Wasserkasten bildenden Sammelbehälter (6) gebildet sind.

7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Wasserkasten bildende Sammelbehälter (6) einen abgewinkelten Rand (7) aufweist, an welchem die Seitenwangen (lo) und der Deckel (8) befestigt sind.

ö. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (ö) aus Gummi, Kunstharz, Metall mit niedrigem Schmelzpunkt oder dergleichen gegossen oder spritzgegossen ist, dass bei Verwendung von Gummi oder Kunstharz dieser Werkstoff gegebenenfalls mit Metallteilen (12) verstärkt ist, und dass vor dem Abheben der Formen der Gummi vulkanisiert, das Kunstharz gehärtet bzw. das Metall zumindest teilweise gekühlt wird.

9. Vorrichtung zur Herstellung eines Wärmetauschers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g β k β η η -

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zeichnet durch zwei in Querrichtung bewegliche Formhälften (14, 15), deren jede mit einander ergänzenden, zum Pestklemmen der Rohre (1) unterhalb ihrer Enden bestimmten Aussparungen versehene Teile (16) besitzt, und einen senkrecht zu diesen Formhälften beweglichen Kern (17)» der stempeiförmige Elemente (18) in einer der Anzahl der Rohre (l) des Wärmetauscherrohrbündels entsprechenden Anzahl aufweist, die während dem Einbringen des den Sammelbehälter (6) bildenden Werkstoffs zwischen die geschlossenen Formhälften und den in diese eingeführten und mit diesen alle Wände des Sammelbehälters abgrenzenden Kern in die Enden der Rohre eingreifen und dadurch diese verschliessen und versteifen, ,

Io. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet·, dass die stempeiförmigen Elemente (18) sich über deren Umfang erstreckende Nuten (19) aufweisen, welche während der Abwärtsbewegung des Kerns (17) zwischen den Formhälften (14, 15) die Ausweitungen (l¹) an den Enden der Rohre (l) herstellen.

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