DE2012441A1 - Tubular heat exchanger element and heat exchangers produced with this - Google Patents
Tubular heat exchanger element and heat exchangers produced with thisInfo
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Description
SOCIETE ANONYME DES USINES CHAUSSON, Asnilres, Hauts de Seine / Prankreich SOCIETE ANONYME DES USINES CHAUSSON, Asnilres, Hauts de Seine / France
Rohrförmiges Wärmetauscherelement und mit diesem hergestellte WärmetauscherTubular heat exchanger element and heat exchangers produced with this
Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Wärmetauscherelement sowie einen mit diesem Element hergestellten Wärmetauscher.The invention relates to a tubular heat exchanger element and to one produced with this element Heat exchanger.
Bei der Herstellung von Wärmetauschern, wie sie .in der Kraftfahrzeugindustrie als Kühler oder Heizvorrichtungen verwendet werden, ergeben sich bei der Verbindung cfer Rohre mit den sekundären Wärmeabfuhrelementen, insbesondere den gewellten Zwischenstücken, ver- ■ schiedene Schwierigkeiten. Die Wärmeabführelemente müssen nämlich mit der Wandung der Rohre des Wärmetauscherrohrbündels eng verbunden sein, damit bei der Wärmeübertragung zwischen den Rohren und den Wärmeabfuhrelementen der höchste Wirkungsgrad erreicht wird. Es ist bekannt,In the manufacture of heat exchangers, such as those used in the automotive industry as coolers or heating devices are used, when connecting cfer pipes with the secondary heat dissipation elements, especially the corrugated spacers, various ■ difficulties. The heat dissipation elements must namely to be closely connected to the wall of the tubes of the heat exchanger tube bundle, thus during the heat transfer the highest efficiency is achieved between the tubes and the heat dissipation elements. It is known,
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diesen Wärmeabfuhrlementen, sofern sie aus gewellten Bändern bestehen, zu diesem Zweck eine Wellenhöhe zu verleihen, die etwas größer als der Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohren dssWärmetauscherrohrbündels ist. Dadurch üben diese Wärmeabfuhrelemente auf die Rohrwandungen einen elastischen Druck aus, solange sie nicht mit diesen verschweißt oder verlötet sind.these heat dissipation elements, provided they are made of corrugated Ribbons are made to have a wave height for this purpose give, which is slightly larger than the space between two successive tubes of the heat exchanger tube bundle is. As a result, these heat dissipation elements exert an elastic pressure on the pipe walls as long as they are not welded or soldered to them.
Da die Wärmeabfuhrelemente zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohren zusammengepreßt werden müssen, stellt die Montage eines Wärmetauscherrohrbündels große Schwierigkeiten dar. Ein Bündel besteht nämlich aus einer großen Anzahl an Rohren und Wäremeabfuhrelementen, die abwechselnd übereinander gestapelt und in einem Montagerahmen zusammengepreßt werden müssen, damit die Enden der Rohre in die Rohrplatten eingeführt werden können, deren Bohrungen in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, der genau dem Abstand entspricht, der in dem fertigen Bündel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohren bestehen soll.Since the heat dissipation elements must be pressed together between two consecutive tubes, provides the assembly of a heat exchanger tube bundle presents great difficulties. A bundle consists of a large number of pipes and heat dissipation elements, which are alternately stacked on top of each other and in a mounting frame must be pressed together so that the ends of the tubes are inserted into the tube plates can be whose bores are arranged at a mutual distance that exactly the distance corresponds to which should exist in the finished bundle between two consecutive tubes.
Die Montage des Bündels wird noch dadurch erschwert, daß der Eintrittsrand aller Wärmeabfuhrelemente in einer gemeinsamen Ebene liegen muß, d.h. daß die Wärmeabfuhrelemente in Querrichtung zentriert werden müssen. Ferner ist auch eine Zentrierung in Längsrichtung erforderlich, damit sich alle Wärmeabfuhrelemente im selben Abstand von den Enden der Rohre befinden; dies ist notwendig, um das Aufsetzen der Rohrplatten zu ermöglichen. The assembly of the bundle is made even more difficult by the fact that the entry edge of all heat dissipation elements in must lie on a common plane, i.e. the heat dissipation elements must be centered in the transverse direction. Furthermore, centering in the longitudinal direction is necessary so that all heat dissipation elements are in the the same distance from the ends of the tubes; this is necessary to enable the tube plates to be put on.
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Diese an sich schon komplizierten Arbeitsgänge, wie sie bei der Herstellung von Wärmetauschern auftreten, deren Rohrplatten aus Metall bestehen und gleichzeitig mit der Verlötung oder Verschweißung der Wärmeabführelemente mit den Rohren angelötet oder angeschweißt werden sollen, werden noch komplizierter, wenn Wärmetauscher hergestellt werden sollen, deren Rohrplatten beispielsweise aus Gummi oder Künststoff bestehen oder deren Rohrplatten aus Metall bestehen und mit den Rohrenden über verhältnismäßig plastische Dichtungen beispielsweise aus einem Klebstoff, aus Gummi oder verschiedenen Kunststoffen verbunden sind. In diesen Fällen ist es nämlich aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes der Kunststoffe oder wegen der Gefahr einer Verkohlung des Gummis nach dem.Aufsetzen der Rohrplatten nicht mehr möglich, die Rohre mit den Wärmeabfuhrelementen zu verlöten bzw. zu verschweißen. Aus diesen Gründen ist hierbei die Verlötung oder Verschweißung der Rohre und der Wärmeabführelemente vor dem Aufsetzen der Rohrplatten vorzunehmen. In diesem Fall sind Lot- bzw* Schweißrahmen erforderlich, die durch die Verlötung oder Verschweißung nicht beschädigt oder verändert werden dürfen und die Rohre in einer genauen Stellung zueinander halten müssen, damit anschließend die Rohrplatten aufgesetzt werden können.These already complicated operations, as they occur in the manufacture of heat exchangers, their Tube plates are made of metal and at the same time with the Soldering or welding of the heat dissipation elements with The pipes are to be soldered or welded on, become even more complicated when heat exchangers are manufactured whose tube plates are made of rubber or plastic, for example, or whose tube plates are made of metal exist and with the pipe ends via relatively plastic seals, for example from an adhesive, made of rubber or various plastics. In these cases it is because of the low melting point of the plastics or because of the risk of a Charring of the rubber after placing the tube plates on no longer possible, the pipes with the heat dissipation elements to be soldered or welded. It is for these reasons that the pipes are soldered or welded together and to carry out the heat dissipation elements before placing the tube plates. In this case, solder or * Welding frames required, which must not be damaged or changed by soldering or welding and must hold the tubes in a precise position to each other, so that the tube plates are then placed can be.
Ähnliche Probleme treten bei derHersteilung von Wärme- ; tauschern auf, die aus einander ergänzenden Hohlkörperhälften zusammengesetzt werden, deren 3ede mindestens einen Kanal und gegebenenfalls Sammelkammerteile abgrenzen. Auch in diesem Fall müssen nämlich die Wärmeabführelemente, die zwischen die aufeinanderfolgenden, paarweise einen Hohlkörper bildenden Hohlkörperhälften eingesetzt werden, zusammengepreßt werden, damit sie bis zur Verlötung oder Verschweißung· an den AußenwandungenSimilar problems arise with the production of heat ; exchangers, which are composed of complementary hollow body halves, the 3ede of which delimit at least one channel and possibly collecting chamber parts. In this case, too, the heat dissipation elements which are inserted between the successive hollow body halves that form a hollow body in pairs must be pressed together so that they are soldered or welded to the outer walls
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der Hohlkörperhälften gut anliegen. Außerdem müssen hierbei die die Sammelkammer bildenden Teile der Hohlkörperhälften genau miteinander in Berührung stehen, damit sie anschließend miteinander verlötet werden können.the hollow body halves fit tightly. In addition, the parts of the hollow body halves that form the collecting chamber must here are exactly in contact with each other so that they are then soldered together can.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile durch Schaffung eines rohrförmigen Wärmetauscherelements zu beseitigen, bei welchem keine Montagerahmen zur Ausübung eines Druckes auf die Wärmeabfuhrelemente und zur genauen Positionierung der aufeinanderfolgenden Rohre eines in Herstellung begriffenen Rohrbündels erforderlich sind, und mit welchem, selbst wenn die Rohre mit Rohrplatten aus Gummi, Kunststoff oder anderen ähnlichen Stoffen verbunden sind, Wärmetauscherrohrbündel mit hoher Wärmeleistung hergestellt werden können.The aim of the invention is to eliminate these disadvantages by creating a tubular heat exchanger element, in which no mounting frame to exert pressure on the heat dissipation elements and to be precise Positioning of the successive tubes of a tube bundle being manufactured is required, and with which, even if the pipes are made of rubber, plastic or other similar materials are connected, heat exchanger tube bundles with high heat output can be produced.
Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Wärmetauschelement gekennzeichnet durch ein einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisendes Rohr, an dessen beiden großen Seiten gewellte Wärmeabfuhrelemente angebracht sind, deren Höhen Jeweils kleiner oder höchstens gleich der Hälfte dee Zwischenraums zwischen den Rohren eines mit diesen rohrförmigen Wärmetauscherelementen herzustellenden Wärmetauscherrohrbündels sind.The heat exchange element according to the invention is for this purpose characterized by a tube having a substantially rectangular cross-section on which Corrugated heat dissipation elements are attached to both large sides, the heights of which are each smaller or at most equal to half the space between the tubes of a heat exchanger element which is tubular with these are to be produced heat exchanger tube bundle.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeiepiels, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird· Auf dieser Zeichnung zeigen«Further details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment, whereby reference is made to the accompanying drawing · Show on this drawing «
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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Einzelheit eines aus erfindungsgemäßen, an einem Ende in eine Rohrplatte eingesetzten Wärmetauschelementen bestehen« den Wäriietauscherrohrbündels . ·Fig. 1 is a perspective view of a detail of one of the invention, at one end in a Heat exchange elements used in the tube plate " the heat exchanger tube bundle. ·
Fig· 2 einen schematischen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauscherelements·Fig. 2 is a schematic vertical section through an embodiment of a heat exchanger element according to the invention
· 3 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Wärmetauscherelement zur Bildung eines Wärmetauschers, dessen Bohre direkt Sammelkammern bilden.3 shows a schematic section through a heat exchanger element according to the invention to form a heat exchanger, the bores of which directly form collecting chambers.
Fig. 1 zeigt Rohre 1 und 2 eines Wärmetauscherrohrbündels, die mit ihren Enden in eine Rohrplatte 3 eingreifen· Die Rohre sind an dieser Rohrplatte gegebenenfalls an den an dieser vorgesehenen Kragen A, B durch Verkleben, mithilfe von Gummidichtungen, durch Weih- oder Hartlöten oder durch direktes Anformen der aus Kunststoff oder Metall bestehenden Rohrplatte an den Rohrenden befestigt.1 shows tubes 1 and 2 of a heat exchanger tube bundle, the ends of which engage in a tube plate 3. The tubes are optionally on this tube plate to the collars A, B provided on this by gluing, with the help of rubber seals, by soldering or brazing or by directly molding the plastic or metal existing tube plate attached to the tube ends.
Die Rohre 1 und 2 werden an ihren beiden großen Seiten vor der Befestigung an der Rohrplatte mit gewellten Wärmeabfuhrelementen 4 versehen. Die Wellenhöhe dieser Wärmeabfuhrelemente ist kleiner oder höchstens gleich dem halben Zwischenraum P1 der in dem fertigen Wärmetauscherrohrbündel zwischen den Seiten dieser beiden aufeinanderfolgenden Rohre bestehen soll·The tubes 1 and 2 are provided with corrugated heat dissipation elements 4 on their two large sides before they are attached to the tube plate. The wave height of these heat dissipation elements is less than or at most equal to half the space P 1 that should exist in the finished heat exchanger tube bundle between the sides of these two successive tubes
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Die Befestigung der gewellten Wärmeabfuhrelemente an den beiden Seiten jedes Rohres wird nach oder während der Herstellung des Rohrea vorgenommen. Es können also gezogene, gefalzte oder gelötete bzw. geschweißte Rohre verwendet werden, wobei, die Falzung oder Verlötüng bzw. Verschweißung nach oder -wasr dem Anbringen der gewellten Wärmeabfuhrelemente vorfcggenommen wird.The attachment of the corrugated heat dissipation elements on the two sides of each tube is carried out after or during the Manufacture of the Rohrea made. So it can be drawn, folded or soldered or welded pipes are used, whereby the fold or soldering or Welding after or after attaching the corrugated Heat dissipation elements is provided.
Die Art der Befestigung dter Wärmeabfuhrelemente hängt im wesentliche* von dem zm ihrer Herstellung benutzten Werkstoff sowie von dem die Rohre bildenden Werkstoff ab. Wenn die Rofere beispielsweise aus Aluminium bestehen, können dia Wärmeabfuhrelemente durch Verlöten, Elektroschweißen «der Kaltwalzen befestigt werden. Wenn sie beispielsweise durch Elektroschweißen befestigt werden sollen, wiiA das auf Fig. 2 dargestellte Werkzeug benutzt. Diemmr besitzt einen leitenden Dorn 5» der in einen Rolarseb*cSjKL^t eingeführt wird und eine Elektrode bildet, und zwei wel.\cr^ Elektroden, die v^a^ Teilen 6 und 7 gebildet werden. Diese"^iI; besitzen eine Zahnung 8 mit derselben Teilung wie die geweih-**·> ^/: Wärmeabfuhrelemente und sind mit einem Anschluß einer Widerstandsschweißvorrichtung verbunden, deren anderer Anschluß mit der Elektrode 5 in Verbindung steht. Auf diese Weise werden die Wärmeabfuhrelemente 4 gegen die beiden großen Seiten des Rohres Λ gepreßt, die ihrerseits gegen die Elektrode 5 gepreßt werden, wenn der Schweißstrom durchfließt.The type of fastening of the heat dissipation elements depends essentially on the material used for their manufacture and on the material that forms the tubes. If the rofers are made of aluminum, for example, the heat dissipation elements can be attached by soldering or electric welding of the cold rolls. For example, if they are to be attached by electric welding, the tool shown in FIG. 2 is used. Diemmr has a conductive mandrel 5 »which is inserted into a Rolarseb * cSjKL ^ t and forms an electrode, and two wel. \ Cr ^ electrodes, which are formed by parts 6 and 7. These "^ iI; have teeth 8 with the same pitch as the antlers - ** ·> ^ /: heat dissipation elements and are connected to one terminal of a resistance welding device, the other terminal of which is connected to the electrode 5. In this way, the heat dissipation elements 4 pressed against the two large sides of the tube Λ , which in turn are pressed against the electrode 5 when the welding current flows through it.
Sollen die Wärmeabfuhrelemente 4- mit den Seitenwänden eines Rohrabschnitts verschmiedet werden, so werden anstelle der Elektrode 5 ein einfacher Dorn und anstelle der Teile 6 und 7 zweckmäßigerweise Schmiederädchen oder -bolzen oder dergleichen verwendet, die sich quer zu denIf the heat dissipation elements 4- are forged with the side walls of a pipe section, instead the electrode 5 a simple mandrel and instead of the parts 6 and 7 expediently forged wheels or -bolts or the like used that are transverse to the
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BADBATH
Rohren bewegen. Mit dieser Vorrichtung wird die Verbindung durch Kaltwälzen oder -schmieden erreicht.Move pipes. With this device the connection achieved by cold rolling or forging.
Ferner können die Teile auch auf an sich bekannte Weise im Lötofen oder in einem flüssigen Salzbad miteinander verlötet werden.Furthermore, the parts can also be connected to one another in a manner known per se in a soldering furnace or in a liquid salt bath be soldered.
Wenn die Wärmeabfuhrelemente Λ aus Stahl und die Rohre aus Messing bestehen, so können sie durch ein Weichlot, beispielsweise ein Zinnbleilot, durch ein Kupferlot oder wie im vorhergehenden Beispiel durch Elektroschweißen miteinander verbunden werden.If the heat dissipation elements Λ made of steel and the Tubes are made of brass, so they can be soldered through a soft solder, for example a tin lead solder Copper solder or, as in the previous example, can be connected to one another by electric welding.
Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf Wärmetauscher, die keine angesetzten Sammelplatten aufweisen, sondern aus übereinander gestapelten, einander ergänzenden Hohlkörperhälften 9 und 10 bestehen (auf Fig. 3 in durchgehenden bzw. unterbrochenen Linien dargestellt). Jede Hohlkörperhälfte grenzt mindestens eine Kanalhälfte 11 bzw. 11a und Sammelkammerhälften 12 bzw. 12a ab. Jede Hohlkörperhälfte wird mit einem Wärmeäbfuhrelement 4· vorzugsweise durch Elektroschweißen vor dem Stapeln der Hohlkörperhälften verbunden.Fig. 3 shows the application of the invention to heat exchangers, which have no attached collecting plates, but from stacked one on top of the other additional hollow body halves 9 and 10 exist (on Fig. 3 shown in solid or broken lines). Each hollow body half borders at least a channel half 11 or 11a and collecting chamber halves 12 or 12a. Each hollow body half comes with a Heat dissipation element 4 · preferably by electric welding connected before stacking the hollow body halves.
Dadurch, daß die Bohre oder Hohlkörperhälften bereits mit ihren Wärmeabfuhrelementen versehen sind und somit jeweils ein Wärmetauschergrundelement bilden, fallen sämtliche bisher erforderlichen Montage- und Zentrierungsarbeiten an den Wärmeabfuhrelemehten weg, was eine beträchtliche Erleichterung der Herstellung von Wärmetauschern darstellt.The fact that the drill or hollow body halves already are provided with their heat dissipation elements and thus each form a heat exchanger base element all previously required assembly and centering work on the heat dissipation elements away, what a represents a considerable facilitation of the manufacture of heat exchangers.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, sondern läßt zahlreiche Änderungen zu. Insbesondere können auch Höhlkörperhälften
verwendet werden, die keine Sammelkammern bilden, sondern paarweise in Rohrplatten befestigt sind.The invention is not limited to the embodiments described above, but can be varied in numerous ways. In particular, hollow body halves can also be used
used, which do not form collecting chambers, but are fixed in pairs in tube plates.
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