DE202015005696U1 - Heat exchanger flat tube and heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Wärmetauscher-Flachrohr (1) mit einem gewellten Blecheinsatz (2), der in Längsrichtung des Rohres (1) laufende Kanäle (3) für die Durchströmung mit beispielsweise Abgas oder Ladeluft bereitstellt und der sich etwa über eine Länge des Flachrohrs (1) erstreckt, mit zwei Rändern (20) des Blecheinsatzes (2), die einen Abstand zu Schmalseiten (10) des Flachrohrs (1) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Enden (21, 22) des gewellten Blecheinsatzes (2) an dessen beiden Rändern (20) und ein Stück (23) weit in dessen Längsrichtung reichend derart umgeformt ist, dass die umgeformten Ränder (20) eine feste metallische Verbindung an einer Innenseite (11) des Flachrohrs (1) besitzen bzw. erlauben, wobei auf einer über eine Länge des Stücks (23) hinaus reichenden Länge des Blecheinsatzes (2) im Wesentlichen keine oder zumindest eine weniger haltbare metallische Verbindung der Ränder (20) mit der Innenseite (11) des Flachrohrs (1) vorhanden ist.Heat exchanger flat tube (1) with a corrugated sheet metal insert (2), the running in the longitudinal direction of the tube (1) running channels (3) for example with exhaust gas or charge air and extends over approximately a length of the flat tube (1) with two edges (20) of the sheet metal insert (2), which have a distance to narrow sides (10) of the flat tube (1), characterized in that at least one of the ends (21, 22) of the corrugated sheet metal insert (2) at its two edges (20) and a piece (23) far enough in the longitudinal direction such that the deformed edges (20) have a firm metallic connection on an inner side (11) of the flat tube (1) or permit, wherein on one over a Length of the piece (23) out reaching length of the sheet metal insert (2) substantially no or at least a less durable metallic connection of the edges (20) with the inside (11) of the flat tube (1) is present.
Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscher-Flachrohr mit einem gewellten Blecheinsatz, der in Längsrichtung des Rohres laufende Kanäle für die Durchströmung mit beispielsweise Abgas oder Ladeluft bereitstellt sowie einen damit ausgerüsteten Wärmetauscher.The invention relates to a heat exchanger flat tube with a corrugated sheet metal insert, which provides in the longitudinal direction of the tube running channels for the flow with, for example, exhaust gas or charge air and a heat exchanger equipped therewith.
Wärmetauscher-Flachrohre mit einem gewellten Blecheinsatz leiden oft unter dem Problem, dass sich die Enden des Blecheinsatzes von der Rohrinnenseite lösen und unter extremen dynamischen und thermischen Belastungen sogar abbrechen können. Solche meist relativ kleinen Bruchstücke können mittels eines rückgeführten Abgasstroms in einen Verbrennungsmotor gelangen und schwere Schäden verursachen.Heat exchanger flat tubes with a corrugated sheet metal insert often suffer from the problem that the ends of the sheet metal insert can be released from the inside of the tube and even break under extreme dynamic and thermal loads. Such mostly relatively small fragments can get into a combustion engine by means of a recirculated exhaust gas flow and cause serious damage.
Die dynamischen und thermischen Belastungen sind am einlassseitigen Ende eines Abgaswärmetauschers besonders extrem, wenn dort auch noch ein Ventil angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Abgasstrom bedarfsgerecht geregelt wird.The dynamic and thermal loads are particularly extreme at the inlet end of an exhaust gas heat exchanger, if there is also a valve disposed there, with the aid of which the exhaust gas flow is controlled as needed.
Wenn Wärmetauscher-Flachrohre mit einem gewellten Blecheinsatz vorgesehen werden, wie sie beispielsweise in
Dies ist dann nicht in ausreichendem Maß der Fall, wenn demgegenüber einteilige Flachrohre eingesetzt werden sollen, beispielsweise solche, die eine geschweißte Längsnaht aufweisen. Diese Flachrohre lassen sich leichter, kostensparender und schneller herstellen. Ein Beispiel dafür geht aus der
Besondere Bedeutung erlangt das angesprochene Problem, wenn der gewellte Blecheinsatz etwa senkrecht auf Breitseiten des Flachrohrs stehende Wellenflanken aufweisen soll, wie in der einleitend angesprochenen US-Schrift gezeigt, denn auch solche senkrechten Wellenflanken haben einen großen Widerstand gegen die auf die Breitseiten des Flachrohrs einwirkende Presskraft.Particular importance is attached to the problem addressed when the corrugated sheet metal insert should have approximately vertical sides of the flat tube standing wave flanks, as shown in the aforementioned US-US Scripture, because even such vertical flanks have a great resistance to the force acting on the broad sides of the flat tube pressing force ,
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei Wärmetauscher-Flachrohren, das Abbrechen von Bruchstücken vom gewellten Blecheinsatz wenigstens zu erschweren, auch Herstellungskosten zu senken sowie andere Vorteile zu erreichen.The object of the invention is to make it difficult for heat exchanger flat tubes, the breaking off of fragments from the corrugated sheet metal insert at least, also to reduce manufacturing costs and to achieve other advantages.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Wärmetauscher-Flachrohr gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der Anspruch 14 enthält einen mit den Flachrohren ausgerüsteten Wärmetauscher, der der Lösung der Aufgabenstellung dient.This object is achieved with a heat exchanger flat tube having the features of
Ein das Flachrohr betreffender wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass wenigstens eines der Enden des Blecheinsatzes bzw. des Flachrohres an den beiden Rändern des Blecheinsatzes und ein Stück weit in Längsrichtung reichend derart umgeformt ist, dass die umgeformten Ränder eine feste metallische Verbindung an einer Innenseite des Flachrohres besitzen bzw. erlauben, wobei auf der restlichen, vorzugsweise auf der überwiegenden Länge des Flachrohres, im Wesentlichen keine oder zumindest lediglich eine weniger haltbare metallische Verbindung der Ränder mit der Innenseite des Flachrohres vorhanden ist. Die angesprochenen Ränder sind vorzugsweise die Längsränder des Blecheinsatzes.An essential aspect of the invention relating to the flat tube is that at least one of the ends of the sheet metal insert and the flat tube is deformed at the two edges of the sheet metal insert and somewhat longitudinally such that the deformed edges form a firm metallic connection on an inner side have or allow the flat tube, wherein on the remaining, preferably on the predominant length of the flat tube, substantially no or at least only a less durable metallic connection of the edges with the inside of the flat tube is present. The addressed edges are preferably the longitudinal edges of the sheet metal insert.
Die Erfinder haben aufgetretene Fehler analysiert und festgestellt, dass beim Stand der Technik die Lötverbindungen, die nahe der beiden Schmalseiten des Flachrohrs ausgebildet werden müssen, besonders mangelhaft sind, weil die Schmalseiten recht steif sind und der eingangs angesprochenen Presskraft entgegenwirken. Dort treten die ebenfalls angesprochenen Bruchstücke auf. Durch den Vorschlag hat sich die Qualität der Lötverbindung des gesamten Stücks mit der Innenseite des Flachrohres verbessert, also nicht nur die Qualität der Lötverbindung an den angesprochenen umgeformten Längsrändern im Bereich des Stücks.The inventors have analyzed errors that have occurred and found that in the prior art, the solder joints that must be formed near the two narrow sides of the flat tube, are particularly poor because the narrow sides are quite stiff and counteract the above-mentioned pressing force. There occur the also mentioned fragments. The proposal has improved the quality of the solder joint of the entire piece with the inside of the flat tube, so not only the quality of the solder joint to the mentioned formed longitudinal edges in the region of the piece.
Bei dem gewellten Blecheinsatz kann es sich um einen einzigen oder auch um mehrere, beispielsweise um drei im Flachrohr hintereinander angeordnete Blecheinsätze handeln, die hier jedoch zum Zweck der Beschreibung und zum Verständnis der Schutzansprüche als ein einziger Blecheinsatz angesehen und verstanden werden sollen. Dieses steht dem erfindungsgemäßen Gedanken nicht entgegen. Man kann auch die mehreren Blecheinsätze an ihren Enden mit der vorgeschlagenen Randumformung versehen, weil dann nicht auf die Einhaltung einer bestimmten Reihenfolge des Einschiebens geachtet werden muss. Man kann aber auch darauf verzichten, an einem mittleren Blecheinsatz eine Randumformung vorzunehmen.The corrugated sheet metal insert may be a single or even several, for example, three in the flat tube successively arranged sheet inserts, which, however, for the purpose of description and understanding of the claims should be considered and understood as a single sheet metal insert. This is not contrary to the idea according to the invention. It is also possible to provide the several sheet-metal inserts at their ends with the proposed edge forming, because then it is not necessary to ensure compliance with a specific sequence of insertion. But you can also refrain from making a marginal deformation at a middle sheet metal insert.
Das vorstehend angesprochene wenigstens eine Ende des Blecheinsatzes mit der Randumformung ist ganz besonders bevorzugt das eintrittsseitige Ende des Blecheinsatzes bzw. des Flachrohres. Ein zweites Ende kann das austrittsseitige Ende sein, welches mit oder ohne Randumformung ausgebildet sein kann. The above-mentioned at least one end of the sheet metal insert with the edge deformation is very particularly preferably the inlet-side end of the sheet metal insert or of the flat tube. A second end may be the exit end, which may be formed with or without edge deformation.
Weil die Qualität der metallischen Verbindung der Längsränder des gewellten Blecheinsatzes mit der Innenseite des Flachrohres im Bereich des Stücks deutlich verbessert wurde, wird es zukünftig nicht so schnell dazu kommen, dass Teile des Blecheinsatzes abbrechen und Schäden verursachen. Die metallische Verbindung ist vorzugsweise – wie erwähnt – eine Lötverbindung, die im Zuge der Lötung des Wärmetauschers in einem Lötofen ausgebildet wird.Because the quality of the metallic connection of the longitudinal edges of the corrugated sheet metal insert has been significantly improved with the inside of the flat tube in the area of the piece, it will not happen so quickly in the future that break off parts of the sheet metal insert and cause damage. The metallic connection is preferably - as mentioned - a solder joint which is formed in the course of the soldering of the heat exchanger in a soldering oven.
Das angesprochene Stück der umgeformten Ränder ist in einem Ausführungsbeispiel nicht länger als etwa 25% der Länge des Flachrohres.The addressed piece of reshaped edges in one embodiment is no longer than about 25% of the length of the flat tube.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Stück nicht länger oder sogar deutlich kürzer als etwa 10% der Flachrohrlänge. Die Erfinder geben bei einer Wärmetauscherlänge bzw. bei einer Rohrlänge von etwa einem Meter an, dass bereits etwa 50 mm als Länge des Stücks ausreichend sein können.In another embodiment, the piece is no longer or even significantly shorter than about 10% of the flat tube length. The inventors state at a heat exchanger length or at a tube length of about one meter that already about 50 mm may be sufficient as the length of the piece.
Infolge der Umsetzung der Merkmale des Anspruchs 1 weisen die Ränder des Blecheinsatzes an dessen wenigstens einem Ende eine Geometrie auf, die sich von der Geometrie der Ränder an der restlichen Länge des Blecheinsatzes unterscheidet.As a result of the implementation of the features of
Gemäß einem weiteren Merkmal ist einer der Kanäle ein randseitiger Kanal, der zwischen dem Rand und der Schmalseite läuft, wobei der Querschnitt des Randkanals im Bereich des Stücks etwas größer ist als im Bereich außerhalb das Stücks, welcher der überwiegende Längenbereich des Flachrohrs bzw. des Blecheinsatzes ist.According to a further feature, one of the channels is an edge-side channel which runs between the edge and the narrow side, wherein the cross-section of the edge channel in the region of the piece is slightly larger than in the area outside the piece, which is the predominant length region of the flat tube or sheet metal insert is.
Das erwähnte Umformen der Ränder umfasst die Ausbildung eines Verbindungsflansches am gewellten Blecheinsatz zur metallischen Verbindung an der Innenseite des Flachrohres. Der Verbindungsflansch erlaubt eine satte, flächige Anlage desselben an der erwähnten Innenseite. Er ist deshalb mit einem entsprechenden Winkel von einer Wellenflanke abstehend und auf dem Niveau von Wellenbergen bzw. von Wellentälern liegend, die bekanntlich einen gewellten Blecheinsatz charakterisieren, ausgebildet.The mentioned shaping of the edges comprises the formation of a connecting flange on the corrugated sheet metal insert for metallic connection on the inside of the flat tube. The connecting flange allows a full, flat system of the same on the mentioned inside. He is therefore with a corresponding angle of a wave edge projecting and lying on the level of wave crests or troughs, which are known to characterize a corrugated sheet metal insert formed.
Ferner umfasst das Umformen der Ränder des gewellten Blecheinsatzes das wenigstens teilweise Entfernen, also das Abschneiden, wenigstens einer äußeren Wellenflanke.Further, the reshaping of the edges of the corrugated sheet metal insert comprises the at least partial removal, that is the cutting, at least one outer wave flank.
Ein Herstellungsverfahren für ein Wärmetauscher-Flachrohr, bei dem ein gewellter Blecheinsatz mit zwei Rändern hergestellt und von einer offenen Stirnseite des Flachrohres aus in dasselbe eingeschoben wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einschieben des Blecheinsatzes an wenigstens einem seiner Enden, an dessen beiden Rändern und über ein Stück von dessen Länge reichend, ein Umformschritt ausgeführt wird.A manufacturing method for a heat exchanger flat tube, in which a corrugated sheet metal insert is produced with two edges and inserted from an open end of the flat tube in the same, is characterized in that before inserting the sheet metal insert at least one of its ends, at both edges and reaching over a piece of its length, a forming step is carried out.
Im Sinne des Vorschlags bedeutet „vor dem Einschieben” so viel wie vor dem kompletten Einschieben. Das soll heißen, dass es Ausführungen geben kann, bei denen der Blecheinsatz zunächst teilweise in das Flachrohr eingeschoben wird, wobei das Stück des Blecheinsatzes noch über das Flachrohrende steht. Dann wird der Umformschritt an dem Stück ausgeführt und danach wird der komplette Einschiebevorgang abgeschlossen.For the purposes of the proposal, "before insertion" means as much as before complete insertion. That is to say that there may be embodiments in which the sheet metal insert is initially partially inserted into the flat tube, wherein the piece of sheet metal insert is still on the flat tube end. Then, the forming step is performed on the piece, and then the complete inserting operation is completed.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird vor dem Einschieben des Blecheinsatzes in das Flachrohr eine Lotfolie an den Blecheinsatz gelegt und gemeinsam mit dem Blecheinsatz in das Flachrohr geschoben.In a preferred embodiment, a sheet of solder is placed on the sheet metal insert before inserting the sheet metal insert into the flat tube and pushed together with the sheet metal insert in the flat tube.
Die Flachrohrlänge ist beispielsweise identisch mit der Länge des Blecheinsatzes, wobei Enden des Rohres mit Enden des Blecheinsatzes etwa übereinstimmen. Die erwähnten Längen können jedoch auch geringfügig unterschiedlich sein, wobei entweder der Blecheinsatz oder aber vorzugsweise die Rohrwand an wenigstens einem Ende einen entsprechenden Überstand im einstelligen mm – Bereich aufweist.The flat tube length is, for example, identical to the length of the sheet metal insert, wherein ends of the tube coincide with ends of the sheet metal insert approximately. However, the mentioned lengths may also be slightly different, wherein either the sheet metal insert or preferably the tube wall at least one end has a corresponding projection in the single-digit mm - range.
Ein Wärmetauscher mit wenigstens einem Stapel aus Flachrohren und Rippen, der sich in einem Gehäuse befindet, an dem wenigstens ein Sammelkasten angeordnet ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre mit einem gewellten Blecheinsatz wie vorstehend beschrieben ausgestattet sind. Im Übrigen wird auf die abhängigen Ansprüche hingewiesen.A heat exchanger with at least one stack of flat tubes and ribs, which is located in a housing on which at least one collecting box is arranged, is characterized according to the invention in that the flat tubes are equipped with a corrugated sheet metal insert as described above. Incidentally, attention is drawn to the dependent claims.
Die Erfindung wird nun in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.The invention will now be described in an embodiment with reference to the accompanying drawings.
Diese nachfolgende Beschreibung enthält weitere Merkmale, die gegebenenfalls dazu dienen können, die Erfindung noch detaillierter vom Stand der Technik zu unterscheiden.This description below contains further features that may optionally serve to further distinguish the invention from the prior art.
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die Flachrohre
Die gewellten Blecheinsätze
In Abhängigkeit von der für die jeweilige Wärmetauscheranwendung benötigte Länge der Flachrohre
Der Hintergrund für das Anordnen von mehreren Blecheinsätzen
Dieses Anordnen tut auch der Ausbildung von in Längsrichtung des Flachrohres
Der gewellte Blecheinsatz
Unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Gesichtspunkte lässt sich der Vorgang des Einschiebens der Blecheinsätze
Bevor der Vorgang des Einschiebens komplett ausgeführt wird, müssen an den Blecheinsätzen
Der Umformschritt kann entweder separat, das heißt, am einzelnen Blecheinsatz
In nicht gezeigten anderen Ausführungen wird ein größerer Verbindungsflansch
In
Man hat festgestellt, dass ein im Einlasssammelkasten
Der in den
Eine nicht gezeigte andere Ausführungsform besitzt in den Strömungskanälen
Die gezeigten gewellten Blecheinsätze
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2003/0010479 A1 [0004] US 2003/0010479 A1 [0004]
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2015
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F28F0001020000 Ipc: F28F0001400000 |
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R207 | Utility model specification | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: TER MEER STEINMEISTER & PARTNER PATENTANWAELTE, DE |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |