DE2113583A1

DE2113583A1 - Waermetauscher und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE2113583A1
Application number: DE19712113583
Authority: DE
Inventors: Dieter Steeb
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-20
Filing date: 1971-03-20
Publication date: 1972-09-28
Also published as: CH529986A; FR2130070A1; DE2113583B2; FR2130070B1

Description

Unser Zeichen: 122 923/7517 bts

Dieter Steeb, Wängi/ Kanton Thurgau (Schweiz)

Wärmetauscher und Verfahren zum Herstellen desselben

209840/0358

mm O ·.

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit parallel zueinander angeordneten Flachrohren, deren Durchflußräume an beiden Enden mit Sammelräumen für ein Fluid verbunden und von je zwei Blechen sowie von Verbindungsteilen begrenzt sind, die beide Bleche an ihren sich in der Durchflußrichtung erstreckenden Rändern durch Verlöten miteinander verbinden, und mit mindestens einem im Durchflußraum eines jeden Flächrohres angeordneten Turbulenzkörper .

Es sind Wärmetauscher, z.B. Kreuzstromkühler, der oben genannten Art bekannt, bei denen die Piachrohre durch ebene

) Bleche gebildet sind, die durch Abschlußleisten im Abstand voneinander gehalten werden, die die Durchflußräume der Flachröhre ~ seitlich begrenzen. Um einen solchen Wärmetauscher aufzubauen müssen lotplattierte ebene Bleche unter Zwischenfügung von Abschlußleisten aufeinander g^Legt und mit Druck zusammengehalten werden. Das so gebildete Paket wird dann in einen Lötofen oder in ein Lötbad eigeführt wo dann die einzelnen Teile zusammengelötet werden. Das Zusammensetzen des Wärmetauschers aus seinen einzelnen Teilen ist verhältnismäßig umständlich. Auch ist es schwierig bei einem ganzen Paket von Jjrlacijrohren sicherzustellen, daß alle sich berührenden Flächen mit einem eine einwandfreie Lötung

^ gewährleisteten Druck aneinander gedrückt werden. Dieser Druck ist deswegen kritisch, weil, wenn er zu groß ist, in die Fugen kein Flußmittel eindringen kann und wenn er wiederum zu klein ist, sich zu große Zwischenräume bilden können, in denen dann Flußmitteleinschlüsse nicht zu vermeiden sind, die zu einer frühzeitigen Korrosion führen.

Ist ein solches Paket von Flachrohren zusammengelötet, dann müssen an beiden Enden der Flachrohre für das eine Medium z.B. bei einem luftgekühlten Ölkühler für das öl Kästen zur Bildung von Sammelräumen angelötet oder angeschweißt werden.

209840/0-3

_— ο _

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der mit einem möglichst geringen /urbeits· aufwand herstellbar ist und bei dem gewährleistet ist, daß die aufeinanderliegenden Flächen mit einem für das Löten optimalen Druck aneinandergedrückt werden.

Diese Aufgabe ist bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Verbindungsteile der je ein Flachrohr bildenden beiden Bleche der um den ganzen Rand des ersten Bleches umgeformte Rand des zweiten Bleches vorgesehen ist, daß der Turbulenzkörper eines jeden Flachrohres zwischen den beiden Blechen desselben eingespannt ist, daß zur Bildung der Sammelräume zwischen den einander zugekehrten Blechen der je einander benachbarten Flachrohre an beiden Enden dieser Rohrstücke angeordnet sind, in die aus den Blechen hochgezogene Bunde eingreifen, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Rohrstücke entsprechen, und daß die aneinanderliegenden Teile der Bleche und der Rohrstücke aneinandergelötet sind.

Dadurch, daß bei jedem Flachrohr um den ganzen Rand^efeaes/ Bleches umgeformte Ränder jedes zweiten Bleches vorgesehen

als
sind, weist jedes Flachrohr/seitliche Begrenzung nur eine Lötfuge auf, im Gegensatz zu den beiden Lötfugen bei Verwendung von seitlichen Abschlußleisten. Auch werden zur Bildung der Flachrohre keine Abschlußleisten bemötigt. Dadurch, daß zur Bildung der Sammelräume zwischen den einander zugekehrten Blechen der je einander benachbarten Flachrohre /beidenEnden dieser Rohrstücke angeordnet sind, in die aus den Blechen hochgezogene Bunde eingreifen, werden auch hierfür die Zwischenräume zwischen den Flachrohren Abschlußleisten eingespart. Außerdem sind besondere Sammelräume, die nach dem Zusammenlöten angelötet oder angeschweißt werden müssen, nicht erforderlich, da durch die Verbindung der Flachrohre mittels der in die Rohrstücke eingreifenden Bunde gleichzeitig auch die Sammelräume des die Flachrohre durch-

209840/03B8

strömenden Fluids gebildet werden.

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgeraäßen Wärmetauschers besteht jedoch darin, daß dieser nach einem besonders zweckmäßigen Verfahren mit möglichst geringem Aufwand und mit sehr großer Güte der Lötverbindungen her-. gestellt werden kann. Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers aus lotplattierten

™ Blechen ist dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zwischenraum zwischen den Flachrohren je zwei Rohrstücke mit einem vorbestimmten innendurchmesser bereitgestellt werden, daß aus allen Blechen zur Bildung der beiden Sammelräume je zwei zylindrische Bunde nach einer Seite hochgezogen werden, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Rohrstücke entsprechen, daß zwischen die den Bunden abgekehrten Seiten von je zwei Blechen mindestens je ein Turbulenzkörper angeordnet wird, daß jene beiden Bleche durch Verformen ihrer ganzen Ränder so miteinander verbunden werden, daß sie mit Druck am Turbulenzkörper anliegen, daß dann die so zusammengesetzten Flachrohre durch die Rohrstücke mitein-

|| ander verbunden werden, indem die Bunde von einander benachbarten Flachrohren in die entgegengesetzten Enden der Rohrstücke eingesteckt werden, daß die so lose zusammengesetzten Flachrohre zusammengehalten und in einen Lötofen oder ein Lötbad eingebracht werden.

Dadurch daß die beiden ein Flachrohr begrenzenden Bleche durch Verformen ihrer ganzen Ränder so miteinander verbunden werden, daß sfemit Druck am Turbulenzkörper anliegen, stützen sich die Bleche gegenseitig mit ihren Rändern ab, so daß diese mit einem verhältnismäßig genau vorausbestimmbaren Druck anein-

209840/0358

anderliegen und so eine einwandfreie Lötung gewährleisten. Dadurch, daß die so zusammengesetzten Flachrohre durch die Rohrstücke miteinander verbunden sind, indem die Bunde voneinander benachbarten Flachrohre in die entgegengesetzten Enden der Rohrstücke eingesteckt werden, ist eine sehr einfache Verbindung der Flchrohre miteinander erreicht, wobei auch hier gewährleistet ist, daß eine einwandfreie Lotung stattfindet. Der Innendurchmesser der Rohrstücke kann nämlich mit einem verhältnismäßig genau festlegbaren Durchmesser hergestellt werden. Das gleiche gilt für die Außendurchmesser der hochgezogenen Bunde der Bleche .¹Ss ist hier lediglich notwendig, _ZUm Ausräumen der Hohlräume der Rohrstücke . und für das Hochziehen der Bunde entsprechend genau dimensionierte Werkzeuge zu benutzen, um dadurch ein genaues Einpassen der Bunde in die Rohrstücke zu erreichen.

Durch dieses genaue Einpassen der Bunde in die Rohrstücke liegen aber die Außenfläche*der Bunde und Innenflächen der Rohrstücke so genau aufeinander, daß eine einwandfreie Lötung ohne Schlußmitteleinschluß gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, daß zum Zusammenhalten der Flachrohre keine Kraft notwendig ist, da diese nur so lose zusammengehalten werden müssen, daß sie nicht auseinanderfallen. Werden nun die so zusammengehaltenen Teile in einen Lötofen oder in ein Lötbad eingebracht, dann werden die aneinanderliegenden Flächen aneinandergelötet, so daß beim Herausnehmen dieser so zusammengesetzten Teile aus dem Lötofen bzw. dem Lötbad der Wärmetauscher praktisch fertiggestellt ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehn sein, daß auf die Enden der lose zusammengesetzten Flachrohre vor dem Einbringen in den Lötofen oder das Lötbad zwei Deckel aufgesetzt werden.

209840/0358

Dadurch wird nicht nur das Zusammenhalten der Flachrohre beim Löten vereinfacht, sondern es wird dadurch auch eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers geschaffen, bei der die Deckel zweckmäßige Teile zum Einbau des Wärmetauschers bilden.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Wärmetauschers im einzelnen erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochen dargestellte Seitenansicht des Ausführungsbeispieles;

Fig. 2 eine Stirnansicht des Ausführungsbeispieles fc nach Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III in Fig. 1 ; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV in Fig. 3; Fig. 5 und 6 eine Seiten- bzw. eine Draufsicht eines Turbulenzbleches für die Flachrohre des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 1-4.

Der in der Zeichnung dargestellte Wärmetauscher kann vorzugsweise als luftgekühlter Ölkühler verwendet werden. Für das Durchströmen des Öles sind hierbei in der dargestellten Ausführungsform acht Flachrohre 21 vorgesehen, die parallel und im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Zwischenräume 22 zwischen den Flachrohren 21 sind für das Durchströmen der ™ Kühlluft vorgesehen. In diesen Zwischenräumen 22 sind Turbulenzbleche 23 angeordnet, von denen in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nur ein Teil schematisch dargestellt ist. Die Enden der Flachrohre 21 sind miteinander durch Rohrverbindungen verbunden, so daß diese Rohrverbindungen zusammen Sammelräume 25 und 26 für das zu- bzw. wegströmende öl bilden. Zum Umfassen der die Sammelräume 25 und 26 bildenden Enden der Flachrohre 21 ist je ein Deckel 27 vorgesehen.

209840/0358

Jedes der Flachrohre 21 besteht aus zwei streifenförmigen Blechen 31 und 32 (Fig. 4) zwischen denen ein Turbulenzblech 33 angeordnet ist/ das mehrere nebeneinander angeordnete und gegeneinander versetzte Reihen von Ausbuchtungen 34 aufweist/ die nach den Seiten hin offen sind und so ^ Durchbrüche 35 zum Umleiten des Öles Juden.

Die Ränder 36 des Bleches 31 sind durch eine Abkröpfung 37 von dem ebenen Teil des streifenförmigen Bleches 31 abgeteilt und zu einem U-förmigen Bogen umgeformt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weisen die Bleche 31 und 32 einen eckenlosen Zuschnitt auf/ so daß keine Schwierigkeiten bestehen, den ganzen Rand 36 des Bleches 31 mit der Abkröpfung 37 und der U-förmigen Verformung zu versehen. Dieser U-förmig geformte Rand 36 des Bleches 31 ist von einem ebenso geformten, jedoch nicht durch eine Abkröpfung vom ebenen Teil des Bleches 32 abgeteilten Rand 40 umfaßt, so daß durch diese Umfassung die beiden Bleche 31 und 32 noch vor dem Löten zusammengehalten werden.

Jedes der beiden Bleche 31 und 32 eines jeden Flachrohres 21 ist an seinen beiden abgerundeten Enden mit je einem nach außen ragenden zylindrischen Bund 38 versehen. Die Bunde 38 von zwei benachbarten Flachrohren 21 greifen in die beiden Enden von jeweils zwei Rohrstücken 39 ein, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Abstandhalter für die Flachrohre 21 dienen.

Die Bleche 31 und 32 sind lotplattiert, so daß nach entsprechender Behandlung in einem Lötofen oder einem Lötbad die sich berührenden Teile der Bunde 38 und Rohrstücke 39 aneinandergelötet sind.

Der oben beschriebene Wärmetauscher kann sehr einfach hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden für jeden Zwischenraum

209840/0358

22 zwischen den Flachrohren 21 je zwei Rohrstücke 39 bereitgestellt , die einen genau vorbestimmten Innendurchmesser haben. Aus allen für den Wärmetauscher vorgesehenen Blechen

31 und 32 wer-den dann zur Bildung der Sammelräume 25 und

38,
je zwei zylindrische Bunde/nach einer Seite hochgezogen, ^ deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Rohrstücke 39 entsprechen. Dann wird der ganze umlaufende Rand 36 der Bleche 31 nach der den Bunden 38 abgekehrten Seite mit der Abkröpfung 37 versehen und zu einem ü-förmigen Bogen verformt, wie das aus den Schnitten in den Fig. 1 und 4 ersichtlich ist. Auf das so geformte Blech 31 wird dann an die den Bunden 38 abgekehrte Seite das Turbulenzblech 33 angelegt, an das dann das Blech 32 mit seiner den Bunden 38 abgekehrten Seite angelegt wird. Die Ausbuchtungen 34 des Turbulenzbleches 33 sind hierbei so dimensioniert, daß das noch ebene Blech 32 sich in einem kleinen Abstand von dem* hochgelegten Rand 36 des Bleches 31 befindet. Anschließend werden dann die Bleche 31 und 32 so gegeneinandergedrückt, daß durch elastische Verformung des Turbulenzbleches 33

den
das Blech 32/hochgelegten Rand des Bleches 31 berührt.

Jetzt wird der ganze Rand 40 * des Bleches 32 um den Rand 36 des Bleches 31 umgelegt, so daß beide Bleche 31 und

32 gegen die elastische Verformungskraft des Turbulenzbleches

33 zusammengehalten werden und dabei die Ränder 36 und 40 der beiden Bleche mit Druck aneinanderliegen. Dann werden die so zusammengesetzten Flachrohre 21 durch die Rohrstücke 39 miteinander verbunden,' indem die Bunde 38 voneinander benachbarten Flachrohren in die entgegengesetzten Enden der Rohrstücke 39 eingesteckt werden.

Vor diesem Zusammenstecken der Fl%hrohre 21 mittels der Rohrstücke 39 werden zwischen die Flachrohre in ihre Zwischenräume Turbulenzbleche 23 für die Luft eingelegt, die ähnlich ausgebildet sind, wie die Turbulenzbleche 33 für das öl. Anschließend werden dann auf die äußeren Bunde 38' der äußeren Flachrohre 21 des so zusammengesteckten Flachrohrpaketes

209840/0358

Endrohrstücke 41 aufgesetzt, die an ihrem äußeren Ende ein Innengewinde 42 zum Einschrauben von Anschlußarmaturen 43 aufweisen. An die Außenflächen der äußeren Flachrohre 21 wird dann noch je ein Turbulenzblech 23 und an dieses je eine lötplattierte Abschlußplatte 44 angelegt. Auf die die Sammelräume 25 und 26 enthaltenden Enden des Flachrohrpaketes werden dann die Deckel 27 aufgesetzt, die das ganze Paket zusammenhalten. Die Deckel 27 weisen an ihren inneren Schmalseiten Vorspringende Warzen 45 auf, mit denen sie an den Platten 44 und den Endrohrstücken 41 anliegen. Diese Deckel 27 bestehen ebenfalls aus einem lötplattierten Material. Das so zusammengesetzte Paket wird nun in einen Lötofen oder in ein Lötbad eingebracht wo die aufeinanderliegenden Bleche durch die Lötplattierung zusammengelötet werden. Nach dem Herausnehmen dieses Paketes aus dem Lötofen bzw. dem Lötbad ist der Wärmetauscher fertiggestellt.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, werden die Turbulenzbleche 23 und 33"durch die Lötplattierung der Bleche an diesen festgelötet. Anstelle der Turbulenzbleche können andere Turbulenzkörper vorgesehen sein, die elastisch genug sind, um den Druck mit dem die Blechränder aneinandergedrückt werden, zu erzeugen. Die Bleche bestehen vorzugsweise aus Aluminium.

- 10 -

209840/0358

Claims

10 -

Patentansprüche

lV Wärmetauscher mit parallel zueinander angeordneten Flachrohren, deren Durchflußräume an beiden Enden mit Sammelräumen für ein Fluid verbunden und von je zwei Blechen sowie von Verbindungsteilen begrenzt sind, die beide Bleche an ihren sich in der Durchflußrichtung erstreckenden Rändern durch Verlöten miteinander verbinden, und mit mindestens einem/Durchflußraum eines jeden Flachrohres angeordneten Turbulenzkörper , dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsteile der je ein Flachrohr (21) bildenden beiden Bleche(31, 32) der um den ganzen Rand des ersten Bleches (31) umgeformte Rand (40) des zweiten Bleches (32) vorgesehen " ist, daß der Turbulenzkörper (33) eines jeden Flachrohres (21) zwischen den beiden Blechen (31, 32) desselben eingespannt ist, daß .zur Bildung der Sammelräume (25, 26) zwischen den einander zugekehrten Blechen der je einander benachbarten Flachrohre (21) an beiden Enden dieser Rohrstücke (39) angeordnet sind, in die aus den Blechen (31, 32) hochgezogene Bunde (38) eingreifen, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Rohrstücke (39) entsprechen, und daß die aneinanderliegenden Teile der Bleche (31, 32) und der Rohrstücke (39) aneinandergelötet sind.

2) Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umfassen der je einen Sammelraum (25, 26) bildenden Enden der Flachrohre (21) je ein Deckel (27) vorgesehen ist.

209840/03B8

3) Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Turbulenzkörper Turbulenzbleche (33) vorgesehen sind, deren an den Blechen (31, 32) anliegenden Teile an jenen angelötet sind.

ΐ ι st

4) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (36, 40) der Bleche (31, 32) im wesentlichen U-förmig gebogen sind.

5) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (31, 32) einen langgestreckten eckenlosen Zuschnitt aufweisen.

6) Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1-5, aus lotplattierten Blechen, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zwischenraum (22) zwischen den Flachrohren (21) je zwei Rohrstücke (39) mit einem vorbestimmter Innendurchmesser bereitgestellt werden, daß aus allen-Blechen (31, 32) zur Bildung der beiden Sammelräume (25, 26) je zwei zylindrische Bunde (38) nach einer Seite hochgezogen werden, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Rohrstucke (39) entsprechen, daß zwischen die den Bunden (38) abgekehrten Seiten von je zwei Blechen (31,32) mindestens je ein Turbulenzkörper (33) angeordnet wird, daß jene beiden BlecheAdurch Verformen ihrer ganzen Ränder (36, 40) so miteinander verbunden werden, daß sie mit Druck am Turbulenzkörper (33) anliegen, daß dann die so zusammengesetzten Piachrohre (21) durch die Rohrstücke (39) miteinander verbunden werden, indem die Bunde (38) von einander benachbarten Flachrohren (21) in die entgegengesetzten Enden der Rohrstücke (39) eingesteckt werden, daß die so lose zusammengesetzten Flachrohre (21) zusammengehalten und in einen Lötofen oder in ein Lötbad eingebracht werden.

209840/0358

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Enden der lose zusammengesetzten Flachrohre (21) vor dem Einbringen in den Lötofen oder das Lötbad zwei Deckel (27) aufgesetzt werden.

209840/0358