DE2125671A1

DE2125671A1 - Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern mit Rohrbündeln

Info

Publication number: DE2125671A1
Application number: DE19712125671
Authority: DE
Inventors: Andre Meudon Hauts de Seine Chattet (Frankreich)
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1970-05-25
Filing date: 1971-05-24
Publication date: 1971-12-02
Also published as: DE2125671C3; ES391326A1; FR2088166A1; GB1344913A; DE2125671B2; BE767509A; FR2088166B1

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL·. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE

D-8000 Mönchen ei · Arabellastrasse 4 · telefon ((mn) 91 ιο87

SOCIEiEE ANONYME DES USINES GHAUSSON, AsniSres, Hauts de Seine / Frankreich

Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern mit Rohrbündeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kühlern, die mindestens Sammelplatten aus Kunstharz und ein metallisches Rohrbündel aufweisen, das aus mit Wärmeabfuhrorganen verbundenen Umlaufrohren besteht.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Montage und dichten Befestigung der Bohrplatten und gegebenenfalls der aus Kunstharz bestehenden Wasserkästen mindestens an den Enden der metallischen Rohre des eigentlichen Kühlerrohrbündels zu schaffen.

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Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des Rohrbündels zwischen Matrizenhälften angeordnet werden, die eine geringere Höhe als die Rohre aufweisen, daß auf die herausragenden !Teile der Rohre nicht perforierte Sammelplatten aus Kunstharz aufgelegt werden, daß diese Sammelplatten zwischen zwei Backen eingeklemmt werden, von denen mindestens eine mit einem Ultraschallfrequenzgenerator verbunden ist, und daß diese Frequenz angelegt wird, bis die Rohre durch die Sammelplatten hindurchtreten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Auf dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen senkrechtenSchnitt, der die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.

Fig. 2 einen Schnitt etwa nach der Linie H-II von Fig.T.

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Einzelheit, die eine andere Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. ,

Fig. 4 einen Fig. 3 entsprechenden Schnitt durch eine Einzelheit einer Abwandlung.

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 1 durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI von Fig. 5.

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Fig· 7 und 8 vergrößerte Schnitte durch eineEinzelheit,

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt durch eine Einzelheit einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1o eine perspektivische Darstellung einer Einzelheit.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch, auf welche Weise die Rohre 1 eines Kühlerrohrbündels mit den aus Kunstharz, insbesondere einem thermoplastischen Harz von gewisser Steifigkeit, bestehenden Sammelplatten 2 und 3 verbunden werden. Besonders eignen sich hierbei geladene oder nicht geladene Harze aus der Gruppe der Polypropylenoxide.

Die Rohre 1 werden beispielsweise in zwei Reihen a und b in die Ausschnitte 4· von zwei Matrizenhälften 5 und 6 eingesetzt, die durch eine ein Distanzstück bildende Platte 7 voneinander getrennt sind. Die Breite dieser Platte ist gleich dem Abstand zwischen den beiden Reihen a und b der Rohre. Die Höhe der Matrizenhälften 5 und 6 ist kleiner als die Länge der Rohre 1, so daß diese an beiden Seiten aus den Matrizenhälften um einen Betrag herausragen, der mindestens gleich der Summe der Stärken der beiden Sammelplatten ist. DieSammelplatte 3 wird auf einen Tisch 8 aufgesetzt und auf die Oberseite der Rohre 1 wird die Sammelplatte 2 aufgelegt. Auf diese wird eine Platte 9, eine sogenannte Sonotrode, eines Ultraschallgenerators aufgelegt.

Der Tisch 8, der einen Amboß bildet, und die Sonot-rode 9 besitzen den Rohren 1 gegenüberstehende Aussparungen 1o, deren Aufgabe aus dem Nachstehenden hervorgeht. Die Sonotrode 9 wird auf die Enden der Rohre aufgelegt und übt auf

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diese einen Druck von zweckmäßigerweise etwa 50 Bar aus und wird in Schwingungen einer Frequenz von beispielsweise etwa 20 000 Hz versetzt.

Die Matrizenhälften 5 und 6 sowie die Platte 7 halten die Rohre 1 in der richtigen Stellung und verhindern bei Einwirkung der Schwingungen ein Verbiegen der Bohre.Ferner bewirken sie eine übertragung der von der Sonotrode ^ 9 ausgesendeten und auf die Sammelplatte 2 einwirkenden Schwingungen. Die Schwingungen bewirken ein allmähliches Schmelzen des Werkstoffs der Sammelplatten 2 und 3, der mit den Enden der Rohre 1 in Berührung steht, so daß die Enden der Rohre in die Sammelplatten eindringen und diese vollständig durchqueren. Dadurch werden die Sammelplatten genau auf das Profil der Rohre ausgestanzt, wobei Abfallstücke entstehen, die in die Aussparungen 1o eindringen. Die Matrizenhälften 5 und 6 bilden Anschläge für die Sammelplatten, wenn diese um einen ausreichenden Betrag aufgeschoben sind. Auf diese Weise wird die endgültige Befestigung der Rohre in den Sammelplatten erreicht, ohne daß diese zuvor durchbohrt werden müssen.

Das auf diese Weise gebildete Rohrbündel kann nun abgenommen werden, indem die Matrizenhälften 5» 6 in Richtung der Pfeile f1 und f2 und die Platte 7 in Richtung des Pfeils f3 entfernt werden. Zur Fertigstellung des Rohrbündels können anschließend zwischen die Rohre 1 gewellte Bänder, die durch Verkleben o.a. befestigt werden, oder ausgeschnittene Rippen eingesetzt werden, die abwechselnd von der einen und der anderen Seite des Rohrbündels aus eingeführt werden. Anschließend können auf die Sammelplatten 2 und 3 Wasserkästen aufgesetzt werden, die auf ^ede beliebige geeignete Weise befestigt werden können. Zuvor können die Außenseiten der Sammelplatten 2 und 3 nötigenfalls mit einem abdichtenden überzug versehen werden.

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Zur Bildung der Wasserkästen kann erfindungsgemäß vorzugsweise auf die auf Fig· 3 und 4 dargestellte Weise vorgegangen werden. Hierbei werden Wasserkästen 11 benutzt, die ebenfalls aus Kunstharz, beispielsweise aus demselben Harz wie die Sammelplatten 2 und 3» bestehen. Der untere Rand 12 der Wasserkästen wird mit mindestens einer Rippe 13 versehen, die mit Druck und unter Einwirkung von Ultraschall an den Umfang der Sammelplatte angelegt wird, wodurch der Wasserkasten mit der Rohrplatte zu einem einstückigen Körper verschweißt wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß die Montage der Wasserkästen vor Entnahme des Rohrbündels aus den Matrizenhälften 5 und 6 vorgenommen werden kann. Hierzu ist nämlich lediglich anstelle der Sonotrode 9 von Fig. 1 eine Sonotrode 14 mit einem sich über den Umfang erstreckenden und auf dem Rand 12 des Wasserkastens aufliegenden Rand 15 oder gegebenenfalls auch dieselbe Sonotrode 9 zu benutzen, die direkt auf der Oberseite des Wasserkastens 4 aufliegt (vgl. Fig. 4).

Diese Ausführungsform ist besonders zweckmäßig, da hierbei lediglich die Wasserkästen einerseits zwischen die Sonotrode 9 und die Sammelplatte 2 und andererseits zwischen die Sammelplatte 3 und den Tisch 8 einzusetzen sind, ohne daß hierzu der aus den beiden Matrizenhälften bestehende Montagerahmen verschoben zu werden braucht. Die Sonotroden 9 und der Tisch 8 können nämlich ohne Schwierigkeit als^bewegliche Backen ausgebildet sein, zwischen welchen ein Tragrahmen für die Matrizenhälften vorgesehen ist. In diesem Fall wird die auf Fig.1 dargestellte Anordnung um 90° gedreht, so daß die Rohre 1 sich beispielsweise waagerecht erstrecken.

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Fig. 5 zagt eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher iii einem bekannten Verfahren das Kühlerröhrbündel hergestellt wird, d.h. bei welchem die Rohre 1 durch Verlöten, Verschweißen, Verkleben u.dgl. mit den Wärmeabführorganen 16 verbunden werden, die auf den Fig. 5 und 6 als gewellte Eiiäagebänder dargestellt sind. Zweckmäßigerweise wird das Kühlerrohrbündel 1
mit seitlichen Wangen 17, 17a versehen, die zur Befestigung des fertigen Kühlers auf einem Träger, beispielsweise der Fahrzeugkarosserie, dienen. Wie Fig. 6 zeigt, sind die Matrizenhälften 5a, 6a hierbei so ausgebildet, daß sie das Rohrbündel umschließen und gleichzeitig an den Wangen 17» 17a und an den Eintritts- und Austrittskanten der Wärmeabfuhrorgane 16 sowie gegebenenfalls an den Seiten der Rohre 1 anliegen.

Zweckmäßigerweise sind die Wangen 17» 17a höher als die Rohre. Zur Montage der Sammelplatten 2 und 3 wird, wie oben anhand von Fig. 1 beschrieben wurde, vorgegangen, so daß zunächst die Wangen 17» 17a in die Sammelplatten 2 und 3 und dann die Enden der Rohre 1 in die Sammelplatten eintreten. Es wurde festgestellt, daß die
Rohre, die von den an ihnen angeschweißten oder angelöteten Wärmeabfuhrorganen gehalten werden, einen ausreichend festen Block bilden, um den Druck derSonotrode 9 und die von dieser übertragenen Schwingungen ohne Verformung aushalten zu können, wenn der von dem Rohrbündel gebildete Block auf die beschriebene Weise von den ü-förmigen Matrizenhälften 5a, 6a gehalten wird.

Zur Befestigung der Wasserkästen wird ebenfalls auf die oben beschriebene Weise vorgegangen, d.h. es werden
zweckmäßigerweise Wasserkästen 11 (Fig. 7 dund 8) benutzt, deren Rand 12 mit dem vorstehenden Teil der Wangen 17, 17a zusammentrifft. Wenn die Rippen 13 des Ran-

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des 12 durch Einwirkung von Ultraschallschwingungen mit den Sammelplatten verschweißt werden, treten die Wangen in den Rand 12 ein und werden in diesem verankert, wodurch der Zusammenbau eine hohe Festigkeit erhält.

Fig. 9 zeigt, wie das oben beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann, um gleichzeitig mit der* Montage der Sammelplatten deren vollkommene Dichtigkeit an den Rohrenden zu erreichen. Zu diesem Zweck wird jede Sammelplatte 2a aus zwei einander ergänzenden, selbst ineinandergreifenden Elementen 18, 18a aus Kunstharz gebildet. Diese Elemente besitzen an jeder öffnung für ein Rohr Vertiefungen 19 und gegebenenfalls auch an deren Boden kleine Austiefungen 2o, durch welche die Sammelplatten bei Aufsetzen auf die Rohrenden zentriert werden. In den Raum zwischen den beiden Elementen 18, 18a wird zumindest in den Bereichen zwischen einer Vertiefung 19 der entsprechenden Erhebung des anderenElements ein nicht polymerisiertes Harz 21 eingefüllt oder eine biegsame Dichtung eingelegt. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, Harz einzufüllen, da dies bequem durch einfaches Bestreichen einer der Seiten der beiden Elemente 18 oder 18a, beispielsweise der Unterseite des Elements 18, erreicht werden kann. Wird dieser Auftrag mechanisch vorgenommen, so ist das Harz nämlich bestrebt, die Vertiefungen zu füllen.

Bei Einwirken der Schwingungen auf die Sammelplatten werden die Elemente 18, 18a gegeneinander gedruckt, so daß das nicht polymerisierte Harz gegen die Wandungen der Eohre 1 gepreßt wird. Die bei dem Eindringen der Rohre 1 entwickelte Hitze, durch welche das die Elemente 18, 18a bildende Harz schmilzt, wird auf das nicht

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polymerisierte Harz 21 übertragen und bewirkt dessen Polymerisierung, so daß mit dem Harz anschließend eine Abdichtung und gleichzeitig die Verbindung der beiden die Sammelplatte bildenden Elemente 18, 18a erreicht wird.

Die Bammelplatten können auf verschiedene Weise, insbesondere durch Gießen, hergestellt werden. Sie können jedoch auch endlos hergestellt werden, was wirtschaftlicher ist. In diesem Fall wird, wie Fig. 1o zeigt, ein aus Harz bestehendes Band 21 benutzt, das zwischen zwei Prägewalzen 22, 25 hindurchläuft, die in dieses Band 21 die Vertiefungen 19 einpressen. Hierbei wird das Band 21 entweder durch Wärmeleitung oder durch dielektrische Erhitzung erwärmt.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt zahlreiche Änderungen zu. Die Erfindung betrifft auch die in diesem Verfahren hergestellten Kühler.

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Claims

Patenta n Sprüche

Verfahren zur Herstellung von Kühlern mit Rohrbündeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) des Rohrbündels zwischen Matrizenhälften (6, 5) angeordnet werden, die eine geringere Höhe als die Rohre aufweisen, daß auf die herausragenden Teile der Rohre nicht perforierte Sammelplatten (2, 3) aus Kunstharz aufgelegt werden, daß diese Sammelplatten zwischen zwei Backen (8, 9) eingeklemmt werden, von denen mindestens eine (9) mit einem Ultraschallfrequenzgenerator verbunden ist, und daß diese Frequenz angelegt wird, bis die Rohre durch die Sammelplatten hindurchtreten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf $eäe Sammelplatte (2, 3) nach deren Durchbohrung durch die Rohre (1) des Rohrbündels ebenfalls aus Kunstharz bestehende Wasserkästen (11) aufgelegt werden, und daß man auf die Wasserkästen und die Sammelplatten wieder Hochfrequenzschwingungen einwirken läßt, die deren gegenseitige Verschweißung bewirken.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sammelplatte (2a) aus selbst ineinandergreifenden, einander ergänzenden Elementen (18, 18a) gebildet wird, daß zwischen diese Elemente eine Schicht aus nicht polymerisiertem Harz (21) eingebracht wird, und daß diese beiden Elemente und die aus nicht polymerisiertem Harz bestehende Schicht mittels der Rohre

(1) und der Einwirkung von Ultraschall durchbohrt werden, daß die bei der Durchbohrung durch Ultraschall entstehende Hitze die Polymerisierung des zwischen diesen Elementen befindlichen Harzes bewirkt.

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4·. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sammelplatten (2a) bildenden Elemente (18, 18a) aus einem endlosen, aus Kunstharz bestehenden Band (21) hergestellt werden, in welches der Form der Rohre (1) ähnlich geformte Vertiefungen (19) eingeprägt werden, die Aufnahmeräume für das nicht polymerisierte Harz bilden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sammelplatten (2a) zusätzliche Austief ungen (2o) gebildet werden, durch welche diese sich auf den Enden der Rohre (1) selbst zentrieren.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,'dadurch gekennzeichnet, daß auf eine der bekannten Weisen ein aus Umlaufrohren (1), diese voneinander trennenden Wärmeabfuhrorganen (16) und seitlichen Wangen (17, 17a) bestehendes Rohrbündel hergestellt wird, daß dieses Rohrbündel fest zusammengebaut und zwischen zwei Matrizenhälften (5a, 6a) gelegt wird, und daß Sammelplatten (2, 3) durch Einwirkung von Ultraschall auf diese aufgebracht werden, wobei die mit den Rohren verbundenen Wärmeabfuhrorgane mit den das Rohrbündel enthaltenden Matrizenhälften zusammenarbeiten, um während der Einwirkung des Ultraschalls, der die Fertigstellung und Anbringung der Sammelplatten gewährleistet, die Rohre zu versteifen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wangen (17, 17a) des Rohrbündels länger als die Rohre (1) ausgebildet werden, so

<feß die Enden der Wangen bei Anbringung der Sammelplatten (2, 3) diese Sammelplatten und anschließend einen durch Ultraschall am Umfang der Sammelplatten angeschweißten Rand (12) der aus Kunstharz bestehenden Wasserkäsfcten (ti) durchbohren.

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8. Ein in dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellter Kühler.

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