DE2125671C3

DE2125671C3 - Verfahren zur Herstellung von Kühlern

Info

Publication number: DE2125671C3
Application number: DE2125671A
Authority: DE
Inventors: Adre Meudon Hauts-De- Seine Chartet (Frankreich)
Original assignee: Sa Des Usines Chausson Asnieres Hauts-De-Seine (frankreich)
Current assignee: Sa Des Usines Chausson Asnieres Hauts-De-Seine (frankreich)
Priority date: 1970-05-25
Filing date: 1971-05-24
Publication date: 1980-09-04
Also published as: ES391326A1; DE2125671A1; GB1344913A; DE2125671B2; BE767509A; FR2088166A1; FR2088166B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kühlern mit zwischen Sammelplatten angeordneten Rohrbündeln.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 23 03 416 bekannt Demgemäß wird ein Wärmetauscher hergestellt, dessen Sammelpiatten aus chloriertem Gummi und Neopren besteht Die Rohrplatten sind mit vorgeformten Löchern zur Aufnahme der Rohre versehen.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre des Rohrbündels zwischen Matrizenhälften angeordnet werden, die eine geringere Höhe als die Rohre aufweisen, daß auf die herausragenden Enden der Rohre nicht perforierte Sammelplatten aus Kunstharz aufgelegt werden, daß diese Sammelplatten zwischen zwei Backen eingeklemmt werden, an deren mindestens eine mit einem Ultraschallfrequenzgenerator Ultraschall angelegt wird, bis die Rohre durch die Sammelplatten hindurchtreten.

Erfindungsgemäß erfolgt eine endgültige Befestigung der Rohre in den Sammelplatten in einem Arbeitsgang mit dem Aufbringen der Rohre auf die Sammelplatten, ohne daß diese entsprechend einem gesonderten Arbeitsgang zuvor mit Löchern versehen werden müssen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Kühler und die Hilfsmittel zur Durchführung des Verfahrens zu dessen Herstellung,

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene U-II in Fig. 1,

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

Fig.4 einen Fig.3 entsprechenden Schnitt durch eine Einzelheit einer abgewandelten Ausführungsform,

F i g. 5 einen Schnitt gemäß F i g. 1 durch eine andere Ausführungsform,

F i g. 6 einen Schnitt in der Ebene VI-VI in F i g. 5,

Fig. 7 und 8 vergrößerte Schnitte durch eine Einzelheit,

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

Fig. 10 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 einer bestimmten Steifigkeit, bestehenden Sammelplat-

ten 2 und 3 verbunden werden. Besonders eignen sich hierbei gefüllte oder nicht gefüllte Harze aus der Gruppe der Polypropylenoxide.

Die Rohre 1 werden beispielsweise in zwei Reihen a und b in Ausschnitte 4 von zwei Matrizenhälften 5 und 6 eingesetzt, die durch eine ein Distan^stück 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 to diese an beiden Seiten aus den Matrizenhälften um einen Betrag herausragen, der mindestens gleich der Summe der Materialstärken der beiden Sammelplatten ist Die Sammelplane 3 wird auf eine Platte 8 aufgesetzt und auf die Oberseite der Rohre 1 wird die Sammelplatte 2 aufgelegt. Auf diese wird eine weitere Platte 9, eine sogenannte Sonotrode, eines Ultraschallgenerators aufgelegt

Die Platte 8, die einen Amboß bildet und die Sonotrode 9 besitzen den Rohren 1 gegenüberstehende Aussparungen 10, deren Aufgabe aus dem Nachstehenden hervorgeht Die Sonotrode 9 wird auf die Enden der Rohre aufgelegt und übt auf 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 Rohre. Ferner bewirken sie eine Übertragung der von der Sonotrode 9 ausgesendeten und auf die Sammelpsatte 2 einwirkenden Schwingungen. Die Schwingungen bewirken ein allmähliches Schmelzen des Werkstoffs der Sammeiplatten 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 10 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 Rohrbünde! kann nun abgenommen werden, indem die Matrizenhälften 5,6 in Richtung der Pfeile f\ und /2 und die Platte 7 in Richtung des Pfeils /"3 entfernt werden. Zur Fertigstellung des Rohrbündels können anschließend zwischen die Rohre 1 gewellte Bänder, die durch Verkleben o. ä. befestigt werden, oder ausgeschnittene Rippen eingesetzt werden, die abwechselnd von der einen und der anderen Seite des Rohrbündels aus eingeführt weiden. Anschließend können auf die Sammelplatten 2 und 3 Wasserkästen aufgesetzt werden, die auf jede beliebige geeignete Weise befestigt werden können. Zuvor können die Außenseiten der Sammelplatten 2 und 3 nötigenfalls mit einem abdichtenden Überzug versehen werden.

Zur Bildung der Wasserkä ten kann 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 F i g. 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 aufliegt (vgl. F ig. 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 die Platte 8 einzusetzen sind, ohne daß hierzu der aus den beiden Matrizenhälften bestehende Montagerahmen verschoben zu werden braucht Die Sonotroden 9 und die Platte 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 F i g. 1 dargestellte Anordnung um 90° gedreht, so daß die Rohre 1 sich beispielsweise waagerecht erstrecken.

F i g. 5 zeigt eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher in einem bekannten Verfahren das Kühlerrohrbündel hergestellt wird, d. h. bei welchem die Rohre 1 durch Verlöten, Verschweißen, Verkleben u. dgl. mit den Wärmeabfuhreinrichtungen 16 verbunden werden, die auf den F i g. 5 und 6 als gewellte Einlagebänder dargestellt sind. Zweckmäßigerweise wird das Kühlerrohrbündel 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 anhand von Fig. 1 beschrieben wurde, so vorgegangen, 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 Wärmeabfuhreinrichtungen gehalten werden, einen ausreichend festen Block bilden, um den Druck der Sonotrode 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 U-förmigen Matrizenhälften 5a, 6a gehalten wird.

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

F i g. 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 Bauelementen 18,18a aus Kunstharz gebildet. Diese Bauelemente besitzen an jeder öffnung für ein Rohr Vertiefungen 19 und gegebenenfalls auch an deren Boden kleine Austiefungen 20, durch welche die Sammelplatten beim Aufsetzen auf die Rohrenden zentriert werden. In den Raum zwischen den beiden Bauelementen 18,18a wird zumindest in den Bereichen zwischen einer Vertiefung 19 der entsprechenden Erhebung des anderen Bauelements eine Schicht 21 aus polymerisiertem Harz eingefüllt oder eine biegsame Dichtung eingelegt. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, Harz einzufüllen, da dies bequem durch einfaches Bestreichen einer der Seiten der beiden Bauelemente 18 oder 18a, beispielsweise der Unterseite des Bauelementes 18, erreicht werden kann. Wird dieser Auftrag mechanisch vorgenommen, so ist das Kunstharz nämlich bestrebt, die Vertiefungen zu füllen.

Bei Einwirken der Schwingungen auf die Sammelplatten werden die Bauelemente 18, 18a gegeneinander gedruckt, so daß das nicht polymerisierte Harz gegen die Wandungen der Rohre 1 gepreßt wird. Die bei dem Eindringen der Rohre 1 entwickelte Hitze, durch welche das die Bauelemente 18, 18a bildende Kunstharz schmilzt, wird auf das nicht polymerisierte Harz übertragen und bewirkt dessen Polymerisierung, so daß mit dem Kunstharz anschließend eine Abdichtung und

ίο gleichzeitig die Verbindung der beiden die Sammelplatte bildenden Bauelemente 18,18a erreicht wird.

Die Sammelplatten 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. 10 zeigt, für die Schicht 21 ein aus Harz bestehendes Band benutzt, das zwischen zwei Prägewalzen 22, 23 hindurchläuft, die in dieses Band 21 die Vertiefungen 19 einpressen. Hierbei wird das Band 21 entweder durch Wärmeleitung oder durch dielektrische Erhitzung erwärmt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kühlern mit zwischen Sammelplatten angeordneten 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 Enden der Rohre nicht perforierte Sammelplatten (2, 3) aus Kunstharz aufgelegt to werden, daß diese Sammelplatten zwischen zwei Platten (8, 9) eingeklemmt werden, an deren mindestens eine mit einem Ultraschallfrequenzgenerator Ultraschall angelegt wird, bis die Rohre durch die Sammelplatten hindurchtreten. ι s

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf jede Sammelplatte (2,3) nach deren Durchbohrung durch die Rohre (1) des Rohrbündels ebenfalls aus Kunstharz bestehende Wasserkästen (U) aufgelegt werden, und daß man auf die Wasserkästen und die Sammelplatten wieder Ultraschallschwingungen einwirken läßt, die deren gegenseitige Verschweißung bewirken.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sammelplatte (2a) aus selbst ineinandergreifenden, einander ergänzenden Bauelementen (18, ISa) gebildet wird, daß zwischen diese Bauelemente eine Schicht (21) aus nicht polymerisiertem Kunstharz eingebracht wird, und daß diese beiden Bauelemente und die aus nicht polymerisiertem Kunstharz 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 Bauelementen befindlichen Kunstharzes bewirkt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sammelplatten (2a) bildenden Bauelemente (18, \%a) und die zwischen diesen angeordnete Schicht (21) ganz aus einem' endlosen Kunstharzband hergestellt werden, in welches der Form der Rohre (1) ähnlich geformte Vertiefungen (19) eingeprägt werden, die Aufnahmeräume für das nicht polymerisierte Kunstharz bilden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sammelplatten (2a) zusätzliche Austiefungen (20) gebildet werden, durch welche diese sich auf den so Enden der Rohre (1) selbst zentrieren.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein aus Rohren (1), diese voneinander trennenden Wärmeabfuhreinrichtungen (16) und seitlichen Wangen (17, YJa) bestehendes Rohrbündel hergestellt wird, daß dieses Rohrbündel 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 Wärmeabfuhreinrichtungen 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 Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wangen (17, YJa) des Rohrbündels länger als die Rohre (1) ausgebildet werden, und daß 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 Wasserkästen (11) durchbohren.