DE2129096C2

DE2129096C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2129096C2
Application number: DE2129096A
Authority: DE
Inventors: Walter Paris Fieni
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1970-06-11
Filing date: 1971-06-11
Publication date: 1985-11-14
Also published as: FR2093349A5; ES199398U; ES199398Y; GB1353928A; DE2129096A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit Rohren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Wärmetauscher ist in dem älteren deutschen Patent 17 51 710 beschrieben. Die röhrenförmigen Teile der Dichtung, d. h. die Dichtungskragen, sind bei diesem Wärmetauscher in entgegengesetzter Richtung zum Wasserkasten ausgerichtet und wirken mit den zylindrischen Aufweitungen der Rohre und den Kragen am Sammler zusammen. Die Abdichtung erfolgt dabei jeweils durch den Klemmsitz des Dichtungskragens zwischen dem Kragen des Sammlers und dem aufgeweiteten zylindrischen Rohrabschnitt, wodurch zugleich die mechanische Befestigung sichergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von diesem Stand der Technik, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem insbesondere unter der Einwirkung der von dem in den Rohren umlaufenden Fluid entwikkellcn Druckkräfte die Dichtigkeit der Rohrdurchführung durch die Wand erhöht ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Dichtung und die röhrenförmigen Teile sind erfindungsgemäß auf derselben Seite der Wand des Sammlers angeordnet Durch diese Ausbildung der Dichtung werden die Rohrenden und die Enden der an der Wand des Sammlers vorgesehenen Kragen geschützt, und es wird verhindert, daß sich Verschmutzungen oder vom umlaufenden Fluid transportierte Feststoffpartikel verkeilen und zwischen dem Ende eines Rohrs und dem entsprechenden Ende einer Dichtungsverbindung oder dem Kragen des Sammlers ansammein.

Außerdem wird durch die vorteilhafte Ausbildung der Rohrenden und das Zusammenwirken mit den röhrenförmigen Dichtungsteilen die Anlage der Dichtung an die Rohre durch den Druck des im Wasserkasten vorhandenen Fluids verstärkt Die auf die Dichtungsteile ausgeübte Keilwirkung und damit die Dichtigkeit sind umso größer, je größer die Verformung des Rohrendes ist Diese vorteilhafte Anordnung trägt zur Dichtigkeit des Rohrdurchgangs durch die Wand bei bzw. gewährleistet sie.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sind zylindrische Lippen koaxial zu den röhrenförmigen Teilen der Dichtung angeordnet, und besitzen einen kleineren Innendurchmesser als die röhrenförmigen Teile. Hierdurch sind die Dichtigkeit des Rohrdurchgangs durch die Wand und die mechanische Rohrhalterung verbessert

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist die Dichtwirkung jeweils durch das Zusammenwirken der röhrenförmigen Teile der Dichtung mit einem weiteren aufgeweiteten Abschnitt des Rohrs erhöht

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Rohrs, das an seinen Enden montiert wird,

F i g. 2 in größerem Maßstab einen Axialschnitt eines Rohrendes vor der Einführung eines Dornes,
Fig.3 eine Ansicht analog zu Fig.2, aber während des Eintritts des Domes,

Fig.4 eine Ansicht analog zu Fig.3, aber in der Endphase des Dorneintritts,

Fig.5 eine Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels,

Fig.6 eine Schnittansicht einer Dichtung für einen einrohrigen Wärmetauscher,

F i g. 7 eine Ansicht einer anderen Dichtung für einen einrohrigen Wärmetauscher,

F i g. 8 und 9 Ansichten von Dichtungen analog zu den beiden vorhergehenden Figuren, jedoch für Rohrbündelwärmetauscher,

F i g. 10 eine Draufsicht der Dichtung nach F i g. 8,

F i g. 11 in größerem Maßstab eine Schnittansicht eines Teils der Dichtung nach F i g. 10 und

F i g. 12 eine Schnittansicht in der Nähe des Anschlusses einer Sammlerplatte an einen Wasserkasten, bei dem eine erfindungsgemäße Dichtung eingefügt ist.

F i g. 1 zeigt ein Rohr 11 aus gut wärmeleitendem und dehnbarem Metall, vorzugsweise aus Kupfer, dessen Körper mit Rippen 12 versehen ist. Das Rohr 11 wird mit seinen rippenfreien Enden 13 und 14 in die koaxialen Löcher 15| und 152 eingeführt, die mit Kragen 17|, 17> zweier paralleler Platten 16| und I62 umgeben sind. Der b5 Durchmesser der Innenfläche 18 der Kragen 17 ist größer als der Durchmesser der Außenfläche 19 des Rohres (vgl. F ig. 2).

Vor der Einführung des Rohres 11 wird dieses mit

einer Dichtung 20 aus weichem Material versehen, die einen ersten röhrenförmigen Teil 23, dessen Innenfläche 30 einen Durchmesser aufweist, der demjenigen der Innenfläche 18 des Kragens 17 im wesentlichen gleich ist, und einen zweiten im wesentlichen flachen ringförmigen Teil 38 umfaßt, der sich radial zu Teil 23 erstreckt

Gegenüber den Öffnungen 24i und 242 des so angeordneten Rohrs 11 werden Dorne 25i und 252 angesetzt, die anschließend in die den Rohren gegenüberliegenden Öffnungen mit einer durch die Pfeile /1 und /2 (vgl. Fig. 1) schernatisch dargestellten Bewegung mit Gewalt eingeführt werden.

Wie Fi g. 2 veranschaulicht, ist jeder der Dorne 25i.2 etwa halbkugelförmig ausgebildet und weist ein zylindrisches Ende 26 auf, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Innenfläche 18 des Kragens 17. Letzterer Durchmesser ist etwas kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Endes 26 zuzüglich der doppelten Dicke des Rohres 11. Der Dorn 2S₁ bzw. 252 endet in einer abgerundeten Vorderfläche 28. Jeder Dorn 25j.2 verlängert sich um einen anderen zylindrischen Teil 29 mit größerem Durchmesser, der etwas größer als derjenige der Innenfläche 30 des Teils 23 bzw. der Lippe der Dichtung 20 ist, wobei der Durchmesser der Innenfläche 30 des Teils 23 etwas kleiner ist als derjenige des zylindrischen Teils 29 zuzüglich der doppelten Dicke des Rohres 11. Das zylindrische Ende 26 und Teil 29 des Doms 25| bzw. 252 sind durch einen kegelstumpfförmigen Teil 31 verbunden, und der zylindrische Teil 29 ist durch einen kegelstumpfförmigen Teil

33 mit dem Körper 32 des Doms verbunden.
Während einer ersten Phase der Annäherung der

Dorne 25i und 252 werden die Enden 13 und 14 des Rohrs 11 durch das Eindringen der Enden 26 des Doms in diese Rohrenden aufgeweitet, wie in Fig.3 dargestellt.

Wird die Annäherung fortgesetzt, dann bildet das ΕΛ-dc 26 des Doms in dem Rohr 11 ein aufgeweitetes Teil

34 (vgl. F i g. 4), welches das Rohr stark gegen den Kragen 17 drücAt, und der Teil 29 des Dorns 251, der einen größeren Durchmesser als das Ende 26 aufweist, bildet in dem Rohr 11 ein zweites aufgeweitetes Teil 35 mit größerem Durchmesser als demjenigen der Aufweitung des Teils 34, durch die die Außenfläche 36 des Rohrs gegen die Innenfläche 30 des Teils 23 anliegt, der eine etwas kegeistumpfförmige Form annimmt.

Die kegelstumpfförmigen Teile 33 der Dorne 25i.2 bewirken Aufweitungen 37 der Rohre 11, die eine relative Abstandsänderung der Sammlerplatten 16 unter dem Einfluß des Fluiddrucks nicht zulassen, der in den dieae Platten abgrenzenden Kammern bzw. den Wasserkiisten herrseid.

Das Rohr wird vor allem durch das Zusammenwirken seines Teils 34 mit dem Kragen 17 gehalten.

Die Dichtigkeit des Zusammenbaus erfolgt durch d?s Zusammenwirken des röhrenförmigen Teils 23 der Dichtung mit dem erweiterten Teil 35 des Rohrs. Die Aufweitung 37 am Ende des Rohrs 11, die letzteres gegen den Endteil des Teils 23 der Dichtung drückt, begünstigt die Dichtigkeit, wobei die sich daraus ergeben- 6Q de Keilwirkung und die Dichtigkeit umso größer sind, je größer die Verformung des Rohrendes ist.

Es wurde festgestellt, daß die mechanischen Kräfte\ die bei einem solchen Zusammenbau auf das Rohr wirken können, vor allen diejenigen Kräfte, die dazu bei- o5 tragen, die Rohrachse von der Senkrechten zu der Siimmlerplatte 16 zu verschieben, wie es manchmal bei der Handhabung des Wärmetauschers vor seiner Montage an das dazugehörige Gerät vorkommt, die Dichtigkeit des Zusammenbaus nicht verändern.

Bei einer Serienfertigung werden so die Betriebsstörungen vermieden, die bisher manchmal beim Anlaufen eines Geräts eintraten und einen Ausbau und Verschrottung notwendig machten.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform gemäß F i g. 5 umfaßt die Dichtung 20a, ausgehend von der vorgenannten Form, eine Lippe 21, deren Außenfläche 22 einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich demjenigen der Innenfläche 18 des Kragens 17 ist, und einen zweiten röhrenförmigen Teil 23a mit größerem Durchmesser. Durch Annäherung der Dome 25i und 25₂ wird die Lippe 21 der Dichtung 20a kräftig zwischen das Rohr 11 und den Kragen 17 gedrückt, um das Rohr 11 gegen die Sammlerplatte 16 mechanisch festzuhalten.

Sowohl die Rohrmontagevorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie sie in F i g. 2 bis 4 dargestellt ist, als auch die in F i g. 5 dargestellte Vorrichtung dient zum Zusammenbau c/ss Rohrs eines einrohrigen Wärmetauschers mit End- oder Sammlerplatten, wobei eine Vielzahl dieser Einzelvorrichtungen vorteilhafterweise zum Zusammenbau der Rohre eines Bündels parallelachsiger Rohre eines mehrrohrigen Wärmetauschers dient.

Als Abwandlung werden die für verschiedene Rohre vorgesehenen Dichtungen 41 durch eine Einzelmanschette 42 aus geschmeidigem Material dargestellt, deren Körper 43 die Sammlerplatte bedeckt (vgL F i g. 8,9 und 10). Die röhrenförmigen Teile 23 und 23a werden gegen die Endausweitungen der Rohre gedrückt, wobei die Kragen die in der Sammlerplatte für den Durchgang dieser Rohre vorgesehenen Löcher umranden.

Für einen solchen Zweck wird die Dichtung vorteilhafterweise verwendet, um die Dichtigkeit zwischen der Samrnlcrplatte und einem Wasserkasten zu erzieien, mit dem sie zusammenwirkt, um die Kammer zu bilden, in die das oder die Rohre münden. Sowohl bei einten einrohrigen Wärmetauscher (vgl. F i g. 6 und 7) als auch bei Rohrbündelwärmetauschern (vgl. F i g. 8,9 und 10) weist der Rand 49 einer Dichtung bzw. Dichtmanschette 50 (vgl. Fig. 11)eine Nut51 von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt mit zwei parallelen Flächen 52 und 53 auf, während der Boden 54 eine leichte A bschrägung 55 aufweist. Der zusammenwirkende Rand 56 des Wasserkastens 60, der aus Kunststoff sein kann, weist eine Rippe 57 auf, die von den einander zugeneigten Seitenflächen 58, 59 begrenzt wird, wodurch sich das Ende der Rippe 57 des Wasserkastens 60 verjüngt (vgl. Fig. 12). Um die Dichtigkeit zu bewirken, wird der Rand 56 in Richtung des Pfeiles /gedruckt, so daß der verjüngte Teil der Rippe 57 des Wasserkastens 60 auf den Boden der N'.tiil gedruckt wird, wobei die Reaktion durch das Einfassen einer Zunge 61 des Randes 62 der Samrnlerplatte 16 erfolgt. Ei wurde festgestellt, daß trotz der unumgänglichen Unregelmäßigkeiten der verhältnismäßig großdimensionierten zusammenwirkenden Teile, vor allem des Wasserkastens, mit Sicherheit eine gute Abdichtung erzielt wurde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit Rohren, deren Enden abgedichtet durch zumindest eine Sammlerplatte durchgeführt sind, an der ein Wasserkasten befestigt ist und deren Wand Durchgangslöcher für die Rohre aufweist, wobei die Löcher durch röhrenförmige Kragen begrenzt sind, die in entgegengesetzter Richtung zum Wasserkasten ausgerichtet sind und innerhalb von denen die Rohre einen zylindrisch aufgeweiteten Teil aufweisen, und wobei die dem Wasserkasten zugewandte Seite der Sammlerplatte mit einer Dichtung bedeckt ist, die durchdrungene röhrenförmige Teile umfaßt, durch die die Rohrenden abgedichtet geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die röhrenförmigen Teile (23) der Dichtung (20) dem Wasserkasten (60) zugewandt sind und mit kegelstumpfartigen Aufweitungen (37) der Endender Rohre (11) zusammenwirken.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (20) an sich bekannte zylindrische Lippen (21) umfaßt, die zwischen den Kragen (17) der Sammlerplatte (16) und den zylindrischen aufgeweiteten Teilen (34) der Rohre eingeklemmt sind, wobei die zylindrischen Lippen (21) koaxial zu den röhrenförmigen Teilen (23) der Dichtung sind und ihr innendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der röhrenförmigen Teile (23) ist

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, daorch gekennzeichnet, daß die Enden der Rohre (11) einen zylindrischen aufgeweiteten Teil (35) aufweisen, der mit den röhrenförmigen Teilen (23) der Dichtung zusammenwirkt und der zwischen der Sammlerplatte (16) und der kegelstumpfartigen Aufweitung (37) des Endes angeordnet ist, wobei der aufgeweitete Teil (35) der Enden der Rohre (11) einen größeren Durchmesser als der andere aufgeweitete Teil (34) der Rohre (11) besitzt, der in einem Kragen (17) der Sammlerplatte angeordnet ist