DE2304754A1

DE2304754A1 - Verfahren zum herstellen eines kuehlers und nach diesem verfahren hergestellter kuehler

Info

Publication number: DE2304754A1
Application number: DE2304754A
Authority: DE
Inventors: Willem Van Der Hoek
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1973-02-01
Publication date: 1973-08-23
Also published as: JPS4890043A; CA992299A; IT979108B; GB1417457A; JPS5120745B2; NL7202071A; FR2172355A1; SE381831B; FR2172355B1; US3781960A

Description

PHN.611h.

JW/iSVH.

Dr. Herbert SchoU 2 3 0 A 7 5 4

Pa'.enianwalt

Anmelder: ^_#γ. tVuiiiis v_-.^w.,w,.._f-.;.₁iuji
Akte No.] PHU- 6114
Anmeldung vomi 31· JaH. 1973

Verfahren zum Herstellen eines Kühlers und nach diesem Verfahren hergestellter Kühler,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlers, der eine Anzahl paralleler Kühlwasserrohre enthält, die sich einerseits an eine Zufuhr und andererseits an eine Abfuhr für Kühlwasser anschliessen, wobei der Kühler weiter mit einer Anzahl sich quer zu den Kühlwasserrohren erstreckender und damit wärmeleitend verbundener Streifen versehen ist.

Kühler der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden u.a. im Kühlsystem von Verbrennungsmotoren verwendet um Wärme in die Umgebung abzuführen. Der Kühler ist dabei meistens unter der Motorhaube des betreffenden

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Fahrzeuges angeordnet. Der verfügbare Raum und insbesondere die verfügbare Frontoberflache ist dabei beschränkt. Insbesondere für Motoren mit grösseren Leistungen und auch für Motoren mit äusserer Verbrennung, wobei in beiden Fällen viel Wärme über den Kühler abgeführt werden muss, ist es von grosser Bedeutung, über eine Kühlerkonstruktion mit einer grossen Kühlleistung pro Frontoberflächeneinheit verfügen zu können.

Um dies zu erreichen, wurde bereits ein Kühler vorgeschlagen, bestehend aus einer Anzahl Elemente die miteinander einen Winkel einschliessen, so dass eine Zick-Zack-Struktur für die Front und die Rückoberfläche entsteht. Dieser Kühler ist weiter gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Dicke jedes Elementes höchstens 25 nun beträgt und wobei weiter der hydraulische Durchmesser der Luftkanäle in den Elementen kleiner ist als 2 mm. Auf diese Weise ist ein Kühler erhalten worden mit einer ausserordentlich grossen Kühlleistung pro Frontoberf Iff cheneinheit.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf verhältnismässig einfache Weise und folglich preisgünstig der obenstehend beschriebene Kühler in Serien hergestellt werden kann. Das erfindungsgemässe Verfahren wird dadurch, gekennzeichnet, dass ein Materialstreifen mit einer Dicke von höchstens 1 mm mit Hilfe eines Stempels mit einer Anzahl Reihen gleichförmiger Ausnehmungen versehen wird, wonach der Streifen mit Hilfe eines Schnittwerkzeugs über die Mitte der genannten Ausnehmungen in der Längsrichtung geschnitten wird, so dass eine Anzahl Streifen mit einer Breite von höchstens 25 mm erhalten wird, wobei

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die genannten Ausnehmungen an einen Seitenrand dieser Streifen münden, wonach die Streifen in untereinander gleichen Abständen von höchstens 3 nun auf ihren Seiten parallel mit den Ausnehmungen in einer Linie gerichtet werden und an einem Rohreintragungsmechanismus entlang geführt werden, wo in jede Reihe von Ausnehmungen ein Ktihlwasserrohr gelegt wird, wonach das gebildete Gefüge aus Streifen und Rohren verlötet wird und die Streifen danach zur Erhaltung eines Kühlerelementes zu einer bestimmten Länge unterbrochen werden. Auf diese verhältnismässig einfache Art und Weise ist es möglich, Kühlerelemente mit einer besonders grossen Kühlleistung serienweise herzustellen. Insbesondere ist dies dadurch ermöglicht worden, dass die Streifen eine Breite haben von weniger als 25 nun, so dass in der Breitenrichtung nur eine Reihe von Ktihlwasserrohren ausreicht, welche Rohre dadurch, dass die Ausnehmungen an die Seiten der Streifen münden, leicht eingebracht werden können. Der Transport der Streifen am Rohreintragungsmechanismus entlang kann durch Vorschieben der bereits in den Ausnehmungen liegenden Rohre erfolgen, so dass immer eine gute Positionierung der Ausnehmungen gegenüber einander in den benachbarten Streifen gewährleistet ist.

Unter Umständen kann es passieren, dass die Streifen zwischen den Kühlwasserrohren nicht massgerecht genug sind, was zu einem Durchbiegen und Berühren der Streifen führt, wodurch die optimale Kühlerstruktur verloren zu gehen droht. Um dies zu vermeiden wird bei einer weiteren Ausführungsform von Plattenmaterial mit einer Dicke von höchstens h mm ausgegangen, welches Material zwischen zwei Walzen hindurchgeführt

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wird, von denen die eine Walze mit einer Anzahl paralleler entsprechend einer zu beschreibenden Linie verlaufender Ausnehmungen mit einer Tiefe von mindestens 3 mm und die andere Walze glatt ausgebildet ist, so dass ein Materialstreifen erhalten wird, dessen eine Seite flach und dessen andere Seite Rippen aufweist.

Das Verlöten von Streifen und Rohren kann selbstverständlich verschiedenartig erfolgen. Nach einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird von Plattenmaterial ausgegangen, das mit einer Schicht Verbindungsmaterial versehen ist, und/oder die Streifen werden nach dem Stanzen der Ausnehmungen mit einer derartigen Schicht versehen, während auch die Rohre mit einer Schicht Verbindungsmaterial verkleidet sind, wobei das Verbinden dadurch erfolgt, dass durch das Gefüge aus Rohren und Streifen ein warmer Gasstrom geführt wird. Durch die grosse Kühlleistung des GefUges aus Streifen und Rohren wird eine sehr schnelle Aufwärmung erfolgen, so dass ein hohes Arbeitstempo und eine kurze Verbindungszone eingehalten werden kann.

Das Anbringen άβτ Kühlwasserrohre erfolgt nach einer weiteren günstigen Ausführungsform dadurch, dass die Rohre zugeschnitten werden und. danach über die durch die Streifen beanspruchte Länge geplättet werden bis zu einer Dicke, die der Breite der Ausnehmungen in den Streifen nahezu entspricht, wonach diese Rohre einer oder zwei antreibbaren Rohrtrommeln zugeführt werden, in denen die Rohre festgehalten werden bis in der Nähe der Stelle, wo die nebeneinander gerichteten Streifen die Rohrtrommel nahezu berühren und die Rohre in die

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betreffenden Ausnehmungen greifen und die Trommeln mittels der Rohre die Streifen mitnehmen. Auf diese Weise ist automatisch eine gute Synchronisation der Bewegung der Trommeln und der Streifen gewährleistet.

Um das Einbringen der Rohre in die Ausnehmungen glatt verlaufen zu' lassen, werden bei einer weiteren Ausführungsform wenigstens an der Stelle, wo die Streifen die Rohrtrommel nahezu berühren, die Streifen an der von der betreffenden Trommel abgewandten Seite durch eine etwas gebogene Fläche unterstützt, so dass die der Trommel zugewandten Ausnehmungen etwas aufgebogen werden. Dies bietet zugleich den grossen Vorteil, dass die Rohre nach dem Einbringen in den Ausnehmungen geklemmt werden, was die Wärmeübertragung fördert.

Bei einer weiteren günstigen Ausftihrungsform sind die Ausnehmungen derart in den Streifen angebracht, dass diese einen geringen Winkel von höchstens 20° mit der Normalen auf der Seite der betreffenden Streifen einschliessen.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens weist das Kennzeichen auf, dass beim Stanzen der Ausnehmungen in regelmässigen Abständen Ausstanzungen mit abweichender Form durchgeführt werden, die nach dem Verlöten Brechlinien im gebildeten Gefüge bilden, über welche Linien die Kühlerelernente getrennt werden können, wonach eine Anzahl dieser Elemente in einem Winkel miteinander angeordnet und miteinander verbunden werden.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf einen Kühler, der nach dem obenstehend beschriebenen Verfahren erhalten worden ist. Dieser Kühler verbindet eine überraschend grosse

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Kühlleistung mit verhältnismässig niedrigen Herstellung- und Materialkosten. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1-5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Herstellung eines Kühlers. Dabei ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 1 ein Materialstreifen mit einer Dicke von 0,1 mm angedeutet.

Dieser Streifen wird durch eine schematisch dargestellte Stanzvorrichtung 2 geführt, mit einem Stempelblock, in dem sich eine Vielzahl von Stempeln befinden, die Reihen von Ausnehmungen 3 im Streifen stanzen und nur eine Reihe mit Stempeln, die Ausnehmungen h einer abweichenden Form stanzen.

Der Materialstreifen wird danach durch eine Schnitt— maschine 5 geführt und mit einer Anzahl Messer 6, die den Streifen zu einer Anzahl Streifen 7 mit einer Breite von 16 mm schneiden. Die Messer 6 schneiden dabei genau über die Mitte der Ausnehmungen 3 und k_t so dass diese Ausnehmungen an einen Seitenrand jedes der Streifen 7 münden. Die Ausnehmungen 3 erstrecken sich dabei etwas schräg gegenüber der betreffenden Seitenwand des Streifens. Dies ist nicht notwendig, unter Umständen können die Ausnehmungen 3 gegebenenfalls eine Form haben, wie dies in Fig. 1a angegeben ist, wobei sie senkrecht auf der Li"nie, an der die Messer 6 entlang den Streifen schneiden, stehen. Ein Vorteil des letzteren ist die viel einfachere Form der Stempel, Die gebildeten Streifen 7 werden auf einer Haspel 8 aufgewickelt und zwar derart, dass bei allen Streifen die Ausnehmungen 3 mit der offenen Seite in

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derselben Richtung liegen, was bedeutet, dass jeder zweite Streifen gedreht werden muss. Nachdem eine bestimmte Streifenlänge auf der Haspel 8 aufgewickelt worden ist, werden diese abgebrochen bzw. abgeschnitten und die volle Haspel ist für die Weiterbearbeitung fertig.

Eine Anzahl voller Haspeln 8 werden auf Abwickeldorne (Fig. 2) gestellt und zwar derart, dass bei jeder Haspel die Ausnehmungen 3 mit der offenen Seite nach oben gerichtet sind. Die Streifen 7 werden danach von den Haspeln geführt durch einen oder mehrere Ri chtme chani smen 10, d.h. eine Art kamm·- artiger Führungen mit Zähnen, die etwa 0,3 mm dick sind, wobei der Abstand zwischen den Zähnen etwa 0,1 mm beträgt. Die Streifen 7 werden zwischen den Zähnen geführt.

Aus dem Obenstehenden geht hervor, dass ein Streifen und ein Zwischenabstand zusammen eine Breite von 0,4 mm beanspruchen. Für einen Kühler mit einer Höhe von ko cm sind also bereits 1000 Streifen notwendig. Für praktische Abmessungen von Kühlern werden also mehr Haspeln notwendig sein als die sechs, die in der Zeichnung dargestellt sind. Wenn man an hO Streifen mit einer Breite von je 16 mm pro Haspel denkt, dann sind in diesem Fall dennoch 25 Haspeln notwendig. Das bedeutet, dass dem Ausrichten und Unterstützen der ablaufenden Streifen die grösste Aufmerksamkeit gewidmet werden muss und es werden daher auch viel mehr als nur ein Ausrichtmechanismus 10 in der Praxis verwendet werden.

Nach dem letzten Ausrichtmechanismus 10 werden die Streifen 7 durch ein Förderband 11 (Fig. 3) übernommen, dessen Oberfläche mit einer Vielzahl "Barthaare" mit einer

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Dicke von etwa 0,3 mm und einem Querabstand von 0,1 mm versehen ist, so dass diese die Punktion des Ausrichtmechanismus übernehmen und die Streifen genau in einem Abstand voneinander halten,

Ueber dieses als Unterstützung und Ausrichtmechanismus wirksame Förderband 11, dessen Führungsrollen 11' derart angeordnet sind, dass das Förderband unterhalb der Trommel 12 etwas sphärisch verläuft, werden die Streifen 7 unter eine Rührtrommel 12 geführt, die mit einer Achse 13 versehen ist, die mit einem nicht dargestellten Antrieb gekuppelt ist. Zugeschnittene runde Rohre 14 werden durch eine Rinne 15 zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung drehenden Walzen zugeführt. Diese Rohre 14 sind etwas breiter als die Walzen 16, Zwischen den Walzen 16 werden die Rohre 14 oval geplättet, wobei dadurch, dass die Enden aus den Walzen herausragen, rund bleiben, so dass diese nachher leicht in runden Löchern des unteren bzw. oberen Kühlwassersammeikanals des Kühlers verlötet werden können.

Die geplätteten Rohre 14 gehen über die Rinne 17 zur Rohrtrommel. 12, deren Umfang mit Ausnehmungen 18 versehen ist, in denen jeweils wenn diese unter die Rinne 17 hindurchgehen, ein Rohr zu liegen kommt,· Die in den Ausnehmungen 18 aufgenommenen Rohre werden durch das Schild 20, das einen Teil der Trommel mit geringem Spielraum umgibt, darin gehalten. Das Schild 20 endet gerade über dem Streifen 71 sodass die Rohre 14 dort angelangt, aus den Ausnehmungen 18 in der Trommel in die Ausnehmungen 3 der Streifen 7 gelangen. Durch die etwas sphärische Form des Förderbandes 11 werden die

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Streifen 7 auch, etwas biegen, was zur Folge hat, dass die Ausnehmungen etwas aufgebogen werden, so dass die Rohre 7 leicht angebracht werden können. Die Streifen 7 werden weiter mit der Trommel 12 mitbewegen, weil diese Trommel an den beiden Enden mit Mitnehmern 13 versehen ist, die wie ein Zahnrad mit den in den Ausnehmungen liegenden Rohren in Eingriff ist, so dass eine gute Synchronisation der Bewegungen der Trommel und der Streifen automatisch gewährleistet ist. Beim Fortbewegen verlässt das betreffende Rohr allmählich die Ausnehmungen 18 und kommt völlig in die betreffende Ausnehmung zu liegen, wobei durch das Zurückbiegen der Streifen die Rohre 7 in den Ausnehmungen 3 geklemmt werden, so dass ein guter Wärmekontakt gewährleistet ist. Dies bedeutet, dass die Streifen 7 nun gegenüber einander fixiert sind, so dass keine Führungen mehr notwendig sind. Auf diese Weise werden alle Ausnehmungen 3 mit einem Rohr versehen, wonach das Gefüge aus Streifen und Rohren, die bevor die Bearbeitung begann alle verzinnt waren, durch eine Heizvorrichtung 21 geführt werden. In dieser Vorrichtung 21 wird ein warmer Gasstrom an den Rohren und Streifen entlang geführt. Das Erhitzen der Streifen und Rohre erfolgt durch die feine Verteilung und dadurch hohe Wärmeübertragung sehr schnell, so dass das Verlöten der Streifen und Rohre in kurzer Zeit erfolgt. Das bedeutet, dass auch bei hoher Geschwindigkeit der Streifen die Abmessung der Erhitzungsvorrichtung klein sein kann. Es sei bemerkt, dass anstelle von Zinnlot auch andere Verbindungsmaterialien, wie Klebstoff, verwendet werden können. Nach dem Durchgang durch die Erhitzungsvorrichtung ist ein Gefüge aus Rohren und

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Streifen erhalten worden, die zu bestimmten Längen, dort wo die besonderen Ausstanzungen 4 angebracht sind, geschnitten bzw. gebrochen werden können. Die erhaltenen Elemente können danach in Zick-Zack-Form angeordnet werden.

Ein derartiger zick-zack-förmig gefaltener Kühler ist auf schematische Weise zum Teil in Fig. 4 und 5 dargestellt.

Es hat sich herausgestellt, dass wenn bei einem derartigen Kühler die Breite der Streifen nicht grosser gewählt wird als 25 mm, während im Zusammenhang damit bei einem möglichst kleinen hydraulischen Durchmesser- der Kanäle durch die die Luft strömt, das Verhältnis —g— kleiner ist als 15

h (b = Breite der Streifen und d, = hydraulischer Durchmesser), ein Kühler erhalten wird mit einer Kühlleistung, die wesentlich grosser ist als die der bekannten Kühler.

Wie aus der obenstehend beschriebenen Herstellungsweise hervorgeht, bietet der betreffende Kühler weiter den"Vorteil, dass er leicht ist und dass sich die Konstruktion durchaus für Mechanisierung eignet.

Unter Umständen kann es passieren, dass die zwischen den Rohren liegenden Streifenteile durch Massungenauigkeit etwas sphärisch sind und einander berühren. Um dies zu vermeiden ist es möglich, wie in Fig. 1b dargestellt ist, von Plattenmaterial mit einer Dicke von 0,4 mm auszugehen und dieses Material zwischen zwei Walzen 23 und 24 hindur chzufuhr en, von denen die Walze 23 glatt und die Walze 24 mit Ausnehmungen mit einer Tiefe von 0 ,'3 mm versehen ist. Auf diese Weise entsteht eine Platte mit einer Dicke von 0,1 mm mit Rippen von etwa 0,3 mm Höhe. Diese Platte wird.danach in der

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Stanzvorrichtung 2 mit Reihen von Ausnehmungen 3 bzw. 4 versehen. Die Ausnehmungen 25 brauchen nicht durchgehend zu sein, sondern können in regelmässigen Abstanden unterbrochen sein. Das Resultat ist dann, dass auch die Rippen 26 regelmässige Unterbrechungen aufweisen, Anstelle von Rippen gibt es dann Reihen von Noppen.

Die weitere Bearbeitung ist die gleiche wie bereits beschrieben wurde, in dem Sinne, dass die Ausrichtmechanismen nun anders ausgebildet werden müssen und zwar als Rinne, in der alle Streifen gegeneinander liegen.

Jn der Erhitzungsvorrichtung 21 werden nun nicht nur die Rohre mit den Streifen verlötet, sondern auch die Rippen mit der flachen Seite des benachbarten Streifens. Auf diese Weise entsteht eine äusserst robuste Konstruktion für einen dennoch sehr fein verteilten Kühler,

Obschon in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 1a die Ausnehmungen 3 derart gestanzt sind, dass nach dem Schneiden diese bei jedem Streifen nur an eine Seite münden, ist es auch möglich, die Ausnehmungen 3 anzubringen, wie dies in Pig. 1c angedeutet ist. Dies hat zur Folge, dass die Ausnehmungen bei jedem Streifen nun wechselweise an beide Seiten münden. Für den einen Satz von Ausnehmungen müssen nun die Rohre von oben, wie in Fig. 3 angedeutet, eingebracht werden, während für den anderen Satz von Ausnehmungen ein zweiter Rohreintragungsmechanismus notwendig ist, der die Rohre von der anderen Seite einbringt.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE:

Verfahren zum Herstellen eines Kühlers der eine Anzahl Kühlwasserrohre enthält, die sich einerseits an eine Zufuhr und andererseits an eine Abfuhr für Kühlwasser anschliessen, wobei der Kühler weiter mit einer Anzahl sich quer zu den KUhlwasserrohren erstreckender und damit wärmeleitend verbundener Streifen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Materialstreifen mit einer Dicke von höchstens 1 mm mit Hilfe eines Stempels mit einer Anzahl Reihen gleichförmiger Ausnehmungen versehen ist, wonach der Streifen mit Hilfe eines Schnittwerkzeuges über die Mitte, der genannten Ausnehmungen in der Längsrichtung geschnitten wird, so dass eine Anzahl Streifen mit einer Breite von höchstens 25 mm erhalten wird, wobei die genannten Ausnehmungen an einen Seitenrand dieser Streifen münden, wonach die Streifen in untereinander gleichen Abständen von höchstens 3 nun auf ihren Seiten parallel mit den Ausnehmungen in einer Linie gerichtet werden und an einem Rohreintragungsmechanismus entlang geführt werden, wo in jede Reihe von Ausnehmungen ein Kühlwasserrohr gelegt wird, wonach das gebildete Gefüge aus Streifen und Rohren verlötet wird und die Streifen danach zur Erhaltung eines Kühlerelementes zu einer bestimmten Länge unterbrochen werden, 2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Materialstreifen mit einer Dicke von höchstens 4 mm ausgegangen wird, welcher Streifen zwischen zwei Walzen hindurchgeführt wird, von denen die eine Walze mit einer Anzahl paralleler entsprechend einer beschreibenden Linie verlaufender Ausnehmungen mit einer Tiefe von mindestens 3 mm

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und die andere Walze glatt ausgebildet ist, so dass ein Materialstreifen erhalten wird, dessen eine Seite flach ist und dessen andere Seite Rippen aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von Plattenmaterial mit einer Schicht Verbindungsmaterial ausgegangen wird, und/oder die Streifen nach dem Stanzen der Ausnehmungen mit einer derartigen Schicht versehen werden, während auch die Rohre mit einer Schicht Verbindungsmaterial verkleidet sind, wobei das Verbinden dadurch erfolgt, dass durch das Gefüge aus Rohren und Streifen ein warmer Gasstrom geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass zum Anbringen der Kühlwasserrohre eine Anzahl Rohre zugeschnitten werden, wonach diese Rohre über die durch die Streifen beanspruchte Länge geplättet werden bis zu einer Dicke, die der Breite der Ausnehmungen in den Streifen nahezu entspricht, wonach diese Rohre einer oder zwei antreibbaren Rohrtrommeln zugeführt werden, in denen die Rohre festgehalten werden bis in der Nähe der Stelle, wo die nebeneinander gerichteten Streifen die Rohrtrommel nahezu berühren und die Rohre in die betreffenden Ausnehmungen greifen und die Trommel mittels der Rohre die Streifen mitnimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens an der Stelle, wo die nebeneinander gerichteten Streifen die Rohrtrommel nahezu berühren, die Streifen an der von der Trommel abgewandten Seite durch eine etwas gebogene Fläche unterstützt werden, so dass die der Trommel zugewandten Ausnehmungen etwas aufgebogen werden.

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6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen derart in den Streifen angebracht werden, dass diese einen geringen Winkel von höchstens 20° mit der Normalen auf der Seite der betreffenden Streifen einschliessen,

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Stanzen der Ausnehmungen in regelmässLgen Abständen Ausstanzungen mit abweichender Form durchgeführt werden, die nach dem Verlöten Brechlinien im gebildeten Geftige bilden, über welche die Kühlerelernente getrennt werden können, wonach eine Anzahl dieser Elemente in einem Winkel miteinander, angeordnet und miteinander verbunden werden.

8. Kühler, hergestellt nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.

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