DE2322353A1

DE2322353A1 - Vorrichtung zum befestigen von sammelbehaeltern und seitlichen backen an waermetauschern

Info

Publication number: DE2322353A1
Application number: DE2322353A
Authority: DE
Inventors: Andre Chartet
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1972-05-04
Filing date: 1973-05-03
Publication date: 1973-11-22
Also published as: JPS57132988U; FR2183375A5; US3960210A; ES414264A1; BE798708A; JPS4954950A; DE2322353B2; DE2322353C3; GB1423854A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. BER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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Societe Anonyme des Usines Chausson, Asnieres, Hauts-de-Seine/Frankreich

Vorrichtung zum Befestigen von Sammelbehältern und seitlichen Backen an Wärmetauschern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befestigen von Sammelbehältern und seitlichen Backen an Wärmetauschern .

Wenn man einen ganzen Wärmetauscher, d.h. die Umlaufrohre, die Heiz- oder Kühlrohre, die mit diesen Rohren verbunden sind, die Sammelbehälter, in welche die Enden der Rohre einmünden, die Wasserbehälter, die die Sammelbehälter über-

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decken, und die sich beiderseits des Radiatorbündels erstrekkenden seitlichen Backen in einem einzigen Arbeitsgang lötet, so müssen alle Einzelteile des Wärmetauschers während des Lötvorgangs unter sehr leichtem Druck gehalten werden,der auf die beiden Wasserbehälter ausgeübt wird, um diese leicht einander anzunähern. Dieser Druck muß groß genug sein, um die Teile aneinander angedrückt zu halten, jedoch zu klein, um dauernde Verformungen der Teile des Wärmetauschers hervorzurufen.

Zudem ist so vorzugehen, daß die Wärmeausdehnung, welcher der Wärmetauscher unterliegt, wenn er auf die Löttemperatur erwärmt wird, keine dauernde Verformung bestimmter Teile, insbesondere der Rohre oder der Backen, hervorruft, da diese Teile sich verschieden stark in der Wärme ausdehnen.

Zudem soll die Verbindung zwischen den Sammelbehältern und den Backen vorzugsweise sehr widerstandsfähig sein, damit die einwirkenden Kräfte so weit wie möglich auf die Backen und die Sammelbehälter, oder auch auf die festen Wasserbehälter, übertragen werden, wenn der Wärmetauscher beispielsweise in einem Fahrzeug verwendet wird, damit sich die doch beträchtlichen mechanischen Kräfte nicht auf die Rohre, die Kühlschlangen und die Verbindungen zwischen den Rohren und den Sammelbehältern auswirken, welche die empfindlichsten Teile des Wärmetauschers darstellen.

Die ersten Überlegungen betreffen nun nicht nur die Art der zur Herstellung der einzelnen Teile des Wärmetauschers verwendeten Metalle oder Metallegierungen, sondern sind auch von besonderer Bedeutung, wenn diese Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, da beim Löten bei hohen Temperaturen von ca. 600°C, d.h. bei Temperaturen, bei welchen die Wärmeausdehnung der einzelnen Teile beträchtliche Werte annimmt, das Aluminium, aus dem diese bestehen, nur noch eine sehr viel geringere mechanische Widerstandsfähigkeit aufweist, da diese

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Temperatur der Schmelztemperatur von Aluminium sehr nahe kommt.

Ziel der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zu schaffen, dessen Material bei der Herstellung möglichst geringen, die Festigkeit beeinträchtigenden Spannungen unterworfen ist.

Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die seitlichen Backen an ihren beiden Enden Laschen aufweisen, die mindestens eine guerverlaufende Falte begrenzen, während sich eine Verlängerung bis zum Sammelbehälter hin erstreckt und an diesem nach Einfügen desselben an die Enden von Umlaufrohren des Wärmetauschers befestigt ist, welcher nach dem Zusammenfügen einer Erwärmung auf die Schmelztemperatur einer die Teile des Wärmetauschers zumindest teilweise bedeckenden Lötlegierung erwärmt ist, so daß die Falte der Laschen durch Durchbiegen die möglicherweise entstehende unterschiedliche Wärmeausdehnung ausgleicht.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden genauen Beschreibung hervor.

Im folgenden wird nun die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschreiben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilaufriß, teilweise im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 2 einen Fig. 1 entsprechenden Teilaufriß, jedoch um 90° gedreht, und

Fig. 3 und 4 Teilaufrisse eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Rohre 1 des Wärmetauschers, zwischen denen die Kühlschlangen 2 angeordnet sind, an ihren Enden mit Sammelbehältern 3 in Eingriff, welche von Wasserbehältern 4 umgeben sind, und die untereinander an ihren Schmalseiten mittels seitlichen Backen 5 verbunden werden müssen, die ein U-förmiges Profil aufweisen können, so daß sie eine hohe mechanische Widerstandskraft aufweisen und als Stützteile für den gesamten Wärmetauscher dienen können.

Um die Befestigung der Backen mit den Sammelbehältern sicherzustellen, befestigt man - beispielsweise an den Elektroschweißpunkten 6 - Laschen 7 an den Backen. Die. Laschen 7 sind so gestaltet, daß sie zumindestens eine Falte 8 in Form eines Rohrbogens oder in ähnlicher Form begrenzen. Sie weisen jeweils an ihrem freien Ende eine Verlängerung 7a auf, die den umgeschlagenen Laschen 3a entsprechen, die die Schmalseiten der Sammelbehälter 3 begrenzen.

Die Falte 8, oder jede der Falten 8, falls mehrere vorhanden sind, weisen vorteilhafterweise Einschnitte 8a auf, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, welche bewirken, daß die Laschen 7 in Höhe jeder Falte sehr elastisch sind und somit leicht in axialer Richtung verformt werden können. Der sich zwischen der Falte 8 und dem Sammelbehälter 3 erstreckende Abschnitt der Laschen 7 stützt sich auf dem entsprechenden Ende der Bakke 5 ab, was unter 9 in der Zeichnung dargestellt ist. Zudem sind vorzugsweise ein oder mehrere Löcher 10 einmal in der Lasche 7 und dann auch in der Backe 5 vorgesehen.

Der Wärmetauscher wird nun folgendermaßen zusammengefügt und gelötet:

Nach dem Zusammenfügen der Rohre 1 mit den Kühlschlangen 2 stehen die Rohre mit zwei Sammelbehältern 3 in Eingriff, worauf

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die zuvor jeweils an ihren Enden mit den Laschen 7 versehenen Backen 7 montiert werden. Die Enden 7a der Laschen 7 werden nun an den umgeschlagenen Laschen 3a der Sammelbehälter an Elektroschweißpunkten 11 befestigt, wodurch eine mechanische Verbindung der Backen mit den Sammelbehältern sichergestellt ist, die nun mit den Backen 5 und den Laschen 7 so verankert sind, daß eine Verschiebung der Sammelbehälter bezüglich der Rohre 1 verhindert wird.

Schließlich werden die Wasserbehälter 4 eingefügt und mit den Sammelbehältern in geeigneter Weise, insbesondere mittels der kleinen Laschen 12 befestigt, welche auf einen Außenrand 13 zurückgeschlagen sind, welcher die Wasserbehälter bildet.

Der vollständig zusammengefügte Wärmetauscher, dessen einzelne Teile mechanisch untereinander in der vorbeschriebenen Weise verbunden sind, wird nun mit einem Flußmittel behandelt und anschließend einem Lötvorgang uiterworfen, d.h. er wird auf die Temperatur erwärmt, bei welcher die Lötlegierung flüssig wird, die die den Wärmetauscher bildenden Teile ganz oder teilweise überzieht.

Beim Erwärmen der Lötlegierung auf ihre Schmelztemperatur kann es vorkommen, daß sich die Rohre 1 in anderem Maße als die Backen 5 ausdehnen, jedoch wird diese unterschiedliche Wärmeausdehnung durch die Falte bzw. Falten 8 kompensiert, die sich verformt, ohne daß sich störende Kräfte auf den Schnittpunkt zwischen den Enden der Rohre ind der Sammelbehälter ausüben können, die bewirken könnten, daß die Rohre 1 geknickt werden oder außer Eingriff mit den Sammelbehältern gelangen.

Nun wird der Wärmetauscher abgekühlt, so daß sich das Lot verfestigt und die Verbindung aller Teile des Wärmetauschers sicherstellt. Während der Abkühlung der Lötnäht werden auch die Laschen 7 entlang des vorbeschriebenen Abschnitts 9

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gelötet, so daß eine starre Verbindung zwischen den Laschen 7 und dem Sammelbehälter jenseits der Falte 8 zustande kommt.

Die Löcher 10 erleichtern das möglicherweise erfolgende Waschen des Wärmetauschers, um diesen notfalls von Spuren des Flußmittels zu reinigen, die nach dem Löten haften geblieben sein können,und zudem ermöglichen sie eine leichte Nachprüfung, ob in Höhe des Abschnitts 9 eine saubere Lötung durchgeführt wurde. Zudem bilden sie Anhaltspunkte, um den Abstand zwischen den Sammelbehältern festzustellen, und um optisch zu prüfen, ob Verschiebungen erfolgt sind, die bei den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten zustande gekommen sein können.

Aus dem vorhergehenden folgt, daß die Falten 8 im wesentlichen zur Kompensierung de,r unterschiedlichen Wärmeausdehnung dienen, die zwischen den Backen und den Rohren beim Löten auftreten kann, wobei die Falten nun eine starre Verbindung zwischen den Backen und den Sammelbehältern bilden.

Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Laschen 7 weggelassen, während die Backen 5 nun Schnitte zur Begrenzung einer Falte 8 mit den Einschnitten 8a aufweisen. In diesem Fall sind die umgebogenen Kanten 5,. der Backen in Höhe der Falte (n)8vollkommen in Abschnitte unterteilt, so daß die Backe in axialer Richtung verformbar ist, wenn ihr Ende 5~ an den Elektroschweißpunkten 11 auf den umgeschlagenen Laschen 3a der Sammelbehälter befestigt wird.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird nach dem Löten jede Backe 5 an der Kühlschlange 2 angelötet, welche sich gegen diese Backe abstützt, so daß sie folglich ebenfalls an der mechanischen Widerstandsfähigkeit der gesamten Anordnung zum Ausgleich der relativen Schwäche der Ausbildung 8 teilhat.

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Dieser Nachteil wird bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 vermieden, bei welchem die zur Bildung der Einschnitte 8a geschnittenen Abschnitte der Falte 8 zur Bildung von Laschen 14 verwendet werden, die zum Boden der Einschnitte 8a hin gebogen sind, so daß das Ende 15 der Laschen 14 mehr oder weniger elastisch gegen den gegenüberliegenden Boden des Einschnitts gedrückt wird.

Auf diese Weise werden unterschiedliche Wärmeausdehnungen, wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben, vermieden, jedoch wird beim Löten auch das Ende 15 der Laschen 14 ebenfalls angelötet, wodurch die Kontinuität und die Verstärkung der Backen 5 in axialer Richtung sichergestellt ist.

Die vorbeschriebene Erfindung ist keinesfalls auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, da verschiedene Modifizierungen und Änderungen im Rahmen der Erfindung möglich sind.

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Claims

Patentansprüche

My Vorrichtung zum Befestigen von Sammelbehältern und seitlichen Backen an Wärmetauschern, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Backen (5) an ihren beiden Enden Laschen (7) aufweisen, die mindestens eine querverlaufende Falte (8) begrenzen, während sich eine Verlängerung (7a) bis zum Sammelbehälter (3) hin erstreckt und an diesem 'nach Einfügen desselben an die Enden von Umlaufrohren (1) des Wärmetauschers befestigt ist, welcher nach dem Zusammenfügen einer Erwärmung auf die Schmelztemperatur einer die Teile des Wärmetauschers zumindest teilweise bedeckenden Lötlegierung erwärmt ist, so daß die Falte (8) der Laschen (7) durch Durchbiegen die möglicherweise entstehende unterschiedliche Wärmeausdehnung ausgleicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7) aus freistehenden Teilen bestehen, die einerseits auf den Backen nahe ihrem auf der einen Seite der Falte (8) liegenden Ende, und andererseits auf dem Sammelbehälter (3) nahe ihrem auf der anderen Seite der Falte liegenden Ende befestigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7) auf ihrer sich zum Sammelbehälter (3) hin erstreckenden Verlängerung (7a) einen Auflageabschnitt (9) aufweisen, welcher gegen das Ende der Backe (5) so gehalten bleibt, daß dieser Auflageabschnitt (9) beim Löten an der Backe angelötet ist und auf diese Weise nach dem Löten den Einfluß der von jeder Lasche (8) gebildeten Falte (8) ausschaltet.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in jeder Lasche (7) ausge-

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bildete Falte (8) im wesentlichen die Form eines Rohrbogens aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens ein in jedem Auflageabschnitt (9) jeder Lasche (7) ausgebildetes Loch (10) und ein entsprechendes, in der Backe (5) in Höhe des sich auf der Backe (5) zum Anlöten an derselben abstützenden Abschnitts der Lasche (7) vorgesehenes Loch (10).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die querverlaufende, in jeder Lasche (7) ausgebildete Falte (8) in Längsrichtung verlaufende Einschnitte (8a) aufweist, so daß die Elastizität der Falte (8) noch höher ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lasche (7) mehrere Falten

(8) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn ze ichnet, daß die Laschen (7) zunächst an den Backen (5) mittels diesseits der Falte (8) ausgebildeten Elektroschweißpunkten (6) befestigt sind, und anschließend am Ende ihrer Verlängerung (7a) mit einer in der Schmalseite jedes Sammelbehälters (3) ausgebildeten Lasche (12) angelötet sind, so daß die Sammelbehälter (3) bezüglich der Rohre (1) vor dem Löten des gesamten Wärmetauschers in ihrer Stellung gehalten sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelbehälter (3) kleine, zu einem stützenden Außenrand (13) der die Sammelbehälter (3) umgebenden Wasserbehälter (4) umgeschlagene Laschen (12) aufweisen, welche eine mechanische Halterung der mit den Sammelbehältern (3) gleichzeitig mit den anderen Teilen des Wärmetauschers verlöteten Wasserbehälter (4) sicherstellen.

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10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falte (8) direkt aus der Bakke (5) gebildet ist, deren sich jenseits der Backe (5) befindendes Ende direkt mit dem Sammelbehälter (3) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, daß das in der Falte (8) zum Bilden der Einschnitte (8a) ausgeschnittene Metall laschenförmig ist,
und im Boden der Ausbiegung (8) zum Anlöten und wieder kraftschlüssigen Verbinden mit der Backe (5) verwendbar ist.

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