DE2810969A1 - HEAT EXCHANGER - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
Description
SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG, Chippis SCHWEIZERISCHE ALUMINUM AG , Chippis
WärmeaustauscherHeat exchanger
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere zur Anwendung im Motoren- und Maschinenbau, bzw. zur Kühlung von Motor- oder Maschinenteilen, wobei der Wärmeaustauscher aus einem Gehäuse aus Metall sowie aus in demselben angeordneten Kühlrohren besteht, durch welche zum Wärmeaustausch mit dem die Rohre umgebenden 'flüssigen Medium OeI oder eine andere geeignete Flüssigkeit in einem Kreislauf hindurchgefördert wird, und wobei im Gehäuse zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Metall-Lochscheiben vorgesehen sind, in deren gegenüberstehenden Bohrungen jeweils ein Rohr eingesetzt und mit den Lochscheiben verbunden ist. ' .The invention relates to a heat exchanger, in particular for use in engine and mechanical engineering, or for cooling engine or machine parts, with the heat exchanger consists of a housing made of metal and arranged in the same cooling tubes through which to Heat exchange with the liquid medium OeI surrounding the tubes or another suitable liquid in a circuit is conveyed through, and wherein two metal perforated disks arranged at a distance from one another in the housing are provided, in each of the opposite bores a tube is inserted and connected to the perforated disks is. '.
Das Gehäuse des Wärmeaustauschers besteht in bekannter Weise aus drei lösbar miteinander verbundenen Teilen, nämlich einem Bodenteil, einem zylindrisch geformten Zwischenteil sowie aus einem Deckteil. In dem Gehäuse sind je eine Metall-Lochscheibe zwischen dem unteren Ende des zylindrischen Zwischenteiles und dem Bodenteil sowie zwischen dem oberen Ende des zylindrischen Zwischenteiles und dem Deckteil angeord-The housing of the heat exchanger is made in a known manner of three releasably connected parts, namely a bottom part, a cylindrically shaped intermediate part and from a cover part. In the housing there is a perforated metal disk between the lower end of the cylindrical intermediate part and the bottom part as well as between the upper end of the cylindrical intermediate part and the cover part arranged
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net, wobei durch die Bohrungen der beiden Scheiben Rohre hindurchgeführt und entsprechend dem zur Anwendung gelangenden Metall entweder mit den Wandungen der Bohrungen verschweisst oder hartverlötet sind. Bekannt ist es weiterhin, zwischen den Wandungen der an den Scheiben angeordneten Bohrungen sowie den Aussenwandungen der Rohre Dichtungsringe einzusetzen.net, whereby pipes passed through the bores of the two disks and either welded to the walls of the bores according to the metal used or are brazed. It is also known between the walls of the holes arranged on the disks as well as the outer walls of the pipes to use sealing rings.
Den bekannten Wärmeaustauschern der vorbezeichneten Art haftet im wesentlichen der Nachteil an, dass die Herstellung derselben sehr aufwendig ist, da beispielsweise für die Massenfertigung solcher Wärmeaustauscher erhebliche Investitionskosten für Vorrichtungen zum Verschweissen oder Verlöten der Rohre mit den Scheiben erforderlich sind, welche den Stückpreis verhältnismässig hoch heraufsetzen.-Auch die Anwendung von Dichtungsringen, beispielsweise O-Ringen, hat sich wegen des hierfür erforderlichen Aufwandes an Vorrichtungen zur Montage derselben an den zu dichtenden Stellen in der Praxis nicht als brauchbar erwiesen.The known heat exchangers of the aforementioned type essentially have the disadvantage that the production the same is very expensive because, for example, considerable investment costs for the mass production of such heat exchangers for devices for welding or soldering the pipes to the discs are required, which Raise the unit price relatively high.-Also the use of sealing rings, e.g. O-rings, has because of the effort required for this on devices for mounting the same on the to be sealed Places not proven to be useful in practice.
Bei den vorerwähnten Schweiss- oder Lötverbindungen zwischen den Wandungen der Bohrungen der Lochscheiben und den Rohren hat sich weiterhin als nachteilig erwiesen, dass die bei den Erwärmungen bis max. 1500C auftretenden Dilatationen - der Rohre einerseits sowie der Lochscheiben andererseits - vonIn the case of the aforementioned welded or soldered connections between the walls of the bores of the perforated disks and the tubes, it has also proven to be disadvantageous that the dilatations occurring during heating up to a maximum of 150 ° C. - of the tubes on the one hand and the perforated disks on the other hand - of
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den Schweiss- oder Lötverbindungen erst mit Hilfe von verhältnismässig aufwendigen Konstruktionen aufgenommen werden können, um die hierdurch entstehenden Risse und/oder Undichtheiten an den betreffenden Stellen zu vermeiden.the welded or soldered connections only with the help of relatively complex constructions can be added to the resulting cracks and / or leaks to be avoided at the relevant points.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, mit welchem die den bekannten Wärmeaustauschern anhaftenden vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden. Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens die Wandungen der Bohrungen der beiden Metall-Lochscheiben mit einer aufvulkanisierten Schicht aus gummiartigem Material ausgekleidet sind, welche einer Klemmverbindung der Rohre mit den beiden Metall-Lochscheiben sowie einer Abdichtung der durch die beiden Lochscheiben hermetisch voneinander getrennten drei Kammern dient.The present invention is now based on the object to create a heat exchanger with which the above-described adhering to the known heat exchangers Disadvantages are avoided. According to the invention, the object is achieved in that at least the walls of the bores of the two metal perforated disks are lined with a vulcanized layer of rubber-like material, which a clamp connection of the pipes with the two metal perforated disks and a seal between the two Perforated disks are used to hermetically separate three chambers.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise und zwar:The drawing shows an embodiment of the invention in a simplified representation, namely:
Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen Wärmeaustauscher, teilweise geschnitten und Fig. 1 is a side view of a heat exchanger, partially in section and
Flg. 2 einen Schnitt durch den in der Fig. 1 gezeigten Wärmeaustauscher gemäss der Linie II - II in Fig.l, Flg. 2 shows a section through the heat exchanger shown in FIG. 1 along the line II - II in FIG.
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Gemäss den Fig. 1 und 2 besteht das Metallgehäuse 2 des Wärmeaustauschers 1 beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung und ist aus drei lösbar miteinander verbundenen Teilen, nämlich einem Bodenteil 3, einem zylindrisch geformten Zwischenteil 4 und einem Deckteil 5, zusammengesetzt.According to FIGS. 1 and 2, the metal housing 2 of the heat exchanger consists 1, for example, made of an aluminum alloy and consists of three detachably connected parts, namely a bottom part 3, a cylindrically shaped intermediate part 4 and a cover part 5, assembled.
Zwischen dem oberen Ende des zylindrisch geformten Zwischenteils 4 und dem Deckteil 5 einerseits sowie zwischen dem unteren Ende des zylindrisch geformten Zwischenteiles 4 und dem Bodenteil 3 andererseits, ist jeweils in einer hierfür vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung 6 eine Bohrungen 7 aufweisende Metall-Lochscheibe 8 eingesetzt. Die beiden Metall-Lochscheiben 8 sind mindestens im Bereich der Wandungen der Bohrungen 7 mit einer in einem Arbeitsgang aufvulkanisierten Schicht 9 aus gummiartigem Material ausgekleidet, welche einer Klemmverbindung der Rohre mit den beiden Metall-Lochscheiben 8 sowie einer Abdichtung der durch die beiden Metall-Lochscheiben 8 hermetisch voneinander getrennten Kammern 13 und 14 bzw. 14 und 15 dient.Between the upper end of the cylindrically shaped intermediate part 4 and the cover part 5 on the one hand and between the lower one The end of the cylindrically shaped intermediate part 4 and the bottom part 3, on the other hand, are each in one for this purpose provided annular recess 6 a metal perforated disk 8 having bores 7 is used. The two metal perforated disks 8 are at least in the area of the walls of the holes 7 with a vulcanized in one operation Layer 9 lined with rubber-like material, which is a clamping connection of the tubes with the two metal perforated disks 8 and a seal of the chambers 13 and 13, which are hermetically separated from one another by the two metal perforated disks 8 14 or 14 and 15 is used.
Die ringförmige Ausnehmung 6 am Deckel 5 und dem Zwischenteil 4 einerseits sowie diejenige am Bodenteil 3 und dem Zwischenteil 4 andererseits sind derart ausgebildet, dass in diesen jeweils ein Dichtungsring 16, beispielsweise ein O-Ring, sowie die äüsseren, ringförmigen Bereiche der beiden Metall-The annular recess 6 on the cover 5 and the intermediate part 4 on the one hand and that on the bottom part 3 and the intermediate part 4 on the other hand are designed in such a way that in each of these a sealing ring 16, for example an O-ring, as well as the outer, ring-shaped areas of the two metal
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Lochscheiben 8, welche gemäss Fig. 1 auf einer Seite - in der gleichen Weise wie die Wandungen der Bohrungen 7 - mit einer aufvulkanisierten Schicht 9 aus gummiartigera Material ausgekleidet sind, aufgenommen werden können.Perforated disks 8, which according to FIG. 1 on one side - in the same way as the walls of the bores 7 - with a vulcanized layer 9 of rubber-like material are lined, can be included.
Durch die jeweils im unteren und oberen Bereich des Gehäuses 2 gegenüberstehenden, mit der Schicht 9 überdeckten Wandungen der Bohrung 7 der Metall-Lochscheiben 8 ist ein Rohr hindurchgeschoben, dessen Enden 11 und 12 konisch verjüngt sind und geringfügig über die untere und obere Lochscheibe 8 hinausragen. Die Innendurchmesser der Bohrungen 7, deren Wandungen mit der Schicht 9 überdeckt sind, sowie die Aussendurchmesser der Rohre 10 sind so bemessen, dass die Rohre durch die Bohrungen 7 hindurchgeschoben werden können und in der Endstellung gemäss Fig. 1 mit der Schicht 9 durch Reibungsschluss und Klemmung verbunden sind, wodurch diese Schicht 9 eine Dichtung zwischen der Aussenwand eines Rohres 10 und der Wand einer der Bohrungen 7 der Lochscheiben 8 bildet. Through the opposing walls in the lower and upper areas of the housing 2, which are covered with the layer 9 the bore 7 of the perforated metal disks 8 is pushed through a tube, the ends 11 and 12 of which are conically tapered and protrude slightly beyond the lower and upper perforated disk 8. The inner diameter of the holes 7, whose Walls are covered with the layer 9, as well as the outer diameter the tubes 10 are dimensioned so that the tubes can be pushed through the bores 7 and are connected in the end position according to FIG. 1 with the layer 9 by frictional engagement and clamping, whereby these Layer 9 forms a seal between the outer wall of a pipe 10 and the wall of one of the bores 7 of the perforated disks 8.
Im fertig montierten Zustand ist das Gehäuse 2 des Wärmeaustauschers 1, wie bereits erwähnt, durch die beiden Metall-Lochscheiben 8 in drei Kammern geteilt, und zwar in eine obere Kammer 13, eine mittlere Kammer 14 und in eine untere Kammer 15. Die untere Kammer 15 ist mit der oberen KammerThe housing 2 of the heat exchanger is in the fully assembled state 1, as already mentioned, divided into three chambers by the two metal perforated disks 8, namely into one upper chamber 13, a middle chamber 14 and a lower chamber 15. The lower chamber 15 is with the upper chamber
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durch die Rohre 10 verbunden. Durch die mittlere Kammer 14, welche völlig hermetisch von der unteren Kammer 15 und der oberen Kammer 13 getrennt ist, strömt beispielsweise OeI, welches über einen am Zwischenteil 4 angeordneten Einlass 17 und Auslass 18 der mittleren Kammer 14 zugeführt bzw. von derselben abgeführt wird. Im oberen Deckteil 5 sind dagegen ein Einlass 19 und ein Auslass 20 für die Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser vorgesehen. Die Kühlflüssigkeit wird durch den Einlass 19 der oberen Kammer 13 zugeführt und von dieser durch eine vorbestimmte Anzahl von Rohren 10 in die untere Kammer 15 und von derselben wieder durch eine vorbestimmte Anzahl von Rohren 10 in die obere Kammer 13 geleitet. Dieser Vorgang wird beispielsweise bei einem bekannten Wärmeaustauscher mehrmals wiederholt, bevor das OeI nach erfolgtem Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden flüssigen Medium wieder durch den Auslass 18 aus der mittleren Kammer 14 abgeführt wird.connected by the pipes 10. Through the middle chamber 14, which is completely hermetically sealed from the lower chamber 15 and the Upper chamber 13 is separated, flows, for example, oil, which flows via an inlet arranged on the intermediate part 4 17 and outlet 18 of the central chamber 14 is supplied or discharged from the same. In the upper cover part 5 are against it an inlet 19 and an outlet 20 for the cooling liquid, such as water, are provided. The coolant is fed through the inlet 19 to the upper chamber 13 and from this through a predetermined number of tubes 10 in the lower chamber 15 and passed from the same again through a predetermined number of tubes 10 into the upper chamber 13. This process is repeated several times, for example in a known heat exchanger, before the oil is applied afterwards Heat exchange with the liquid medium to be cooled is carried away again through the outlet 18 from the middle chamber 14 will.
Die Erfindung ist nicht nur auf das in den Fig.l und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist beispielsweise im Sinne der Erfindung auch möglich, nur die Wandungen der Bohrungen 7 mit einer aufvulkanisierten gummiartigen Schicht 9 zu überdecken sowie ferner die beschichteten Seiten der beiden Metall-Lochscheiben 8 nicht in der oberen und unteren Kammer 13 bzw. 15 sondern in der mittleren Kammer 14 anzu-The invention is not limited to that shown in Figs Embodiment limited. For example, in the context of the invention, it is also possible to use only the walls of the bores 7 to cover with a vulcanized rubber-like layer 9 and also the coated sides of the two Metal perforated disks 8 should not be placed in the upper and lower chambers 13 or 15 but in the middle chamber 14.
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ordnen, wenn dieses erwünscht ist. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung an allen Wärmeaustauschern anwendbar ist, bei denen in einem Abstand angeordnete Metall-Lochscheiben vorgesehen sind, in deren gegenüberstehenden Bohrungen jeweils ein Rohr eingesetzt und mit der Lochscheibe verbunden ist, ohne dass hierbei vom eigentlichen Erfindungsgedanken abgewichen wird.arrange if this is desired. It should also be pointed out that the invention applies to all heat exchangers is applicable, in which spaced metal perforated disks are provided, in their opposite Bores each a tube is used and connected to the perforated disc without this from actual inventive concept is deviated from.
Der erfindungsgemäss ausgebildete Wärmeaustauscher ist in vorteilhafter Weise aus einer korrosionsfesten Aluminiumlegierung herzustellen, wobei besonders auf die kostspieligen Vorrichtungen zum Elektronenstrahlschweissen verzichtet werden kann und wodurch sich der Wärmeaustauscher besonders gut für die Massenfertigung eignet.The heat exchanger designed according to the invention is in advantageously made of a corrosion-resistant aluminum alloy, especially the expensive ones Devices for electron beam welding can be dispensed with and which makes the heat exchanger particularly well suited for mass production.
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