DE2834767A1

DE2834767A1 - Verfahren zur herstellung von kuehlern, insbesondere fuer lastfahrzeuge, und nach diesem verfahren hergestellte kuehler

Info

Publication number: DE2834767A1
Application number: DE19782834767
Authority: DE
Inventors: Giorgio Pagini
Original assignee: GOULD CONTARDO SpA
Current assignee: GOULD CONTARDO SpA
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1978-08-05
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2834767B2; JPS54121339A; IT7820175A0; IT1093291B

Description

Verfahren zur Herstellung von Kühlern,
insbesondere für Lastfahrzeuge, und nach diesem Verfahren hergestellte Kühler Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kühlern, insbesondere für Lastfahrzeuge, und nach diesem Verfahren hergestellte Kühler.
Unter dem Begriff "Kühler" sollen hier#jedoch nicht nur Kühler für Lastfahrzeuge, sondern auch Wärmeaustauscher allgemein verstanden werden, die zum Heizen und/oder Klimatisieren der Fahrerkabine oder auch des Fahrgastraumes derartiger Lastfahrzeuge verwendet werden. Weiter hin sollen hier unter dem Begriff "Kühler" diejenigen kompletten Wärmeaustauscher verstanden werden, die dem Zivil- und Industriegebrauch dienen.
Die wichtigste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, Kühler beispielsweise für Lastfahrzeuge herzustellen, die einen hohen Wirkungsgrad, ein niedriges Gewicht und eine besonders geringe Raumbeanspruchung haben und die mit einem Kostenaufwand herstellbar sind, der erheblich unterhalb desjenigen der zur Zeit im Gebrauch befindlichen Kühlertypen liegt, wobei das Fertigungssystem der Kühlerbestandteile erheblich vereinfacht werden soll.
Insbesondere soll das Verlöten der einzelnen, den Kühler bildenden Elemente besonders rasch und einfach vor sich gehen, wobei die bisher erforderlichen Lötarbeiten zur dichten Verbindung der Rippen und der Leitungen eines Kühlers, innerhalb derer die zu kühlende Flüssigkeit strömt, entfallen sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Vorpositionieren einer Anzahl von dünnen metallischen Lamellen durchgeführt wird, in denen durch Formstanzen eine Anzahl von über die ganze Länge derselben verteilten Löchern erzeugt wird, wobei im Verlaufe des Formstanzens ein kegelförmiger Kragen um jedes der Löcher angeformt wird und die Lamellen parallel zueinander ineinandergesteckt werden, wobei die Kragen der Löcher einer jeden Lamelle in die entsprechenden Kragen der benachbarten Lamelle gesteckt werden, so daß die Kragen, die ineinander ragen, mit einander parallele und zur Lamellenebene senkrechte Leitungen bilden, woraufhin sämtliche Kragen im Bereich ihrer Stoßfugen miteinander verlötet werden, um die Leitungen abzudichten, wobei die Lötverbindung zwischen den-Kragen dadurch hergestellt wird, daß in die Leitungen Stäbchen oder Röhrchen aus einem Metall bzw. aus einer Legierung mit einem Schmelzpunkt eingeführt werden, der niedriger als derjenige der Lamellen ist, woraufhin der so zusammengesteckte Block bis auf den Schmelzpunkt des Lotes oder etwas darüber erwärmt wird, so daß das Lot schmilzt und zwischen die Kragen tritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, daß eine vorgegebene Anzahl von Metalllamellen, deren jede durch Vorstanzen mit einer Anzahl von Löchern ausgestattet ist, die sich über die gesamte Länge derselben verteilen, wobei in dem gleichen Formstanzvorgang der Rand eines jeden dieser Löcher kegelförmig ausgestülpt worden ist, mit diesen kegelförmigen Kragen ineinandergesteckt werden. Die kegeligen Kragen, die solchermaßen ineinandergreifen, bilden in ihrer Gesamtheit jeweils eine Leitung, die senkrecht zur Lamellenebene verläuft, und die dadurch abgedichtet wird, daß die Stoßfugen zwischen den einzelnen Kragen verlötet werden.
Das Verlöten wiederum geschieht in-der#Weise, daß in die durch die ineinandergreifenden Kragen gebildeten Leitungen Stäbe aus einem Metall eingeschoben werden, dessen Schmelzpunkt unterhalb desjenigen der Lamellen liegt, woraufhin der so erhaltene Block bis zum Schmelzpunkt dieser Stäbe oder bis auf eine etwas höhere Temperatur erwärmt wird, so daß das Lot schmilzt und zwischen die Stoßfugen der einzelnen Kragen tritt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also die Herstellung von Kühlern für Lastfahrzeuge, verglichen mit den bisherigen Verfahren, wesentlich vereinfacht; denn es werden jetzt durch den einen Vorgang des Ineinanderschiebens der Lamellen, genauer gesagt, der kegelförmigen Kragen dieser Lamellen, die gleichzeitig mit Rippen versehenen Leitungen für das Kühlmittel hergestellt.
Die Fertigstellung eines derartigen Kühlers gestaltet sich nun besonders einfach, weil sich überraschenderweise herausgestellt hat, daß das Lot aufgrund der Kapillarität in die Stoßfugen zwischen den einzelnen Kragen einfließt und sich dort gleichmäßig verteilt, so daß eine vollständige Verlötung sämtlicher Stoßstellen der Kragen automatisch erfolgt.
Um den Luftwiderstand an der gerippten äußeren Oberfläche des Kühlers auf ein Minimum herabzusetzen, wird in Weiterbildung der Erfindung der Querschnitt der Löcher und der dazugehörenden kegelförmigen Kragen in den äußeren Lamellen so gewählt, daß dort sehr flache Leitungen entstehen. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers auf einen maximalen Wert gesteigert.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung von Kühlern für Lastfahrzeuge, die außerordentlich leicht sind und kleine Abmessungen haben, obwohl ein hoher Wärmeaustauschwirkungsgrad erzielt wird und die Herstellungskosten gleichzeitig verringert werden.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele eines Kühlers, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, näher erläutert. Es zeigen: Fig.l die Ansicht eines erfindungsgemäßen Kühlers für Lastfahrzeuge, Fig.2 die Draufsicht einer Lamelle zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kühlers, Fig.3 den Ausschnitt einer Lamelle gem. Fig.2 in größerem Maßstab, Fig.4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV gem.Fig.3, Fig.5 einen Teilschnitt ähnlich demjenigen gem.Fig.4, wobei der Eingriff der Kragen mehrerer bereits vorpositionierter Lamellen im Rahmen eines Teilschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, Fig.6 einen Schnitt entsprechend demjenigen gem.Fig.5, wobei die Stoßfugen zwischen den einzelnen Kragen miteinander verlötet sind, und Fig.7 und 8 einen Teilschnitt durch das vordere und hintere Ende eines erfindungsgemäßen Kühlers.
Gem. Fig.l hat jede der Lamellen 1, die später ineinandergreifend zu dem Kühlerkörper zusammengesetzt werden, eine rechteckige Form, wobei der Rand der Lamelle 1 mit Einkerbungen versehen ist.
Diese Lamellen 1 werden in völlig gleicher Ausbildung und in denjenigen Abmessungen formgestanzt, die zur Herstellung eines bestimmten Kühlers erforderlich sind, wobei jede Lamelle 1 mit einer Anzahl von untereinander fluchtenden und mit regelmäßigen Abständen über die ganze Länge verteilten Löchern 2 versehen ist.
Diese Löcher 2 können einen kreisförmigen, aber auch jeden anders geformten Querschnitt haben. Vorteilhaft ist ein länglicher Querschnitt, der angenähert die Form einer Ellipse hat, deren große Achse senkrecht auf der Längsachse der Lamelle 1, wie aus Fig.2 hervorgeht, steht.
Während des Formstanzens einer Lamelle 1 wird durch Tiefziehen der Rand eines jeden Loches 2 zu einem kegelförmigen Kragen 3 verformt, dessen Längsachse senk recht zur Ebene der zugehörigen Lamelle 1 verläuft.
Die kegelförmigen Kragen 3 einer jeden Lamelle 1 ragen alle nach der gleichen Seite heraus.
Die so geformten Lamellen 1 werden aufeinandergesteckt, wobei die kegelförmigen Kragen 3, wie in Fig.5 dargestellt, so ineinandergreifen, daß danach die Lamellen 1 parallel zueinander liegen, wobei die ineinandergreifenden Kragen 3 in ihrer Gesamtheit abgeflachte Leitungen 2a bilden, die senkrecht zu den Lamellenebenen verlaufen.
Die Kragen 3 werden soweit ineinandergeschoben, bis sie festsitzen.
Anschließend werden in die so gebildeten Leitungen 2a Stäbchen bzw. Röhrchen 4, wie aus Fig.5 ersichtlich, eingeführt, die aus einem Metall, vorzugsweise Kupfer, bestehen, dessen Schmelzpunkt niedriger als derjenige der Eisenlamellen 1 ist. Der aus den Lamellen 1 und den in die Leitungen 2a eingeführten Stäbchen 4 bestehende Block wird danach bis zu einer Temperatur erhitzt, die mindestens dem Schmelzpunkt der Stäbchen 4 entspricht oder höher als diese liegt, so daß die Stäbchen 4 schmelzen (wobei die Lamellen unverändert bleiben) und die Lötung zwischen den Kragen 3 bewirken, wodurch die Leitungen 2a an den Stoßstellen der Kragen 3 abgedichtet werden.
Während der Erhitzung ist keine Bewegung der Lamellen 1 nötig, weil das von den Stäbchen 4 stammende geschmolzene Material wegen der Kapillarität in die zwischen den einzelnen Kragen 3 vorhandenen Spalte, wie bei 4a in Fig.6 angedeutet, fließt, wobei es auch entgegen der Schwerkraft nach oben steigt, bis ein einwandfreier Verschluß der Stoßstellen auf der gesamten Länge der Leitungen 2a erreicht wird. Der Querschnitt der Stäbchen a ist selbstverständlich dem Querschnitt der Leitungen 2a anzupassen, um zu gewährleisten, daß das geschmolzene Lot ausreicht, um sämtliche Stoßstellen zwischen den eine Leitung zu bildenden Kragen 3 auszufüllen, so daß eine fest zusammenhängende, absolut dichte Leitung 20 entsteht.
Auf einfache und rationelle Weise wird so die gleichmäßige Abdichtung der Leitungen 2a und gleichzeitig das Zusammenfügen des vollständigen Kühlerblocks erreicht.
Anstelle der Stäbchen 4 kann man auch eine Kupferschicht oder eine solche aus anderen, einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Metallen oder eine Legierung auf wenigstens einer Seite der Lamellen 1 vorsehen.
So können die Lamellen 1 beispielsweise aus einer auf einer Seite mit Kupfer beschichteten Blechtafel gestanzt werden. Auch in diesem Falle wird bei dem Erwärmungsvorgang der ineinandergreifenden Lamellen das Schmelzen der Kupferschichten und damit die Verlötung der kegelförmigen Kragen 3 bewirkt.
Nach dem Löten verlaufen die verschiedenen Leitungen 2a untereinander parallel, wobei deren jede aus einer Anzahl miteinander verlöteter Kragen 3 besteht, wobei die großen Achsen der Querschnitte der Leitungen senkrecht auf den Längsachsen der Lamellen 1 stehen,um wäh- rend des Betriebes einen minimalen Luftströmungswider stand zu haben.
Der körperliche Zusammemhang zwischen Lamellen 1 und Leitungen 2a hat einen besonders hohen ~Wärmeaustausch zur Folge, so daß Kühler für Lastfahrzeuge kleinerer Raumbeanspruchung mit sehr hohem Wirkungsgrad hergestellt werden können, - ein für den Automobilbau sehr wichtiger Vorteil.
Auch ist das Gewicht der nach der Erfindung hergestellten Kühler sehr niedrig, weil das Ausgangsmaterial aus metallischen Lamellen besteht, die eine sehr geringe Dicke haben.
Die Verbindung der Leitungen 2a im Bereich ihrer Enden erfolgt durch die Kappen 5, die entsprechend geformt sind und an ihren Rändern Umbördelungen 6 haben, wie sie in Fig.7 u.8 dargestellt sind, mittels derer sie mit den Endlamellen la und lb fest verbunden sind.
Die Verbindung zwischen den Umbördelungen 6 und den Rändern der Lamellen la und Ib wird durch Lötnähte 6a komplettiert, die auf ähnliche Weise wie diejenigen zwischen den Kragen 3 oder in anderer Weise zu erzeugen sind. Die Endlamellen la und lb haben, wie die übrigen Lamellen 1, Löcher mit Kragen 3a und 3b, wie jeweils aus den Fig.7 und Fig.8 ersichtlich.
Die Kragen 3b haben ebenfalls eine konische Form, die den Eingriff mit den benachbarten Kragen 3 ermöglicht.
Die Endplatten 5 können, je nach Art der Verbindungen, die zwischen den verschiedenen Leitungen 2a, wie z.B.
in 5a und 5b in Fig.l dargestellt, herzustellen sind, verschiedenartig geformt sein.
In Fig.l sind weiterhin die Anschlußleitungen 7 für Eintritt und Austritt-des zu kühlenden Mediums dargestellt. Die Form der Querschnitte der Leitungen 2a kann beliebig gewählt werden, wobei z.B. neben der kreisförmigen und der abgeflachten rechteckigen bzw. elliptisdxn Form auch eine längliche und keilförmige sowie verjüngte Form zweckmäßig sein kann, deren zugespitzter Teil dem in den Kühler eintretenden Luftstrom zugewandt ist, um die aerodynamischen Verhältnisse zu verbessern.
Wenn die Kragen 3 eine elliptische bzw. eine sehr längliche Querschnittsform haben, so können die zugehörigen Löcher 2 durch eine oder mehrere Trennwände 8 unterteilt werden, die dazu dienen, Verformungen im Bereich der Endteile der genannten Kragen 3 während des Lötvorganges zu verhindern, wodurch vermieden wird, daß Unregelmäßigkeiten im fertigen Produkt auftreten.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet also, Kühler im allgemeinen und insbesondere Kühler für Lastfahrzeuge herzustellen, die einen rationellen Aufbau und einen hohen Wirkungsgrad haben und sich durch geringes Gewicht sowie kleine Abmessungen auszeichnen und sich besonders für die Großserienfertigung eignen, da die Endkosten niedriger sind als bei der Herstellung nach herkömmlichen Methoden.
In einer Variante des Lötverfahrens ist es während des Erwärmungsvorganges zum Schmelzen der Stäbchen 4 möglich, den Kühlerblock auch zu drehen oder zu verschieben, um eine Lötverbindung auch an sonst nicht erreichbaren Stellen herzustellen.

Claims

A n s p r ü c h e .

Verfahren zur Herstellung von Kühlern, insbesondere für Lastfahrzeuge, bestehend aus dem Vorpositionieren einer Anzahl von dünnen metallischen Lamellen(l), in denen durch Formstanzen eine Anzahl von über die ganze Länge derselben verteilten Löchern (2) erzeugt wird, wobei im Verlaufe des Formstanzens ein kegelförmiger Kragen (3) um jedes der Löcher (2) angeformt wird und die Lamellen (1) parallel zueinander ineinandergesteckt werden, wobei die Kragen der Löcher (2) einer jeden Lamelle (1) in die entsprechenden Kragen (3) der benachbarten Lamelle (1) gesteckt werden, so daß die Kragen (3), die ineinander ragen, mit einander parallele und zur Lamellenebene senkrechte Leitungen (2a) bilden, woraufhin sämtliche Kragen (3) im Bereich ihrer Stoßfugen miteinander verlötet werden, um die Leitungen (2a) abzudichten, wobei die Lötverbindung zwischen den Kragen(3) dadurch hergestellt wird, daß in die Leitungen (2a) Stäbchen oder Röhrchen (4) aus einem Metall bzw.

aus einer Legierung mit einem Schmelzpunkt eingeführt werden, der niedriger als derjenige der Lamellen (1) ist, woraufhin der so zusammengesteckte Block bis auf den Schmelzpunkt des Lotes oder etwas darüber erwärmt wird, so daß das Lot schmilzt und zwischen die Kragen (3) tritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß Lamellen (1) zwecks Herstellung der Lötverbindung mit einer Beschichtung - aus Metall bzw. einer Legierung mit einem Schmelzpunkt, der niedriger als derjenige der Lamellen (1) ist, ausgestattet werden und danach die übereinander liegenden Lamellen (1) einem Erwärmungsprozeß bis zum Schmelzpunkt dieser Beschichtung bzw. einer etwa höheren Temperatur unterworfen werden, so daß die Lötung zwischen den kegelartigen Kragen (3) durch die geschmolzene Beschichtung erfolgt.
3.Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch -g e k e n fl -z e i c h n e t , daß das von den Stäbchen 3 und/oder der Beschichtung der Lamellen (1) stammende Lot durch Kapillarität in die Lötspalte zwischen den Kragen (3) tritt.
4.Verfahren nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch g e k e n n h e i c h n e t , daß auf die Enden des Stapels aus den ineinandergreifenden Lamellen (1) entsprechend geformte Klappen (5) gesetzt werden, die den Durchtritt des Kühl- und/oder Heizmittels zwischen den Enden der Leitungen (2a) und der Anschlußleitungen (7) ermöglichen.
5.Kühler, insbesondere für Lastfahrzeuge, hergestellt nach dem Verfahren gem. den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er aus einer Anzahl metallischer, dünner Lamellen (1) besteht, die mehrere, über ihre Länge verteilte und miteinander fluchtende Löcher (2) enthalten, wobei der Rand eines jeden Loches (2) zu einem kegelförmigen Kragen (3) verformt ist, der nach dem Zusammensetzen der Lamellen (1) in den zugeordneten Kragen (3) der benachbarten Lamelle (1) ragt, so daß die ineinandergreifenden Kragen (3) jeweils eine Leitung (2a) bilden, die senkrecht zur Ebene der Lamellen (1) verläuft, wobei die Spalte zwischen den einzelnen Kragen (3) verlötet sind, so daß dichte Leitungen (2a) vorliegen.
6. Kühler nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Löcher (2) einen kreisförmigen Querschnitt haben.
7. Kühler nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z ei c h n e t , daß die Löcher (2) einen flachen viereckigen oder elliptischen Querschnitt haben.
8. Kühler nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Löcher (2) einen etwa keilförmig ausgebildeten Querschnitt haben, dessen Spitze der Strömungsrichtung -der eintretenden Luft entgegengesetzt ist.
9. Kühler nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lötung zwischen den Kragen (3) unter Verwendung stäbchenförmigen Lötmaterials hergestellt ist, das in die Leitungen (2a) eingeschoben worden ist und aus einem Metall besteht, dessen Schmelzpunkt niedriger als derjenige der Lamellen (1) ist.
10. Kühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9j dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lamellen (1) mindestens auf einer Seite mit einer Beschichtung aus einem Metall bzw. einer Legierung versehen sind, dessen bzw. deren Schmelzpunkt niedriger ist als derjenige der Lamellen (1), wobei diese Beschichtung zum Verlöten zwischen den Kragen (3) unter Erwärmung der übereinanderliegenden Lamellen (1) bis zum Schmelzpunkt der Beschichtung der Lamellen (1) oder bis zu einer etwas darüber liegenden Temperatur geschmolzen wird.
ll.Kühler nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf die jeweils äußeren Lamellen (1) besonders geformte Kappen (5) gesetzt sind, durch die die Verbindung zwischen den einzelnen Leitungen (2a) und den Anschlußleitungen (7) für das Kühl- und/oder Heizmittel hergestellt wird.
12.Kühler nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dann, wenn die Kragen (3) der Lamellen (1) eine elliptische oder sehr flache andere Form haben oder deren Wandung aus anderen Gründen leicht verformbar ist, durch eine oder mehrere Trennwände (8) unterteilt sind, so daß Verformungen dieser Kragen (3a, 3b) im Bereich der äußeren Lamellen (1) während des Lötvorganges, der unter Ausnutzung der Kapillarkräfte erfolgt, verhindern, so daß insgesamt einwandfreie Lötungen erfolgen.