DE3117661A1 - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
PATENTANWÄLTE J. DR. ULRICH OSTERTAG DR. REINHARD OSTERTAQPATENT LAWYERS J. DR. ULRICH OSTERTAG DR. REINHARD OSTERTAQ
WärmetauscherHeat exchanger
Anmelderini Hansa Metallwerke AGApplicant Hansa Metallwerke AG
Sigmaringerstr. 7000 Stuttgart 81Sigmaringerstr. 7000 Stuttgart 81
Anwaltsakte: 1075Attorney's file: 1075
1075 - 4 - 28.4.811075 - 4 - 28.4.81
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Benzinkühler, mit einem Innenrohr und einem konzentrisch hierzu angeordneten Außenrohr; mit zwei Kopfstücken, an denen die Rohre dicht befestigt sind; mit einer axialen Durchgangsbohrung in jedem Kopfstück, welche zumindest in einem Bereich einen Durchmesser besitzt, welcher dem Außendurchmesser des Innenrohres entspricht.The invention relates to a heat exchanger, in particular Petrol cooler, with an inner tube and an outer tube arranged concentrically therewith; with two head pieces on which the pipes are tightly fastened; with an axial through hole in each head piece, which in at least one Area has a diameter which corresponds to the outer diameter of the inner tube.
Bei bekannten derartigen Wärmetauschern, wie sie beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster 77 36 685, im deutschen Gebrauchsmuster 17 92 629 oder in der deutschen Auslegeschrift 12 08 314 beschrieben sind, werden die verschiedenen, dicht miteinander zu verbindenden Teile verlötet. Die Lötungen übernehmen dabei gleichzeitig die Aufgabe der Abdichtung und der mechanischen Verbindung. Diese Herstellungsweise hat jedoch den Nachteil, daß für sie geschultes Personal erforderlich ist und gleichwohl die Gefahr von Fehlern, z.B. Undichtigkeiten, niemals ganz ausgeschaltet werden kann. Die Schwierigkeiten, die mit dem Lötvorgang verbunden sind, erhöhen sich weiter, wenn als Material für die Rohre und/oder die Kopfstücke des Wärmetauschers Aluminium verwendet werden soll. In known such heat exchangers, such as those in German utility model 77 36 685, in German Utility model 17 92 629 or in the German Auslegeschrift 12 08 314 are described, the various, parts to be joined together are soldered. The soldering also takes on the task of sealing and the mechanical connection. However, this production method has the disadvantage that it is trained Personnel is required and at the same time the risk of errors, e.g. leaks, is never completely eliminated can be. The difficulties associated with the soldering process are further increased when used as a material for the pipes and / or the head pieces of the aluminum heat exchanger are to be used.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art derart auszubilden,daß er auch von ungeschultem Personal in kurzer Zeit und ohne die Gefahr von Undichtigkeiten montiert werden kann.The object of the present invention is to design a heat exchanger of the type mentioned in such a way that it can also be installed by untrained personnel in a short time and without the risk of leaks.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale gelöst:According to the invention, this object is achieved by the following features:
a) die Kopfstücke besitzen einen Außendurchmesser, welcher dem Innendurchmesser des Außenrohres entspricht;a) the head pieces have an outer diameter which corresponds to the inner diameter of the outer tube;
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b) die Kopfstücke tragen an den äußeren Umfangsflachen jeweils einen O-Ring;b) the head pieces wear each on the outer circumferential surfaces an O-ring;
c) die Enden der Außenrohre sind über eine Stufe an der Außenfläche der beiden Kopfstücke gebördelt;c) the ends of the outer tubes are crimped over a step on the outer surface of the two head pieces;
d) die Durchgangsbohrungen der Kopfstücke weisen in einem Bereich, in welchem das Innenrohr anliegt, jeweils einen O-Ringdichtung auf;d) the through bores of the head pieces each have one in an area in which the inner tube rests O-ring seal on;
e) die axiale I^ge des Innenrohres ist durch geeignete Anschläge an den Kopfstücken fixiert,e) the axial I ^ ge of the inner tube is through suitable stops fixed to the head pieces,
Erfindungsgemäß werden also die Funktionen der Abdichtung und der mechanischen Verbindung voneinander entkoppelt: die Strömungsmittelabdichtung, welche einen Austritt von Strömungsmittel aus dem Wärmetauscher bzw. einen übertritt von Strömungsmittel aus dem Ringraum zwischen den beiden Rohren in den Innenraum des Innenrohres oder umgekehrt verhindert, wird durch O-Ringdichtungen übernommen. Undichtigkeiten können hierbei so gut wie keine auftreten. Die gesamte Anordnung wird mechanisch durch zwei Bördelungen zusammengehalten, mit denen die Enden des Außenrohres über entsprechende Stufen an den Kopfstücken umgelegt sind. Bei der Erstellung dieser Bördelung braucht keine besondere Aufmerksamkeit angewandt zu werden, da es nur auf die mechanische Stabilität und nicht auf Perfektion ankommt. Diese Arbeit kann ggfs.According to the invention, the functions of the seal and the mechanical connection are decoupled from one another: the Fluid seal, which allows fluid to exit or pass from the heat exchanger Prevents fluid from the annulus between the two tubes into the interior of the inner tube or vice versa, is taken over by O-ring seals. Leaks can hardly occur here. The whole arrangement is held together mechanically by two flanges, with which the ends of the outer tube are connected via corresponding Steps on the head pieces are turned over. When creating this flanging, no special attention needs to be applied because it depends only on mechanical stability and not on perfection. This work can, if necessary.
auch automatisiert werden.can also be automated.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung verjüng* sich das Innenrohr an einem Ende vom Hauptbereich über einen Übergangsbereich auf einen Bereich kleineren Durchmessers und reicht zumindest mit dem Übergangsbereich und dem Bereich kleineren Durchmessers in die komplementär gestaltete Durchgangsbohrung des entsprechenden Kopf~Hickes hinein. Der Übergangsbereich stellt auf diese Weise einen Anschlag für das Innenrohr in der einen axialen Richtung dar. Dieses oder auch das andere Ende des Innenrohres kann im Preß-According to a further feature of the invention, * taper the inner tube at one end from the main area via a transition area to an area of smaller diameter and extends at least with the transition area and the area of smaller diameter into the complementary shape Through hole of the corresponding head hick. In this way, the transition area represents a stop for the inner tube in one axial direction or the other end of the inner tube can be pressed in
1075 - 6 - 28.4.811075 - 6 - 28.4.81
sitz in der Durchgangsbohrung des entsprechenden Kopfstückes einsitzen. Hierdurch wird das Zusammenfügen der verschiedenen
Teile während der Montage des Wärmetauschers erleichtert.
5seat in the through-hole of the corresponding head piece. This facilitates the assembly of the various parts during the assembly of the heat exchanger.
5
Wenn in den Innenraum des Innenrohres zusätzlich Einbauten eingebracht werden sollen, läuft mindestens ein Ende des Innenrohres unverjungt aus. Zur axialen Fixierung kann das unverjüngt auslaufende Ende des Innenrohres an einer Stufe der Durchgangsbohrung des entsprechenden Kopfstückes anliegen. If additional fixtures are to be introduced into the interior of the inner tube, at least one end of the runs Inner tube unjuvenated. For axial fixation, the untapered end of the inner tube can be on a step the through hole of the corresponding head piece.
Im allgemeinen ist es üblich, daß der Ringraum zwischen den Rohren durch eine Trennwand in einen Vorlaufweg und einen Rücklaufweg unterteilt ist. Hierdurch können die beiden Anschlußnippel, über welche der Ringraum zugänglich ist, am selben Ende des Wärmetauschers angebracht werden. In einem solchen Falle sollte die Trennwand zweckmäßigerweise aus einem Material bestehen, welches unter der von den beiden Rohren ausgeübten, elastischen Kraft zur Abdichtung führt. Auch zur Anbringung dieser Trennwand sind dann keine Lötarbeiten notwendig. Ggfs. kann das Außenrohr zur Erhöhung der Anpreßkraft im Bereich der Trennwand radial nach innen gedrückt, z.B. gerollt sein.In general, it is common that the annulus between the tubes by a partition into a pre-flow path and a Return path is divided. This allows the two connection nipples, through which the annulus is accessible, are attached to the same end of the heat exchanger. In one In such a case, the partition should expediently consist of a material which is below that of the two Pipes exerted, elastic force leads to the seal. No soldering work is then required to attach this partition necessary. Possibly. the outer tube can be used to increase the contact pressure in the area of the partition wall radially inwards pressed, e.g. rolled.
Bei der hier beschriebenen Bauweise ist es ohne weiteres möglich, daß die Rohre und/oder die Kopfstücke aus Aluminium bestehen.With the construction described here it is easily possible that the tubes and / or the head pieces are made of aluminum exist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher im Axialschnitt.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing; the only figure shows a heat exchanger according to the invention in axial section.
Der Grundaufbau des Wärmetauschers als solcher ist bekannt: 35The basic structure of the heat exchanger as such is known: 35
— 7 —- 7 -
1075 - 7 - 28.4.811075 - 7 - 28.4.81
Zwei koaxial zueinander angeordnete Rohre 1, 2 werden an ihren gegenüberliegenden Enden von zwei Kopfstücken 3, 4 gehalten. Der zwischen den beiden Rohren 1, 2 liegende Ringraum 5 ist durch eine Trennwand 6, z.B. in Form eines haarnadeiförmig gekrümmten Drahtes, in einen Vorlaufweg und einen Rücklaufweg unterteilt. Der Vorlaufweg kommuniziert mit einem radial am Außenrohr 1 angeordneten Einlaßnippel 7 j der Rücklauf weg ste^+-. mit einem axial versetzten, gleichfalls am Außenrohr 1 befestigten Auslaßnippel 8 in Verbindung. 10Two tubes 1, 2 arranged coaxially to one another are connected to their opposite ends of two head pieces 3, 4 held. The annular space between the two tubes 1, 2 5 is through a partition 6, for example in the form of a hairpin-shaped curved wire, in a lead path and a Return path divided. The advance path communicates with a radially arranged on the outer tube 1 inlet nipple 7 j the return path ste ^ + -. with an axially offset, likewise outlet nipple 8 attached to the outer tube 1 in connection. 10
Im Ringraum 5 befindet sich außerdem ein in bekannter Weise strukturiertes, gekrümmtes Turbulenzblech 9, welches zwischen den Kopfstücken 3, 4 axial fixiert ist.In the annular space 5 there is also a curved turbulence plate 9 structured in a known manner, which between the head pieces 3, 4 is axially fixed.
An die Kopfstücke 3, 4 sind einstückig die zum Innenraum des Innenrohres 2 führenden Anschlußstutzen 10, 11 angeformt, welche Überwurfmuttern 12,13 zum Anschließen an ein (nicht gezeigtes) Rohrsystem tragen. Die Kopfstücke 3, 4 sowie die Anschlußstutzen 10, 11 werden von einer axialen, abgestuften Durchgangsbohrung 17 bzw. 18 durchsetzt. Der weitere Bereich 17a, 18a dieser Durchgangsbohrungen 17, weist einen Durchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Innenrohres entspricht; der engere Bereich 17b, 18b der Durchgangsbohrungen 17, 18 hat einen Durchmesser, der etwa dem Innendurchmesser der an die Anschlußstutzen 10, 11 anzuschließenden Rohre entspricht.The connecting pieces 10, 11 leading to the interior of the inner tube 2 are integrally formed on the head pieces 3, 4, which wear union nuts 12, 13 for connection to a pipe system (not shown). The head pieces 3, 4 as well as the connecting pieces 10, 11 are of an axial, stepped through hole 17 and 18 respectively. The further area 17a, 18a of these through bores 17, has a diameter corresponding to the outer diameter of the inner tube; the narrower area 17b, 18b of Through-bores 17, 18 have a diameter which is approximately the inner diameter of the connecting pieces 10, 11 to be connected Pipes corresponds.
In den Innenraum 14 des Innenrohres 2 ist ein von einem Stab 15 zusammengehaltener, bekannter Wendeleinbau 16 eingeschoben. A known helical insert 16 held together by a rod 15 is pushed into the interior space 14 of the inner tube 2.
Die Besonderheiten des dargestellten und beschriebenen Wärmetauschers liegen in der Art und Weise, wie die verschiedenen Bauelemente zusammengefügt sind, so-rie in der hierfür erforderlichen geometrischen Ausbildung.The specifics of the illustrated and described Heat exchangers lie in the way in which the various components are put together, so-rie in the geometrical training required for this.
1075 -8 - 28.4.811075 -8 - 28.4.81
So besitzen die Kopfstücke 3, 4 einen Außendurchmesser, welcher dem Innendurchmesser des Außenrohres 1 entspricht« In den Mantelflächen der Kopfstücke 3, 4 liegt jeweils eine O-Ringdichtung 19, 20, welche ein Austreten von Strömungsmittel aus dem Ringraum 5 nach außen verhindert. Die Enden des Außenrohres 1 sind über Stufen 21, 22 an der Außenfläche der Kopfstücke 3, 4 übergebördelt. Diese Bördelungen halten sämtliche Teile des Wärmetauschers axial zusammen.The head pieces 3, 4 have an outer diameter which corresponds to the inner diameter of the outer tube 1 « In the outer surfaces of the head pieces 3, 4 there is an O-ring seal 19, 20, which prevents fluid from escaping prevented from the annular space 5 to the outside. The ends of the outer tube 1 are on steps 21, 22 on the Outer surface of the head pieces 3, 4 crimped over. These flanges hold all parts of the heat exchanger axially together.
Das Innenrohr verjüngt sich an dem in der Zeichnung linken Ende in einem (Jbergangsbereich 2b von seinem maximalen Durchmesser im Bereich 2a auf einen kleineren Durchmesser im Bereich 2c. Die Durchgangsbohrung 17 im linken Kopfstück 3 ist komplementär geformt, sodaß also das linke Ende des Innenrohres 2 - ggfs. im Preßsitz - in die Bohrung 17 eingeführt werden kann und dort satt anliegt.The inner tube tapers at the end on the left in the drawing in a transition area 2b from its maximum Diameter in area 2a to a smaller diameter in area 2c. The through hole 17 in the left head piece 3 has a complementary shape, so that the left end of the inner tube 2 - possibly with a press fit - into the bore 17 can be introduced and fits snugly there.
In dem Bereich 17a der Durchgangsbohrung 17 ist eine O-Ringdichtung 23 eingelegt, welche den Ringraum 5 gegen den Innenraum 14 des Innenrohres 2 an der einen Seite abdichtet. In the area 17a of the through hole 17, an O-ring seal 23 is inserted, which the annular space 5 against seals the interior space 14 of the inner tube 2 on one side.
An dem in der rechten Seite der Zeichnung dargestellten Ende läuft das Innenrohr 2 mit maximalem Durchmesser, also unverjungt, aus. Dieses Ende liegt an einer radialen Stufe 24 der Durchgangsbohrung 18 im Kopfstück 4 an. Im Bereich 18a der Durchgangsbohrung 18 liegt wieder eine O-Ringdichtung 25 ein, welche den Ringraum 5 an der rechten Seite gegen den Innenraum 14 des Innenrohres 2 abdichtet. At the end shown in the right side of the drawing, the inner tube 2 runs with a maximum diameter, so unjuvenated, off. This end is on a radial one Step 24 of the through hole 18 in the head piece 4. In the area 18a of the through hole 18 there is again one O-ring seal 25, which seals the annular space 5 on the right-hand side against the interior space 14 of the inner tube 2.
Die Montage des beschriebenen Wärmetauschers kann beispielsweise folgendermaßen geschehen: 35The assembly of the heat exchanger described can be done, for example, as follows: 35
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Zunächst wird das die Bereiche 2b und 2b aufweisende, in der Zeichnung links liegende Ende des Innenrohres 2 in das entsprechende, mit den O-Ringdichtungen 19 und 23 versehene Kopfstück 3 eingeführt. Im Innenrohr 2 kann sich dabei schon der Wendeleinbau 16 befinden, der über das in der Zeichnung rechts liegende, unverjungte Ende des Innenrohres 2 eingebracht wird.First of all, the end of the inner tube 2, which has the areas 2b and 2b and is on the left in the drawing, is inserted into the corresponding head piece 3 provided with the O-ring seals 19 and 23 is introduced. In the inner tube 2 can thereby already located the helical installation 16, which is located on the right in the drawing, non-tapered end of the inner tube 2 is introduced.
Als nächstes wird über das Kopfstück 3 das Außenrohr 2 geschoben. In den von rechts her noch zugänglichen Ringraum 5 werden die Trennwand 6 und das Turbulenzblech 9 eingesetzt. Nun wird das in der Zeichnung rechte Kopfstück 4 zwischen Außen- und Innenrohr 1 bzw. 2 eingeschoben, bis das rechte Ende des Innenrohres 2 an der Stufe 24 anschlägt. Abschließend wird das Außenrohr 1 beidseits über die Stufen 21, 22 der Kopfstücke 3, 4 gebördelt.Next, the outer tube 2 is pushed over the head piece 3. In the annular space 5, which is still accessible from the right the partition 6 and the turbulence plate 9 are used. Now the head piece 4 on the right in the drawing is between Outer and inner tube 1 or 2 pushed in until the right end of the inner tube 2 hits the step 24. Finally the outer tube 1 is flanged on both sides over the steps 21, 22 of the head pieces 3, 4.
Die Trennwand 6 kann aus einem Material hergestellt sein, welches sich zwischen dem Außen- und Innenrohr 1,2 etwas verformt und so den Vorlaufweg im Ringraum 5 vom Rücklaufweg dicht trennt. Zusätzlich oder alternativ kann auch das Außenrohr 1 in dem Bereich, in welchem die Trennwand 6 anliegt, gerollt und so an die Trennwand 6 angedrückt werden.The partition wall 6 can be made of a material which is slightly between the outer and inner tube 1,2 deformed and so tightly separates the flow path in the annular space 5 from the return path. In addition or as an alternative, this can also be The outer tube 1 is rolled in the area in which the partition 6 rests and thus pressed against the partition 6.
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Claims (8)
5sits in a press fit in the through hole (17) of the corresponding head piece (3).
5
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F28D 7/10 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |