DE3117661C2 - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger

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DE3117661C2
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    • F02M31/20Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for cooling
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    • F28D7/10Heat-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 one within the other, e.g. concentrically
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Abstract

Bei einem Wärmetauscher, dessen grober Aufbau konventionell ist, werden sämtliche zwischen den verschiedenen Teilen zu besorgenden Dichtstellen von O-Ringen gebildet. Der gesamte Wärmetauscher wird strukturell durch zwei Bördelungen zusammengehalten, über welche die beiden Enden des Außenrohres mit den beiden Kopfstücken verbunden sind. Die Montage dieses Wärmetauschers ist außerordentlich einfach und kann von nicht geschulten Personen vorgenommen werden. Lötungen werden keine benötigt. Dies ist insbesonders dann von Bedeutung, wenn als Material für den Wärmetauscher Aluminium verwendet wird. Ein besonderes Einsatzgebiet dieses Wärmetauschers ist die Verwendung als Benzinkühler für Einspritzmotoren.In a heat exchanger, the rough structure of which is conventional, all of the sealing points to be obtained between the various parts are formed by O-rings. The entire heat exchanger is structurally held together by two flanges via which the two ends of the outer tube are connected to the two head pieces. The assembly of this heat exchanger is extremely simple and can be carried out by untrained persons. No soldering is required. This is particularly important when aluminum is used as the material for the heat exchanger. A particular area of application for this heat exchanger is its use as a gasoline cooler for injection engines.

Description

a) die Kopfstücke (3, 4) besitzen einen Außendurchmesser, welcher dem Innendurchmesser des Außenrohres (1) entspricht;a) the head pieces (3, 4) have an outer diameter, which corresponds to the inner diameter of the outer tube (1);

b) die die Abdichtung zum Außenrohr (1) besorgenden G-Ringe (19, 20) befinden sich an den äußeren Umfangsflächen der Kopfstücke (3,4);b) the G-rings (19, 20) providing the seal to the outer tube (1) are located on the outer peripheral surfaces of the head pieces (3, 4);

c) die Enden des Außenrohres (1) sind über eine Stufe (21, 22) an der Außenfläche der beiden Kopfstücke (3,4) gebördelt;c) the ends of the outer tube (1) are on a step (21, 22) on the outer surface of the two Head pieces (3, 4) crimped;

d) die axiale Lage des Innerrohres (2) ist durch Anschläge (2b. 24) an den Kopfstücken (3, 4) fixiert.d) the axial position of the inner tube (2) is fixed by stops (2b. 24) on the head pieces (3, 4).

und/oder die Kopfstücke (3,4) aus Aluminium bestehen. and / or the head pieces (3, 4) are made of aluminum.

1010

2020th

2525th

3030th

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Innenrohr (2) an einem Ende vom Hauptbereicii (2a) üoer einen Übergangsbereich (2b) auf einen Bei eich (2c) kleineren Durch- messers verjüngt und zumindt t mit dem Übergangsbereich (2b) und dem Bereich (2c) kleineren Durchmessers in die komplementär gestaltete Durchgangsbohrung (17) des entsprechenden Kopfstückes (3) hineinreicht.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the inner tube (2) tapers at one end from the main area (2a) over a transition area (2b) to a smaller diameter case (2c) and at least t with the transition area ( 2b) and the area (2c) of smaller diameter extends into the complementary through-hole (17) of the corresponding head piece (3).

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ende des Innenrohres (2) im Preßsitz in der Durchgangsbohrung (17) des entsprechenden Kopfstückes (3) einsitzt. 3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that at least one end of the Inner tube (2) is seated in a press fit in the through hole (17) of the corresponding head piece (3).

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende des Innenrohres (2) unverjüngt ausläuft.4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at least one end of the inner tube (2) is untapered.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das unverjüngt auslaufende Ende des Innenrohres (2) an einer Stufe (24) der Durchgangsbohrung (18) des entsprechenden Kopfstückes (4) anliegt.5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the untapered end of the inner tube (2) at a step (24) of the through hole (18) of the corresponding head piece (4) is present.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Ringraum zwischen den Rohren durch eine Trennwand in einen Vorlaufweg und einen Rücklaufweg unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (6) aus einem Material besteht, welches unter der von den beiden Rohren (1, 2) ausgeübten, elastischen Kraft zur Abdichtung führt.6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, wherein the annular space between the tubes is divided into a forward path and a return path by a partition, characterized in that that the partition (6) consists of a material which is below that of the two tubes (1, 2) exerted, elastic force leads to the seal.

: 7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) zur Erhöhung der Anpreßkraft im Bereich der Trennwand (6) radial nach innen gedruckt, z. B. gerollt ist.: 7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that that the outer tube (1) to increase the contact pressure in the area of the partition (6) radially printed inside, e.g. B. is rolled.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1, 2) Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tubes (1, 2) The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of the main claim.

Bei älteren Wärmetauschern, wie sie beispielsweise Im DE-GM 77 36 685, im DE-GM 17 92 629 oder in der DE-AS 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, Haß 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 so!LIn older heat exchangers, such as those in DE-GM 77 36 685, in DE-GM 17 92 629 or in the DE-AS 12 08 314 are described, the various parts to be connected tightly to one another are soldered. The soldering takes on the task of sealing and mechanical connection at the same time. However, this production method has the disadvantage that trained personnel is required for them and hatred nevertheless the risk of errors, e.g. B. Leaks, can never be turned off completely. the Difficulties associated with the soldering process are further increased when used as the material for the pipes and / or the head pieces of the aluminum heat exchanger are used like this! L

Aus diesem Grunde wurde in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 31 33 756 bereits ein Wärmetauscher der im Oberbegriff des Hauptanspruchs bezeichneten Art vorgeschlagen. Hier werden die mechanischen Verbindungen durch Stecken bzw. durch Bördelungen bewirkt, während die Aufgab s der Abdichtung O-Ringdichtungen übertragen sind. Auf diese Weise ist die Montage auch von ungeschultem Personal in kurzer Zeit durchführbar, ohne daß die Gefahr von Undichtigkeiten besteht. Bei diesem Wärmetauscher ist das Innenrohr vollständig durch das Kopfstück hindurchgeführt und an der Stirnseite des Kopfstückes verbördelt. Das Kopfstück ist außerdem über den Außenumfang des Außenrohres übergeschoben. Bei dieser Bauweise ist es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, einen axialen Anschlußnippel für die axial durchströmende Flüssigkeit vorzusehen, da dann die Bördelung nicht mehr oder nur sehr schwer zugänglich istFor this reason, a heat exchanger was already in the unpublished DE-OS 31 33 756 Proposed type designated in the preamble of the main claim. This is where the mechanical connections are made caused by plugging or by flanging, while the task s of sealing O-ring seals are transferred. In this way, assembly can also be carried out by untrained personnel in a short time, without the risk of leaks. In this heat exchanger, the inner tube is complete passed through the head piece and crimped on the face of the head piece. The headpiece is also pushed over the outer circumference of the outer tube. With this type of construction it is very difficult, if not impossible, an axial connection nipple for the axially flowing liquid to be provided, since then the flanging is no longer or only very difficult to access

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die den Zusammenhalt gebende Bördelung am Kopfstück leicht zugänglich ist, auch wenn ein axial herausragender Anschlußnippel am Kopfstück vorgesehen ist.The object of the present invention is to design a heat exchanger of the type mentioned at the outset in such a way that that the cohesion giving flare on the head piece is easily accessible, even if a axially protruding connection nipple is provided on the head piece.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst. Erfindungsgemäß werden also die Funktionen der Abdichtung und der mechanischen Verbindung wie bei der oben erwähnten DE-OS 31 33 756 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 gut zugängliche Bördelungen zusammengehalten, mit denen die Enden des Außenrohres über entsprechende Stufen an den Kopfstücken umgelegt sind. Bei der Erstellung dieser Bördelungen braucht keine besondere Aufmerksamkeit angewandt zu werden, da es nur auf die mechanische Stabilität und nicht auf Perfektion ankommt. Diese Arbeit kann ggf. auch automatisiert werden.This object is achieved by the invention described in the characterizing part of the main claim. According to the invention So the functions of sealing and mechanical connection are as in the above-mentioned DE-OS 31 33 756 decoupled from each other: The fluid seal, which one Outflow of fluid from the heat exchanger or an outflow of fluid from the Annular space between the two tubes in the interior of the inner tube or vice versa is prevented taken over by O-ring seals. Leaks can hardly occur here. The whole The arrangement is held together mechanically by two easily accessible flanges with which the ends of the outer tube are folded over on the head pieces via corresponding steps. When creating this Flanging does not need special attention to be applied as it is only mechanical Stability and not perfection is what counts. This work can also be automated if necessary.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are given in the subclaims.

33

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol- den Ringraum 5 an der rechten Seite gegeu den Innengend anhand derZeichnung näher erläutert; die einzige raum 14 des Innenrohres 2 abdichtet. Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher Die Montage des beschriebenen WärmetauschersAn exemplary embodiment of the invention is shown below in the annular space 5 on the right-hand side opposite the inside explained in more detail with reference to the drawing; the only space 14 of the inner tube 2 seals. Figure shows a heat exchanger according to the invention. The assembly of the heat exchanger described

im Axialschnitt kann beispielsweise folgendermaßen geschehen:In the axial section, for example, can be done as follows:

Der Grundaufbau des Wärmetauschers als solcher ist 5 Zunächst wird das die Bereiche 2b und Ib aufweisenbekannt: de, in der Zeichnung links liegende Ende des Innenroh-The basic structure of the heat exchanger as such is 5 First of all, the areas 2b and Ib are known: de, the end of the inner tube on the left in the drawing

Zwei koaxial zueinander angeordnete Rohre 1,2 wer- res 2 in das entsprechende, mit den O-Ringdichtungen den an ihren gegenüberliegenden Enden von zwei 19 und 23 versehene Kopfstück 3 eingeführt. Im Innen-Kopfstücken 3, 4 gehalten. Der zwischen den beiden rohr 2 kann sich dabei schon der Wendeleinbau 16 beRohren 1, 2 liegende Ringraum 5 ist durch eine Trenn- io finden, der über das in der Zeichnung rechts liegende, wand 6, z. B. in Form eines haarnadelförmig gekrümm- unverjüngte Ende des Innenrohres 2 eingebracht wird, ten Drahtes, in einen Vorlaufweg und einen Rücklauf- Als nächstes wird über das Kopfstück 3 das Außenweg unterteilt. Der Vorlaufweg kommuniziert mit ei- rohr 2 geschoben. In den von rechts her noch zugänglinem radial am Außenrohr 1 angeordneten Eialaßnippel chen Ringraum 5 werden die Trennwand 6 und das Tur-7; der Rücklaufweg steht mit einem axial versetzten, 15 bulenzblech 9 eingesetzt. Nun wird das in der Zeichnung gleichfalls am Außenrohr 1 befestigten Auslaßnippel 8 rechte Kopfstück 4 zwischen Außen- und Innenrohr in Verbindung. bzw. 2 eingeschoben, bis das rechte Ende des Innenroh-Two tubes 1, 2 arranged coaxially to one another are inserted into the corresponding one with the O-ring seals the head piece 3 provided at their opposite ends by two 19 and 23 is inserted. Inside head pieces 3, 4 held. The helical installation 16 can already pass between the two pipes 2 1, 2 lying annular space 5 can be found by a separating io, which is located on the right in the drawing, wall 6, e.g. B. is introduced in the form of a hairpin-shaped curved, untapered end of the inner tube 2, th wire, into a forward path and a return path. Next, the outer path is via the head piece 3 divided. The advance path communicates with one tube 2 pushed. In the lines still accessible from the right Eialaßnippel chen annular space 5 arranged radially on the outer tube 1, the partition 6 and the door 7; the return path is with an axially offset, 15 bulb sheet 9 inserted. Now that will be in the drawing outlet nipple 8 also attached to the outer pipe 1, right head piece 4 between the outer and inner pipe in connection. or 2 pushed in until the right end of the inner pipe

Im Ringraum 5 befindet sich außerdem ein in bekann- res 2 an der Stufe 24 anschlägt Abschließend wird das ter Weise strukturiertes, gekrümmtes Turbulenzblech 9, Außenrohr 1 beidseits über die Stuten 2), 22 der Kopfweiches zwischen den Kopfstücken 3,4 axial fixiert ist 20 stücke 3,4 gebördelt In the annular space 5 there is also a known 2 abuts the step 24 ter way structured, curved turbulence plate 9, outer tube 1 on both sides over the mares 2), 22 of the head soft between the head pieces 3.4 is axially fixed 20 pieces 3.4 flanged

An die Kopfstücke 3,4 sind einstückig die zum Innen- Die Trennwand 6 kann aus einem Material hergestelltThe head pieces 3, 4 are integrally connected to the inner part. The partition 6 can be made of one material

raum 14 des Innenrohres 2 führenden Anschlußstutzen sein, welches sich zwischen dem AU3en- und Innenrohr 10, 11 angeformt weiche Überwurfmuttern 12, 13 zum 1, 2 etwas verformt und so den Vorl&afweg im Ring-Anschließen an ein (nicht gezeigtes) Rohrsysstem tra- raum 5 vom Rücklaufweg dicht trennt Zusätzlich oder gen. Die Kopfstücke 3,4 sowie die Anschlußstutzen 10, 25 alternativ kann auch das Außenrohr 1 in dem Bereich, in 11 werden von einer axialen, abgestuften Durchgangs- welchem die Trennwand 6 anliegt, gerollt und so an die bohrung 17 bzw. 18 durchsetzt Der weitere Bereich 17a, Trennwand 6 angedrückt werden.space 14 of the inner tube 2 leading connection piece, which is between the AU3en- and inner tube 10, 11 integrally formed soft union nuts 12, 13 slightly deformed to 1, 2 and thus the flow path in the ring connection a pipe system (not shown) tightly separates space 5 from the return path gen. The head pieces 3, 4 and the connecting pieces 10, 25 can alternatively also the outer tube 1 in the area in 11 are rolled from an axial, stepped passage which the partition 6 rests and so on the Bore 17 or 18 penetrated The further area 17a, partition 6 are pressed on.

18a dieser Durchgangsbohrungen 17, 18 weist einen 18a of these through bores 17, 18 has a

Durchmesser auf, der dem Außendurchmesser des In- Hierzu 1 Blatt ZeichnungenDiameter corresponding to the outside diameter of the in- To do this, 1 sheet of drawings

nenrohres entspricht; der engere Bereich 176, 18£> der 30 nenrohres corresponds to; the narrower range 176.18 pounds> the 30th

Durchgangsbohrungen 17, 18 hat einen Durchmesser, der etwa dem Innendurchmesser der an die Anschlußstutzen 10,11 anzuschließenden Rohre entspricht.Through bores 17, 18 has a diameter which is approximately the inner diameter of the connecting piece 10.11 corresponds to the pipes to be connected.

In den Innenraum 14 des Innenrohres 2 ist ein von einem Stab 15 zusammengehaltener, bekannter Wendeleinbau 16 eingeschoben.In the interior space 14 of the inner tube 2 is a known helical installation held together by a rod 15 16 inserted.

Die Besonderheiten des dargestellten und beschriebenen Wärmetauschers liegen in der Art und Weise, wie die verschiedenen Bauelemente zusammengefügt sind, sowie in der hierfür erforderlichen geometrischen Ausbildung. The special features of the heat exchanger shown and described lie in the manner in which the various components are assembled, as well as in the geometrical design required for this.

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 außrn verhindert Die Ender; 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 is the inner diameter of the outer tube 1 corresponds to an O-ring seal 19, 20, which is located in the outer surfaces of the head pieces 3, 4 Leakage of fluid from the annular space 5 to the outside prevents Die Ender; of the outer tube 1 are crimped over steps 21, 22 on the outer surface of the head pieces 3, 4. Hold these flanges all parts of the heat exchanger axially together.

Das Innenrohr verjüngt sich an dem in der Zeichnung linken Ende in einem Übergangsbereich 2b von seinem maximale-; Durchmesser im Bereich 2a auf einen kleineren Durchmesser im Bereich 2c. Die Durchgangsbohrung 17 im linken Kopfstück 3 ist komplementär geformt, so daß also das linke Ende des Innenrohres 2 — ggfs. im Preßsitz — in die Bohrung 17 eingeführt werden kann und dort satt anliegtThe inner tube tapers at the end on the left in the drawing in a transition region 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 is shaped in a complementary manner, so that the left end of the inner tube 2 - possibly with a press fit - can be inserted into the hole 17 and rests 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 seals against 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 unverjüngt 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, welcheAt the end shown in the right-hand side of the drawing, the inner tube 2 runs at maximum Diameter, i.e. not tapered. This end lies on a radial step 24 of the through hole 18 in the Head piece 4. In the area 18a of the through hole 18 there is again an O-ring seal 25 which

Claims (1)

Patentanspruch e:Claim e: 1. Wärmetauscher, insbesondere Benzinkühler, mit einem Innenrohr und einem konzentrisch hierzu angeordneten Außenrohr; mit zwei Kopfstücken, die mittels O-Ringen gegen die Rohre abgedichtet sind, wobei die axiale Lage zumindest eines Rohres durch einen geeigneten Anschlag an den Kopfstükken fixiert ist und eines der Rohre über eine Stufe an der Außenfläche der beiden Kopfstücke gebördelt ist; mit einer axialen Durchgangsbohrung in jedem Kopfstück, welche zumindest in einem Bereich einen Durchmesser besitzt, welcher dem Außendurchmesser des Innenrohres entspricht, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:1. Heat exchanger, in particular gasoline cooler, with an inner tube and one concentric to it arranged outer tube; with two head pieces, which are sealed against the pipes by means of O-rings are, the axial position of at least one pipe by a suitable stop on the head pieces is fixed and one of the tubes is flanged over a step on the outer surface of the two head pieces is; with an axial through-hole in each head piece, which at least in one area has a Has a diameter that corresponds to the outer diameter of the inner tube, marked through the following features:
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