DE3302150A1

DE3302150A1 - Waermetauscher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3302150A1
Application number: DE3302150A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 6900 Heidelberg Thomae
Original assignee: Thermal-Werke Waerme- Kaelte- Klimatechnik 6909 Walldorf De GmbH; THERMAL WAERME KAELTE KLIMA; Thermal Werke Waerme Kaelte Klimatechnik 6909 Walldorf GmbH
Current assignee: Valeo Klimatechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1983-01-22
Filing date: 1983-01-22
Publication date: 1984-07-26
Also published as: DE3302150C2

Description

Wärmetauscher und Verfahren zu s^einer^Herstellung

Die Anmeldung bezieht sich auf Wärmetauscher, insbesondere zur Heizung und Motorkühlung von Kraftfahrzeugen mit flüssigkeitsgekühltem Verbrennungsmotor aus Flachcohren und rechtwinkelig zur Brstreckungsrichtung der Rohre angeordneten Lamellen zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Fläche. Bei Wärmetauschern der hier qenannten Art müssen die Flachrohre durch Lotung mit den Lamellen verbunden werden, da ein mechanisches Aufweiten von Flachcohren nicht möglich ist. Ausserdem 1st es nicht möglich Flachrohre über die schmale Kante zu einem U zu biegen, bei dem die beiden Schenkel des U's sehr nahe hintereinander liegen um dadurch eine sogenannten Gegenstromschaltung des Heiz-oder Kühlmediums zu erhalten. Es müssen in einem solchen Falle vielmehr an beiden Enden des Wärmeaustauschers WasParkas ten angebracht werden. Die Fertigung derartiger Wärmetauscher ist ver hältnismäßig aufwendig. Sie erfordert teure Vakuum-oder Schutzgas-Löteinrichtungen und besondere Einrichtungen zum Anbringen und Abdichten derRohre in den Wasserkästen. Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher aus Flachrohren, bei dem keine Lötung erforderlich ist und bei dem eine Gegenstrennschaltung ohne großen Aufwand durchführbar ist. Gemäß der Erfindung winl diry, durch folgende Merkmale erreicht:

α) dadurch, daß jedes Fldchrohr als Strunyprexspiofil ausgebildet ist und zwei Πiissigkf'itsführende Räume enthält, welche durcii einen Mittelsteg getrennt sind, dessen Wandstärke etwa der Dicket des Flachrohrns entspricht, wobei dieser Steg an dem rinem Wasserkasten zugpwendeten Ende des Flachrohres eint* Einfräsung quer zum ^Lachen Rohrquers<-hnitt enthält, wobei ferner an demjrnigen Ende des Flachrohr&s, welches nicht in einem Wasserkasten endet, der Mittelsteg bis otwa zur halben Tiefe der inneren Flachrohrlänge herausgefräst int und wobei das letztere Bndo des Flachrnhres beispielsweise durch Press-

schweißung flüssigkextsd'icht verschlossen ir,t.

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Bad original

/.·.) d.idurch, daß die Lamellen langgestreckt α t'iffniingen zur Aufnahme der Flachrohre haben, wobei die Lätvjukanten dar öffnungen erst um 90° und dann in einem Aby.i.ind, der dem Lamellonühstanrt entsprictit, 'weniger als 90" abgewinkelt sind.

Patentanmeldung Wärmetauscher und Verfahren zu seiner Herstellung - Seite 2 -

r) dadurch, daß die Verbindung zwischen den FLrtchrohren und dem Wasserkasten eine Klebeverbindung gemäß Patentanmeldung P 32 39950.2 ist.

Über die vorgenannten Merkmale hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Flachrohr an den Innenwänden ganz oder teilweise mit einer axial verlaufenden Oberflächenvergrößernden Profilierung versehen ist. Auch kann das Flachrohr in beiden Öffnungen einen oder mehrere Quersteqe enthalten. Diu doppelt abgewinkelten Längskanten der Lamelle können zwischen den Abkantungen zur Ölfnung hin gewölbt sein um gegebenen* falls das Einführen der Flachrohre zu erleichtern. Um möglicherweise vonandene Rohrtoleranzen aufzufangen, ist es von Vorteil, die doppelt abgewinkelten Längskanten quer zur Erstreckungsrichtung ein oder mehrfach aufzuschlitzen, sodaß sich diese Längskanten auch bei Toleranzen in der Planizität des Flachrohres an dieses gut anschmiegen können.

Die Ausbildung der Flachrohre bei dem Wärmetauscher gemäß der Erfindung erlaubt es eine Gegenstromschaltung auf engstem Raum vorzunehmen. Die Gestaltung der Leunellen ermöglicht es eineneinwandfreuen wärmeleitenden Kontakt zwischen den Lamellen und den Flachrohren zu erhalten. Diti Klebeverbindung zwischen den Enden der Flachrohre und den Wasserkasten gemäß dr.c Patentanmeldung P 32 39950.2 bildet eine einwandfreie Verbindung zwischen dem Kunststofiwasserkästen und den aus Metall bestehenden Rohren des Wärmetauschers.

Selbstverständlich kann der Wärmetauscher gemäß, der Erfindung'auch an beiden Seiten Wasserkästen aufweisen, welche jeweils mit den Rohrenden verklebt sind. In diesem Falle erhalten die Rohrenden an beiden Seiten des Wärmetauschers Einfräsungen welche quer zum flachen Rohrquerschnitt vorlaufen. /vidv

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Die Herstellung eines solchen Wärmetauschers kann fast vollständig automatisch erfolgen und zwar derart, daß die Lamellen in üblicher Weise gestanzt und in einer Führungsbahn gesammelt werden. Vom Ende dieser Führungsbahn wird jeweils automatisch ein Lamellenpaket der erforderlichen Größe entnommen und einer Maschine zugeführt, in weilcher die Flachrohrn aus fixierten Positionen heraus mit den verschlossenen Rohrenden voraus durch die entsprechenden öffnungen des Lamellenpaketes gepresst werden. Die Flachrohre selbst werdenvorhor automatisch auf Länge geschnitten, dannäd¹ in einer vorher bestimmten Anzahl derart zusammengefasst, daß diese Anzahl von Fluch" rohren hochkant, also mit den langen Seiten xneinanderliegend einer Maschine züge' führt werden, in der von der einen Seite ο in horizontal verlaufender Fr. <.\>r die Ein'

Patentanmeldung Wärmetauscher und Verfahren zu seiner Herstellung - Seite i

t'räsungen im Mittelsteg durchführt während gleichzeitig von der anderen Seite ■ eine Anzahl von Fräsern, und zwar so viel Fräser wie Rohre vorhanden sind, den Mittelsteg im Inneren der Flachrohre bis etwa zu einer Tiefe herausfräst, die der halben inneren Flachrohrlänge entspricht. Anschließend werden die Flachrohre zwecks Entfernung von Bearbeitungsgraten gebürstet und gelangen dann in eine Einrichtung bei der die Enden durch Presschweißung verschlossen und in eine zur Einführung in die Lamellenöffnungen geeigneten Form gebracht werden. Von dort gelangen die nunmehr fertigen Flachrohre in eine Vorrichtung in der sie in einem Abstand gehalten werden,wie er durch den Abstand der Öffnungen in den Ldtnollen erforderlich ist. In dieser Vorrichtung werden die Flachrohre in das ' Lamellenpaket Gingepresst. Ebenfalls in dieser Vorrichtung kann der dem Wasserkasten entgegengesetzten, verschlossenen Seite der Flachrohre ein Seitenteil aus Metall oder Kunststoff mit umgewinkelten Kanten aufgepresst werden, welches dann beim Einbau des fertigen Wärmetauschars zur Abdichtung im Gehäuse mit

\ herangezogen werden kann. Dannach erfolgt die Herstellung einer Klebeverbindung

zwischen Wasserkastenboden und Rohrenden gemäß Patentanmeldung P 32.39950.2. Hierzu werden die Wärmetauscher aufrecht gestellt, sodaß die zu verklebenden Enden der Rohre nach oben zeigen. Dannach wird das aus Kunststoff bestehende Bodenteil des Wasserkastens aufgesetzt und der Wärmetauscher einer Vorheizeinrichtung zugeführt. Am Ende dieser Vorheizein richtung wird der erforderliche Klebstoff mittels eines Dosierautomaten an die zu verklebenden Stellen gebracht und der Wärmetauscher passiert noch eine weitern Heizeinrichtung in welcher dor Kleber aushärtet. In der nächsten Station wird dann das Oberteil des Wasserkastens mittels Spiegelschweißung oder einer anderen geeigneten Methode zur Verbindung von Kunststoffteilen mit dem Wasserkastenboden verbunden.

Der Wärmetauscher gemäß der Erfindung ist dannach fertig und kann nach den erforderlichen Prüfvorgängen der weiteren Verarbeitung zugeführt werden.

Anhand von Zeichnungen ist ein Ausfülirungsboispiel eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung erläutert. ■

Fig. 1 + 2 : zeigen das crt'indungsgemäßc Flachrohr im Querschnitt. Fig. 3 + 3a; zeigt das Flachrohr- nach der Bearbeitung.

Fig. 4 - 9 ; zeigen verschiedene Ausführurnfsformen der für den Wärmetauscher gemäß dor. Erfindung vorgesehenen Lamelle.

Fig.10 + 11: zeigen die Verbindung des Rohrsystems mit dem Kunststoffwasser-BAD ORIGINAL - kasten, wobei rig. Il einen Querschnitt durch den Wärmetauscher

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gemäß der Erfindung darstellt.

Auf den Zeichnungen bezeichnet (I) das Flachrohr, welches zwei flüssigkeitsführende Räume (2,3) enthält. Der Mittelstet) (Ί) hat etwa eine Breite (5), welche der Dicke (6) des Flachrohres entspricht. In Fig. 3 ist bei (7) die quer zum flachen Rohrquerschnitt liegende Einfäsung dargestellt. Am entgegengesetzten Ende des Flachrohres ist bis zu einer mit (8) bezeichneten Tiefe der Mittelsteg ebenfalls herausqefräst. Die Tiefe (8) entspricht etwa der halben Tiefe der inneren Flachrohrlänge (9). Nachdem die Ausfräsungen (7 u. 8) vorgenommen sind, wird,wie auf Fig. 3a mit (10) bezeichnet, das Flachrohr durch Presschweißung verschlossen und in eine zur Einfühung in die öffnungen der Lamellen geignete Form gepresst. Die Lamellen (16) haben langestreckte Öffnungen (11), deren Längskanten (26) bei (12) erst um 90° und anschließend bei (13) um einen Winkel der weniger als 90° beträgt abgewinkelt sind. Die Oberfläche der Lamellen können oberflächenvergrößernde. Ausprägungen erhalten, wie sie in der Zeiclinung lediglich durch Kreise dargestellt sind. Die innere Oberfläche des Flachrohres kann ganz oder teilweise mit oberflächenvergrößernden Profilierungen versehen sein, von denen eine Ausführungsform mit (17) bezeichnet ist. Auch können die Innenräume des Flachrohres einen oder mehrere schmale Querstege enthalten, die mit (18) bezeichnet sind. Die mit den Abwinkelungen (12 u. 13) versehenen Längskanten der Lamellenöffnungen können wie in Fig. 7 dargestellt aus einem durchlaufenden Teil bestehen, sie können aber auch wie in Fig. 9 dargestellt mit einem oder mehreren Schlitzen (19) versehen sein, so daß die Kdnte sich an fertigungsbedingte Unregelmäßigkeiten des Flachrohres besser anschmiegen kann. Zwischen den Abkantungen (12 u. 13) kann d,ie Längskante gerade verlaufen,sie kann aber auch wie in Fig. 8 mit (27) bezeichnet, leicht gewölbt sein, um ein Einführen des Flachrohres zu erleichtern. Die Verklebung der mit den. Ausfräsungen (7) versehenen Enden des Flachrohres mit dem Wasserkastenbodenteil ist in den Fig. Wu. 11 dargestellt. Das Bodenteil (15 a) hat wie auf Fig. 11 nur schematisch dargestellt. Öffnungen in welche die offenen Enden des Flachrohres hineinragen. Die Formgebung des Wasserkastenbodenteils (15 a) ent spricht hierbei einer Ausführungsform aus der Patentanmeldung P 32.39950.2 insbesondere gemäß Abb. 5. Nach dem Aufsetzen des Wasserkastenbodenteils aus Kunststoff wird der Klebstoff(14)im Verlauf das Furtigunqsverfahrens wie angegeben ein" gebracht und dannach das Wasserkastenoberteil (15 b) durch Spiegelschweißung oder eine andere geeignete Verbindungsart mit dem Wasserkastenbodenteil (15 a) verbunden. Dannach ist eine Heizmittel strömung in folgender Weise möglich: Das Heiz-

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- Saite ^ry -

Patentanmeldung Wärmetauscher und verfahren zu seiner Herstellung= ~ Seite 5 -

mittel tritt durch ein hier nicht dargestelltes Anschlußrohr in die Kammer (21) des Wasserkastens ein, geht in Richtung des Pfeiles (22) nach unten, wird unten umgelenkt und strömt in Richtung des Pfeiles (23) nach oben und verläßt den Wasserkasten über die Kammer (24). Bei dieser Strömung des Heizmediums ist es vorteilhaft, daß der Wärmetauscher so eingebaut ist, daß die zu erwärmende Luft aus der Richtung des.Pfeiles (20) durch den Wärmetauscher strömt. Mit (25) ist ein aus Kunststoff oder Metall bestehendes Bodenteil bezeichnet, welches eine einwandfreie Positionierung des Wärmetauschers auch an der dem Wasserkasten gegenüberliegenden Seite ermöglicht.

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Claims

Pa tentansprüche

Wärmetauscher, insbesondere zur Heizung und Motorkühlung vor. kraftfahrzeugen mit flüssigkeitsgekühltem Verbrennungsmotor, aus Flachrohrer. znd rechtwinkelig zur Erstreckungsrichtung der Rohre angeordneten Lamellen zur Vergrößerung der Wärme übertragenden Oberfläche, gekennzeichnet durrh folgende Merkmale:

a.) daß jedes Flachrohr (1) als Strangpressprofil ausgebildez ist und zwei flüssigkeitführende Räume (2,3) enthält, welche durch eir.sn Mittelsteg (4) getrennt sind, dessen Wandstärke (5) etwa der Dicke (6) zes Flachrohres ent-■ spricht, wobei dieser Steg an dem einem Wasserkasten (15 =., 15 b) zugewendeten Ende des Flachrohres eine Einfräsung (7), quer zum flachez. Rohrquer schnitt enthält, wohei ferner an demjenigen Ende des Flachrohres, welches nicht in einen Wasserkasten mündet, der Mittelsteg etwa bis zur halben Tiefe (8) der inneren Flachrohrlänge (9) herausgefräst ist und wobei cet letztere Ende (10) des Flachrohres beispielsweise durch Presschweißung flüss-gkeitsdicht verschlossen ist.

b.) daß die Lamellen (16) langestreckte öffnungen (11) zur AiJhahme der Flachrohre haben, wobei die Länqskar.ten (26) der öffnungen zuerst t~~ (12) um 90° und daiva in einem Abstand, der dem Lamellenabstand entspricht, bez. (13) um weniger als 90° abgewinkelt sind.

c.) daß die Verbindung (14) zwischen den Flachrohren und dex fasserkasten eine Klebeverbindung gemäß Patentanmeldung P 32.39950.2 ist.

Anspruch 2

Wärmetauscher nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Flachrohr an den Innenwänden ganz oder teilweise mit eir.az axial verlaufenden oburflächenvergrößernden Profilieruiig (17) versehen ist.

Anspruch 3 g^p ORIGINAL ^C0PY j

Wärmetauscher nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachcohr im Innern zusätzlich schmale Quvrstoge (18) enzzält.

- Soita 2 -

Anspruch 4

Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt abqewinkelten Längskanten der Lamelle zwischen den Abkantungen zur Öffnung hin gewölbt sind (27).

Anspruch 5

j Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

j daß die doppelt abgewinkelten Längskanten der Lamellen quer zur Erstreckungs-

: richtung ein-oder mehrfach geschlitzt sind (19).

Anspruch 6

Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern nach den Ansprüchen 1-5, d a -. durch gekennzeichnet, daß eine vorher bestimmte Anzahl auf

gleich* Länge geschnittener Flachrohre derart zusammengefasst werden, daß diese mit den langen Seiten hochkant', aneinander liegend einer Maschine zugeführt werden, in dei von der einen Seite ein horizontal verlaufender Fräser die Einfräsungen im Mittel steg durchführt, während gleichzeitig von der anderen Seite soviele Fräser wie Rohre vorhanden sind die Mittelstege in einer vorgegebenen Tiefe entfernen.

Anspruch^ 7

Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekannzeichnet, daß die Enden (10) der Rohre durch Pressschweißung verschlossen und Jn oino zur Einführung in die Lamellenöffnungen geeignet η Form gebracht werden.

Anspruch 8

Verfallen zur Herstellung von Wärmetauschern nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß a lit? für einen Wärmetauscher erforderlichen Flachrohre gleichzeitig in dio vorqrsehenon Öffnungen des Lamellenti'ü eingeschoben werden.

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Verfahren zur Herstellung von wärmetauschern nach den Ansprüchen 1-5, da-

§ - Seite 3 - j

durch gekennzeichnet, da ß an den} Ende des Wärmetauschers an welchem die Flachrohre verschlossen sind ein aus Metall oder Kunststoff bestehendes verstärktes Seitenteil (25) aufgebracht wird.

Anspruch 10

Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern nach den Ansprüchen 1 - 5, · d a -durch gekennzeichnet, daß der oder die Wasserkastenböden mit den offenen Rohrenden des Wärmetauscherpakotos durch Kleben gemäß Patentanmeldung P .i2.39950.2 verbunden werden.

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