DE3738552A1 - Verfahren zur erhoehung der schwelldruckbelastbarkeit eines leichtmetallwaermetauschers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Schwelldruckbelastbarkeit eines Leichtmetallwärmetauschers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wärmetauscher bestehen in der Regel aus einer Lamellenein­ heit für den Wärmeaustausch, an die den Flüssigkeitsraum abschließende Endkästen angeschweißt sind. Die Schwach­ stelle derartiger Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler aus Leichtmetall, in Bezug auf ihre Innendruckbelastung sind die Schweißnähte zwischen der Lamelleneinheit und den Endkästen. Der pulsierende Innendruck der Ölkühler erzeugt an den Wurzeln der Schweißnähte infolge der Endkastenver­ wölbung schwellende Zugspannungen, deren Höhe die Gesamt­ druckbelastbarkeit des Ölkühlers bestimmt. Da konstruktiv bedingt die Schweißnähte von außen gelegt werden müssen, ist es nicht möglich, konstruktiv die Wurzelkerben mit ihren relativ hohen Zugbeanspruchungen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wechsel­ druckbelastbarkeit und somit die Lebensdauer von Wärme­ tauschern unter Berücksichtigung deren Schwachstelle Schweißnaht zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher vor Inbetriebnahme einmalig mit einem sta­ tischen Druck von mehr als 60% bis etwa 95% des Berst­ druckes des Wärmetauschers, bei dem die Schweißnaht reißt, belastet wird. Die Belastung mit dem statischen Innendruck erfolgt solange, bis im Schweißnahtkerbgrund örtlich be­ grenztes Materialfließen auftritt. Dies ist bei der ange­ gebenen Höhe des statischen Druckes der Fall. Die dem plastisch gelängten Bereich benachbarten Schweißnahtpar­ tien werden bei dem Verfahren nur elastisch gedehnt und zwingen bei Wegnahme des statischen Innendruckes der ge­ längten Schweißnahtpartie Druckspannungen auf.

Es hat sich gezeigt, daß ein derart mit einem statischen Innendruck einmalig vorbelasteter Wärmetauscher bei Dauer­ prüfung mit pulsierendem Innendruck eine deutlich gestei­ gerte Lebensdauer hat. Dies wird darauf zurückgeführt, daß im Kerbgrund der Schweißnähte eine Spannungsumlagerung infolge der plastischen und elastischen Verformung erfolgt ist, wodurch im unbelasteten Zustand des Wärmetauschers im Kerbgrund Druckeigenspannungen bestehen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den statischen Druck auf etwa 70% bis 90% des Berstdruckes zu begrenzen.

In der zeichnerischen Darstellung ist die Schweißnaht 1 zwischen der Lamelleneinheit 2 und dem Endkasten 3 ge­ zeigt. Diese im Querschnitt V-förmig ausgebildete Schweiß­ naht 1 erfährt an ihrem dem Flüssigkeitsraum zugewandten Grund 4 aufgrund der strichliert dargestellten Endkasten­ verwölbung 5 bei Druckbeaufschlagung eine hohe Zugbean­ spruchung.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Druckbeaufschlagung mit einem statischen Druck von mehr als 60% bis etwa 95% des Berstdruckes des Wärme­ tauschers, bei dem Schweißnaht 1 reißt, im Schweißnaht­ kerbgrund 4 örtlich begrenztes Materialfließen auftreten. Der dem Kerbgrund 4 benachbarte Bereich der Schweißnaht (Lamelleneinheit 2, Endkasten 3) wird nur elastisch ge­ dehnt und zwingt bei Wegnahme des statischen Druckes dem gelängten Schweißnahtkerbgrund 4 Druckspannungen auf. Auf diese Weise treten bei im Betrieb des Wärmetauschers auf­ tretenden Endkastenverwölbungen 5 im Schweißnahtkerbgrund 4 deutlich verringerte Zugspannungen auf, wodurch die Schweißnaht selbst geringer beansprucht ist. Es hat sich überraschend gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren vorbehandelte Wärmetauscher bei Belastung mit Schwelldruck (pulsierendem Innendruck) eine deutlich bes­ sere Wechseldruckbelastbarkeit und höhere Lebensdauer aufweisen als sonst identische Kühler, die dem erfindungs­ gemäßen Verfahren nicht unterzogen wurden.

Als optimaler statischer Druck hat sich ein Wert von etwa 70% bis 90% des Berstdruckes erwiesen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Erhöhung der Schwelldruckbelastbar­ keit eines Leichtmetallwärmetauschers, der aus einer Lamelleneinheit mit daran angeschweißten, den Flüssig­ keitsraum abschließenden Endkästen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher vor Inbe­ triebnahme mit einem statischen Druck von mehr als 60% bis etwa 95% des Berstdruckes des Wärmetauschers, bei dem die Schweißnähte reißen, belastet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Druck etwa 70% bis 90% des Berstdruckes beträgt.