DE3744643A1 - Waermetauscher und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher aus einem Buntmetall, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Wärmetauschers.

Bei einem derartigen aus der GB-A-20 74 054 bekannten Wärmetauscher ist der Rohrboden bzw. der Bodenteil des Wasserkastens mit einer umlaufenden rinnenförmigen Umbördelung versehen, in deren bei der Herstellung nach oben weisende offene Seite der umlaufende Rand des wannenförmigen Deckels eingesteckt und verlötet wird, wobei zusätzlich vor dem Verlöten die rinnenförmige Umbördelung zusammengedrückt wird. Dabei ist vor diesem Vorgang des Verlötens von Rohrboden und Deckel des Wasserkastens der Rohrboden mit dem Wärmetauscherblock verlötet worden. Dies erfolgt, was jedoch aus der Druckschrift nicht hervorgeht, in üblicher Weise dadurch, daß in einer um 180° gedrehten Stellung die Rohre des Wärmetauscherblocks in entsprechende Durchzüge des Rohrbodens eingesteckt und dort mit diesem verlötet werden.

Diese Art der Wärmetauscher-Fertigung ist relativ umständlich, da hierbei mindestens zwei Arbeitsvorgänge für das Verlöten der einzelnen Teile miteinander notwendig sind und da darüber hinaus der mit dem Wärmetauscherblock versehene Rohrboden zur anschließenden Verbindung mit dem Deckel um 180° gedreht werden muß. Für die Lötverbindung werden dabei die Teile in Lötwasser und ein Zinnbad getaucht, dann ausgeblasen und in einem typengebundenen Lötautomat verlötet. Dadurch gibt es auch kaum eine Möglichkeit der Automatisierung bei einer derartigen Fertigung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der in schnellerer und einfacher Weise hergestellt werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wärmetauschers zu schaffen, das in schnellerer und einfacherer Weise durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Wärmetauscher der genannten Art die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale und bei einem Verfahren der genannten Art die im Kennzeichen des Anspruchs 6 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, sowohl die Rohre des Wärmetauscherblocks mit dem Rohrboden als auch den Rohrboden mit dem Deckel des Wasserkastens in einem einzigen Arbeitsgang durch Verlöten fest miteinander zu verbinden, nachdem die einzelnen Bauteile in ihre jeweilige Position gebracht worden sind. Es ist somit nicht mehr notwendig, den Rohrboden in verschiedene Positionen zu bringen. Dies vereinfacht die Fertigung eines derartigen Wärmetauschers erheblich. Die erfindungsgemäßen verfahrensmäßigen Maßnahmen ermöglichen ferner eine automatisierte Fertigung, da sowohl das Aufbringen des Lots als auch das anschließende Verlöten automatisch vorgenommen werden kann. Dies bedingt gleichzeitig eine Qualitätsverbesserung und eine kostengünstigere Fertigung innerhalb einer Fertigungslinie.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 bzw. denen des Anspruchs 7 wird bei einer Ausführungsform der Erfindung erreicht, daß die Seitenteile gleichzeitig mit verlötet werden, was zu einer weiteren Vereinfachung und Beschleunigung der Fertigung führt. Außerdem kann dadurch gleichzeitig die Eintauchtiefe der Rohre in den Rohrboden festgelegt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 5, insbesondere dahingehend, daß das für die Lötverbindung notwendige Lot in einfacher und definierter Weise an die zu verbindenden Bereiche herangebracht werden kann. Dabei ist einerseits gewährleistet, daß das Lot vor dem Erwärmen gezielt bereitgestellt wird, und andererseits, daß das durch Wärmebehandlung verflüssigte Lot in die zu verbindenden Bereiche automatisch bzw. zwangsweise gelangt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B in schematischer Darstellung einen teilweise abgebrochenen Längsschnitt bzw. Querschnitt längs der Linie 1A-1A der Fig. 1B bzw. längs der Linie 1B-1B der Fig. 1A durch einen Wärmetauscher gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2A und 2B den Fig. 1A und 1B entsprechende Darstellungen, jedoch gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Der in den Fig. 1A, B bzw. 2A, B dargestellte Wärmetauscher 11, 11′ bzw. ist im wesentlichen aus einem Buntmetall hergestellt und dient insbesondere bei Kraftfahrzeugen als Wasserkühler oder Warmwasser-Heizkörper. Der Wärmetauscher 11 11′ besitzt einen unteren Wasserkasten 12 und einen oberen nicht dargestellten Wasserkasten, von denen jeder aus einem wannenförmigen Deckel 13 und einem Bodenteil bzw. Rohrboden 14 zusammengesetzt ist, und einen Wärmetauscherblock 16, der aus einer Vielzahl von parallel nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Flachrohren 17 und zwischen diesen Flachrohren 17 angeordneten Rippen, bspw. in Form von Wellrippen 18 zusammengesetzt ist. Die Flachrohre 17, die vom Kühlmittel durchströmt sind, sind in entsprechende langlochartige Durchzüge 19 im Rohrboden 14 eingesteckt und mit diesem verlötet. Der Rohrboden 14 seinerseits ist mit dem Deckel 13 zur Bildung des Wasserkastens 12 randumlaufend verlötet.

Der Deckel 13 beim Wärmetauscher 11 bzw. 11′ besitzt umlaufend an seinem oberen Rand eine rinnenartige Umbördelung 21, deren Zugangsöffnung 22 in der in den Figuren dargestellten Fertigungsposition nach oben weist. Die rinnenförmige Umbördelung 21 ist im Schnitt etwa mäanderförmig gebildet, wobei ihr freier Rand 23 den zur Umbördelung 21 umgebogenen Rand 24 des Wannenteils 13 überragt und schräg nach außen abgewinkelt ist. Der Rohrboden 14 besitzt umlaufend einen nach unten umgebogenen Rand 26, der in die rinnenförmige Umbördelung 21 paßt, wobei in eingesetztem Zustand die Innenfläche 27 des Rohrboden 14 auf dem umgebogenen Rand 24 des Deckels 13 aufliegt und ein Spalt 28 zwischen dem umgebogenen Rand 26 des Rohrbodens 14 und den Innenflächen der rinnenförmigen Umbördelung 21 zur Aufnahme eines von einem Seitenteil 33 abstehenden Verbindungsbereichs 34, der entweder flach oder im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist und von Lot für eine Lötverbindung verbleibt.

Beim in den Fig. 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche 31 des Rohrbodens 14 zwischen den Ausnehmungen 19 im wesentlichen eben, wobei jeweils im Bereich der Durchzüge 19 ein umlaufender gerundeter Einführungsbereich 32 verbleibt, der im wesentlichen durch das Herstellen der Durchzüge 19 nach innen gebildet ist.

Die Herstellung des Wärmetauschers 11 gemäß den Fig. 1A und 1B geht in folgender Weise vor sich: Der Rohrboden 14 wird auf den Deckel 13 aufgesetzt, wobei sein umgebogener Rand 26 in die rinnenförmige Umbördelung 21 eingreift. Daraufhin wird der Wärmetauscherblock 16, der zuvor aus den Flachrohren 17 und den Wellrippen 18 bspw. durch Verlöten mittels einer wiederabnehmbaren (nicht-lötbaren) und als Abstandhalter für die Flachrohre 17 dienenden Hilfsbodens hergestellt worden ist, mit den freien Enden der Rohre 17 voraus in die Durchzüge 19 des Rohrbodens 14 eingesteckt. Gleichzeitig wird an den Schmalseiten des Rohrbodens 14 der vom Seitenteil 33 abstehenden Verbindungsbereich 34 in die verbreiterte rinnenförmige Umbördelung 21 des Wannenteils 13 eingesetzt. Dadurch, daß das Seitenteil 33 mit dem Wärmetauscherblock 16 verlötet oder in anderer Weise mechanisch mit diesem verbunden ist, wird gleichzeitig die Eintauchtiefe der freien Enden der Rohre 17 in die Durchzüge 19 definiert. Um die Flachrohre 17 wird nun in den Einführungsbereichen 32 und darüber hinaus um die Seitenteil-Verbindungsbereiche 34 im Zugangsbereich der rinnenförmigen Umbördelungen 21 zunächst Lötwasser und dann bspw. Zinnlot in Form von Zinndrähten gebracht bzw. gelegt. Wird die so aufgebaute Einheit im Rohrbodenbereich einer Wärmebehandlung unterzogen, so schmilzt das Lot und läuft in flüssigem Zustand in die Spalte 28 zwischen Rohrboden 14 und Deckel 13 und in die Sichelspalte 29 zwischen Flachrohren 17 und dem Rohrboden 14 hinein, so daß in diesen Bereichen durch einen einzigen Handhabungs- und Wärmebehandlungsvorgang eine Lötverbindung aller dieser Teile des Wärmetauscher 11 erreicht ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2A und 2B ist der Oberflächenbereich des Rohrboden 14′ zwischen den Durchzügen 19 durch längsmittig symmetrisch nach beiden Seiten verlaufende etwa dachförmige Erhebungen 36 gebildet, die eine Verlängerung der Einführungsbereiche 32 in die Sichelspalte 29 zwischen den Flachrohren 17 und den Durchzügen 19 darstellen.

Das Aufbringen des Lots kann durch bekannte Techniken erfolgen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 kann das Lot mittels Walzen auf den dachförmigen Erhebungen 36 aufgebracht werden oder durch Auflegen einer entsprechend ausgestanzten Lotfolie. Die dachförmigen Erhebungen 36 gewährleisten, daß das Lot bei der Wärmebehandlung gleichmäßig nach beiden Seiten in die Sichelspalte 29 fließt.

Claims (7)

1. Wärmetauscher aus einem Buntmetall, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Rohre und Rippen aufweisenden Wärmetauscherblock und mit Wasserkasten, deren Rohrböden mit den Rohren des Wärmetauscherblocks verlötet und deren Deckel mit dem jeweiligen Rohrboden verlötet sind, wobei eine umlaufende rinnenförmige Umbördelung des einen Teils einen umlaufenden Rand des anderen Teils und das Lot aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende rinnenförmige Umbördelung (21) am Deckel (13) vorgesehen ist, deren den umgebogenen umlaufenden Rand (26) des Rohrbodens (14) aufnehmende offene Seite (22) sich in dieselbe Richtung öffnet wie Einführungsbereiche (32) von die Rohre (17) des Wärmetauscherblocks (16) aufnehmenden Durchzügen (19) im Rohrboden (14).

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenförmige Umbördelung (21) des Deckels (13) an ihren Schmalseiten und ggf. an daran angrenzenden Bereichen zur gleichzeitigen Aufnahme eines flachen bzw. im Querschnitt U-förmigen Verbindungsbereichs (34) von Wärmetauscher-Seitenteilen (33) verbreitert ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsbereiche (32) der Durchzüge (19) im Rohrboden (14) durch längsmittig zwischen den Durchzügen (19) geformte Erhebungen (36) verlängert sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot zum Verlöten der Rohre (17) mit dem Rohrboden (14) und/oder des Rohrbodens (14) mit dem Deckel (13) und ggf. den Seitenteilen (33) auf die Erhebungen (36) gebracht ist.

5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Rohrboden (14) zu dessen Verlöten mit den Rohren (17) und/oder mit dem Wannenteil (13) und ggf. mit den Seitenteilen (33) eine Zinnfolie (48) aufgelegt ist, die den Durchzügen (19) entsprechend ausgestanzt ist.

6. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Durchzügen (19) und dem umgebogenen umlaufenden Rand (26) versehene Rohrboden (14) mit Lot versehen wird, daß der Rohrboden (14) auf den Deckel (13) des Wasserkastens (12) gesetzt wird und in den Rohrboden (14) die Rohre (17) des aus den Rohren (17) und Rippen (18) zusammengesetzten Wärmetauscherblocks (16) gesteckt werden und daß dann durch eine Wärmebehandlung das verflüssigte Lot in die Verbindungsbereiche (28, 29) sowohl von Rohrboden (14) und Rohren (17) als auch von Deckel (13) und Rohrboden (14) gebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem Rohrboden (14) Wärmetauscher-Seitenteile (33) auf den Deckel (13) des Wasserkastens (12) gesetzt und darauf verlötet werden