DE3937463A1 - Waermetauscher, bestehend aus wenigstens einer an dessen seitenflaechen angebrachten backe, insbesondere ein kuehler, sowie das verfahren zur herstellung eines solchen austauschers - Google Patents
Waermetauscher, bestehend aus wenigstens einer an dessen seitenflaechen angebrachten backe, insbesondere ein kuehler, sowie das verfahren zur herstellung eines solchen austauschersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaus
tauscher, bestehend aus wenigstens einer Backe, die
an einer Seitenfläche angebracht ist, insbesondere
ein Kühler, sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen Austauschers.
Eine Backe ist gewöhnlich an einer Seitenfläche
eines Rohrbündels angebracht, welches mit Rippen
versehen ist, die entweder lotrecht zur
Längsrichtung der Rohre angebracht und an den Rohren
durch Lötung oder mechanischen Zusammenbau befestigt
sind, oder die im wesentlichen parallel zur genann
ten Richtung angeordnet und an den Rohren durch Lö
tung befestigt sind, wobei die Enden des genannten
Bündels dicht durch eine Lochplatte oder Sammel
platte hindurchtreten können, welche dicht von einem
Flüssigkeitssammelkasten abgedeckt ist, der an der
genannten Sammelplatte durch alle dafür geeigneten
Mittel, wie z. B. durch mechanischen Zusammenbau, be
festigt ist.
Die Backe, die im allgemeinen auf jeder Seitenfläche
des Rippenrohrbündels angeordnet ist, steht mit der
Sammelplatte, wie in der Anmeldung FR-A-22 54 771,
eingereicht am 13. Dezember 1973, beschrieben, durch
gegenseitigen Eingriff von Laschen in Verbindung,
die von der äußersten Seitenkante der Sammelplatte
ausgehen, und Einschnitten, die an der Backe vorge
sehen sind, wobei die Laschen unter einer Schulter
umgebogen sind, die an der genannten Backe vorgese
hen ist, wodurch diese mit der Sammelplatte fest
verbunden wird.
Diese so fest verbundene Backe dient einerseits als
Zwischenstück zwischen den Sammelplatten, um diese
im Verhältnis zueinander in gleichem Abstand zu hal
ten, wenn die verschiedenen z. B. bei Löten erforder
lichen Vorgänge ablaufen, und andererseits als
Unterstützung und Halterung für Hilfsorgane, die mit
dem Kühler verbunden sind, wie z. B. einen Lüftersatz
und/oder für die Befestigung des genannten Austau
schers am Fahrzeug.
Die weiter oben beschriebene Verbindung der Backe
mit der Sammelplatte weist dennoch bestimmte Nach
teile auf.
Tatsächlich setzt die Umbiegeoperation der Laschen
eine mechanische Beanspruchung der Sammelplatte vor
aus und bewirkt eine Verformung der genannten Platte
unter Ausbildung eines gewölbten Teils in der Zone
zwischen den beiden Angriffspunkten der Beanspru
chungen, wobei diese Verformung beim Löten der Halt
barkeit der Lötstelle zwischen den Rohren und der
Sammelplatte abträglich sein kann.
Außerdem fließt diese Anordnung der Laschen, die
direkt von der Sammelplatte ausgehen, die Möglich
keit einer Verbindung zwischen Sammelkasten und
Sammelplatte durch eine Klammer aus, wie sie in der
Anmeldung FR-A-25 50 328, eingereicht am 4. August
1983, beschrieben wurde, die sich als notwendig er
weisen kann, wenn man Reparaturen am Sammelkasten
durchführen will.
Für den Fall, daß der so gebildete Austauscher als
Kühler für einen Kraftfahrzeugmotor eingesetzt wird,
unterliegt dieser Kühler außerdem Wärmestößen, im
wesentlichen beim Anlassen des Fahrzeuges, wo der
Kühler nur mit der zu kühlenden Flüssigkeit versorgt
wird, wenn diese eine ziemlich hohe Temperatur
schwelle erreicht hat.
In diesem Falle werden die Rohre geringer Dicke
innerhalb des Bündels, die im wesentlichen Umge
bungstemperatur haben, plötzlich von der heißen
Flüssigkeit durchströmt, so daß sie sich schnell
erwärmen und dementsprechend ausdehnen, während die
seitlichen Backen, die mit der Flüssigkeit nicht in
direkten Kontakt kommen, sich erst wesentlich später
erwärmen und demzufolge ausdehnen.
Dieses Phänomen zeigt sich konkret dann in Form von
Ausdehnungskräften in Höhe der Verbindung Rohre/Sam
melplatte, und zwar versetzt zur Ausdehnung der Ver
bindung Backen/Sammler, wobei dieser Versatz die Ge
fahr eines Rohrbruchs mit sich bringt, insbesondere
in Höhe der Sammelplatte.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die weiter
oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen, indem
eine sichere Verbindung zwischen der Backe und der
Sammelplatte bei einfacher Ausführung vorgeschlagen
wird, während gleichzeitig die Herstellung der Ver
bindung Wasserkasten/Sammler auf gewünschte Weise
und der Verbindung Platte/Sammler/Rohre auf wir
kungsvolle Weise möglich ist.
Gemäß der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher, insbe
sondere an einem Kühler, bestehend aus einem Rippen
rohrbündel, wenigstens einer seitlichen Backe, die
an der Seitenfläche des genannten Bündels angeordnet
ist, und wenigstens einer Sammelplatte, durch die
ein Ende des Rohrbündels hindurchtreten kann, wobei
die Befestigung durch die Backe erfolgt und die ge
nannte Sammelplatte dicht von einem Sammelkasten ab
gedeckt ist, in dem ein Innenvolumen begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Backe mit Befesti
gungsmitteln versehen ist, die durch die Sammel
platte hindurchtreten und in das Innenvolumen ein
münden.
Dank dieser Anordnung befinden sich die Befesti
gungsmittel in Kontakt mit der zu kühlenden Flüssig
keit und ermöglichen dadurch eine schnellere Ausdeh
nung der Backe und die gleichzeitige Weiterleitung
der durch die genannte Flüssigkeit übertragenen
Wärme, wodurch der Unterschied zwischen den Rohr-
und Backenausdehnungen reduziert wird.
Nach einem weiteren Merkmal besitzt die Sammelplatte
Mittel zur Aufnahme der Befestigungsmittel.
Nach einem weiteren Merkmal bestehen die Befesti
gungsmittel aus wenigstens einer Lasche.
Nach einem weiteren Merkmal bestehen die Aufnahme
mittel aus einer Öffnung.
Dank dieser Merkmale ist die Sammelplatte auf
sichere und wirkungsvolle Weise mit der Backe ver
riegelt.
Die übrigen Merkmale und Vorteile der Erfindung er
geben sich beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
die folgendes darstellen:
Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht, die die Ver
bindung zwischen der Backe und der Sammelplatte ge
mäß der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Teilansicht entsprechend dem Pfeil
A aus Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Ansicht, die die Einzelheiten des
Endes der Backe gemäß den Fig. 1 und 2 zeigt, wo
durch die Verbindung gemäß der Erfindung ermöglicht
wird.
Fig. 4 ist eine Ansicht, die eine Variante des
Endes der Backe zeigt.
Fig. 5 ist eine Teilansicht, die eine Variante der
Verbindung der Backe mit der Sammelplatte zeigt.
Fig. 6 ist eine Ansicht entsprechend dem Pfeil B
aus Fig. 5.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Wärmeaustauscher, ins
besondere einen Kraftfahrzeug-Kühler, beim dem ein
Bündel 1 parallel zueinander verlaufender Rohre 2,
die mit Abstrahlungsrippen 3 versehen sind, hier
parallel zur Längsrichtung der genannten Rohre ange
ordnet und daran mittels Lötung befestigt, dicht in
wenigstens eine Sammelplatte 4 einmündet, deren
Innenfläche 4′ dicht durch einen Flüssigkeitssammel
kasten 5 abgedeckt werden kann und dabei ein Innen
volumen V abgrenzt, welches zwischen dem genannten
Kasten und der Innenfläche der genannten Sammel
platte liegt.
Wie aus den Fig. besser ersichtlich, ist die Sammel
platte 4 von allgemein rechtwinkliger Form, während
der in Fig. 2 dargestellte Teil eine der Schmalsei
ten oder Seitenkanten ist, und sie besteht aus einem
mittleren Teil 6, der mit einer Vielzahl von Boh
rungen 7 versehen ist, welche für den dichten Durch
tritt der freien Enden der Rohre 2 des Bündels 1 be
stimmt sind, und bestehend aus einer äußeren Um
fangsnut 8 mit flachem Boden 9, die innen durch eine
Innenflanke 10, welche mit dem mittleren Teil 6 in
Verbindung steht, und außen durch eine Außenflanke
10′ begrenzt ist.
Die Nut 8 eignet sich zur Aufnahme einer Dichtung 11
von im wesentlichen gleicher Form wie die genannte
Nut und bestimmt zur Gewährleistung der Dichtigkeit
zwischen der Sammelplatte 4 und dem Flüssigkeitssam
melkasten 5 durch Auflage der Fläche 12, die die
innere Umfangskante 13 des genannten Kastens auf
weist, auf der Dichtung 11, so daß diese zwischen
der genannten Fläche und dem Boden 9 sowie den Flan
ken 10, 10′ der Nut 8 zusammengedrückt wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Kasten 5 vor
zugsweise fest und dicht mit der Sammelplatte 4
durch eine Klammer 14 verbunden, die eine Rückseite
15 besitzt, von der untere Laschen 16 ausgehen, die
auf der Außenseite des Bodens 9 ruhen, sowie obere
Laschen 17, die auf der Seite ruhen, die der Fläche
12 an der Kante 13 gegenüberliegen.
Das Bündel 1 kann auf an sich bekannte Weise mit
zwei Sammelplatten 4 versehen sein, die jeweils an
einem Ende des genannten Bündels angeordnet sind und
durch welche die Enden der Rohre 2 hindurchtreten,
wobei die genannten Sammelplatten miteinander durch
Backen 20 verbunden sind, die an jeder Seitenfläche
des Bündels 1 angeordnet sind und einerseits ein
Zwischenstück zwischen den Sammelplatten und ande
rerseits ein Auflager oder eine Halterung gemäß obi
ger Beschreibung bilden.
Gemäß der Erfindung ist die Backe 20 mit Befesti
gungsmitteln 21 versehen, die durch die Sammelplatte
4 hindurchtreten und in das Innenvolumen V einmün
den, welches durch die genannte Platte und den Flüs
sigkeitssammelkasten 5 begrenzt ist.
Genauer gesagt hat die Backe 20, wie es aus Fig. 3
besser erkennbar ist, eine im wesentlichen recht
winklige Form mit Breitseiten 22 und Schmalseiten
23. Ausgehend von den Schmalseiten 23 erhebt sich in
der gleichen allgemeinen Richtung wie die Backe 20
wenigstens eine Lasche 24, im vorliegenden Falle
zwei Laschen, die als Befestigungsmittel an der
Sammelplatte dienen.
Die Laschen 24 sind beispielsweise von allgemein
rechtwinkliger Form, deren freies Ende entsprechend
einem halbkreisförmigen Teil 25 ausgebildet ist,
wobei dieser Teil die Positionierung und den Durch
tritt der Sammelplatte ermöglicht.
Dazu ist die Sammelplatte 4 mit Mitteln zur Aufnahme
von Befestigungsmitteln für die Backe 20 versehen,
die hier aus zwei Öffnungen 26 bestehen, welche
zwischen den Rohren 2 vorgesehen sind, die der Sei
tenkante der genannten Platte und der genannten Sei
tenkante am nächsten liegen, wobei die genannten
Öffnungen eine allgemeine Richtung haben, die im
wesentlichen parallel zur genannten Seitenkante ver
läuft.
Diese Öffnungen 26 haben im wesentlichen die gleiche
Form und die gleichen Abmessungen wie ein Abschnitt
der Laschen 24, der durch eine parallel zur Schmal
seite 23 verlaufende Ebene verläuft und in Nähe der
genannten Seite liegt, und sie sind im gleichen Ab
stand zueinander angeordnet wie der Abstand, der die
beiden Laschen 24 voneinander trennt.
Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, besitzt die
Backe 20 vorzugsweise einen bogenförmigen Teil 27,
der die Ausdehnung der genannten Backe unterstützen
kann.
Für die Montage des Austauschers geht man wie folgt
vor:
Nach Herstellung des Bündels 1 aus Rohren 2 mit Rip
pen 3 sind die Backen 20 an den Seitenflächen des
genannten Bündels so angeordnet, daß die größten
Seiten der genannten Backen auf den genannten Sei
tenflächen aufliegen und ihre Laschen 24 den Enden
des genannten Bündels zugewandt sind.
Sobald diese Einheit vollständig ist, wird eine Sam
melplatte 4 so an jedes Ende des Bündels herange
führt, daß sich die Enden 25 der Laschen 24 mit den
Öffnungen 26 der genannten Platte decken und die ge
nannte Platte im Verhältnis zu den Enden der Rohre 2
vorpositionieren, und die Bewegung wird fortgesetzt,
bis die dem Bündel 1 der Sammelplatte 4 zugewandte
Außenfläche an dem Teil der Seite 23 der Backe 20
anschlägt, der hier eine Fläche 28 bildet, die mit
dem genannten Teil zusammenfließt, wobei zuvor der
Durchtritt der Enden der Rohre 2 durch die genannte
Platte ermöglicht wurde.
Sobald diese Position erreicht ist, werden die
Laschen 24 so verformt, daß die Sammelplatte zwi
schen der Fläche 28 und eben diesen Laschen arre
tiert wird.
In der Praxis werden die Laschen 24 beispielsweise
im wesentlichen orthogonal im Verhältnis zur allge
meinen Richtung der Backe 20 so umgefalzt, daß eine
der Vorderseiten der genannten Laschen auf der
Innenfläche 4′ der Sammelplatte 4 zur Auflage kommt
und diese zwischen der Fläche 28 und den Vordersei
ten der Laschen 24 blockiert.
Für den Fall, daß an jedem Ende des Bündels 1 eine
Sammelplatte 4 vorgesehen ist, gilt die zuvor be
schriebene Arbeitsweise für jede Sammelplatte, wobei
diese Platten also miteinander auf unbewegliche
Weise durch die Backe 20 verbunden werden, welche
ein Zwischenstück bildet und als starre Einheit
dient, die beim weiteren Verarbeitungsprozeß leicht
manipulierbar ist.
Die so entstandene Einheit wird eventuell verlötet
oder verschweißt, um einerseits die Bestandteile
miteinander zu verbinden und andererseits die Dich
tigkeit sowohl in Höhe der Verbindungsstelle der
Rohre 2 und der Sammelplatte als auch in Höhe der
Verbindung der Laschen 24 der Backe 20 mit der Sam
melplatte selbst zu gewährleisten.
Abschließend wird die Dichtung 11 in die Nut 8 der
Sammelplatte 4 eingesetzt, der Sammelkasten 5 wird
mit seiner Umfangskante 13 in diese Nut eingesetzt
und ist auf feste und dichte Weise mit der genannten
Platte durch den Einsatz von Klemmen 14 verbunden.
Sobald der so hergestellte Austauscher in Betrieb
ist, zirkuliert die im Volumen V befindliche zu küh
lende Flüssigkeit nicht nur durch die Rohre 2 und
überträgt dabei die abzuführenden Wärmeeinheiten,
sondern überträgt auch die Wärmeeinheiten auf die
Backe 20 mit Hilfe der Laschen 24, die sich in der
Flüssigkeit befinden, wodurch die Dehnungsunter
schiede zwischen den Rohren 2 und der Backe 20 nur
vermindert werden können.
Die Fig. 4, 5 und 6 stellen eine Ausführungsvariante
des Endes der Backe dar und sind zu diesem Zweck im
wesentlichen mit den gleichen Kennzahlen versehen
wie in den zuvor beschriebenen Figuren.
So besitzt die Backe 20 eine Lasche 24, hier von
rechtwinkliger Form und mit einer etwas größeren
Höhe als der Dicke der Sammelplatte 4, sowie eine
Fläche 28, die in einem Abstand von der Schmalseite
23 der genannten Backe angeordnet ist.
Ebenso weist die Sammelplatte 4 eine Öffnung 26 auf,
die auf gleiche Weise wie zuvor beschrieben vorge
sehen ist und die gleiche Form und Abmessung hat wie
ein Abschnitt der Lasche 24, der durch eine parallel
zur Fläche 28 verlaufende Ebene verläuft und dabei
in Nähe der genannten Fläche liegt.
Der zuvor beschriebene Ablauf gilt ebenfalls für
diese Variante, abgesehen von der Art der Verformung
der Lasche 24.
Wie aus den Fig. 5 und 6 besser erkennbar, unter
liegt die Lasche 24 einer Vergrößerung der Abmes
sungen 30, wodurch die Arretierung der Sammel
platte 4 an der Backe 20 möglich wird.
In der Praxis besteht diese Vergrößerung der Abmes
sungen aus einer Lochung 31 mittels einer Material
drückoperation durch Eindringen eines Stifts in den
Abschnitt 32 der Lasche 24 parallel zur Platte 4.
Diese Operation erlaubt es, einen Teil des die
Lasche 24 bildenden Materials über die Vorderseiten
hinauszudrücken, so daß zwei dünne halbkegelförmige
Wände 33, 34 entstehen, die sich diametral in Höhe
der Lasche 24 wieder treffen und dabei eine Ausspa
rung 35 bilden.
Auf diese Weise wird die Sammelplatte 4 zwischen der
Fläche 28 und den Wänden 33, 34, die die Lasche 24
aufweist, arretiert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die be
schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
umschließt sämtliche Varianten.
Insbesondere die Verformung der Lasche 24 kann, nach
Durchtritt durch die Sammelplatte 4, eine Knick-
oder Stemmoperation einschließen.
Außerdem kann vorgesehen werden, die Befestigung und
Abdichtung des Sammelkastens 5 an der Sammelplatte 4
durch eine Lötoperation vorzunehmen, wodurch einer
seits die Dichtung 11 und die Klammer 15 entfallen
können und andererseits eine einzige Lötoperation
ermöglicht wird, wodurch sämtliche Bestandteile des
so gebildeten Austauschers miteinander verbunden
werden können.
Claims (10)
1. Wärmeaustauscher, insbesondere an einem Kühler,
bestehend aus einem Bündel (1) von Rohren (2) mit
Rippen (3), wenigstens einer seitlichen Backe (20),
die an der Seitenfläche des genannten Bündels ange
ordnet ist, und wenigstens einer Sammelplatte (4),
durch die ein Ende des Bündels (1) von Rohren (2)
hindurchtreten kann und die durch die Backe (20)
festgehalten wird, wobei die genannte Sammelplatte
dicht von einem Sammelkasten (5) abgedeckt ist, so
daß ein Innenvolumen (V) begrenzt wird, da
durch gekennzeichnet, daß die
Backe (20) mit Befestigungsmitteln (21) versehen
ist, die durch die Sammelplatte (4) hindurchtreten
und in das Innenvolumen (V) einmünden.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sammelplatte
Mittel zur Aufnahme (26) der Befestigungsmittel (21)
besitzt.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die
Befestigungsmittel aus wenigstens einer Lasche (24)
bestehen.
4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmemit
tel aus einer Öffnung (26) bestehen.
5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnungen
(26) in Nähe der Seitenkante der Sammelplatte (4)
vorgesehen sind.
6. Wärmeaustauscher nach einem der vorherigen An
sprüche, dadurch gekennzeich
net, daß eine der Vorderseiten der Laschen (24)
auf der Innenfläche (4′) der Sammelplatte (4) auf
liegt.
7. Wärmeaustauscher nach einem der vorherigen An
sprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Lasche (24) eine Lochung (31) auf
weist.
8. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (26) im wesentlichen die gleiche
Form und die gleichen Abmessungen aufweist wie der
Querschnitt der Lasche (24).
9. Verfahren zur Ausführung eines Wärmeaustauschers,
insbesondere eines Kühlers, bestehend aus einem Bün
del (1) von Rohren (2) mit Rippen (3), wenigstens
einer seitlichen Backe (20), die an der Seitenfläche
des genannten Bündels angeordnet ist, und wenigstens
einer Sammelplatte (4), durch die ein Ende des Bün
dels (1) von Rohren (2) hindurchtreten kann und die
durch die Backe (20) festgehalten wird, wobei die
genannte Sammelplatte dicht von einem Sammelkasten
(5) abgedeckt ist, so daß ein Innenvolumen (V) ent
steht, dadurch gekennzeich
net, daß die Backe (20), die mit Befestigungs
mitteln (21) versehen ist, vor Abdeckung der Sammel
platte (4) durch den Sammelkasten (5) in einem Be
reich durch die genannte Platte hindurchtritt, der
im Volumen (V) enthalten ist, welches später durch
den genannten Kasten und die Platte (4) begrenzt
wird, und daß die Backe (20) an der Sammelplatte (4)
durch Verformung der genannten Befestigungsmittel
befestigt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtigkeit
und die Verbindung der verschiedenen Elemente, wor
aus der Austauscher besteht, durch einen Löt- oder
Schweißvorgang gewährleistet werden.
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