DE4000727A1 - HEAT EXCHANGER WITH GLUED TUBES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
HEAT EXCHANGER WITH GLUED TUBES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit verklebten Rohren, der insbesondere für Heiz- und/oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen bestimmt ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a heat exchanger glued pipes, especially for heating and / or Air conditioning systems of motor vehicles is intended and a process for its production.
Wärmeaustauscher mit verklebten Rohren dieser Art sind in der europäischen Patentanmeldung No. 00 00 189 und in der deutschen Patentanmeldung No. 23 63 992 beschrieben.Heat exchanger with glued pipes of this type are in European patent application No. 00 00 189 and in German patent application No. 23 63 992 described.
Diese bekannten Wärmeaustauscher enthalten ein Rohr bündel und wenigstens einen Sammler aus Kunststoff, versehen mit einer Vielzahl von Löchern, wobei jedes Loch von einer geschlossenen Nut umgeben ist, die mit Leim gefüllt werden kann und in die das Ende eines Rohrs zum Zweck der Verklebung mit dem Sammler eingeführt werden kann.These known heat exchangers contain a tube bundles and at least one plastic collector, provided with a plurality of holes, each Hole is surrounded by a closed groove that can be filled with glue and into which the end a pipe for the purpose of gluing to the collector can be introduced.
Zur Herstellung eines Wärmeaustauschers dieser Art füllt man jede Nut mit Leim, führt anschließend die Enden der Rohrbündel in die entsprechenden Nuten des Sammlers ein und läßt danach den Leim aushärten, z.B. in einem Ofen. To manufacture a heat exchanger of this type if you fill each groove with glue, then the Ends of the tube bundle in the corresponding grooves of the Collector and then let the glue harden, e.g. in an oven.
Bei der Herstellung dieser bekannten Wärmeaustau scher kann es vorkommen, daß die Achsen der Rohre nicht vollständig mit den entsprechenden Achsen der Sammlerlöcher fluchten. In einem derartigen Falle kann die Kontinuität des Leimfilms nicht gewährlei stet werden und dieser kann bei der Montage von der Rohrkante teilweise abgekratzt werden. Dadurch kann es zu einer fehlerhaften Verklebung und somit zu unzureichender Abdichtung der Verbindung zwischen Rohr und Sammler kommen.In the production of this known heat build-up shear it can happen that the axes of the pipes not completely with the corresponding axes of the Align collector holes. In such a case cannot guarantee the continuity of the glue film be steady and this can during the assembly of the Pipe edge partially scraped off. This can it leads to incorrect bonding and thus to inadequate sealing of the connection between Pipe and collector are coming.
Die Erfindung hat insbesondere den Zweck, diesen Nachteil auszuschließen.The invention has in particular the purpose of this Exclude disadvantage.
Zu diesem Zweck wird ein Wärmeaustauscher der ein leitend beschriebenen Art vorgeschlagen, wobei der Sammler am Eintritt zu jeder Nut einen Umfangswulst aufweist, der vorspringend an einer Innenwand der Nut ausgebildet und zum Zusammenwirken mit dem Rohr innern geeignet ist, um die Zentrierung sicherzu stellen und damit eine Mindestschichtdicke des Leims zwischen Rohr und Nutinnenwand zu garantieren.For this purpose, a heat exchanger is used proposed in a managerial manner, the Collector has a bulge at the entrance to each groove has the projecting on an inner wall of the Groove formed and to interact with the pipe is suitable internally to ensure the centering and therefore a minimum layer thickness of the glue guarantee between the pipe and the inner wall of the groove.
Dank des Wulstes ist zwischen der Innenwand der Nut und dem Rohrinnern stets ein mit Leim gefüllter Raum vorhanden, ungeachtet eventueller Koaxialitätsfeh ler, die beim Gießen des Sammlers und bei der Mon tage des Austauscherbündels auftreten können.Thanks to the bead is between the inner wall of the groove and the interior of the pipe is always filled with glue present, regardless of possible coaxiality errors Those who cast the collector and the Mon days of the exchanger bundle can occur.
Im übrigen verhindert dieser Wulst jeden Leimaus tritt bei Einführung der Bündelrohre in die entspre chenden Nuten des Sammlers.In addition, this bead prevents any glue occurs when the bundle tubes are introduced grooves of the collector.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung springt die Innenwand der Nut zurück, wobei der Querschnitt zum Nutboden hin zunimmt. In einem der artigen Fall zieht man es vor, daß der Querschnitt der Nutinnenwand in Höhe des Nutbodens im wesentli chen dem Querschnitt des Wulstes entspricht. Damit gelangt man zu einer Führung und Zentrierung des Rohrs nicht nur in Höhe des Wulstes, sondern auch in Höhe des Nutbodens. In a first embodiment of the invention jumps back the inner wall of the groove, the Cross section increases towards the groove bottom. In one of the like case you prefer that the cross section the groove inner wall at the level of the groove bottom essentially Chen corresponds to the cross section of the bead. In order to leads to a guidance and centering of the Tube not only at the height of the bead, but also in Height of the groove bottom.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Innenwand der Nut zylindrisch, wobei der Quer schnitt konstant und kleiner bemessen ist als der Querschnitt des Wulstes. In einem derartigen Falle zieht man es vor, daß die Innenwand der Nut mit dem Nutboden durch ein aufgeweitetes Teil verbunden ist.In another embodiment of the invention the inner wall of the groove is cylindrical, with the cross cut is constant and smaller than that Cross section of the bead. In such a case do you prefer that the inner wall of the groove with the Groove bottom is connected by a widened part.
Dieses aufgeweitete Teil bewirkt die Führung und Zentrierung des Rohrs, nachdem dieses in die Nut eingeführt wurde. Wenn außerdem das Rohrende an die sem aufgeweiteten Teil anschlägt, entsteht eine Auf weitung des Rohrs, die eine bessere Verbindung zwi schen Rohr und Sammler mit Hilfe der Leimabdichtung sicherstellt.This widened part leads and Center the tube after this is in the groove was introduced. If also the pipe end to the strikes this expanded part, there is an open expansion of the tube, which provides a better connection between pipe and collector using the glue seal ensures.
Die Erfindung betrifft insbesondere Wärmeaustau scher, deren Rohre einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. In einem solchen Falle ist die Nut ring förmig und ist vorzugsweise in einem Bund des Samm lers ausgebildet, der das Loch umgibt.The invention particularly relates to heat build-up shear whose pipes have a circular cross-section exhibit. In such a case, the groove is ring shaped and is preferably in a bundle of the collection lers trained that surrounds the hole.
Nach einem anderen Gesichtspunkt betrifft die Erfin dung ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaus tauschers gemäß obiger Definition, welches folgende Operationen einschließt:From another point of view, the inven- tion concerns a method of producing a heat exchanger exchanger according to the above definition, which is the following Operations include:
- - Füllen jeder Sammlernut mit Leim.- Fill each collector's groove with glue.
- - Einführen des Endes eines Rohrs in jede Nut in Richtung des Bodens, so daß der Wulst die Führung und Zentrierung des Rohrs bewirkt.- Inserting the end of a tube into each groove Towards the bottom so that the bead is the guide and centering the tube.
- - Aushärten des Leims, um die Verbindung zwischen den Rohren und dem Sammler zu gewährleisten.- curing the glue to make the connection between to ensure the pipes and the collector.
In der nachfolgenden Beschreibung, die lediglich beispielhaften Charakter hat, wird auf die beigefüg te Zeichnung Bezug genommen, die folgendes dar stellt: In the description below, the only has exemplary character, is attached to the te drawing referred to, which represents the following represents:
Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht eines Wärme austauschers nach der vorgenannten ersten Ausfüh rungsform, wobei auf der linken Seite der Schnittan sicht das Rohr vor Einführung in die Nut und auf der rechten Seite das Rohr nach Einführung in die Nut zu sehen ist. Fig. 1 is a partial sectional view of a heat exchanger according to the aforementioned first embodiment, wherein on the left side of the sectional view the tube is seen before insertion into the groove and on the right side the tube after insertion into the groove.
Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht ähnlich derje nigen aus Fig. 1, die einen Wärmeaustauscher nach der vorgenannten zweiten Ausführungsform zeigt. Fig. 2 is a partial sectional view similar to that of Fig. 1, showing a heat exchanger according to the aforementioned second embodiment.
Der in Fig. 1 dargestellte Wärmeaustauscher enthält einen Sammler 10 aus Kunststoff, z.B. aus glasfaser verstärktem Polyamid. Dieser Sammler enthält eine Platte 12, die eine Vielzahl von Löchern 14 auf weist, von denen eines in der Figur zu sehen ist. Jedes Loch 14 ist durch eine zylindrische Wand 16 von kreisförmigen Querschnitt und mit der Achse XX begrenzt. Diese Wand 16 ist im Innern eines zylin drischen Bundes 18 mit der Achse XX ausgebildet, der eine Außenwand 20 besitzt, die einerseits mit einer Fläche 22 der Platte 12 und andererseits mit einer ringförmigen Fläche 24 des Bundes verbunden ist. Das Loch 16 erstreckt sich von der ringförmigen Fläche 24 bis zu der gegenüberliegenden Fläche 26 der Plat te 12.The heat exchanger shown in Fig. 1 contains a collector 10 made of plastic, such as glass fiber reinforced polyamide. This collector includes a plate 12 which has a plurality of holes 14 , one of which can be seen in the figure. Each hole 14 is delimited by a cylindrical wall 16 of circular cross-section and with the axis XX . This wall 16 is formed inside a cylin drical federal 18 with the axis XX , which has an outer wall 20 which is connected on the one hand to a surface 22 of the plate 12 and on the other hand with an annular surface 24 of the federal government. The hole 16 extends from the annular surface 24 to the opposite surface 26 of the plate 12th
In der Dicke des Bundes 18 ist eine geschlossene Nut 28 von allgemein ringförmiger Form vorgesehen, die durch eine zurückspringende, kegelstumpfförmige Innenwand 30 mit der Achse XX, durch eine zylindri sche Außenwand 32 mit kreisförmigem Querschnitt und mit der Achse XX sowie durch eine Bodenwand 34 von ringförmiger Ausbildung begrenzt ist.In the thickness of the federal government 18 , a closed groove 28 of generally annular shape is provided, through a recessed, frustoconical inner wall 30 with the axis XX , through a cylindri cal outer wall 32 with a circular cross-section and with the axis XX and through a bottom wall 34 of annular training is limited.
Am Eintritt der Nut 28 ist ein Umfangswulst 36 vor gesehen, der an der Innenwand 30 vorspringt. Der Wulst 36 besitzt eine Fase 38, die einerseits mit der ringförmigen Fläche 24 und andererseits mit der Innenwand 30 durch eine abgerundete Kante 40 in Ver bindung steht. Der Querschnitt der Innenwand 30 nimmt in Richtung des Nutbodens 34 allmählich zu, wobei der Querschnitt der Wand 30 in Höhe des Bodens 34 im wesentlichen dem Querschnitt des Wulstes 36 in Höhe der abgerundeten Kante 40 entspricht.At the entrance of the groove 28 , a circumferential bead 36 is seen, which projects on the inner wall 30 . The bead 36 has a chamfer 38 , which is on the one hand with the annular surface 24 and on the other hand with the inner wall 30 by a rounded edge 40 in connection. The cross section of the inner wall 30 gradually increases in the direction of the groove base 34 , the cross section of the wall 30 at the level of the base 34 essentially corresponding to the cross section of the bead 36 at the level of the rounded edge 40 .
Die Außenwand 32 steht mit der ringförmigen Kante 24 durch ein aufgeweitetes Teil 42 in Verbindung.The outer wall 32 is connected to the annular edge 24 by a widened part 42 .
Der Wulst 36 ist aus einem Stück mit dem Sammler geformt und weist eine geringe Höhe auf, die das Entformen erleichtert. Die Nut 28 kann mit einem Leim 44 gefüllt werden, z.B. mit einem Ein-Komponen ten-Epoxidkleber.The bead 36 is formed in one piece with the collector and has a low height which facilitates demolding. The groove 28 can be filled with a glue 44 , for example with a one-component epoxy adhesive.
Der Wärmeaustauscher enthält außerdem ein Bündel, bestehend aus einer Vielzahl von Rohren 46, von denen in Fig. 1 nur eines dargestellt ist. Jedes Rohr besitzt einen zylindrischen Körper 48 von kreisförmigem Querschnitt, der so aufgeweitet ist, daß ein zylindrisches Ende 50 von kreisförmigem Querschnitt und einem etwas größeren Durchmesser als dem des Rohrkörpers entsteht. Der Innendurchmesser des Endes 50 ist gleich dem Durchmesser des Wulstes 36 oder etwas größer, und zwar im Bereich der größ ten Dicke, d.h. in Höhe der abgerundeten Kante 40.The heat exchanger also contains a bundle consisting of a plurality of tubes 46 , only one of which is shown in FIG. 1. Each tube has a cylindrical body 48 of circular cross section which is expanded to form a cylindrical end 50 of circular cross section and a slightly larger diameter than that of the tube body. The inner diameter of the end 50 is equal to or slightly larger than the diameter of the bead 36 , specifically in the region of the greatest thickness, ie at the level of the rounded edge 40 .
Zur Herstellung des Wärmeaustauschers gemäß Fig. 1 füllt man jede Nut 28 mit einer geeigneten Menge Leim und positioniert anschließend die jeweiligen Enden 50 der Rohre 46 des Bündels gegenüber den ent sprechenden Nuten, wie es im linken Teil der Schnittansicht aus Fig. 1 dargestellt ist, und wo bei die Rohrenden im wesentlichen mit den entspre chenden Löchern fluchten.For producing the heat exchanger according to Fig. 1, it fills each groove 28 with an appropriate amount of glue, and then 46 positions the respective ends 50 of the tubes of the bundle opposite the ent speaking grooves, as shown in the left part of the sectional view of Fig. 1, and where the pipe ends are essentially aligned with the corresponding holes.
Danach verschiebt man die Rohre parallel zur Achse XX in der durch den Pfeil F bezeichneten Richtung, so daß jedes Ende 50 in den in der entsprechenden Nut enthaltenen Leim 44 getaucht wird. Entsprechend dieser Verschiebung wird die Innenfläche des Endes 50 durch den Wulst 36 geführt und zentriert. Am Ende des Verschiebeweges kommt die Abschlußkante 52 des Endes 50 in Höhe der Verbindung zwischen der Innen wand 30 und der Bodenwand 34 der Nut zur Auflage, was ebenfalls zur Zentrierung des Rohrs beiträgt.The tubes are then moved parallel to the axis XX in the direction indicated by the arrow F , so that each end 50 is immersed in the glue 44 contained in the corresponding groove. According to this displacement, the inner surface of the end 50 is guided and centered by the bead 36 . At the end of the displacement, the end edge 52 of the end 50 comes to rest at the level of the connection between the inner wall 30 and the bottom wall 34 of the groove, which also contributes to centering the tube.
Auch wenn die Rohre somit zu Beginn nicht richtig mit den entsprechenden Löchern fluchten, wird die Ausfluchtung bei der Montage notwendigerweise be wirkt. Man ist sicher, daß stets ein Leimfilm 54 von minimaler Dicke zwischen der Innenwand 30 und dem Innern des Rohrendes 50 vorhanden ist, wie im rech ten Teil der Fig. 1 dargestellt. Nach Einführung der Rohrenden in die entsprechenden Nuten braucht der Leim nur noch auszuhärten, z.B. durch Behandlung in einem Ofen.Even if the pipes are not correctly aligned with the corresponding holes at the beginning, the alignment will necessarily be effective during assembly. It is certain that there is always a glue film 54 of minimal thickness between the inner wall 30 and the inside of the tube end 50 , as shown in the right part of FIG. 1. After inserting the pipe ends into the corresponding grooves, the glue only needs to harden, for example by treatment in an oven.
Der in Fig. 2 dargestellte Wärmeaustauscher ist praktisch mit dem aus Fig. 1 identisch und alle gemeinsamen Elemente sind durch gleiche Ziffern bezeichnet. Der einzige Unterschied liegt darin, daß die Nut 28 eine zylindrische Innenwand 56 und keine zurückspringende, kegelstumpfförmige Innenwand wie im Falle der Fig. 1 aufweist. Diese zylindrische Wand 56 hat einen konstanten kreisförmigen Quer schnitt, der an der Achse XX zentriert ist, wobei der Durchmesser der Wand 56 etwas geringer ist als der Durchmesser des Wulstes 36 im Teil mit der grö ßeren Dicke. Die Wand 56 steht mit der Bodenwand 34 über ein aufgeweitetes Teil 58 in Verbindung.The heat exchanger shown in Fig. 2 is practically identical to that of Fig. 1 and all common elements are denoted by the same numbers. The only difference is that the groove 28 has a cylindrical inner wall 56 and no recessed, frustoconical inner wall as in the case of FIG. 1. This cylindrical wall 56 has a constant circular cross section, which is centered on the axis XX , the diameter of the wall 56 is slightly less than the diameter of the bead 36 in the part with the greater thickness. The wall 56 is connected to the bottom wall 34 via a widened part 58 .
Die Herstellung des Wärmeaustauschers aus Fig. 2 geht in gleicher Weise vonstatten wie bei demjenigen gemäß Fig. 1. Nach erfolgter Einführung kommt je doch die freie Kante 52 des Endes 50 des Rohrs 46 am aufgeweiteten Teil 58 zum Anschlag und bildet damit eine leicht aufgeweitete Kante 60, wie es im rechten Teil von Fig. 2 zu sehen ist.The production of the heat exchanger from FIG. 2 takes place in the same way as in that according to FIG. 1. After insertion, the free edge 52 of the end 50 of the tube 46 comes to abut against the expanded part 58 and thus forms a slightly expanded edge 60 , as can be seen in the right part of FIG. 2.
Das aufgeweitete Teil 58 gestattet einerseits die Zentrierung des Endes 50 nach erfolgter Einführung und andererseits die Ausbildung der aufgeweiteten Kante 60, was somit zu einer besseren Verankerung des Endes 50 im Leim beiträgt.The flared part 58 allows on the one hand the centering of the end 50 after insertion and on the other hand the formation of the flared edge 60 , which thus contributes to better anchoring of the end 50 in the glue.
In diesem Falle erhält man einen Film 62 von gleich bleibender Dicke zwischen der zylindrischen Innen wand 56 und dem Rohrende 50.In this case, a film 62 of constant thickness is obtained between the cylindrical inner wall 56 and the tube end 50 .
Obschon die Erfindung unter Bezugnahme auf einen Wärmeaustauscher beschrieben wurde, dessen Rohre einen kreisförmigen Querschnitt haben, gilt sie ebenfalls für Wärmeaustauscher, deren Rohre andere Querschnitt aufweisen, insbesondere ovale Quer schnitte. Es genügt somit, Nuten von entsprechender Form im Sammler vorzusehen.Although the invention with reference to one Heat exchanger has been described, its pipes have a circular cross-section, it applies also for heat exchangers whose pipes are different Have cross-section, in particular oval cross cuts. It is therefore sufficient to use grooves of the appropriate type Form in the collector.
Im übrigen ist bei den dargestellten Ausführungsfor men jede Nut in einem Bund ausgebildet, der von der Lochplatte abhängt. Abweichend besteht die Möglich keit zur direkten Ausbildung der Nuten in der Loch platte, vorausgesetzt, daß eine Platte von größerer Dicke vorgesehen wird.Incidentally, in the embodiment shown men each groove is formed in a bundle that of the Perforated plate depends. There is a different option for direct formation of the grooves in the hole plate, provided that a plate of larger Thickness is provided.
Die Erfindung betrifft insbesondere Wärmeaustauscher für Heiz- und/oder Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge. Derartige Austauscher können zwei Sammler enthalten, die jeweils an den beiden Enden des Bündels vorgese hen sind, oder auch einen einzigen Sammler, der mit einem U-Rohrbündel verbunden ist.The invention particularly relates to heat exchangers for heating and / or air conditioning systems for motor vehicles. Such exchangers can contain two collectors, which are projected at both ends of the bundle hen, or even a single collector who works with a U-tube bundle is connected.
Claims (10)
- - Füllen jeder Nut (28) des Sammlers (10) mit Leim (44),
- - Einführen des Endes (50) eines Rohrs (46) in jede Nut (28) in Richtung des Nutbodens (34) in der Wei se, daß der Wulst (36) die Führung und Zentrierung des Rohrs gewährleistet und
- - Aushärtung des Leims (44), um die Verbindung zwischen den Rohren und dem Sammler herzustellen.
- - filling each groove ( 28 ) of the collector ( 10 ) with glue ( 44 ),
- - Inserting the end ( 50 ) of a tube ( 46 ) in each groove ( 28 ) in the direction of the groove bottom ( 34 ) in the Wei se that the bead ( 36 ) ensures the guidance and centering of the tube and
- - Hardening of the glue ( 44 ) to establish the connection between the pipes and the collector.
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