DE4004949C2 - - Google Patents

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DE4004949C2
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    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00Reinforcing means
    • F28F2225/08Reinforcing means for header boxes

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit einem Übertragungsmedium gefüllten Wärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bekannte Wärmetauscher der Parallelfluß-Bauart (wie z.B. mit einem Übertragungsmedium gefüllte Kondensatoren) weisen üblicherweise eine Vielzahl von flachen Rohren auf, die sich parallel zueinander erstrecken und die mit jeweils einem Ende mit einem Einlaß-Rohrkopf verbunden sind und mit ihrem jeweils anderen Ende an einem Auslaß-Rohrkopf.

Bei solchen Wärmetauschern nach dem Stand der Technik ist bisher die Verbindung der jeweiligen Rohre mit den Rohrköpfen durch zwei Verfahren erreicht worden, nämlich

  • 1) durch Einsetzen jedes Rohres 23 in eine entsprechende Öffnung 22, die durch die Wand des Rohrkopfes 21 hindurch ausgebildet ist, der seinerseits einen kreisförmigen Querschnitt hat, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist (z. B. Zeitschrift für die Offenbarung japanischer Patentanmeldungen Nr. 1988-34 466) oder
  • 2) durch Einsetzen jedes Rohres 28 in eine entsprechende Einschuböffnung 27, die in einem End-Blech 26 ausgebildet ist, welches seinerseits auf beiden Seiten mit einem Tank 25 verbunden ist, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist (z. B. Zeitschrift für japanische Patentanmeldungs-Offenbarungen Nr. 1988-1 05 400) und US-PS 38 66 675).

Bei solchen Wärmetauschern nach dem Stand der Technik wird der beabsichtigte Wärmetausch dadurch bewirkt, daß parallele Fließmengen der Kühlflüssigkeit durch die Vielzahl der flachen Rohre hindurchfließt, die sich zwischen dem Einlaßrohrkopf und dem Auslaßrohrkopf erstrecken.

Bei der Anordnung, wie sie oben an erster Stelle genannt ist, ist es jedoch schwierig, die Einschuböffnungen für die flachen Rohre durch die gebogene Wand des Rohrkopfes hindurch auszubilden, da der Rohrkopf aus einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt besteht, so daß dieser Arbeitsvorgang sehr zeitaufwendig und in der Herstellung kostenverursachend ist.

Bei der Anordnung, wie sie oben an zweiter Stelle aufgeführt ist, ist die Herstellung der Einschuböffnungen in dem End-Blech sicherlich dadurch vereinfacht worden, daß der Rohrkopf aus zwei Teilen besteht, diese Anordnung ist jedoch noch dadurch ungeeignet, daß die Druck-Widerstandsfähigkeit des End-Bleches gegenüber der Kühlflüssigkeit, die durch den Rohrkopf hindurchfließt, längs der Verbindungsstelle zwischen dem End-Blech und dem Tank herabgesetzt ist, weil das End-Blech im wesentlichen eben ist und weil es mit dem Tank von dessen Außenseite her dicht verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme, die bei einem Wärmetauscher nach dem Stand der Technik entstehen, gemacht worden, um eine wirksame Lösung für die genannten Probleme zu finden.

Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mit einem Übertragungsmedium gefüllten Wärmetauscher anzugeben, der so verbessert ist, daß die Herstellung der Einschuböffnungen für die flachen Rohre durch die Wand des Rohrkopfes hindurch verbessert wird und daß gleichzeitig die Druck-Widerstandsfähigkeit des Rohrkopfes erhöht wird.

Die oben genannte Aufgabe wird gemäß der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Diese und andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch klarer aus der folgenden, genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele hervorgehen, die anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 1 eine Vorderansicht eines Wärmetauschers und Fig. 2 ein Querschnitt durch einen Rohrkopf längs der Linie II-II in Fig. 1 ist;

Fig. 3 ist eine Querschnitt-Ansicht eines Rohrkopfes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 ist eine Querschnitt-Ansicht eines Rohrkopfes in einem dritten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung;

Fig. 5 ist eine Querschnitt-Ansicht eines Rohrkopfes in einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 ist eine Querschnitt-Ansicht eines Rohrkopfes in einem fünften Ausführungsbeispiel nach der Erfindung; und

Fig. 7 und 8 sind Querschnitt-Ansichten von jeweiligen Rohr­ köpfen nach dem Stand der Technik.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Wärmetauscher 13 (z.B. ein mit einem Übertragungsmedium gefüllter Kondensator), der nach der vorliegenden Erfindung gebaut und in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt eine Vielzahl von flachen Rohren 14, die sich parallel zueinander zwischen einem Einlaß-Rohrkopf 1 und einem Auslaß-Rohrkopf 1 erstrecken. Gewellte Rippen 15 füllen den Zwischenraum der Mehrzahl der flachen Rohre 14 aus. Jedes der flachen Rohre 14 ist mit einander gegenüberliegenden Enden in Rohr-Einschuböffnungen eingesetzt, die jeweils in den Ein- und Auslaßrohrköpfen 1, 1 vorhanden sind und damit dicht verbunden. Auf diese Weise ist der Wärmetauscher der Parallelfluß-Bauart so aufgebaut, daß parallele, durch die Vielzahl der flachen Rohre 14 hindurchlaufende Fließmengen zwischen dem Einlaßrohrkopf 1 und dem Auslaßrohrkopf 1 aufrechterhalten werden. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugsziffern 16 und 17 Seitenbleche und die Bezugsziffern 18 und 19 bezeichnen jeweils Ein- und Auslaßanschlüsse.

Jeder der Einlaß- und Auslaßrohrköpfe 1, 1 ist längs in einen Tank 2 und in ein End-Blech 3 geteilt, die beide nach außen gebogene Wände von im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt aufweisen, so daß sie zusammen einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ergeben. Die einander gegenüberliegenden Seitenkanten 3a des End-Bleches 3 sind z.B. durch Hartlöten mit den entsprechenden, einander gegenüberliegenden Endkanten 2a des Tanks 2 verbunden, wobei die Seitenkanten 3a an den inneren Flächen der Seitenkanten 2a anliegen. Um eine solche Verbindung zu erleichtern, ist der Krümmungsradius des End-Bleches 3 geringfügig kleiner als der des Tanks 2. Eine Vielzahl von Öffnungen 5 zum Einsetzen der jeweiligen flachen Rohre 14 sind in dem End-Blech 3 durch einen Preßvorgang hergestellt worden.

Das Merkmal dieses Ausführungsbeispiels, daß das End-Blech einen nach außen konvex gebogenen Querschnitt aufweist und daß seine einander gegenüberliegenden Kanten an den Innenkanten des Tanks anliegen, ist dahingehend wirksam, daß die Festigkeit des End-Bleches vergrößert wird und daß die Druck-Widerstandsfähigkeit des Rohrkopfes gegenüber der Kühlflüssigkeit, die durch ihn hindurchfließt, erhöht wird. Obwohl darüber hinaus das End-Blech einen bogenförmigen Querschnitt hat, ist die Herstellung der Öffnungen zum Einschieben der Rohre durch sie hindurch wesentlich erleichtert, da der Rohrkopf einen aus zwei Bauteilen bestehenden Aufbau hat.

Es wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist sowohl der Tank 2 als auch das End-Blech 3 so geformt und miteinander verbunden, daß ein Rohrkopf 6 gebildet wird, der einen elliptischen Querschnitt hat. Der Tank und das End-Blech sind so geformt und zusammengefügt, daß ein Rohrkopf von im wesentlichen elliptischem Querschnitt, wie oben erwähnt, gebildet wird, so daß auf diese Weise nicht nur derselbe Effekt erzielt wird, wie er bereits oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erwähnt ist, sondern daß darüber hinaus der Innenraum des Rohrkopfes und damit auch das Volumen der Kühlflüssigkeit, die durch ihn hindurchfließt, vermindert werden kann.

Es wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert.

Im Fall des dritten Ausführungsbeispiels, wie es in Fig. 4 dargestellt wird, sind der Tank 2 und das End-Blech 3 so geformt und miteinander verbunden, daß ein Rohrkopf 7 entsteht, der im wesentlichen elliptisch im Querschnitt ist; um die jeweiligen Öffnungen 5 herum, die in der Wand des End-Bleches 3 zum Einsetzen der jeweiligen flachen Rohre 14 vorgesehen sind, die sich in das lnnere des Rohrkopfes 7 erstrecken, sind z.B. Kragen-Grate 8 ausgebildet. Diese Kragen-Grate 8 werden gleichzeitig mit den Einsatzöffnungen 5 durch einen Preßvorgang hergestellt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das Volumen der Kühlflüssigkeit zu vermindern und die erwähnten Kragen-Grate stellen sicher, daß die flachen Rohre beim Einschieben in die Einsatzöffnungen zuverlässig eingeschoben werden können, wodurch der Einbau erleichtert wird.

Im Zusammenhang mit der Fig. 5 wird nun eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, haben der Tank 2 und das End-Blech 3 einen jeweils gleichen Krümmungsradius und sind zu einem Rohrkopf 9 zusammengefügt, der einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt hat. Die einander gegenüberliegenden Seitenkanten 3a des End-Bleches 3 sind mit den entsprechenden, einander gegenüberliegenden Seiten 2a des Tanks 2 längs der Innenflächen der Seitenkanten 2a verbunden, wobei diese beiden Kanten 2a und 3a längs ebener Flächen miteinander verbunden sind. Im einzelnen ragen die verbundenen Seitenkanten 2a des Tanks 2 nach außen und sind dann auf das End-Blech 3 hin umgebogen, so daß auf diese Weise innere Absätze 10 entstehen, gegen die sich die Stirnkanten der benachbarten verbundenen Seitenkanten 3a des End-Bleches 3 anlegen. Das End-Blech 3 wird mit dem Tank 2 in einer solchen Lage zueinander verbunden.

Nach diesem Ausführungsbeispiel sind die miteinander verbundenen Seitenkanten der beiden Bauteile längs ebener Flächen verbunden und der Tank hat Stufen, gegen die sich die Stirnflächen der verbundenen Seitenkanten des End-Bleches anlegen, wie dies bereits erwähnt ist, so daß es möglich ist, während des Arbeitsvorganges des Verbindens das End-Blech mit dem Tank zusammenzustecken, um auf diese Weise eine verläßliche Positionierung des End-Bleches in bezug auf seinen Umfang ebenso zu erreichen wie in bezug auf die Verbindungsrichtung, wobei auf diese Weise der Zusammenbau erleichtert werden kann. Eine verläßliche Positionierung sichert einen gleichförmigen Querschnitt des Rohrkopfes, was wiederum den Einbau der Abteil-Bleche und von Abdeckungen erleichtert.

Als letztes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit der Fig. 6 beschrieben.

Nach diesem fünften Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, sind der Tank 2 und das End-Blech 3 jeweils so geformt, daß sie in ihren Querschnitten konvex sind, wobei der Tank 2 längs gegenüberliegender Seitenkanten 2a mit Innenstufen 10 versehen ist, und wobei die gebogene Wand des End-Bleches 3 einen kleineren Krümmungsradius hat als der Tank 2 und wobei diese beiden Bauteile zusammengefügt werden, um auf diese Weise einen Rohrkopf 11 zu bilden, der einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist.

Dieses Ausführungsbeispiel hat, zusätzlich zu der Wirkung, die mit dem oben erwähnten vierten Ausführungsbeispiel erreicht wird, den Vorteil, daß die Druck-Widerstandsfähigkeit des End-Bleches weiterhin erhöht werden kann, weil der Krümmungsradius des End-Bleches kleiner ist als der des Tanks.

Obwohl die jeweiligen Ausführungsbeispiele unter der Annahme beschrieben und dargestellt sind, daß der Tank und das End-Blech dieselbe Wand-Dicke aufweisen, ist es möglich, die Wanddicke des End-Bleches dicker auszuführen als die des Tanks, z.B. so, daß die Bemessung des erstgenannten End-Bleches 1,6 mm und die des letztgenannten Tanks 1,3 mm ist, so daß auf diese Weise die Druck-Widerstandsfähigkeit des End-Bleches erhöht wird.

Claims (1)

  1. Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl von Rohren, die sich parallel zueinander erstrecken und die jeweils an einem Ende mit einem Einlaßkopf und am anderen Ende mit einem Auslaßkopf verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jeder der beiden Rohrköpfe längs in zwei etwa halbkreisförmige Bauteile (2, 3) geteilt ist, nämlich in einen Tank (2) und ein End-Blech (3), die beide nach außen gekrümmte Wände aufweisen, und
    daß das End-Blech (3) mit dem Tank (2) so verbunden ist, daß die einander gegenüberliegenden Seitenkanten des End-Blechs (3) an den inneren Flächen der entsprechenden, einander gegenüberliegenden Seitenkanten des Tanks anliegen.
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