DE4004949C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
- F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
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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)
- 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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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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