DE4129573C2 - Wärmetauscher - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere
Kältemittelkondensator nach dem Oberbegriff des Anspru
ches 1.
Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der EP 0 379 701 A1 be
kannt. Im Boden jedes Anschlußkastens ist eine dem Rohrende
angepaßte Öffnung ausgebildet, in die das Rohrende mit Spiel
eingesetzt wird. Zum flüssigkeitsdichten Einlöten in den
lotplattierten Rohrboden müssen die bestehenden Spalten zwi
schen dem Rohrende und dem Boden zuverlässig beseitigt wer
den, weshalb jedes in seiner Bodenöffnung liegende Rohrende
zur Erzielung einer spaltfreien Anlage aufzuweiten ist. Bei
der Vielzahl der in einem Wärmetauscher vorgesehenen Flach
rohre ist das Aufweiten zeitraubend und kostenintensiv. Den
noch ist nicht immer sichergestellt, daß mit dem Aufweitvor
gang die aufgrund von Fertigungstoleranzen auftretenden er
heblichen Spalte vollständig beseitigt werden, so daß beim
anschließenden Lötvorgang eine zuverlässige, hohen Drücken
standhaltende Abdichtung nicht immer gewährleistet ist.
In der US-PS 2,488,627 ist ein Wärmetauscher beschrieben,
bei dem die Öffnungen im Rohrboden so gestaltet sind, daß
sie in Längsrichtung der Öffnung ein Untermaß gegenüber dem
Wärmetauscherrohr besitzen, dagegen ist jedoch der Abstand
zwischen den seitlichen Wandungen der Durchzüge geringfügig
größer als das Außenmaß des Rohres in dieser Richtung. Da
bei werden diese Öffnungen im Rohrboden durch einen Stanz- und
Biegevorgang erzeugt. Zu diesem Vorgang gehört, daß zu
erst ein Schlitz hergestellt wird (üblicherweise durch
Stanzen), so daß sich zu beiden Seiten des Schlitzes eine
in dessen Längsrichtung verlaufende glatte Kante bildet.
Damit besitzt der durch das Verformen des Materials im
Randbereich der Öffnungen erzeugte Durchzug eine glatte
Kontur. Beim Einpressen des Rohres in den Boden wird das
Rohr in Längsrichtung seines Querschnitts zusammengedrückt,
wodurch eine Aufweitung der beiden Seitenwände erfolgt, so
daß sich diese gegen die entsprechende Wandung des Durch
zugs legen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetau
scher der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auf
einfache Weise eine mechanisch feste, spaltfreie Halterung
eines Rohrendes im Boden zur Erzielung einer auch gegen hö
here Drücke beständigen fluiddichten Verlötung geschaffen
ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre des An
spruches 1 gelöst.
Die Öffnungen im Boden werden nicht maßgenau gestanzt, son
dern aufgerissen und durchgezogen, wodurch sich eine bordar
tig umlaufende, in den Anschlußkasten ragende Abrißkante
ausbildet, die zum Boden etwa rechtwinklig hochgestellt
liegt. Die durchgezogene Öffnung ist in ihren Abmessungen
geringfügig enger als die Umfangsabmessungen des ein zu
steckenden Flachrohrendes ausgebildet, so daß sich bei einem
stabilen Flachrohrende die Öffnung in Einsteckrichtung auf
die Außenmaße des Flachrohres aufweitet, wobei sich die Ab
rißkante des Durchzugs über den gesamten Umfang des Flach
rohrendes spaltfrei anlegt. Bei einem drucksteifen Boden
wird sich das Flachrohrende entsprechend seinem Übermaß
leicht einschnüren, wobei wiederum eine spaltfreie Anlage
der Abrißkante am Rohr erzielt ist. Es kann auch eine Auf
weitung des Durchzugs und eine gleichzeitige geringfügige
Einschnürung des Rohrendes auftreten. Beim Einstecken wird
also das Rohrende kalibriert und paßt sich exakt der Form
der Öffnung im Boden an. Das Rohrende wird somit schon vor
der Verlötung in der sich trompetenartig verformenden Öff
nung mechanisch fest gehalten. Die über einen langen Rohr
abschnitt anliegende Abrißkante gewährleistet eine große
Anlagefläche, wodurch eine auch hohen Drücken widerstehende,
fluiddichte Verlötung im Boden des Anschlußkastens sicher
erzielbar ist, was insbesondere bei Kältemittelkondensatoren
oder Ölkühlern von Bedeutung ist. Vorteilhaft ist ferner,
daß beim Kassettierungsvorgang eine exakte Rohrführung nicht
notwendig ist, da die sich trompetenartig ausbildende Öff
nung eine ausreichende Führung gewährleistet. Die Flachrohre
können also maßlich leicht versetzt und/oder verdreht ste
hen. Auch können die einzelnen Rohrlängen variieren, da die
spaltfreie Anlage der Abrißkanten auch bei unterschiedlichen
Durchstecktiefen gegeben ist.
Es kann ein lotplattiertes Rohr und/oder ein lotplattierter
Boden eingesetzt werden. Durch die hochgestellte Abrißkante
ist gewährleistet, daß zwischen dem Durchzug und dem Rohr in
jedem Fall Lot zur Verfügung steht, wodurch eine einwand
freie Verlötung garantiert ist.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
die Rohrenden mit beiden aufrechten Wandabschnitten des hau
benartigen Deckels zu verlöten. So kann jedes Rohrende mit
dem haubenartigen Deckel eine feste Verbindung eingehen,
wodurch eine Versteifung des Deckels erzielt ist, die eine
hohe Druckfestigkeit des Anschlußkastens bis über 100 bar
garantiert.
Bevorzugt ist die Breite des Deckels den Außenabmessungen
des Flachrohres angepaßt, so daß jedes Rohrende an beiden
einander gegenüberliegenden Wandabschnitten des Deckels
verlötet werden kann.
Zur Erzielung einer großen Anlagefläche zwischen dem Um
fangsrand des Deckels und dem Boden des Anschlußkastens ist
vorgesehen, den dem Boden zugewandten Umfangsrand des
Deckels unter einem Radius nach außen abzubiegen und den in
neren Rundungsbereich des Umfangsrandes mit der eine Rundung
zum Boden ausbildenden Abreißkante der Öffnung zu verlöten.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nach
folgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wärmetau
schers,
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit A in
Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Wärmetauschers
längs der Schnittlinie B-B in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Schnittlinie C-C in
Fig. 3,
Fig. 5 eine Teildarstellung eines Wärmetauschers mit
einem Anschlußkasten in einer anderen Ausfüh
rungsform,
Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5 mit einer weiteren
Ausführungsform des Anschlußkastens.
Der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher ist ein Kältemit
telkondensator und besteht im wesentlichen aus einem ersten
Anschlußkasten 1 und einem zweiten Anschlußkasten 2, die je
weils aus einem haubenartigen Deckel 4 mit einem fluiddicht
aufgelöteten Boden 3 bestehen. Die Anschlußkästen 1 und 2
liegen mit den Böden 3 einander zugewandt und mit Abstand
zueinander; zwischen ihnen ist eine Vielzahl etwa parallel
verlaufender Flachrohre 5 angeordnet, deren Enden 5a jeweils
in zugeordnete Öffnungen 6 in den Böden 3 der Anschlußkästen
1 und 2 eingesteckt und mit den Böden fluiddicht verlötet
sind. Zwischen den Flachrohren 5 sind zum Wärmeaustausch
Rippen 7, im gezeigten Ausführungsbeispiel Wellrippen ange
ordnet. Die Wellrippen 7 sind an den ebenen Flächen der
Flachrohre 5 verlötet. Die Wellrippen 7 der außen liegenden
Flachrohre 5 sind ferner an Seitenteilen 8 festgelegt, die
an den Enden der Anschlußkästen 1 und 2 befestigt sind.
Der obere Anschlußkasten 1 ist durch eine Trennwand 1a in
zwei Kammern 9 und 10 unterteilt. Die Kammer 9 weist einen
Fluidzulauf 11 auf, über den eine Mehrzahl parallel geschal
teter Flachrohre 5 beschickt ist. Der an die Kammer 10 ange
schlossene Fluidrücklauf 12 führt das aus einer Vielzahl pa
rallel geschalteter Flachrohre 5 in die Kammer 10 rückströ
mende Fluid ab.
Jede im Boden 3 angeordnete Öffnung 6 ist gerissen und in
ihren Umfangsabmessungen kleiner ausbildet als die Außenab
messungen eines einzusteckenden Endes 5a eines Flachrohres
5. Bevorzugt ist die lichte Weite der Öffnung 6 umlaufend
enger ausgebildet als die Außenabmessung des einzusteckenden
Flachrohrendes 5a. Aufgrund der gewählten geringeren Abmes
sung der gerissenen Öffnung 6 wird diese beim Einstecken des
Flachrohrendes 5a in Einsteckrichtung 13 aufgeweitet bzw.
das Rohrende eingeschnürt. Die in den Innenraum des jeweili
gen Anschlußkastens 1 bzw. 2 etwa rechtwinklig hineinragende
Abrißkante 14 der gerissenen Öffnung 6 (Fig. 2, 3) ist - wie
Fig. 4 zeigt - über den gesamten Umfang der Öffnung 6 ausge
bildet und legt sich beim Einstecken des Rohres spaltfrei am
Außenmantel 15 des Flachrohres 5 an. Ferner wird beim Ein
stecken das Flachrohrende 5a kalibriert; es paßt sich der
Öffnung exakt an. Durch die sich so ergebende Einschnürung
am Rohrende 5a (Fig. 2) und/oder das Aufweiten der gerisse
nen Öffnung 6 ist eine spaltfreie Anlage des Rohrendes im
trompetenartig verformten Durchzug gewährleistet. Der aus
lotplattiertem Material bestehende Boden 3 gewährleistet
eine Lotschicht zwischen dem Mantel 15 des Flachrohres und
der Abrißkante 14, wodurch eine gute Lotbenetzung im Löt
spalt und damit eine hohen Drücken wider stehende fluiddichte
Lotverbindung zwischen dem Boden und dem Flachrohr erzielt
ist. Durch die sich in den Anschlußkasten 1, 2 erstreckende,
über den Umfangsrand der Öffnung 6 ausgebildete Abrißkante
14 ist eine große Anlagefläche über einen langen Rohrab
schnitt erzielt, was die fluiddichte Verlötung mit hoher
Sicherheit gewährleistet. Anstelle eines lotplattierten Bo
dens oder zusätzlich dazu können auch lotplattierte Flach
rohre verwendet werden.
Durch das gewaltsame Einstecken des Rohrendes 5a in die im
Maß zu kleine Öffnung 6 verklammert sich das Rohr 5 an dem
scharf und unregelmäßig ausgeprägten Rand 16 der Abrißkante
14, wodurch das Flachrohr in der trompetenartig aufgerisse
nen Öffnung spaltfrei und mechanisch festgehalten ist. Dabei
ist der erzielte gute Halt unabhängig von der Durchstecktie
fe des Rohrendes; bevorzugt ragt das Rohrende 5a jedoch über
die Abrißkante 14 hinaus.
In den Flachrohren 5 befinden sich Stützstege 17, die mit
der Innenwand der Flachrohre 5 verlötet sind und auf diese
Weise den Flachrohren sowohl bei Druckbeanspruchung von in
nen als auch bei Druckbeanspruchung von außen eine große
Stabilität verleihen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 3, 4) erstreckt sich
das Flachrohr 5 in Richtung seiner größeren Querschnitts
achse 18 quer zur Längsmittelachse 19 des Anschlußkastens 1
bzw. 2. Die quer zur Längsmittelachse 18 gemessene Breite 20
des haubenartigen Deckels 4 entspricht der quer zur Längs
mittelachse 19 gemessenen Breite des Flachrohres 5, so daß
dieses mit seinen Rundungen 5b an den gegenüberliegenden,
etwa lotrechten Wandabschnitten 21 des Deckels 4 unter
Bildung eines Lötspaltes anliegt und unter Ausbildung von
Lötmeniski 22 mit diesen verlötet werden kann. Der haubenar
tige Deckel 4 ist auf diese Weise mit jedem in den Anschluß
kasten ragenden Flachrohrende 5a verbunden, so daß der An
schlußkasten 1 bzw. 2 über seine Länge eine hohe Steifigkeit
aufweist und so den geforderten hohen Berstdrücken bei einem
Kühlmittelkondensator sicher standhält. Die im Boden 3 ein
gelöteten Flachrohre übernehmen aufgrund ihrer gleichzeiti
gen Befestigung am Deckel 4 die Funktion von Zugankern, so
daß auch der geforderte hohe Berstdruck für Flachrohrkonden
satoren erreicht wird.
Wie Fig. 3 zeigt, ist der Umfangsrand 23 des haubenartigen
Deckels 4 unter einem Radius R seitlich nach außen abgebogen
und liegt im Rundungsbereich 5b des Flachrohres 5 auf der
Abrißkante 14 jeder Öffnung 6 auf. Die innere Rundung 24 des
Kastens ist in ihrem Radius R maßlich so ausgebildet, daß
der Radius mit den Radien der Abrißkanten 14 identisch ist.
Somit ist eine flächige Anlage des tiefgezogenen haubenarti
gen Deckels 4 im Bereich der den Umfangsrand bildenden Run
dung 24 gewährleistet.
Bevorzugt ist das Material der Flachrohre, des Bodens und
des Deckels des Anschlußkastens ein lotplattiertes Alumi
nium, wodurch eine sichere Lotverbindung zwischen dem Flach
rohr, dem Boden, den Abrißkanten und dem Deckel erzielbar
ist.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Anschlußkasten quer
zu seiner Längsmittelachse 19 verlaufende, bis zum Boden 3
des Anschlußkastens reichende Sicken 25 auf, die als Trenn
wände den Anschlußkasten in voneinander fluiddichte Kammern
unterteilen. Die Sicken 25 liegen auf dem Boden 3 auf und
werden mit diesem bei hoher Funktionssicherheit fluiddicht
verlötet.
Es kann vorteilhaft sein, den Deckel 4 des Anschlußkastens
im Bereich der Sicken 25 zu teilen (Fig. 6), wodurch ein
Nachlöten der Verbindung zwischen dem Deckel 4 und dem Boden
3 im Bereich der Sicken 25 möglich ist.
Claims (7)
1. Wärmetauscher, insbesondere Kältemittelkondensator, be
stehend aus zwei mit Abstand zueinander liegenden Anschlußkästen
(1, 2) aus je einem haubenartigen Deckel
(4) und einem fluiddicht aufgelöteten Boden (3) und mit
einer Vielzahl zwischen den Böden (3) liegender, paral
lel verlaufender Flachrohre (5) und zwischen den Flach
rohren (5) angeordneten Rippen (7), wobei die Enden
(5a) der Flachrohre (5) in Öffnungen (6) der Böden (3)
eingesteckt und fluiddicht im Boden (3) verlötet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß jede in einem Boden (3)
vorgesehene Öffnung (6) von einer in Einsteckrichtung
(13) hochgestellten Abrißkante (14) umgeben ist, deren
Rand (16) scharf und unregelmäßig ausgebildet ist und
die Öffnung (6) vor dem Einstecken in ihren Umfangsab
messungen kleiner ausgebildet ist als die Außenabmes
sungen des einzusteckenden Endes (5a) eines Flachroh
res, so daß der Rand (16) der Öffnung (6) das Ende (5a)
des Flachrohres spaltfrei umgibt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der Öffnung
(6) vor dem Einstecken des Rohrendes (5a) umlaufend en
ger ist als die Außenabmessungen des Flachrohres (5).
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (5a) mit etwa
lotrecht verlaufenden Wandabschnitten (21) des Deckels
(4) verlötet sind.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (20) des Deckels
(4) der Außenabmessung des Flachrohres (5) entspricht
und jedes Rohrende (5a) an beiden einander gegenüberlie
genden Wandabschnitten (21) des Deckels (4) verlötet
ist.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Flachrohr (5) mit seinem
größten Rohrdurchmesser quer zur Längsachse (19) des An
schlußkastens (1) liegt.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende (5a) in Ein
steckrichtung (13) über die Abrißkante der Öffnung (6)
übersteht.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der dem Boden (3) zugewandte
Umfangsrand (23) des Deckels (4) unter einem Radius (R)
nach außen abgebogen ist und mit einem inneren Rundungs
abschnitt (24) auf der Abrißkante (14) aufliegend mit
dieser verlötet ist.
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