DE4212717A1 - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Es sind Wärmeaustauscher dieser Art bekannt, bei denen ovale Rohrenden durch Aufweiten des Ovals zu einem anderen Oval mit den Bodenplatten verbunden werden. Selbst wenn die Boden­ platten hierbei im Bereich ihrer Durchbrüche mit zu einer Seite abstehenden Kragen zur Vergrößerung der Anlagefläche versehen sind, ergibt sich bei diesen Wärmeaustauschern der Nachteil, daß die Bodenplatten eine relativ geringe Biegesteifigkeit aufweisen. Es ist daher notwendig, die Materialstärke für die Bodenplatten relativ groß zu wählen, was das Gewicht des ge­ samten Wärmeaustauschers erhöht. Zur Steigerung der Biege­ steifigkeit wird ferner als Werkstoff für die Bodenplatten Stahl verwendet, wobei dieser mit einer Korrosionsschutzschicht versehen werden muß. Dadurch ergeben sich Recyclingprobleme, abgesehen davon, daß derartige Materialien relativ teuer sind.

Von Nachteil ist außerdem, daß der Übergangsbereich zwischen den aufgeweiteten ovalen Rohrenden und dem übrigen Rohrbereich gefährdet ist, da dieser Übergangs­ bereich Querkräfte nur schlecht aufnehmen kann. Bei der Montage ist daher Vorsicht geboten, um etwaige Schäden zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärme­ austauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Bodenplatte eine größere Biegesteifigkeit hat und somit hinsichtlich der Querschnittsdicke kleiner und hin­ sichtlich des Materials leichter und aus solchem gestaltet werden kann, das keiner besonderen Korrosionsschutzschicht bedarf.

Die Aufgabe ist bei einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vor­ teilhafte Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den An­ sprüchen 2 bis 19.

Durch die dreieckförmige Gestaltung der Durchbrüche, ins­ besondere der Kragen, der Bodenplatten wird eine erheb­ liche Steigerung der Biegesteifigkeit der Bodenplatten erreicht. Die Materialstärke der Bodenplatten kann somit ohne Festigkeitsverlust reduziert werden. Dies führt zu einer Kostenersparnis und Gewichtsreduzierung, die ins­ besondere z. B. bei der Fahrzeugtechnik wünschenswert ist. Ferner kann trotz geringer Materialstärke als Werkstoff für die Bodenplatten Aluminium eingesetzt werden, das zu­ gleich einen Korrosionsschutz bietet und somit keiner besonderen Korrosionsschutzschicht bedarf und somit auch vorteilhafte Recyclingeigenschaften hat. Die Dreieckform der Durchbrüche der Dichtungselemente, insbesondere der Dichtungskragen, führt zu einer höheren Gestaltfestigkeit der Dichtungselemente. Dadurch wird deren Montage verein­ facht und eine größere Sicherheit gegen Fehlmontagen, Ausschuß od. dgl. erreicht. Durch die Dreiecksform der Durchbrüche in den Bodenplatten einerseits und der Dich­ tungskragen andererseits ist eine formschlüssige Montage­ position fest vorgegeben. Die Dreieckkontur der Rohrenden führt in vorteilhafter Weise zu einem stabileren und steiferen Übergangsbereich zum ovalen Bereich des Rohres hin zum Wärmeaustauschernetz. Kräfte und sonstige Be­ lastungen, die bei der Montage und im Betrieb auftreten, werden so sicher aus diesem empfindlichen Bereich gelei­ tet. Durch die dreieckige Kontur werden Querkräfte besser aufgenommen. Durch die Merkmale in Anspruch 6 wird erreicht, daß sich in den Bodenplatten in platzsparender Weise mehr Durchbrüche vorsehen lassen und somit die Zahl der Rohre bei gleichen Abmessungen der Boden­ platten erheblich erhöht werden kann,was eine Steigerung der Wärmeaus­ tauschleistung mit sich bringt. Bei vorgegebener Rohranzahl können die Ab­ messungen der Bodenplatte reduziert und kompaktere Wärmeaustauscher gestaltet werden.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 20 bis 25. Hierdurch ist die Herstellung des Wärmeaustauschers vereinfacht. Ferner ist eine Kosten­ senkung und Qualitätssteigerung erreichbar. Durch die zusätzlichen, etwa tulpenförmigen Aufweitungen ergeben sich trichterartige Querschnittserweiterungen, durch die Einström-Druckverlustanteile in vorteilhafter Weise redu­ ziert werden, so daß bei kleiner Pumpenleistung ein mög­ lichst hoher Massendurchsatz des Kühlmediums erzielt werden kann. Außerdem wirken die Rohre mit diesen Rohrenden wie Zugstreben auf die Bodenplatten, da die schrägen Rohrwand­ bereiche, gebildet durch die tulpenförmige zusätzliche Aufweitung, über das Dichtungselement eine Normalkraft auf die Bodenplatte bewirken. Zusätzliche Hilfsmittel zur Lagesicherung, z. B. seitlich des Wärmeaustauscher­ netzes angebrachte Träger, Rahmen od. dgl., die mit der Bodenplatte bzw. dem Deckel, Sammelbehälter, Wasserkasten od. dgl. verbunden sind, sind somit entbehrlich.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen nur durch Nennung der Anspruchsnummern darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle aus­ drücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorge­ hoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeich­ nungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Wärmeaustau­ schers,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt eines ovalen Rohres des Wärmeaustauschers in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht einer Dichtungs­ platte des Wärmeaustauschers in Fig. 1,

Fig. 4 und 5 jeweils einen schematischen Schnitt entlang der Linie IV-IV bzw. V-V in Fig. 3,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht eines Teils einer Bodenplatte des Wärme­ austauschers in Fig. 1,

Fig. 7 einen schematischen Schnitt etwa entsprechend der Linie V-V eines oberen Teils des Wärmeaustauschers in Fig. 1 in einer Zwischenphase der Herstellung bei eingesteckten jedoch noch nicht aufgeweiteten Rohrenden,

Fig. 8 einen schematischen Schnitt etwa entsprechend demjenigen in Fig. 7 nach dem Aufweiten der Rohrenden,

Fig. 9 eine schematische Ansicht des aufgeweiteten Rohrendes in Pfeil­ richtung IX in Fig. 8,

Fig. 10 einen schematischen Schnitt eines unter Beibehaltung der Dreieck­ form aufgeweiteten Rohrendes einer gegenüber Fig. 9 abgewandelten Aus­ führungsform.

In Fig. 1 ist schematisch ein Wärmeaustauscher 10 gezeigt, der z. B. als Kühler, insbesondere Wasserkühler, für Brenn­ kraftmaschinen od. dgl. verwendet werden kann. Der Wärme­ austauscher 10 weist ein nur schematisch angedeutetes Wärmeaustauschernetz 11 auf, das aus einer Vielzahl von Rohren 12 gebildet ist, die z. B. entsprechend Fig. 2 einen ovalen Querschnitt aufweisen. Das Wärmeaustauscher­ netz 11 weist ferner eine Anzahl z. B. etwa plattenförmiger Leitbleche 13 auf, die etwa parallel zueinander und in Ab­ stand voneinander verlaufen und die jeweils den Rohren 12 entsprechende ovale Öffnungen enthalten, die von den Rohren 12 durchsetzt sind. Die Öffnungen können durch dazu koaxiale, nicht gezeigte Kragen verlängert sein, die die Anlagefläche der Rohre 12 vergrößern. Die im Querschnitt z. B. ovalen Rohre 12 werden mit den Leit­ blechen 13 dadurch verbunden, daß die Rohre 12 in ein Paket von Leitblechen 13 eingesteckt werden und dann die ovalen Rohre von innen her aufgeweitet werden, so daß eine feste Klemmverbindung entsteht. Dabei können die Rohre 12 z. B. so aufgeweitet werden, daß ihr großer Durchmesser und auch ihr kleiner Durchmesser vergrößert wird, wobei z. B. das Durchmesserverhältnis in der Größenordnung von etwa 3,8 : 1 reduziert wird auf ein Durchmesserverhältnis etwa in der Größenordnung 3,6 : 1.

Der Wärmeaustauscher 10 weist ferner zumindest eine Bodenplatte auf, beim gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 eine obere Bodenplatte 14 und eine untere Boden­ platte 15, die jeweils gleich ausgebildet sind, weswegen weitere Einzelheiten nachfolgend lediglich am Beispiel der oberen Bodenplatte 14 erläutert sind. Beide Boden­ platten 14, 15 sind an den zugewandten Enden der Rohre 12 durch Aufweiten dieser Enden befestigt und damit dauer­ haft fest und dicht verbunden. Jede Bodenplatte 14, 15 ist mit dem Deckel 16 bzw. 17 eines Sammelkastens in her­ kömmlicher Weise dicht verbunden.

Die Rohre 12, die Leitbleche 13 und zumindest die Boden­ platten 14 und 15 bestehen z. B. aus Aluminium. Die dauer­ haft feste und dichte Verbindung zwischen den Bodenplatten 14, 15 und den Enden der Rohre 12 erfolgt allein durch Klemmung und somit ohne die Notwendigkeit eines Lötvor­ ganges.

Wie am Beispiel in Fig. 6 bis 8 für die obere Bodenplatte 14 gezeigt ist, weist die Bodenplatte 14 eine Vielzahl von Durchbrüchen 18 auf, die alle jeweils etwa dreieckförmig ausgebildet sind. Von besonderem Vorteil kann es dabei sein, daß jede Bodenplatte 14, 15, wie in Fig. 6 bis 8 für die Bodenplatte 14 gezeigt ist, im Bereich der Durch­ brüche 18 zu einer Seite hin abstehende Kragen 19 aufweist, die im Querschnitt ebenfalls etwa dreieckförmig ausgebildet sind. Die Kragen 19 sind z. B. dem Wärmeaustauschernetz 11 zugewandt. Sie sind einstückiger Bestandteil der Boden­ platte 14 und z. B. als Durchzüge ausgebildet. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel entfallen die Kragen 19, so daß die Bodenplatten 14, 15 lediglich über die Querschnittsdicke verlaufende Durchbrüche 18 und nicht solche aufweisen, die gemäß Fig. 7 und 8 sich über die Querschnittsdicke der Bodenplatte 14 und die Länge der Kragen 19 erstrecken. Insbesondere aus Fig. 6 ist ersicht­ lich, daß die Bodenplatte 14 zwei zueinander etwa parallele Reihen jeweils etwa dreieckförmiger Durchbrüche 18 enthält. Diese beiden Reihen sind in Längsrichtung um einen halben Durch­ bruch 18 zueinander versetzt. In jeder dieser beiden Reihen folgen jeweils mit einer Ecke des Dreiecks um 180° zuein­ ander in Umfangsrichtung versetzte Durchbrüche 18 im Wech­ sel aufeinander. So weist z. B. der in Fig. 6 rechts be­ findliche Durchbruch 18 mit der Ecke des Dreiecks in Fig. 6 nach unten, während der in der Reihe nächstfolgende Durch­ bruch 18 mit der Ecke des Dreiecks nach oben weist. Dadurch läßt sich in den Bodenplatten 14, 15 eine größere Anzahl von Durchbrüchen 15 unterbringen, so daß der Wärmeaustauscher 10 bei gleichen Abmessungen eine größere Anzahl Rohre 12 und somit eine größere Leistung aufweist. Bei vor­ gegebener Anzahl der Rohre 12 können die Gesamtabmessungen reduziert und somit kompaktere Wärmeaustauscher 10 gestaltet werden. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist statt der zwei Reihen von Durchbrüchen 18 gemäß Fig. 6 lediglich eine Reihe derartiger Durchbrüche 18 vorgesehen oder es sind statt dessen auch drei oder mehr Reihen solcher Durchbrüche 18 vorhanden.

Das Verhältnis der Höhe A zur Basis B des Dreiecks jedes Durchbruchs 18 der Bodenplatte 14 ist größer als 1 be­ messen und liegt z. B. in der Größenordnung zwischen 1,01 bis 1,1. Die jeweilige Dreieckform der Durchbrüche 18 ist z. B. durch etwa gleichschenklige Dreiecke gebildet, wobei die Dreiecke im jeweiligen Eckbereich gerundet sind.

Die Bodenplatten 14 und 15 sind ferner auf der Seite, die dem Wärmeaustauschernetz 11 abgewandt ist, mit Dichtungs­ elementen versehen, von denen in den Zeichnungen allein die Dichtungselemente 20 der oberen Bodenplatte 14 dar­ gestellt sind. Die Dichtungselemente 20 weisen auf die jeweiligen Durchbrüche 18 ausgerichtete Durchgangsöff­ nungen 21 auf, die im fertigen Zustand des Wärmeaustauschers 10 gemäß Fig. 8 mit in den Durchbrüchen 18 befindlichen und die hindurchgreifenden Rohrenden 22 umgebenden Dich­ tungskragen 23 versehen sind, die einstückige Bestand­ teile der Dichtungselemente 20 sind. Mit Vorteil sind die Dichtungselemente 20 z. B. an einer die Bodenplatte 14 ganz überdecken­ den Dichtungsplatte 24 oder an mehreren kleinen Platten einstückig ausgebildet. Die einzelnen Durchgangsöffnungen 21 der Dichtungselemente 20 sind so wie die Durchbrüche 18 eben­ falls etwa dreieckförmig ausgebildet. Insbesondere können dabei auch die Dichtungskragen 23 der Dichtungselemente 20 im Querschnitt etwa dreieckförmig ausgebildet sein. Im Zustand gemäß Fig. 7 und vor der Befestigung der Boden­ platte 14 durch Aufweiten der Rohrenden 22 greifen die Dichtungskragen 23, die im wesentlichen formgleich mit den Durchbrüchen 18, z. B. der Innenkontur der Kragen 19, sind, in die Durchbrüche 18 formschlüssig ein. Auch die Dreieckform der Durchgangsöffnungen 21, insbesondere Dichtungskragen 23, ist in Anpassung an diejenige der Durchbrüche 18 so gewählt, daß die Durchgangsöffnungen 21 z. B. etwa die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit vorzugsweise gerundeten Ecken aufweisen. Jeder Dich­ tungskragen 23 steht über den davon durchsetzten Kragen 19 der Bodenplatte 14 hinaus über. Dieser überstehende Rand­ abschnitt 25 ist gemäß Fig. 4, 5 und 7 nach außen gerich­ tet. Er wird beim Aufweiten des hindurchgreifenden Rohr­ endes 22 (Fig. 8) von innen nach außen verformt und gegen den Durchbruch 18, insbesondere den in Fig. 8 unten be­ findlichen Rand des Kragens 19, gepreßt, wobei er mit seinem Ende über den Kragen 19 hinweggreift.

Die Außenmaße des Dichtungskragens 23 jedes Dichtungs­ elements 20 entsprechen den Innenmaßen des jeweiligen Durchbruchs 18, insbesondere des Kragens 19, der Bodenplatte 14 zumindest im wesentlichen. Dabei kann das Verhältnis der Höhe A zur Basis B des Dreiecks jeder Durchgangsöffnung 21 der Dichtelemente 20 im unverformten Zustand gemäß Fig. 3 und 7 größer als 1 bemessen sein, z. B. in der Größenordnung zwischen 1,01 bis 1,1 liegen. Die Dichtungselemente 20 enthalten auf der dem Dichtungs­ kragen 23 gegenüberliegenden Seite eine umlaufende Ver­ tiefung 26, die etwa dreieckförmig entlang einer Dreieck­ linie verläuft, die der dreieckigen Außenkontur des Dich­ tungskragens 23 folgt. Im noch nicht durch Aufweiten der Rohrenden 22 verpreßten Zustand der Dichtungselemente 20 hat die Vertiefung 26 noch ihre ursprüngliche Breite, wie Fig. 7 zeigt. Nach Aufweiten der Rohrenden 22 und Verpressen der Dichtungselemente 20 ist die Vertiefung 26 hingegen nahezu verschwunden, wie Fig. 8 zeigt. Die Ver­ tiefung 26 ermöglicht es dem daran angrenzenden oberen Randbereich des Dichtungselements 20, der sich zwischen dem eingesetzten Rohrende 22 und der Vertiefung 26 befin­ det, beim Aufweiten des Rohrendes 22 und Verpressen der Dichtungselemente 20 nachzugeben und nach außen auszuwan­ dern.

Die im Bereich des Wärmeaustauschernetzes 11 ovalen Rohre 12 haben Rohrenden 22, deren Querschnitt etwa dreieck­ förmig ausgebildet ist. Diese dreieckförmigen Rohrenden 22 sind dadurch hergestellt worden, daß die im Querschnitt ovalen Rohrenden des hergestellten Wärmeaustauschernetzes 11 zur Dreieckform umgeformt sind. Bei dieser Umformung kann der große Durchmesser des ovalen Rohres erheblich auf die Höhe A der im Querschnitt etwa dreieckförmigen Rohrenden 22 verkleinert und der kleine Durchmesser der ovalen Rohre auf das Basismaß B erheblich vergrößert werden, wobei der Wert für die Basis B z. B. das zweifache bis 2,5fache des kleinen Durchmessers des Ovalrohres be­ tragen kann. Der große Durchmesser, der zur Höhe A der dreieckförmigen Rohrenden 22 wird, kann z. B. etwa um den Faktor 0,7 bis 0,75 dabei reduziert werden. Bei der Be­ festigung der Bodenplatte 14 an den zu einem etwa dreieck­ förmigen Querschnitt umgeformten Rohrenden 22 durchgreifen diese Rohrenden den Dichtungskragen 23 innerhalb des Kra­ gens 19, wobei die Rohrenden 22 über die Dichtungselemente 20 nach oben hin überstehen, wie Fig. 7 zeigt. Sodann werden die im Querschnitt etwa dreieckförmigen Rohrenden 22 unter Beibehaltung ihrer Dreieckform von innen nach außen aufgeweitet, wie Fig. 8 zeigt. Dabei wird das jewei­ lige Dichtungselement 20 dem Grad der Aufweitung ent­ sprechend verpreßt, z. B. etwa um 50%, was sich in Fig. 8 im reduzierten Querschnitt des Dichtungskragens 23 wider­ spiegelt. Die im Querschnitt etwa dreieckförmigen Rohr­ enden 22 werden z. B. so aufgeweitet, daß sich die Höhe A und auch die Basis B vergrößert. Ein solches aufgeweitetes Rohrende 22, bei dem der dreieckförmige Querschnitt dieses Rohrendes beibehalten ist, zeigt Fig. 10. Demgegenüber kann es von Vorteil sein, beim Aufweiten etwa im Bereich der Längenmitte zumindest einer Dreieckseite eine weitere Aufweitung von innen nach außen mit einer Auswölbung vor­ zunehmen, die in Fig. 9 hinsichtlich aller drei Dreieck­ seiten mit 27 bezeichnet ist. Werden alle drei Dreieck­ seiten zusätzlich von innen nach außen in dieser Weise aufgeweitet und ausgewölbt, so ergibt sich eine etwa tulpenförmige Gestalt.

Bei der Herstellung einer dichten Befestigung der Boden­ platte 14 am Wärmeaustauschernetz 11, z. B. zur Herstellung des Wärmeaustauschers 10, geht man so vor, daß nach Her­ stellung des Wärmeaustauschernetzes 11 in eingangs be­ schriebener Weise, bei dem die Rohrenden 22 ovale Quer­ schnitte aufweisen, zunächst diese ovalen Rohrenden zu einer etwa dreieckförmigen Kontur umgeformt werden. Dies kann durch Einstecken eines Dornes mit oder ohne äußeres Gegenhalten erfolgen. Dabei stellt sich ein Übergangsbe­ reich 28 ein, der den Übergang zwischen Ovalquerschnitt und etwa dreieckförmigem Querschnitt der Rohrenden 22 bildet. Die sich in diesem Übergangsbereich 28 befindenden Leitbleche 13 passen sich durch Verformung an die ent­ sprechende Verformung im Übergangsbereich 28 an. Nach der Umformung der Rohrenden 22 zu einem etwa dreieckförmigen Querschnitt werden diese Rohrenden 22 nun in die Durch­ gangsöffnungen 21 der Dichtungselemente 20 eingeführt und soweit eingesteckt, wie Fig. 7 zeigt. Im Anschluß daran erfolgt eine Aufweitung der Rohrenden 22 in allen Richtungen quer zur Rohrlängsrichtung, wobei die dreieck­ förmigen Rohrenden 22 dreieckförmig aufgeweitet werden und sich dicht an die Dichtungskragen 23 anlegen (Fig. 8). Bei dieser dreieckförmigen Aufweitung der dreieckförmigen Rohrenden 22 kann zugleich eine etwa tulpenförmige Auf­ weitung im Bereich der Dreieckseiten unter Bildung der Auswölbungen 27 erfolgen, z. B. in einer Umformstufe und somit im gleichen Arbeitsgang. Statt dessen kann die tulpenförmige Aufweitung auch erst in einer nachfolgenden Stufe nach dem bereits erfolgten Aufweiten der dreieck­ förmigen Rohrenden 22 erfolgen.

Die Querschnittsveränderung und anschließende Aufweitung der Rohrenden 22 wird so vorgenommen, daß ausgehend von einem Ovalquerschnitt mit einem Durchmesserverhältnis von zumindest 3 : 1 die dreieckförmigen und aufgeweiteten Rohr­ enden 22 ein Verhältnis der Höhe A zur Basis B von z. B. 1,05 : 1 bis 1,1 : 1 aufweisen. Hier ergeben sich besonders günstige Umformverhältnisse und hohe Festigkeiten mit dauerhafter und dichter Befestigung ohne die Gefahr etwaiger Beschädigungen des Rohrmaterials, insbesondere ohne Gefahr von Rissen oder ähnlichem.

Dadurch, daß bei den Bodenplatten 14, 15 die Durchbrüche 18, insbesondere die Kragen 19, etwa dreieckförmig aus­ gebildet sind, wird die Biegesteifigkeit der Bodenplatten 14, 15 wesentlich erhöht. Dies hat den Vorteil, daß die Materialstärke der Bodenplatte 14, 15 reduziert werden kann, was zu einer Gewichts- und Kostenersparnis führt. Insbesondere eine Gewichtsersparnis ist in vielen Anwen­ dungsbereichen für Wärmeaustauscher wünschenswert, z. B. in der Fahrzeugtechnik. Von Vorteil ist ferner, daß auf­ grund der gesteigerten Biegesteifigkeit für die Boden­ platten 14, 15 Aluminium statt Stahl verwendet werden kann. Auch dies führt zu einer Gewichtsreduzierung. Außerdem sind Bodenplatten 14, 15 aus Aluminium nicht korrosionsgefährdet, so daß ein sonst für die Gestaltung dieser Bodenplatten aus Stahl notwendiger Korrosions­ schutzüberzug, der nicht nur teuer ist sondern auch Recyclingprobleme mit sich bringt, entbehrlich ist. Da­ her ergeben sich für den Wärmeaustauscher 10 somit auch vorteilhafte Recyclingeigenschaften.

Die dreieckförmigen Durchgangsöffnungen 21, insbesondere Dichtungskragen 23, der Dichtungselemente 20 haben den Vorteil, daß die Dichtungselemente 20 dadurch eine größere Gestaltfestigkeit haben. Es ergibt sich eine leichte und sichere Montage der Dichtungselemente 20 in der jeweiligen Bodenplatte 14, 15. Dadurch, daß sowohl die Durchbrüche 18 als auch die Dichtungskragen 23 etwa dreieckförmige Gestalt aufweisen, ist die Montageposition formschlüssig vorge­ geben und auch dadurch erleichtert.

Dadurch, daß die in die Bodenplatte 14, 15 eingreifenden Rohrenden 22 im Querschnitt etwa dreieckförmig ausgebildet sind, ergibt sich ein stabiler und steifer Übergangs­ bereich 28 zum Wärmeaustauschernetz 11 mit dort verlaufen­ den Rohren 12 mit ovalem Querschnitt. Kräfte und sonstige Belastungen, die bei der Montage und im Betrieb auftreten, werden so sicher aus diesem empfindlichen Bereich geleitet.

Die dreieckige Kontur der Rohrenden 22 hat ferner den Vorteil, daß diese Querkräfte besser aufnehmen kann.

Wenn bei der Befestigung der dreieckförmigen Rohrenden 22 durch Aufweitung zusätzlich eine etwa tulpenförmige Auf­ weitung unter Bildung der Auswölbungen 27 vorgenommen wird, ergeben sich folgende Vorteile. Die am dreieckigen Rohrende 22 dadurch gebildeten zusätzlichen drei Aufwei­ tungen in Form der Auswölbungen 27 mit schrägen Rohrwand­ bereichen stellen eine trichterartige Querschnittserwei­ terung dar. Eine solche hat den Vorteil, daß dadurch der Einström-Durckverlustanteil beim einströmenden und durch­ strömenden Medium vorteilhaft verringert wird. Es ergeben sich somit im Betrieb geringe Strömungsdruckverluste des Kühlmediums, wodurch bei kleiner Pumpenleistung ein hoher Massendurchsatz des Kühlmediums erreicht wird. Von Vorteil ist ferner, daß die in beschriebener Weise aufgeweiteten Rohrenden wie Zugstreben auf die Bodenplatten 14, 15 wirken, da die schrägen, durch die Auswölbungen 27 er­ zeugten Rohrwandbereiche, von denen in Fig. 8 rechts ein solcher zu sehen ist, über das jeweilige Dichtungselement 20 eine Normalkraft auf die jeweilige Bodenplatte 14, 15 ausüben. Zusätzliche Maßnahmen zur Lagesicherung der je­ weiligen Bodenplatte 14, 15 mit daran angebrachtem Deckel 16 bzw. 17 bezüglich des aus den Rohren 12 und Leit­ blechen 13 gebildeten Wärmeaustauschernetzes 11 können somit überflüssig werden. So kann z. B. auf seitlich am Wärmeaustauschernetz 11 angebrachte Träger, Rahmen od. dgl., die mit den Bodenplatten 14, 15 oder den Deckeln 16, 17 verbunden sind, als Hilfsmaßnahmen zur Lagesicherung aus den genannten Gründen gänzlich verzichtet werden.

Claims (25)

1. Wärmeaustauscher, mit einem Wärmeaustauschernetz (11), das eine Vielzahl von Rohren (12) aufweist, und mit zumindest einer an den Rohrenden (22) durch Aufweiten dieser befestig­ ten Bodenplatte (14, 15), die eine Vielzahl von Durchbrüchen (18) und ferner Dichtungselemente (20) mit auf die Durch­ brüche (18) ausgerichteten Durchgangsöffnungen (21) auf­ weist, die mit in den Durchbrüchen (18) befindlichen und die hindurchgreifenden Rohrenden (22) umgebenden Dichtungs­ kragen (23) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (18) der Bodenplatte (14, 15) etwa dreieckförmig ausgebildet sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (21) der Dichtungselemente (20) etwa dreieckförmig ausgebildet sind.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskragen (23) der Dichtungselemente (20) im Querschnitt etwa dreieckförmig ausgebildet sind.

4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (14) im Bereich der Durchbrüche (18) zu einer Seite hin abstehende Kragen (19) aufweist, die im Querschnitt etwa dreieckförmig ausgebildet sind.

5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (14) zumindest eine Reihe von etwa dreieckförmigen Durchbrüchen (18) enthält, in der jeweils mit einer Ecke des Dreiecks um 180° in Umfangsrichtung zueinander versetzte Durchbrüche (18) im Wechsel aufein­ anderfolgen.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (14) zwei zueinander etwa parallele Reihen von etwa dreieckförmigen Durchbrüchen (18) ent­ hält, die in Längsrichtung um einen halben Durchbruch (18) versetzt zueinander sind.

7. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente (20) an einer die Bodenplatte (14) ganz oder teilweise überdeckenden Dichtungsplatte (24) einstückig mit dieser ausgebildet sind, deren im Querschnitt etwa drei­ eckförmige Dichtungskragen (23) formgleich mit den Durch­ brüchen (18) sind und in diese eingreifen.

8. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente (20) auf der dem Dichtungskragen (23) gegenüberliegenden Seite eine umlaufende Vertiefung (26) enthalten, die etwa entlang einer Dreiecklinie verläuft, die der dreieckigen Außenkontur des Dichtungs­ kragens (23) folgt.

9. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Dichtungskragen (23) über den davon durchsetzten Kragen (19) hinaus übersteht.

10. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige beim Aufweiten des hindurchgreifenden Rohrendes (22) von innen nach außen verformte und gegen den Durchbruch (18), z B. dessen Kragen (19), gepreßte Dichtungskragen (23) mit seinem Ende (25) über den Rand des Durchbruchs (18), insbesondere des Kragens (19), hinweggreift.

11. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmaße des Dichtungskragens (23) den Innen­ maßen des Durchbruchs (18), insbesondere des Kragens (19), der Bodenplatte (14) zumindest im wesentlichen ent­ sprechen.

12. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (18) der Bodenplatte (14) und/oder die Durchgangsöffnungen (21) der Dichtungselemente (20) etwa die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, vorzugs­ weise mit gerundeten Ecken, aufweisen.

13. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe (A) zur Basis (B) des Drei­ ecks jedes Durchbruches (18) der Bodenplatte (14) größer als 1 bemessen ist, z. B. in der Größenordnung zwischen 1,01 bis 1,1 liegt.

14. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe (A) zur Basis (B) des Drei­ ecks jeder Durchgangsöffnung (21) des unverformten Dichtungselementes (20) größer als 1 bemessen ist, z. B. in der Größenordnung zwischen 1,01 bis 1,1 liegt.

15. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (22) im Querschnitt etwa dreieckförmig ausgebildet sind.

16. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (12) einen ovalen Querschnitt aufweisen und die Rohrenden (22) zur Dreieckform umgeformt sind.

17. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchgangsöffnungen (21) der Dichtungs­ elemente (20) durchgreifenden Rohrenden (22) unter Bei­ behaltung ihrer Dreieckform von innen nach außen derart aufgeweitet sind, daß das jeweilige Dichtungselement (20) etwa um 30 bis 50% oder mehr verpreßt ist.

18. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchgangsöffnungen (21) der Dichtungselemente (20) durchgreifenden und unter Beibehaltung ihrer Drei­ eckform von innen nach außen aufgeweiteten Rohrenden (22) etwa im Bereich der Längenmitte zumindest einer Dreieck­ seite weiter von innen nach außen aufgeweitet und ausge­ wölbt sind (Auswölbung 27).

19. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchgangsöffnungen (21) der Dichtungs­ elemente (20) durchgreifenden und unter Beibehaltung ihrer Dreieckform von innen nach außen aufgeweiteten Rohrenden (22) etwa im Bereich der Längenmitte aller Dreieckseiten weiter von innen nach außen aufgeweitet und etwa tulpenförmig ausgewölbt sind (Auswölbung 27).

20. Verfahren zur dichten Befestigung einer Bodenplatte an einem Wärmeaustauschernetz (11), insbesondere zur Her­ stellung eines Wärmeaustauschers nach Anspruch 1, wobei die Bodenplatte (14, 15) eine Vielzahl von Durchbrüchen (18) und ferner Dichtungselemente (20) mit auf die Durch­ brüche (18) ausgerichteten Durchgangsöffnungen (21) und in den Durchbrüchen (18) befindlichen Dichtungskragen (23) aufweist, wobei das Wärmeaustauschernetz (11) eine Vielzahl von Rohren (12) aufweist, deren Rohrenden ovale Querschnitte aufweisen, in die Durchgangsöffnungen (21) eingeführt und dann durch Aufweitung in alle Richtungen quer zu ihrer Längsrichtung dicht an die Dichtungskragen (23) angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Rohrenden vor deren Einführung und Aufweitung zu einer etwa dreieckförmigen Kontur um­ geformt werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden durch Einstecken eines Dornes mit oder ohne äußeres Gegenhalten zur Dreieckform umgeformt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeführten, etwa dreieckförmigen Rohrenden (22) etwa dreieckförmig aufgeweitet werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeführten, etwa dreieckförmigen Rohrenden (22) etwa tulpenförmig aufgeweitet werden (Auswölbung 27).

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa tulpenförmige Aufweitung nach der etwa dreieckförmigen Aufweitung oder zusammen mit letzterer, z. B. in einem Arbeitsgang, erfolgt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsveränderung und anschließende Auf­ weitung der Rohrenden (22) so vorgenommen werden, daß ausgehend von einem Ovalquerschnitt mit einem Durch­ messerverhältnis von zumindest 3 : 1 die dreieckförmigen und aufgeweiteten Rohrenden (22) ein Verhältnis der Höhe (A) zur Basis (B) von etwa 1,05 : 1 bis 1,1 : 1 auf­ weisen.