DE4325421A1

DE4325421A1 - Heat exchanger, in particular a condenser for motor vehicles

Info

Publication number: DE4325421A1
Application number: DE19934325421
Authority: DE
Inventors: Francisco Escolano
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1995-02-02

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher bzw. Kondensator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 2.The invention relates to a heat exchanger or condenser according to the preamble of claim 1 or 2.

Derartige Wärme tauscher bzw. Kondensatoren wurden zum Beispiel durch die DE-A-41 37 037 bekannt. Such warmth exchangers or capacitors were, for example, by the DE-A-41 37 037 known.

Ein Problem bei der Herstellung derartiger Wärmetauscher besteht un ter anderem darin, die Trennwände innerhalb des Sammlers dicht zu verlöten, so daß weder eine Undichtigkeit nach außen noch nach innen auftritt. In der DE-A-41 37 037 sind insbesondere in den Fig. 7, 8 und 9 verschiedene Trennwandausführungen gezeigt, die entweder Nachteile bezüglich der Dichtlötung oder der Montagefreundlichkeit (Positionierung) aufweisen. Gemäß Fig. 7 ist im Bodenteil ein Schlitz vorgesehen, in welchen die Trennwand mit einer Fahne einge steckt wird, was zu Undichtigkeiten bei der Lötung führen kann. Bei Fig. 8 ist ebenfalls ein Schlitz im Bodenteil vorgesehen, der nicht optimal für die Dichtlötung und die einwandfreie Positionierung der Trennwand ist. In Fig. 9 ist zur Positionierung eine Nut in den Bo den vor der Montage der Trennwand eingearbeitet, in welche diese zwecks Positionierung eingesetzt wird. Die Trennwand kann dadurch zwar in ihrem unteren Bereich positioniert werden, ist aber nicht gegen Kippen gesichert; darüber hinaus ist für das Herstellen der Nut ein besonderer Arbeitsgang erforderlich.A problem in the manufacture of such heat exchangers is inter alia that the partition walls within the header are soldered tightly, so that there is no leakage to the outside or inside. DE-A-41 37 037 shows, in particular in FIGS. 7, 8 and 9, different partition designs which either have disadvantages with regard to sealing soldering or ease of installation (positioning). Referring to FIG. 7, a slot is provided in the bottom part, in which the partition wall having a flag turned is inserted, which may lead to leaks in the soldering. In Fig. 8, a slot is also provided in the bottom part, which is not optimal for the sealing soldering and the correct positioning of the partition. In Fig. 9, a groove is incorporated into the Bo for positioning before the partition is installed, in which it is used for positioning. The partition can thus be positioned in its lower area, but is not secured against tipping; in addition, a special operation is required to produce the groove.

Eine ähnliche Lösung ist in der US-A-5,042,578 für ein einstückiges Sammelrohr dargestellt: Dort wird die Trennwand durch einen sich über 180° erstreckenden Schlitz in das Sammelrohr eingeschoben und durch eine gegenüber dem Schlitz angeordnete ringförmige Nut posi tioniert, welche ebenfalls vor der Montage bereits in das Sammelrohr eingearbeitet worden ist. Nachteilig hierbei ist einerseits der zu sätzliche Arbeitsgang für die Herstellung der Haltenut und anderer seits, daß die Trennwand vor dem Verlöten nicht gegen Herausfallen gesichert ist.A similar solution is in US-A-5,042,578 for a one piece Represented manifold: There the partition is separated by a inserted over 180 ° slot into the header and by means of an annular groove posi arranged opposite the slot tioned, which also in the manifold before assembly has been incorporated. The disadvantage here is on the one hand additional process for the production of the holding groove and others on the one hand that the partition wall does not prevent falling out before soldering is secured.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Wärmetauscher bzw. Kondensator der eingangs genannten Art eine sichere und dichte sowie leicht montierbare Befestigung für die Trennwände in den Sammlern zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Die Trennwand wird dabei zunächst durch Druckfügen oder Verstemmen derart mit der Innenwand des Sammlers bzw. einer Halbschale des Sammlers verbunden, daß sie fest positio niert ist. Durch diesen Druckfügevorgang wird die Trennwand senk recht zur Längsachse des Sammelrohres unverlierbar angeordnet, dabei bleibt die Außenwandung des Sammlers geschlossen. Vorteilhaft ist hierbei, daß die Innenwandung des Sammlers nicht durch Führungs schlitze oder -nuten vorbereitet werden muß, sondern völlig glatt bleibt. Ferner ergibt sich der große Vorteil, daß anschließend die Trennwand mit der Innenwand des Sammlers sowohl nach innen als auch nach außen auf Anhieb dicht gelötet werden kann. Darüber hinaus er gibt sich ein Vorteil für die Montage, weil die Trennwand nach dem Druckfügen fest mit dem Sammler bzw. einer Halbschale des Sammlers verbunden ist und daher bei der weiteren Montage und Verlötung nicht gesondert gegen Herausfallen gesichert werden muß. Alles trägt zur Verbesserung dieses Massenproduktes bei, was zu beträchtlichen wirt schaftlichen Vorteilen führt. The object of the invention is therefore for a heat exchanger or Capacitor of the type mentioned a safe and tight as well Easily mountable fastening for the partitions in the collectors too create. This task is characterized by the characteristics of the Claims 1 and 2 solved. The partition is initially covered by Pressing or caulking in this way with the inner wall of the collector or a half-shell of the collector connected that they firmly positio is nated. This partitioning process lowers the partition arranged captive to the longitudinal axis of the collecting tube, thereby the collector's outer wall remains closed. It is advantageous here that the inner wall of the collector is not guided slots or grooves must be prepared, but completely smooth remains. Furthermore, there is the great advantage that the Partition with the inside wall of the collector both inside and out can be soldered tightly to the outside right away. In addition, he is an advantage for assembly because the partition after the Press-fit firmly with the collector or a half-shell of the collector is connected and therefore not during further assembly and soldering must be separately secured against falling out. Everything contributes Improvement of this mass product, which leads to considerable leads to economic advantages.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen, wobei wesentlich für das Druckfügen und den dadurch defi nierten Druckfügebereich ist, daß die Trennwand auf ihrem Umfang eine sogenannte Fahne, d. h. einen vorstehenden Bereich aufweist, der sich in die Innenwandung des Sammlers eindrückt bzw. eingräbt, wobei diese hierfür nicht vorbereitet werden muß.Further embodiments of the invention result from the Unteran sayings, whereby essential for the pressure joining and thereby defi ned pressure joining area is that the partition on its circumference a so-called flag, d. H. has a protruding area that presses or digs into the inner wall of the collector, whereby it does not have to be prepared for this.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein Verfahren zur Her stellung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers, wobei das Druckfügen zwecks Positionierung und Halterung der Trennwand vor dem Verlöten erfolgt und damit gleichzeitig zur sicheren dichten Verlötung der Trennwand mit dem Sammler beiträgt.Finally, the invention also relates to a method for the production position of the heat exchanger according to the invention, the pressure joining for positioning and holding the partition before soldering takes place and thus at the same time for secure tight soldering of Partition contributes to the collector.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment is shown in the drawing and is in following described in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Sammler, Fig. 1 shows a cross section through the collector,

Fig. 2 einen Teilschnitt gemäß der Linie II-II Fig. 2 shows a partial section along the line II-II

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Sammler und Druckfügebereich, Fig. 3 is a plan view of the collector and pressure joining region,

Fig. 4 die Trennwand vor der Montage und Fig. 4 the partition before assembly and

Fig. 5 einen Schnitt durch die Trennwand. Fig. 5 shows a section through the partition.

Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Sammler 1 gehört zu einem sogenannten Flachrohrkondensator, wie er aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist. In diesem Falle ist der Querschnitt des Sammlers aus zwei Halbschalen aufgebaut, nämlich aus dem unteren Bodenteil 3 und dem oberen Deckelteil 4, die im Bereich ihrer Über lappung 9 und ihrer Kontaktfläche 10 dicht miteinander verlötet wer den. In die Unterseite des Bodenteils 3 sind Flachrohre 2 gesteckt, die von nicht näher dargestellten Durchzügen aufgenommen werden. Zwischen den Flachrohren befinden sich in bekannter, daher nicht dargestellter Weise Rippen, beispielsweise Wellrippen, die mit den Flachrohren verlötet sind. Das Material für derartige Kondensatoren sind handelsübliche Aluminiumlegierungen, wobei die hier verwendeten Bleche für das Deckelteil 4 und das Bodenteil 3 beidseitig lotplat tiert sind. Der Sammler 1 ist in Längsrichtung gesehen durch minde stens eine Trennwand 5 in einzelne Kammern unterteilt und auch end seitig durch derartige Trennwände 5 abgeschlossen. Wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, füllt die Trennwand 5 den gesamten Querschnitt des Sammlers 1 aus, d. h. sie liegt allseits sowohl an der Innenwan dung 11 des Deckelteiles 4 als auch an der Innenwandung 12 des Bo denteiles 3 an; dabei weist die Trennwand infolge der verschiedenen Durchmesser D1 und D2 des Deckelteiles 4 und des Bodenteiles 3 einen Absatz in der Wanddicke S1 des Deckelteiles 4 auf, was auch deutlich aus Fig. 4 ersichtlich ist. Im oberen Scheitelbereich 7 des Samm lers 1 ist die Trennwand 5 mittels eines umfangsseitig nach außen vorstehenden Bereiches 6, einer sogenannten Fahne, durch Druckfügen mit dem Deckelteil 4 verbunden. Die durch das Druckfügen entstehende Trennfläche zwischen Außenumfang der Trennwand 5 bzw. 6 und Innenum fang des Deckelteiles 4 bzw. 7 ist durch den kreuzschraffierten Be reich 8 gekennzeichnet. Entsprechend der Fahne 6 der Trennwand 5 wird durch das Druckfügen der entsprechende Außenumfang des Deckel teiles 4 nach außen verformt, so daß eine wulstartige Erhebung 7 auf der Außenwandung des Deckelteiles 4 entsteht, was auch aus den Figu ren 2 und 3 erkennbar ist. Die Innenwand des Deckelteiles 4 braucht vor dem Druckfügen nicht vorbereitet zu werden, sie hat also vorher die strichpunktierte Innenform. Mittels der Fahne 6 ist die Trenn wand 5 nach dem Druckfügen sowohl in Längsrichtung des Sammlers 1 gegen Kippen als auch gegen Drehen um die Längsachse des Sammlers gesichert. Die Trennwand 5 ist also für die weitere Montage und das anschließende Verlöten hinreichend fest im Deckelteil 4 eingespannt.The collector 1 shown in cross section in FIG. 1 belongs to a so-called flat tube condenser, as is known from the prior art mentioned at the beginning. In this case, the cross section of the collector is made up of two half-shells, namely from the lower bottom part 3 and the upper cover part 4 , which are soldered to one another in the region of their overlap 9 and their contact surface 10 . Flat tubes 2 are inserted into the underside of the base part 3 and are received by passages (not shown). Between the flat tubes there are fins, for example corrugated fins, which are soldered to the flat tubes, in a known, and therefore not shown, manner. The material for such capacitors are commercially available aluminum alloys, the sheets used here for the cover part 4 and the base part 3 being soldered on both sides. The collector 1 is seen in the longitudinal direction by at least one partition 5 divided into individual chambers and also completed on the end side by such partitions 5 . As can also be seen from Fig. 1, the partition 5 fills the entire cross section of the collector 1 , ie it lies on both sides of the inner wall 11 of the lid part 4 and on the inner wall 12 of the Bo part 3 ; due to the different diameters D1 and D2 of the cover part 4 and the bottom part 3 , the partition wall has a shoulder in the wall thickness S1 of the cover part 4 , which can also be clearly seen from FIG. 4. In the upper apex area 7 of the collector 1 , the partition 5 is connected by means of a circumferentially outwardly projecting area 6 , a so-called flag, by press fitting to the cover part 4 . The separating surface created by the pressure joining between the outer circumference of the partition 5 or 6 and the inner circumference of the cover part 4 or 7 is characterized by the cross-hatched loading area 8 . Corresponding to the flag 6 of the partition 5 , the corresponding outer circumference of the cover part 4 is deformed outwards by the pressure joining, so that a bead-like elevation 7 is formed on the outer wall of the cover part 4 , which can also be seen from FIGS. 2 and 3 . The inner wall of the cover part 4 does not need to be prepared before the pressure is joined, so it has the dash-dotted inner shape beforehand. By means of the flag 6 , the partition 5 is secured after tapping both in the longitudinal direction of the collector 1 against tilting and against rotation about the longitudinal axis of the collector. The partition 5 is thus clamped sufficiently firmly in the cover part 4 for further assembly and subsequent soldering.

Fig. 4 zeigt die Trennwand 5 als Einzelteil vor ihrer Montage. Sie wird im wesentlichen durch zwei Halbkreisflächen mit den Radien R1 und R2 begrenzt, die über je einen Absatz der Breite S1 miteinander verbunden werden. Selbstverständlich müssen die beiden Hälften der Trennwand 5 keine exakte Halbkreisform aufweisen, sondern es sind auch Ovalformen oder ähnliche abgerundete Formen möglich. Wichtig für das Druckfügen ist, daß die Trennwand 5 in ihrem oberen Bereich eine sogenannte Fahne 6 aufweist, die gegenüber dem oberen Radius R1 (im Bereich der Fahne 6 gestrichelt gezeichnet) einen Absatz der Höhe S3 bildet. Dieser Absatz S3 ist etwas kleiner als die Wand stärke S1 des Deckelteiles 4. Beispielsweise kann die Wandstärke S1 = 1,2 mm und der Vorsprung der Fahne 6 S3 = 1,0 mm betragen. Diese Fahne 6 erstreckt sich umfangsseitig nur über den oberen Scheitelbereich, da die Anpreßkraft beim Druckfügen in Richtung der senkrechten (strichpunktierten) Mittellinie m verläuft. Wie bereits erwähnt, ist der Umfang der Trennwand 5, d. h. ihre Radien R1 und R2 sowie die Absätze S1 an die Innenwandung 11 und 12 der Deckel- und Bodenteile 4 und 3 angepaßt. Schließlich weist die Trennwand 5 noch beiderseits an den Stirnflächen Längsnuten 13 und 14 zur Positionie rung der Trennwand 5 im Sammler 1 auf, wobei diese Längsnuten nach unten offen sind, einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen und sich bis in die obere Hälfte der Trennwand erstrecken. Fig. 4 shows the partition 5 as an individual part before its assembly. It is essentially delimited by two semicircular surfaces with the radii R1 and R2, which are connected to one another via a shoulder of width S1. Of course, the two halves of the partition 5 do not have to have an exact semicircular shape, but oval shapes or similar rounded shapes are also possible. It is important for the pressure joining that the partition 5 has a so-called flag 6 in its upper region, which forms a shoulder of height S3 relative to the upper radius R1 (shown in dashed lines in the region of the flag 6 ). This paragraph S3 is slightly smaller than the wall thickness S1 of the cover part 4th For example, the wall thickness S1 = 1.2 mm and the projection of the flag 6 S3 = 1.0 mm. This flag 6 extends on the circumference only over the upper apex area, since the contact pressure during the pressure joining runs in the direction of the vertical (dash-dotted) center line m. As already mentioned, the circumference of the partition 5 , ie its radii R1 and R2 and the shoulders S1, is adapted to the inner wall 11 and 12 of the cover and base parts 4 and 3 . Finally, the partition 5 on both sides of the end faces longitudinal grooves 13 and 14 for positioning the partition 5 in the collector 1 , these longitudinal grooves are open at the bottom, have a circular segment-shaped cross section and extend into the upper half of the partition.

Die Herstellung des Kondensators bzw. Wärmetauschers erfolgt in fol gender Weise: Das Bodenteil 3 und das Deckelteil 4 werden aus ebenem Blech geschnitten und zu den in Fig. 1 dargestellten Halbschalen geformt. In das Bodenteil 3 werden nicht näher dargestellte Durch züge eingebracht, in welche später die Flachrohre eingeschoben wer den. Die Trennwände 5 zur Unterteilung des Sammlers 1 werden aus ebenem Material ausgestanzt. Beim Arbeitsgang Druckfügen werden in einer nicht dargestellten Vorrichtung die Trennwände 5 in entspre chenden Schlitzen aufgenommen, wobei sie hinsichtlich ihrer senk rechten Lage durch in der Vorrichtung angeordnete Stifte 15, 16, welche in die beidseitig angeordneten Nuten 13 und 14 eingreifen und in Fig. 4 gestrichelt dargestellt sind, positioniert werden. Da durch wird sichergestellt, daß die Fahne 6 jeweils genau nach oben weist und nicht nach rechts oder links verdreht ist. Danach wird auf die so positionierten Trennwände einschließlich Abschlußwände für den Sammler das Deckelteil 4 aufgesetzt und durch ein nicht darge stelltes Werkzeug nach unten gedrückt. Dieses Werkzeug in Form eines bzw. mehrerer Hohlstempel hinterläßt nach dem Druckfügevorgang über jeder Trennwand 5 einen Wulst 7, wie er in zwei Schnittebenen aus Fig. 1 und 2 und in einer Draufsicht aus Fig. 3 hervorgeht. Die Wandstärke S1 des Deckelteiles 4 wird durch dieses Druckfügen zwar im unmittelbar an die Fahne 6 angrenzenden Absatzbereich durch die Streckung des Materials etwas vermindert, ca. auf die Hälfte oder weniger, allerdings bleibt die Wandung des Deckelteiles 4 geschlos sen. Insbesondere treten keine Risse und keine Spalte auf. Die Trennwand 5 ist jetzt fest mit der Innenwandung des Deckelteiles 4 verbunden, braucht daher für die weitere Montage nicht gesichert zu werden. Vielmehr wird anschließend das Deckelteil 4 einschließlich Trennwand 5 mit dem Bodenteil 3 zusammengefügt, wobei das Bodenteil 3 das Deckelteil 4 außen umgreift und somit die in Fig. 1 darge stellte Überlappung 9 herstellt. Vorher war das Bodenteil 3 bereits mit dem Netz, bestehend aus Flachrohren und Wellrippen, verbunden worden. Der nunmehr vollständig zusammengesetzte Kondensator wird durch geeignete Spannvorrichtungen zusammengehalten und dann in den Lötofen zum Verlöten eingebracht. Bei diesem Lötvorgang ergibt sich insbesondere eine dichte Verlötung der Trennwände 5 mit der Innen wandung des Sammlers 4, so daß innere und äußere Dichtheit auf An hieb gewährleistet ist.The condenser or heat exchanger is produced in the following manner: the base part 3 and the cover part 4 are cut from flat sheet metal and shaped into the half-shells shown in FIG. 1. In the bottom part 3 are not shown by trains introduced, in which later the flat tubes inserted who. The partitions 5 for dividing the collector 1 are punched out of flat material. In the pressure joining operation, the partition walls 5 are received in corresponding slots in a device (not shown), with respect to their vertical right position by pins 15 , 16 arranged in the device, which engage in the grooves 13 and 14 arranged on both sides and in FIG. 4 are shown in dashed lines. This ensures that the flag 6 points exactly upwards and is not twisted to the right or left. Then the lid part 4 is placed on the partition walls positioned in this way including end walls for the collector and pressed down by a tool not shown. This tool in the form of one or more hollow punches leaves a bulge 7 over each partition 5 after the pressure joining process, as can be seen in two sectional planes from FIGS. 1 and 2 and in a top view from FIG. 3. The wall thickness S1 of the cover part 4 is somewhat reduced by this pressure joining in the sales area directly adjacent to the flag 6 by the stretching of the material, approximately to half or less, but the wall of the cover part 4 remains closed. In particular, there are no cracks and no gaps. The partition 5 is now firmly connected to the inner wall of the cover part 4 , so it does not need to be secured for further assembly. Rather, the cover part 4 including the partition 5 is then joined to the base part 3 , the base part 3 engaging around the cover part 4 on the outside and thus producing the overlap 9 shown in FIG. 1. Previously, the bottom part 3 had already been connected to the network consisting of flat tubes and corrugated fins. The capacitor, which is now fully assembled, is held together by suitable clamping devices and then introduced into the soldering furnace for soldering. In this soldering process there is in particular a tight soldering of the partitions 5 with the inner wall of the collector 4 , so that internal and external tightness is guaranteed at the start.

Claims

1. Heat exchanger for motor vehicles, consisting of network (tubes and fins) and collectors, which are divided into individual chambers by partitions soldered to the collectors, characterized in that the partitions ( 5 ) with the inner wall of the collector ( 1 ) before Soldering are connected by pressure joining.

2. Condenser for motor vehicles, consisting of pipes and Rip pen and tubular collectors ( 1 ), which is composed of two half-shells, a bottom part ( 3 ) and a cover part ( 4 ) and by the partition walls soldered to the inside wall of the collector ( 5 ) in individual chambers are subdivided, characterized in that the partitions ( 5 ) are connected to the inner wall of the collector ( 1 ) by pressure joining before soldering.

3. Capacitor according to claim 2, characterized in that the partitions ( 5 ) are only connected to the cover part ( 4 ) by pressure joining.

4. Capacitor according to claim 2 or 3, characterized in that the pressure joining area ( 8 ) between the partition ( 5 ) and the cover part ( 4 ) in the upper apex area ( 7 ) of the collector ( 1 ) is arranged and a sub-area from 1/8 to 1/4 of the total scope of the collector ( 1 ) comprises.

5. Condenser according to one of claims 2 to 4, characterized in that the partition ( 5 ) in the pressure joining area ( 8 ) has an outwardly projecting circumferential area ( 6 ), (so-called flag) which in the cover wall ( 7 ) by press fitting is inserted.

6. Capacitor according to one of claims 2 to 5, characterized in that the partitions ( 5 ) have means ( 13 , 14 ) for positioning within the cover part ( 4 ).

7. Capacitor according to claim 6, characterized in that the means for positioning are designed as parallel to the tube axes running longitudinal grooves ( 13 , 14 ).

8. A method for producing a capacitor according to one of claims 2 to 7, characterized in that the partition walls ( 5 ) positioned by means of holding device within the cover part ( 4 ) and then
are partially connected to the cover part ( 4 ) by pressure joining,
that then the bottom part ( 3 ) with the cover part ( 4 ) to the collector ( 1 ), and
that finally the collector and the network are soldered together.