DE4325427A1

DE4325427A1 - Wärmetauscher, insbesondere Kraftfahrzeugkühler

Info

Publication number: DE4325427A1
Application number: DE19934325427
Authority: DE
Inventors: Alfred Janetschke; Josef Kreutzer
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

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 - derartige Wärmetauscher wurden z. B. durch die EP-A-0 326 813 der Anmelderin bekannt.

Ein Problem bei der Herstellung derartiger Wärmetauscher ist die Rohr-Boden-Verbindung, d. h. die feste und dichte Verlötung der Rohre mit dem Boden. Da die Rohrböden und auch die Rohre bei derartigen Wärmetauschern, insbesondere für Kraftfahrzeuge, relativ dünnwandig sind, weisen die Rohrböden sogenannte Durchzüge auf, die aus dem Bo den herausgezogen werden. Die Herstellung derartiger Durchzüge ist beispielsweise aus der DE-A-29 02 155 oder der DE-A-41 29 573 be kannt. Bei den herkömmlichen Rohr-Boden-Verbindungen werden die Rohre, insbesondere Flach- oder Ovalrohre, in die Durchzüge gesteckt und anschließend mit den Durchzügen verlötet. Für die Güte dieses Lötprozesses ist einerseits der Spalt zwischen Rohr und Durchzug und andererseits das Lotangebot maßgebend. Schwierigkeiten ergaben sich dadurch, daß die Spaltweite zwischen Rohr und Durchzug nicht immer konstant auf dem gewünschten Maß gehalten werden konnte, so daß sich mangelhafte Lötungen ergaben, d. h. undichte Rohr-Boden-Verbindungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für Wärmetauscher der eingangs genannten Art eine verbesserte gelötete Rohr-Boden-Verbin dung zu schaffen, die auf Anhieb dicht gelötet werden kann. Die Lö sung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.

Danach ist vorgesehen, daß die Durchzüge zur Netzseite des Wärmetau schers hinweisen und daß die Enden der Flachrohre über diese Durch züge gesteckt werden, so daß sich zunächst eine leichte Klemmverbin dung zwischen den Rohrenden und den Durchzügen ergibt. Durch dieses Aufstecken der Rohre auf die Durchzüge ergibt sich ein gleichmäßiger definierter Spalt zwischen Rohren und Durchzügen für alle Rohr-Bo den-Verbindungen. Die Folge ist, daß beim anschließenden Verlöten der Rohre mit dem Boden aufgrund des gleichmäßigen Spaltes eine sau bere Verlötung erfolgt, die eine feste und dichte Rohr-Boden-Verbin dung gewährleistet.

Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Rohr-Boden-Verbindung für Flachrohre mit einem Verhältnis von Länge : Breite von größer als 5 : 1 aus, weil hier die Spaltbildung beim Stand der Technik beson ders ungleichmäßig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine sogenannte Einführ schräge am Außenumfang der Durchzüge vorgesehen, die das Aufstecken der Rohre auf die Durchzüge erleichtert.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Durchzüge au ßen konisch ausgebildet, so daß die Rohrenden beim Aufstecken ent sprechend aufgeweitet oder aufgetulpt werden. Hierdurch ergibt sich eine optimale Lotspaltbildung, d. h. eine dichte und feste Verlötung. Im übrigen entfällt damit eine Querschnittseinschnürung, da Durchzug und Rohr innen fluchten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können entweder der Rohrbo den mit den Durchzügen oder die Rohre aus einem lotplattierten Blech einer Aluminiumlegierung hergestellt werden - dadurch befindet sich das Lot beim Lötprozeß in ausreichender Menge an der vorgesehenen Stelle, d. h. im Spaltbereich zwischen Durchzug und Rohr.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Die Rohr-Boden-Verbindung im Längsschnitt,

Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3: einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs form des Durchzuges,

Fig. 4: einen Querschnitt durch den Durchzug gemäß Fig. 3 und

Fig. 5: eine Draufsicht auf den Durchzug gemäß Fig. 3.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist diese Rohr-Boden-Verbindung Teil eines Wärmetauschers für Kraftfahrzeuge. Dieser Typ von Wärmetau scher kann ein Wasser-Luft-Kühler für die Motorkühlung oder ein La deluftkühler oder auch ein Flachrohrkondensator sein. Ein solcher Wärmetauscher besteht einerseits aus einem sogenannten Netz, d. h. aus Rohren und Rippen, wobei letztere zwischen den Flachrohren ange ordnet und mit diesen verlötet sind. Die Rohre sind endseitig mit den Rohrböden von Sammelkästen verbunden, und zwar in der Weise, daß sie mit entsprechenden Durchzügen des Rohrbodens verlötet sind. Er findungsgemäß sind aus einem Rohrboden 1, der in Fig. 1 nur als Ausschnitt des gesamten Rohrbodens dargestellt ist, Durchzüge in Richtung auf das Netz ausgestellt, wobei nur ein Durchzug 2 darge stellt ist. Die Herstellung solcher Durchzüge ist bekannt, wie ein gangs erwähnt, und kann durch Vorstanzen eines Loches und an schließendes Kragenziehen oder durch Reißen und Durchziehen erfol gen. Der Durchzug 2 weist an seinem Ende auf dem Außenumfang eine Fase 3 auf, die als sogenannte Einführschräge fungiert. Über diesen Durchzug 2 mit der Einführschräge 3 ist ein Flachrohr 4 geschoben bzw. gesteckt, so daß dessen Ende 4′ leicht klemmend am Außenumfang des Durchzuges anliegt. Vorzugsweise bestehen der Rohrboden 1 mit den Durchzügen 2 und das Rohr 4 aus einer Aluminiumlegierung, wobei entweder der Rohrboden oder das Rohr oder beide lotplattiert sind. Auf der Außenseite der Flachrohre 4 sind Rippen angeordnet, die in Fig. 1 nur auf einer Rohrseite mit der Bezugsziffer 6 angedeutet sind; die Wellrippen 6 sind an ihren Scheitelpunkten mit den Flach rohren 4 im Bereich der Lötstellen 7 verbunden. Die Flachrohrenden 4′ sind mit den Durchzügen 2 im Bereich des Spaltes zwischen Innenumfang der Flachrohrenden 4′ und Außenumfang der Durchzüge 2 verlötet, wobei das Lotangebot aus der Lotplattierung resultiert. Durch die Verlötung von Durchzug 2 und Ende 4′ des Flachrohres 4 er gibt sich im Bereich der Einführschräge 3 ein Lotmeniskus 5. Dieser gewährleistet eine gleichmäßige Verlötung über den gesamten Umfang der Rohr-Boden-Verbindung und damit die erforderliche Dichtheit und Festigkeit auf Anhieb.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt im Bereich des Durchzuges 2 und des Rohrendes 4′ in Höhe der Ebene II-II. Der Querschnitt des Flachrohrendes 4′ weist eine Länge a und eine Breite b auf, wobei dieses Verhältnis vorzugsweise größer als 6 : 1 ist. Durchzug 2 und Rohrende 4′ sind an den Längsseiten leicht ballig, d. h. die maximale Breite b liegt in der Mitte bei a/2. Deutlich sichtbar ist auch aus Fig. 2, daß sich der Durchzug 2 innerhalb des Querschnittes des Flachrohrendes 4′ befindet und allseits am Innenumfang anliegt. An den ebenen Längsseiten des Flachrohres sind außen Wellrippen angelötet, wobei nur einzelne Rippen 6 angedeutet sind. Nicht darge stellt sind sogenannte Turbulenzeinlagen, die sich im Inneren des Flachrohres 4 befinden können, und durch die innen angeordneten Durchzüge 2 an jedem Rohrende 4′ axial gesichert werden könnten.

Fig. 3, 4 und Fig. 5 zeigen eine weitere Ausführungsform für einen Durchzug 12, der aus einem Rohrboden 11 ausgeformt ist, und zwar durch ein kombiniertes Zieh- und Stanzwerkzeug. Der Durchzug 12, 12′ weist in seinem inneren Bereich eine im wesentlichen oval-zylindri sche Fläche auf, und zwar mit einer lichten Weite c für die Schmal seite. Die Außenumfangsfläche 13 bzw. 13′ des Durchzuges 12, 12′ ist dagegen konisch ausgebildet, d. h. sie weist gegenüber der Rohr längsachse 1 einen Winkel α bzw. β auf, der in der Zeichnung aller dings etwas übertrieben dargestellt ist - die tatsächlichen Werte für die Winkel α bzw. β werden im Bereich von 10° und weniger lie gen. Dabei kann der Winkel α im Bereich der runden Schmalseite 13 des Durchzuges 12 kleiner sein als der Winkel β im Bereich der fla chen Breitseite, insbesondere in deren Mitte 13′, so daß sich dort für das aufgesteckte Rohr eine leichte Balligkeit ergibt; diese Bal ligkeit ist aus der in Fig. 5 gestrichelt gezeichneten Konturlinie 17 erkennbar, die den Verlauf der Innenkante 17 der Stirnfläche des Flachrohres 14 darstellt. Die Herstellung eines solchen Durchzuges erfolgt einerseits mit dem erwähnten Zieh- und Stanzwerkzeug als Matrize und andererseits mit einem entsprechenden Gesenkstück als Matrize, die die beschriebene Außenkontur des Durchzuges definiert. Dabei wird der Durchzug 12 in seiner Tiefe t etwas abgestreckt, da das in der Ebene des Rohrbodens 11 vorhandene Material der Breite c ohne Streckung nur für eine relativ geringe Durchzugstiefe reichen würde. Die Flachrohre 14 werden durch das Aufstecken auf die koni schen Durchzüge 12 aufgeweitet und passen sich bei diesem Aufweit vorgang der Außenkontur des Durchzuges 12 an, so daß sie eine soge nannte Auftulpung 18 erhalten. Durch diese Geometrie von Durchzug und Rohr in Form einer Auftulpung wird ein gleichmäßiger Lötspalt gewährleistet, was eine Dichtlötung auf Anhieb ergibt. Darüber hin aus fluchten auch die Innenkonturen von Durchzug 12 und Flachrohr 14 (gleicher Strömungsquerschnitt 10 für Durchzug und Rohr), so daß sich durch den im Rohr angeordneten Durchzug keine Quer schnittsverengung und damit kein zusätzlicher Druckabfall mehr er gibt.

Claims

1. Wärmetauscher, insbesondere Kraftfahrzeugkühler, mit einem Netz, bestehend aus Flachrohren und Rippen, sowie mindestens einem Sammelkasten mit einem Rohrboden, der Durchzüge zur Auf nahme von und Verlötung mit den Flachrohren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchzüge (2, 12) in Richtung Netz (4, 6, 14) gerichtet und daß die Enden (4′, 18) der Flachrohre (4, 14) über die Durchzüge (2) gesteckt sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Flachrohre (4, 14) ein Verhältnis von Länge zu Breite (b) von größer als 5 : 1 aufweisen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchzüge (2) endseitig auf ihrem Außenumfang eine Fase (3), sogenannte Einführschräge, aufweisen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchzüge (12) auf ihrem Außenumfang (13) eine koni sche Form mit einem Konuswinkel von α bzw. β aufweisen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel α im Bereich der Schmalseiten (13) des Durchzuges (12) kleiner als der Konuswinkel β im Bereich der Breitseiten (13′) des Durchzuges (12′) ist.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Enden der Flachrohre (4, 14) eine Quer schnittserweiterung, d. h. eine sogenannte Auftulpung (18) auf weisen.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftulpung (18) dem Außenumfang des Durchzuges (12) angepaßt und durch das Aufstecken der Rohrenden erzeugt ist.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Durchzug (12) und Flachrohr (14) denselben Innenquer schnitt (10) aufweisen.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rohrboden (1, 11) und die Durchzüge (2, 12) aus lotplattiertem Blech einer Aluminiumlegierung beste hen.

10. Wärmetauscher nach einem Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rohre (4, 14) aus einem lotplattierten Blech einer Aluminiumlegierung bestehen.