DE69200027T2 - Wärmetauscher mit mehreren Rohrreihen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. - Google Patents

Wärmetauscher mit mehreren Rohrreihen, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

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DE69200027T2 DE92400666T DE69200027T DE69200027T2 DE 69200027 T2 DE69200027 T2 DE 69200027T2 DE 92400666 T DE92400666 T DE 92400666T DE 69200027 T DE69200027 T DE 69200027T DE 69200027 T2 DE69200027 T2 DE 69200027T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, enthaltend ein Bündel von parallel verlaufenden und in Reihen angeordneten Rohren mit entsprechenden Enden, die von einer mit Löchern versehenen Sammlerplatte aufgenommen werden, welche eventuell von Bunden umgeben sind.
  • Solche Wärmetauscher werden insbesondere in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor eingesetzt, um entweder die Kühlung des Motors oder die Beheizung des Fahrgastraums zu bewirken. Durch die Rohre des Bündels strömt dann eine Flüssigkeit, die der Kühlung des Motors dient, während zwischen den Rohren des Bündels Luft zirkuliert.
  • In bestimmten Fällen besitzen die Rohre des Bündels einen nicht kreisförmigen Querschnitt, insbesondere einen abgeflachten, ovalen, elliptischen oder länglichen Querschnitt, so daß der Druckverlust des durch den Wärmetauscher strömenden Luftstroms reduziert wird und die Wärmeleistungen des letzteren optimiert werden.
  • Bei den bekannten Wärmetauschern dieser Art sind in der Sammlerplatte soviele Löcher vorgesehen wie Rohre im Bündel, damit jedes Rohrende einzeln von einem Loch der Sammlerplatte auf genommen und dicht mit der Sammlerplatte und insbesondere mit dem eventuell vorhandenen Bund, der das Loch umgibt, verbunden ist.
  • Die Sammlerplatte, die auch als "Lochplatte" bezeichnet wird, hat im allgemeinen die Form einer Metallplatte, in der die entsprechenden Löcher und Bunde vorgesehen sind. Die Abdichtung zwischen jedem Rohrende und dem entsprechenden Bund wird somit entweder durch Einsetzen eines zusammendrückbaren Dichtungsrings, oder durch direktes Hartlöten erzielt, wobei das Rohr dann mit einer leicht schmelzbaren Metallplattierung versehen ist.
  • Da diese Wärmetauscher aus mehreren Rohrreihen bestehen, muß die Sammlerplatte auch mehrere Lochreihen enthalten, die voneinander durch einen bestimmten Achsabstand innerhalb einer gleichen Reihe und durch einen weiteren Achsabstand von einer Reihe zur anderen getrennt sind. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Löchern der Sammlerplatte ist somit eine Materialdicke vorhanden, die aus Gründen der mechanischen Festigkeit der Sammlerplatte nicht unter einen Mindestwert absinken darf, wobei dieser Mindestwert im wesentlichen für die Herstellung der Bunde für den Fall unentbehrlich ist, daß die Sammlerplatte solche aufweist.
  • Daraus ergibt sich, daß es nicht möglich ist, die Abmessungen der Rohre und der Abstände und somit die Wärmeleistungen des Wärmetauschers zu optimieren, und zwar für bestimmte Abmessungen der Sammlerplatte.
  • Die Erfindung hat insbesondere den Zweck, diese Schwierigkeiten zu überwinden.
  • Daher schlägt sie einen Wärmetauscher vor, der ein Bündel von parallel und in Reihen angeordneten Rohren enthält, deren Enden von einer mit Löchern versehenen Sammlerplatte aufgenommen werden, die eventuell von Bunden umgeben sind.
  • Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung nimmt jedes Loch des Sammlers die entsprechenden Enden mehrerer angrenzender Rohre auf und sind die Enden der vom gleichen Loch des Sammlers aufgenommenen Rohre direkt in diesem Loch hartverlötet.
  • Unter diesen Bedingungen kann der Achsabstand oder die Teilung der Rohre auf einen Mindestwert gebracht werden. Somit lassen sich die Leistungen des Wärmetauschers optimieren, und zwar für Minimalabmessungen der Sammlerplatte.
  • Da jedes Loch der Sammlerplatte die jeweiligen Enden mehrerer Rohre aufnimmt und außerdem von einem Bund umgeben sein kann, ist die Sammlerplatte somit versteift und daraus ergibt sich eine bessere Druckfestigkeit.
  • Die Enden der Rohre sind abgeflacht und der Querschnitt des Lochs entspricht damit der Verbindung der Rohrquerschnitte.
  • Bei einer vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung weist jedes Loch der Sammlerplatte einen allgemein länglichen Querschnitt auf, der durch zwei parallel verlaufende Seiten und zwei halbkreisförmige Seiten begrenzt wird.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere eine Sammlerplatte, deren Löcher mit Bunden versehen sind.
  • In der nachfolgenden Beschreibung, die lediglich als Beispiel gegeben wird, wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die folgendes darstellen:
  • - Figur 1 ist ein Teil-Längs schnitt eines Wärmetauschers, dessen Rohre an einer Sammlerplatte hartverlötet sind.
  • - Figur 2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie I-I gemäß Figur 1.
  • - Figur 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus Figur 2.
  • - Figur 4 ist eine Ansicht des Details A aus Figur 3 in vergrößertem Maßstab, und
  • - Figur 5 ist eine Teil-Querschnittansicht entlang der Linie III-III aus Figur 4.
  • Bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 5, worauf nunmehr Bezug genommen wird, enthält der Wärmetauscher eine Sammlerplatte 70 aus Metall von allgemein rechteckiger Form, die einen Steg 72 einschließt, welcher durch zwei Längskanten 74 begrenzt wird (Figur 2). Jede derselben enthält einen Teil 76, der sich in einem rechten Winkel im Verhältnis zur Ebene des Stegs 72 erstreckt, einen Teil 78, der sich lotrecht zum Teil 76 erstreckt, und einen Teil 80, der sich lotrecht zum Teil 78 erstreckt und dessen freie Kante umklappbare Klammern 82 bildet.
  • Der Steg 72 enthält eine Vielzahl von länglichen Löchern 84 von länglicher Ausbildung, deren größte Abmessung sich lotrecht zu den beiden Längsseiten der Sammlerplatte erstreckt. Jedes der Löcher 84 ist von einem Bund 86 von länglicher Ausbildung umgeben, der durch zwei gerade, parallel verlaufende Kanten 78 und zwei halbkreisförmige Kanten 90 umgeben ist (Figur 3).
  • Die Löcher 84 sind voneinander durch einen Achsabstand E getrennt und jedes Loch 84 ist für die Aufnahme der jeweiligen Enden 92 von zwei angebauten Rohren 94 vorgesehen, die zu zwei angrenzenden Reihen gehören.
  • In dem Beispiel handelt es sich bei den Rohren 94 um Flachrohre, deren Querschnitt durch zwei flache, parallel verlaufende Kanten definiert ist, die miteinander durch zwei abgerundete, halbkreisförmige Kanten verbunden sind (Figur 2). Die beiden angrenzenden Rohre 94 sind voneinander durch eine Teilung P getrennt (Figur 2 und 3). Die Enden 92 der Rohre 94 sind leicht verformt, so daß jedes Ende durch zwei flache, parallel verlaufende Kanten 96, eine halbkreisförmige Kante 98 und eine kurze, flache Kante 100 begrenzt ist (Figur 3 und 4).
  • Die beiden im gleichen Loch 84 liegenden Enden 92 sind mit ihren kurzen Kanten 100 verbunden, wobei die entsprechenden Kanten 98 einander gegenüberliegen.
  • Die Rohre 94 bestehen aus Metall und sind mit einer leicht schmelzbaren Plattierung versehen, um das jeweilige Hartlöten von zwei Enden 92 im Bund 86 eines Lochs 84 zu ermöglichen.
  • Um den Wärmetauscher zusammenzubauen, wird zunächst ein Bündel gebildet, welches aus einer Vielzahl von Rohrpaaren 94 besteht, zwischen denen sinusförmige Rippen 102 angeordnet sind (Figur 1). Die Rohrenden 92 des Bündels werden dann paarweise in die entsprechenden Löcher 84 der Sammlerplatte 70 eingeführt. Dann werden die Enden 92 in die in Figur 3 dargestellte Form gebracht und bei 106 leicht erweitert, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, und anschließend wird die Einheit hartverlötet, wobei eine Hartlötverbindung 104 entsteht, die sich aus der Verschmelzung der die Wand der Rohre bedeckenden Metallegierung ergibt. Dann wird ein Dichtungsring 108 am gesamten Kreisumfang der Sammlerplatte 70 angeordnet und in die so hergestellte Rille wird der Umfangswulst 112 einer Wand 110 eingesetzt, die dazu bestimmt ist, eine Endkammer zu bilden. Die Klammern 82 werden dann, wie in Figur 2 dargestellt, umgeschlagen, um das Zusammendrücken des Dichtungsrings 108 zu gewährleisten und eine dichte Verbindung zwischen der Sammlerplatte 70 und der Wand 110 herbeizuführen.
  • In der Praxis ist es schwierig, die beiden flachen Kanten 96 im rechten Winkel direkt mit der kurzen, flachen Kante 100 eines Rohrs 94 zu verbinden und es besteht immer eine abgerundete Kante 114 mit geringem Halbmesser (Figur 4). Anschließend müßte nach Einführung der beiden Enden 92 der beiden Rohre 94 in das von dem Bund 86 umgebene Loch 84 normalerweise ein Leerraum zwischen dem Bund 86 und den beiden abgerundeten Kanten 114 der Rohre entstanden sein. Dieser Leerraum wäre durch die Hartlötung umso schwieriger auszufüllen, je größer der Krümmungshalbmesser der abgerundeten Kanten 114 wäre. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, enthält das Loch 84 ein Mundstück 116, welches am Bund 96 vorgesehen ist und sich der Form der beiden abgerundeten Kanten 114 der Rohre 94 anpassen kann. Tatsächlich enthält das Loch 84 zwei einander gegenüberliegende Mundstücke 116, die an den beiden Kanten 88 des Bunds 86 überstehen, um so den zwischen den Enden 92 der beiden angrenzenden Rohre 94 gebildeten Raum auszufüllen.
  • Bei den verschiedenen vorgenannten Ausführungsformen ist das andere Ende des Bündels vorteilhafterweise mit einer entsprechenden Sammlerplatte versehen.
  • Obschon die Erfindung unter Bezugnahme auf Rohre mit kreisförmigem Querschnitt beschrieben wurde, ist davon auszugehen, daß sie auch auf Rohre mit kreisförmigem Querschnitt Anwendung findet, sofern Löcher von geeigneter Form in der Sammlerplatte vorgesehen werden.
  • Man wird verstehen, daß es dank der Erfindung möglich ist, einen Wärmetauscher mit einer Mindestteilung zwischen zwei Rohren von zwei angrenzenden Reihen zu realisieren. Daraus ergeben sich optimale Leistungen bei einer Mindestbreite der Sammlerplatte, während gleichzeitig die Druckfestigkeit der Rohre verbessert wird.

Claims (6)

1. Wärmetauscher, enthaltend ein Bündel von in Reihen angeordneten Rohren, deren jeweilige Enden von einer mit Löchern versehenen Sammlerplatte aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Loch (84) der Sammlerplatte (70) die entsprechenden Enden (92) mehrerer angrenzender Rohre (94) aufnimmt und daß die Enden (92) angrenzender Rohre (94), die vom gleichen Loch (84) aufgenommen werden, direkt in diesem Loch hartverlötet sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (92) der Rohre abgeflacht sind und daß der Querschnitt des Lochs (84) der Zusammenfassung der Querschnitte der Rohrenden entspricht.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (84) einen allgemein länglichen Querschnitt besitzt, der durch zwei parallel verlaufende gerade Seiten (88) und durch zwei halbkreisförmige Seiten (90) begrenzt wird.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (84) gegenüberliegende Mundstücke (116) aufweisen, um den zwischen den Enden (92) der beiden angrenzenden Rohre gebildeten Raum aus zufüllen.
5. Wärmetauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (92) der Rohre (94) zu verschiedenen Reihen des Bündels gehören.
6. Wärmetauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Loch (84) mit einem Bund (86) versehen ist.
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