DE69211140T2

DE69211140T2 - Verteiler für parallelfluss-wärmetauscher

Info

Publication number: DE69211140T2
Application number: DE69211140T
Authority: DE
Inventors: Harvey Creamer; Lionel Lejeune; Donald Mathews; Peter Watson
Original assignee: Insilco Corp
Current assignee: Thermarsys Corp (ndgesdstaates Delaware) Mon
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2012-08-22
Also published as: EP0598064B1; ES2072242T3; EP0598064A4; WO1993004335A1; CA2116351C; EP0598064A1; JPH06508916A; DE598064T1; GR950300027T1; KR0134668B1; US5125454A; ES2072242T1; ATE138732T1; DK0598064T3; CA2116351A1; AU2513292A; DE69211140D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung richtet sich auf das Gebiet von Verteileranordnungen zur Verwendung bei Wärmeaustauschern, insbesondere Wärmeaustauschern für Kühl anwendungen.
e Wärmeaustauscher für Kühlanwendungen, insbesondere Kondensatoren und Verdampfer, sind verhältnismäßig hohen inneren Kühlmitteldrücken ausgesetzt. Ferner ist bei solchen Wärmeaustauschern keinerlei Lecken von Kühlmittel an die Atmosphäre zulässig, und sie werden daher mit möglichst wenig Herstellungsanschlüssen oder -verbindungen ausgeführt. Wo Herstellungsanschlüsse notwendig sind, müssen ihre Verbindungsstellen eine wirtschaftliche Herstellung mit hoher Wahrscheinlichkeit, daß sie nicht lecken werden, ermöglichen.
Kraftfahrzeugkondensatoren sind normalerweise mit einem einzigen Stück eines Kühlmittelrohrs gebaut worden, das in einer Serpentinenform mit einem Einlaß am einen Ende und einem Auslaß am anderen Ende eingebaut wurde. In bestimmten Fällen werden zwei oder mehr solcher Serpentinen- oder Schlangenspulen in einer ineinandergefügten Form eingebaut, so daß sich ein Mehrfachweg für die Kühlmittelströmung quer zur Luftströmung ergibt. Die Enden der getrennten Schlangenspulen werden mit gemeinsamen Verteilern verbunden. Dieses Konzept von Mehrfachströmungswegen wird zu demjenigen erweitert, was man einen "Parallelströmungs-Wärmeaustauscher" nennt, in welchem alle Kühlmittelrohre gerade und parallel zueinander verlaufen, wobei die einzelnen Enden dieser Rohre jeweils mit Einlaß- und Auslaßverteilern verbunden sind. Diese Form wird gewöhnlich beim Bau von Motorkühlern, Ölkühlern und in letzter Zeit auch Luftaufbereitungskondensatoren angewendet.
Eine Kondensatoranwendung mit Parallelströmung war in der Praxis schwieriger zu verwirklichen, da mehrfache Hochdruckverbindungen erforderlich sind. Auch die mit der Freigabe von üblichen Kühlmitteln verbundenen atmosphärischen Probleme haben den Wechsel zu neueren, mehr chlorierten Kühlmitteln, wie R-134A, notwendig gemacht. Das Kühlmittel R-134A ist nicht so wirksam wie die Kühlmittel R-12 und arbeitet auch bei höherem Druck als die Kühlmittel R-12. Die geringere Wirksamkeit des Kühlmittels R-134A erfordert eine Kondensatorbauweise, die nicht nur wirksamer ist, wie Parallelströmungsbauweise, sondern die auch in der Lage ist, höheren internen Betriebsdrücken standzuhalten.
Verteiler für Mehrfachrohre, die höheren Innendrücken standhalten, können am besten mit einem rohrformigen Verteiler verwirklicht werden, dessen Querschnitt zur Erzielung der höchsten Festigkeit kreisförmig ist, wie in Fig.1 gezeigt. Das US Patent Nr. 4 825 941 (Hoshino et al) ist ein Beispiel für einen solchen Verteiler mit kreisförmigem Querschnitt. Der Hauptnachteil des rohrförmigen Verteilers mit kreisförmigem Querschnitt ist die Schwierigkeit, die Reihe von Löchern in jedem Verteiler zur Aufnahme der mehrfachen parallelen Kühlmittelrohre zu bohren. Auch bietet der rohrförmige Verteiler mit kreisformigem Querschnitt Schwierigkeiten für den Zusammenbau während der Herstellung. Eine Teillösung dieser Probleme besteht darin, eine Seite jedes Verteilerrohrs abzuflachen, wie in Fig.2 gezeigt, um einen D-förmigen Querschnitt zu erzielen, der leichter durchbohrt und anschließend zusammengebaut werden kann. Jedoch ist das Einsetzen der Rohre in den Verteiler immer noch schwierig. Bei einigen wärmeaustauschermodellen ist es auch erforderlich, Prallflächen in jeden Verteiler einzusetzen, um eine Kühlmittelströmung mit mehrfachem Durchtritt zu erzeugen. Das Einsetzen der Prallflächen in einen rohrförmigen Verteiler kann ebenfalls beim Zusammenbauen während der Herstellung Schwierigkeiten bereiten.
Dementsprechend wurde vorgeschlagen, einen zweiteiligen Verteiler zu verwenden&sub1; der aus einer Behälterwand oder einem Behälter und einer Sammelplatte besteht. Bei einem solchen Aufbau, wie er in Fig.2 der US-Patentschrift 4 938 284 (Howells) gezeigt ist, ist die Behälterwand mit nach innen weisenden Nuten versehen, und die Behälterwand wird in Eingriff mit der Sammelplatte geschoben, die eben ist. Wie in Fig.5 des Howells-Patents gezeigt, kann alternativ die Behälterwand mit nach innen gekrümmten Seitenwandteilen und die Sammelplatte mit aufgebogenen Längskanten zum Greifeingriff mit den Seitenwandteilen der Behälterwand ausgebildet werden, wenn die Behälterwand in Eingriff mit der Sammelplatte geschoben wird. Bei beiden Bauweisen wird der Behälter oder die Behälterwand vor dem Zusammenbau mit einem Lötmaterial und Flußmittel beschichtet, um ihre Befestigung an der Sammelplatte beim Zusammenbau zu ermöglichen.
Obwohl die im Howells-Patent gezeigte Bauweise sowohl eine mechanische als auch metallurgische Bindung zwischen Behälter bzw. Behälterwand und Sammelplatte ergibt, muß ein ausreichender Spielraum zwischen der Behälterwand und der Sammelplatte vorgesehen werden, um das Gleiten der einen auf die andere zu ermöglichen. Dieser Spielraum verhindert den für ein wirksames Löten erforderlichen guten Paßsitz. Ferner ist es oftmals erwünscht, Prallbleche oder Prallflächen in der zusammengebauten Behälter- und Sammelplattenanordnung zur Einstellung des Strömungsweges vorzusehen. Wenn Behälter bzw. Behälterwand und Sammelplatte durch Ineinandergleiten zusammengebaut sind, ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, Prallflächen zwischen denselben vor dem Zusammenbau einzusetzen.
Bei einer anderen Bauweise ist der Behälter bzw. die Behälterwand mit einem Flansch versehen, Lappen oder Vorsprünge werden an der Sammelplatte angebracht, eine Dichtung wird zwischen die Sammelplatte und den Behälter eingesetzt und die Lappen oder Vorsprünge werden über den Behälterflansch gefalzt. Beispiele einer solchen Bauweise sind in den USA-Patentschriften Nr. 4 455 728 (Hesse), Nr. 4 531 578 (Stay et al) und Nr. 4 600 051 (Wehrman) gezeigt. Eine Leckabdichtung wird durch Zusammendrücken der Dichtung erreicht. Jedoch reicht das Zusammendrücken der Dichtung nicht aus, um Sammelplatte und Behälter unter den in Kondensatoren anzutreffenden hohen Drücken abzudichten.
Eine Verteileranordnung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10 ist aus US-A-5 036 914, insbesondere Figuren 1 und 2, bekannt. Dieser Stand der Technik beschreibt eine Verteileranordnung zur Verwendung in einem Wärmeaustauscher mit einer einheitlichen Behälterwand, die einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt. Der Außendurchmesser der Endplatte ist so bemessen, daß er etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Behälterwand, um das Einsetzen der Endplatte in die Behälterwand zu ermöglichen. Die gegenüberliegenden Kanten von Behälterwand und Endplatte werden sodann durch Löten miteinander verbunden. Eine Anzahl von Öffnungen ist in der Endplatte für das Einsetzen von flachen Rohren vorgesehen. Es hat sich herausgestellt, daß diese zweiteilige Bauweise für das Verteilerrohr mit der in die Behälterwand eingesetzten Endplatte keinen ausreichenden Widerstand für den Druck eines durch das Verteilerrohr fließenden Kühlmittels bietet. Es ermöglicht auch nicht das Einsetzen der Prallflächen, die zur Erzeugung einer Kühlmittelströmung mit mehrfachem Durchgang erforderlich sind. Schließlich ist keine Vorsorge für das Verbinden von Rohren und Prallflächen mit dem Verteilerrohr oder Sammelrohr durch Löten oder für die Materialien getroffen, die ein solches Verbinden durch Löten ermöglichen. Auf die Lösung des obigen und anderer Probleme ist die vorliegende Erfindung gerichtet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Hauptziel der Erfindung, eine Verteileranordnung für Wärmeaustauscher zu schaffen, die hohen inneren Betriebsdrücken standhalten kann.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Verteileranordnung für Wärmeaustauscher zu schaffen, welche eine außerordentlich feste und gleichförmige metallurgische Bindung zwischen Behälterwand und Sammelplatte oder Verteilerplatte anwendet.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Verteileranordnung für Wärmeaustauscher zu schaffen, welche einfacher und billiger zusammenzubauen ist.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden erreicht durch die Schaffung einer Verteileranordnung gemäß Anspruch 1 und eines Verfahrens zur Herstellung einer Verteileranordnung gemäß Anspruch 10. Die Verteileranordnung weist eine einheitliche Behälterwand mit einem halbkreisförmigen Querschnitt und eine einheitliche Sammelplatte auf, die ebenfalls einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt, wobei der Außendurchmesser der Behälterwand im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Sammelplatte ist, damit die Behälterwand in die Sammelplatte eingesetzt werden kann.
Die Behälterwand weist eine Innenwand, eine Außenwand und zwei untere Kanten zwischen der Innen- und Außenwand auf. Die Sammelplatte weist eine Innenwand, eine Außenwand und zwei obere Kanten zwischen der Innen- und Außenwand auf. Eine Anzahl von die Sammelplatte quer durchsetzenden Rohröffnungen ist längs ihrer Längsmittellinie zur Aufnahme der Rohre des Kondensators oder Verdampfers vorgesehen. Vorzugsweise ist ein Flansch oder eine Lippe rings um die Rohröffnungen vorgesehen, um sowohl eine Rohreinführung als auch eine Verbindungsübergangstasche zu bilden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Anzahl von gegenüberliegenden Querschlitzen durch Behälterwand und Sammelplatte längs ihrer Längsmittellinien ausgebildet, um Prallflächen in denselben aufzunehmen, um Behälterfläche und Sammelplatte beim Zusammenbau aneinander festzulegen und das Strömungsmuster bei Gebrauch einzustellen. Die prallflächen sind so geformt, daß sie an den Innenwänden und Seiten der Schlitze eingreifen und bestehen aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Materialien, die für Ofenlötung geeignet sind, so daß beim Löten der Verteileranordnung in einem Hochtemperatur-Lötofen die Prallflächen an die Behälterwand und die Sammelplatte angelötet werden.
Bei einer weiterentwicklung der Erfindung wird die Behälterwand durch Extrudieren und die Sammelplatte durch Prägen oder Pressen hergestellt. Beide sind aus Aluminium- und Aluminiumlegierungs-Materialien hergestellt, die für Ofenlötung geeignet sind, wobei wenigstens eine der aneinanderliegenden Oberflächen mit einem Lötmaterialüberzug für niedrige Temperaturen beschichtet ist, so daß, wenn Behälterwand, Sammelplatte und Rohre zusammengebaut, aneinanderfestgelegt und in einem Hochtemperatur-Lötofen verlötet werden, das Überzugsmaterial das Lötmaterial zum Verläten der Rohre mit der Sammelplatte und der Sammelplatte mit der Behälterwand ergibt.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Sammelplatte durch Formen oder Prägen aus einer Überzugs- Aluminiumlötschicht hergestellt. Die Behälterwand wird durch Formen oder Prägen aus Aluminiumlötschicht gebildet, die beschichtet sein kann oder nicht.
Die Prallflächen werden ebenfalls aus Aluminium- und Aluminiumlegierungs-Materialien gebildet, die für die Ofenlötung geeignet sind, so daß beim Löten der Verteileranordnung in einem Hochtemperatur-Lötofen die Prallflächen an der Behälterwand und der Sammelplatte angelötet werden.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können ein Halter oder Vorsprünge zum Festlegen eines Halters einstückig mit der Sammelplatte ausgebildet werden.
Ein besseres Verständnis der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird erreicht, wenn die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Figuren betrachtet wird, in welchem gleiche Bezugszeichen für die gleichen Teile in den verschiedenen Figuren verwendet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Figur 1 ist eine teilweise weggeschnittene Schrägansicht einer Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 ist ein Querschnitt der in Fig.1 gezeigten Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung längs der Linie 2-2 in Fig.1.
Figur 3 ist ein Querschnitt der in Fig. 1 gezeigten Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung längs der Linie 3-3 in Fig.1.
Figur 4 ein Querschnitt der erfindungsgemäßen Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung, wobei Behälterwand, Sammelplatte und Prallflächen nicht zusammengebaut sind.
Figur 5 ist eine teilweise weggeschnittene Schrägansicht einer Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 6 ist ein Querschnitt der in Fig.5 gezeigten Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung längs der Linie 6-6 in Fig.5.
Figur 7 ist eine Teilseitenansicht der in Fig.5 gezeigten Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung, welche die Befestigung des Halters an der Sammelplatte zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In den Figuren 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung 100a dargestellt. Die Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung 100a weist eine Verteileranordnung 110 auf, in die eine Anzahl von parallelen Kondensator- oder Verdampf errohren 112 eingesetzt ist. Kühlrippen 114 können in üblicher Weise vorgesehen sein, wie in den Figuren 5 und 7 gezeigt.
Die Verteileranordnung 110 weist eine einheitliche Behälterwand 120 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt und eine einheitliche Sammelplatte 150 ebenfalls mit einem halbkreisförmigen Querschnitt auf. So weist das Innere der Verteileranordnung 110 einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, der ihr ermöglicht, höheren Innendrücken standzuhalten als D-förmige Verteileranordnungen.
Die Behälterwand 120 weist eine Innenwand 122, eine Außenwänd 124 und zwei untere Längskanten 130 auf, welche zwischen der Innen- und Außenwand 122 und 124 verlaufen.
Die Sammelplatte 150 besitzt eine Länge, die wesentlichen gleich der Länge der Behälterwand 120 ist, und weist eine Innenwand 152, eine Außenwand 154 im wesentlichen parallel zur Innenwand 152 sowie zwei obere Längskanten 160 auf, die sich zwischen der Innen- und Außenwand 152 und 154 erstrekken. Der Innendurchmesser der Sammelplatte 150 ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Behälterwand 120, damit die Behälterwand 120 in die sammelplatte 150 eingesetzt werden kann.
Eine Anzahl von querverlaufenden Rohröffnungen 170 (Fig.3) durchsetzt die Sammelplatte 150 längs ihrer Längsmittellinie zur Aufnahme von Rohren 112 der Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung 100a. Flansche oder Lippen 172 sind rings um die Rohröffnungen 170 gebildet. Die Flansche 172 sind sehr gleichförmig ausgebildete Abschnitte, die der Innenkontur der Sammelplatte 150, d.h. der Kontur der Innenwand 152, folgen, wodurch sowohl eine Rohreinführung als auch eine Verbindungsübergangstasche gebildet wird.
Bei der ersten Ausführungsform der Verteileranordnung 110 gemäß der Erfindung ist die Behälterwand 120 vorzugsweise durch Extrudieren und die Sammelplatte 150 vorzugsweise durch Prägen hergestellt. Die Behälterwand 120 kann aus einer Aluminiumlegierung, wie AA3003 oder dergleichen, extrudiert werden, während die Sammelplatte 150 aus einer Aluminiumplatte einer zweckmäßigen Aluminiumlegierung, wie AA3003 oder dergleichen, beschichtet auf beiden Oberflächen mit Aluminiumlegierung, z.B. 4004, oder anderen geeigneten Lötlegierungen, hergestellt ist.
Eine Anzahl von gegenüberliegenden Querschlitzen 180 mit parallelen ebenen Wänden 182 (Figuren 1 und 4) durchsetzt die Behälterwand 120 und die Sammelplatte 150 längs ihrer Längsmittellinien zur Aufnahme von Prallflächen 190 in denselben, um Behälterwand 120 und Sammelplatte 150 während des Zusammenbaus aneinander festzulegen und die Strömungsverteilung bei Gebrauch einzustellen. Die Prallfächen 190 sind so geformt, daß sie einen dichten Paßsitz mit der Innenwand 122 der Behälterwand 120 und der Innenwand 152 der Sammelplatte 150 sowie den Innenwänden 182 der Schlitze 180 bilden und sich von der Außenwand 124 der Behälterwand 120 und der Außenwand 154 der Sammelplatte 150 nach außen erstrecken.
Wie am besten aus Fig.4 zu sehen, weist die Prallfläche 190 einen Behälterwandteil oder oberen Teil 192 auf, der in die Behälterwand 120 eingesetzt wird, einen inneren Sammelplattenteil oder unteren Teil 194, der in die Sammelplatte 150 eingesetzt wird und einen äußeren Sammelplattenteil oder unteren Teil 196, der sich von der Außenwand 154 der Sammelplatte 150 nach außen erstreckt. Der Behälterwandteil 192 weist ein Paar von gegenüberliegenden parallelen Seiten 192a auf, die im wesentlichen eben sind, sowie eine obere Kante 192b, die sich von der Außenwand 124 der Behälterwand 120 nach oben erstreckt. Die obere Kante 192b weist ein Paar von ebenen Außenabschnitten 192c, einen konvexen Mittelabschnitt 192d und zwei vertikale rechteckige Kerben 192e jeweils zwischen den Außenabschnitten 192c und dem Mittelabschnitt 192d auf. Der innere Sammelplattenteil 194 weist zwei gegenüberliegende parallele Seiten 194a auf, die im wesentlichen eben sind. Der äußere Sammelplattenteil 196 weist ferner zwei gegenüberliegende parallele Seiten 196 und eine konvexe untere Kante 196b auf. Die Seiten 192a sind von den Seiten 194a nach innen versetzt, so daß sie zwei obere Schultern 198a bilden, die an den unteren Kanten 130 der Behälterwand 120 angreifen und den inneren Sammelplattenteil 194 vom Behälterwandteil 192 trennen. Ferner sind die Seiten 194a gegen die Seiten 196a nach innen versetzt, so daß sie zwei untere Schultern 198b bilden, die an der Außenwand 152 der Sammelplatte 150 angreifen und den äußeren Sammelplattenabschnitt 196 vom inneren Sammelplattenteil 194 trennen.
Bei aus kreisförmigen oder halbkreisformigen Rohren gebildeten Verteilern, wie sie im Stand der Technik gezeigt sind, müssen innere Prallflächen von irgendeinem Ende her oder durch einen äußeren Schlitz eingesetzt werden, wie in dem Patent von Hoshino et al gezeigt. Die Anwendung der zweiteiligen Bauweise gemäß der Erfindung ermöglicht den Einbau von Prallflächen 190 vor dem Zusammenbauen von Behälterwand 120 und Sammelplatte 150.
Ein Halter 200 kann einstückig mit der Sammelplatte 150 ausgebildet werden, z.B. als ein ebener Abschnitt 202, der sich tangential nach oben vom halbkreisförmigen Abschnitt der Sammelplatte 150 längs einer Seite derselben erstreckt. Der Halter 200 kann zur Befestigung der Verteileranordnung 110 an einem anderen Bauteil, z.B. durch (nicht gezeigte) Schrauben verwendet werden, die durch Lscher 204 im Halter 200 eingesetzt werden.
Der Zusammenbau der Behälterwand 120 mit den Prallflächen 190 und der Sammelplatte 150 zu einer Einheit kann auch vor dem Zusammenbau der Verteileranordnung 110 mit den Rohren 112 durchgeführt werden. Da bei bestimmten Lötvorgängen die Verwendung eines Flußmittels erwünscht ist, kann das Flußmittel auf die aneinanderliegenden Oberflächen der Teile vor ihrem Zusammenbau aufgebracht werden. Beim Stand der Technik ist dieser Vorgang sehr kompliziert.
In den Figuren ist mit den Rohren 120 nur eine einzige Verteileranordnung zusammengebaut. Es ist jedoch klar, daß in der Praxis eine Verteileranordnung an den Rohren 120 an jedem Ende angebracht wird.
Die Behälterwand 120 wird vorzugsweise durch Extrudieren hergestellt. Die Sammelplatte 150 wird vorzugsweise durch Prägen hergestellt, kann jedoch auch durch Extrudieren hergestellt werden. Die Behälterwand 120 kann aus einer Aluminiumlegierung, wie AA3003 oder dergl., hergestellt werden, während die Sammelplatte 150 aus einer Aluminiumplatte einer zweckmäßigen Legierung auf Aluminiumbasis, wie AA3003 oder dergl., auf beiden Oberflächen mit Aluminiumlegierung, z.B. 4004, oder anderen geeigneten Lötlegierungen beschichtet, hergestellt wird.
Allgemein werden in der oben beschriebenen Weise die Behälterwand 120, die Sammelplatte 150 und die Prallflächen 190 bei der ersten Ausführungsform der Erfindung aus Aluminium- und Aluminiumlegierungs-Materialien hergestellt, die für das Löten geeignet sind, wobei wenigstens eine der aneinanderliegenden Oberflächen mit einer Lötmaterialbeschichtung für niedrige Temperatur hergestellt wird. Beispielsweise kann eine billigere extrudierte Legierung für die Behälterwand 120 verwendet werden, während eine Lötüberzugsplatte für die Sammelplatte 150 verwendet werden kann. Wenn daher die Behälterwand 120, die Sammelplatte 150, die Prallflächen 190 und die Rohre 112 zusammengebaut, in ihrer Lage festgelegt und in einem Hochtemperatur-Lötofen verlötet sind, ergibt das Beschichtungsmaterial auf der Sammelplatte 150 das Lötmaterial zum Verlöten der Rohre 112 mit der Sammelplatte 150, der Sammelplatte 150 mit der Behälterwand 120 und der Prallflächen 190 mit der Behälterwand 120 und der Sammelplatte 150.
In den Figuren 5 bis 7 ist eine zweite Ausführungsform einer Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung 100b gemäß der Erfindung dargestellt. Die Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung 100b ist gleich ausgebildet wie die Verteiler- und Wärmeaustauscheranordnung 100a, die in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist jedoch der Halter 200 nicht einstückig mit der Sammelplatte 150 ausgebildet. Statt dessen sind im Abstand voneinander zwei Befestigungsvorsprünge 156 einstückig mit der Sammelplatte als tangential nach oben stehende Ansätze von einer der oberen Kanten 160 vorgesehen. Der Halter 200 ist als ein getrennter Teil vorgesehen.
Der Halter 200 weist einen ersten ebenen Teil 210, der an den Vorsprüngen 156 anliegt, einen zweiten gekrümmten Teil 212 zur Anlage an der oberen Wand 124 der Behälterwand 120 und einen Zwischenteil 214 zwischen dem ebenen Teil 210 und dem gekrümmten Teil 212 mit im Abstand von einander angeordneten Schlitzen 220 zur Aufnahme der Vorsprünge 156 in denselben auf. Eine hohle vertikale Rippe 222 ist längs der Mittellinie des Halters 200 ausgebildet.
Der Halter 200 wird an der Verteileranordnung 110 durch mit Nickel plattierte oder rostfreie Stahlschrauben 230 mechanisch befestigt, die in Löcher 232 in den Vorsprüngen 156 (Fig.6) und Löcher 234 im Halter 200 (Fig.6) eingesetzt werden. Eine metallurgische Bindung wird ebenfalls zwischen dem Halter 200 und den Vorsprüngen 156 und zwischen dem Halter 200 und der oberen Wand 124 der Behälterwand 120 nach dem Zusammenbau gebildet, wenn die Verteileranordnung 110 im Lötofen verlötet ist. Die Anordnung des Halters 200 kann verändert werden, indem die Stellen der Vorsprünge 156 an der Halteplatte 150 verändert werden. Der Halter 200 kann zur Befestigung der Verteileranordnung 110 an einem anderen Bauteil, beispielsweise durch (nicht gezeigte) Schrauben verwendet werden, die durch Löcher 204 im ebenen Teil 210 eingesetzt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Behälterwand 120, die Sammelplatte 150 und der Halter 200 sämtlich aus beschichteter Aluminiumlötplatte hergestellt, wie oben in Bezug auf die Sammelplatte 150 der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Statt dessen kann die Aluminiumlötschicht, aus der die Sammelplatte 150 und der Halter 200 hergestellt sind, beschichtet sein, jedoch diejenige, aus der die Behälterwand 120 hergestellt wird, nicht beschichtet sein. Da die Lötplatte nicht extrudiert werden kann, werden Behälterwand 120, Sammelplatte 150 und Halter 200 durch übliche Form- oder Prägeverfahren hergestellt. Die Verwendung einer Lötschicht oder Lötplatte für die Behälterwand 120 vermindert das Gewicht der Anordnung und verstärkt die Lötlinie oder Lötverbindungen zwischen den Teilen.
Es wird bemerkt, daß innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche die Erfindung auch anders ausgeführt werden kann, als sie speziell beschrieben wurde.

Claims

1. Verteileranordnung (100a,200a) zur Verwendung bei einem Innendruck-Wärmeaustauscher mit einer Anzahl von parallelen Rohren (112), wobei die Verteileranordnung aufweist:

eine einheitliche Behälterwand (120) mit halbkreisförmigem Querschnitt, wobei die Behälterwand (120) eine Innenwand (122), eine Außenwand (124) und zwei untere Längskanten (130) zwischen Innen- und Außenwand (122, 124) aufweist; und

eine einheitliche Sammelplatte (150) mit halbkreisförmigem Querschnitt, deren Länge im wesentlichen gleich der Länge der Behälterwand (120) ist, wobei die Sammelplatte (150) eine Innenwand (152), eine Außenwand (154) und zwei obere Längskanten (160) zwischen Innen- und Außenwand (152,154) aufweist, die Sammelplatte (150) eine Anzahl von sie quer durchsetzenden Rohröffnungen (170) zur Aufnahme der Rohre (112) des Wärmeaustauschers aufweist; und

die Sammelpiatte (150) und die Behälterwand (120) im wesentlichen längs der ganzen Längserstreckung ihrer aneinanderliegenden Oberflächen zusammengelötet sind;

dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelplatte (150) einen im wesentlichen dem Außendurchmesser der Behälterwand (120) gleichen Innendurchmesser aufweist, die unteren Kanten (130) der Behälterwand (120) in die Sammelplatte (150) eingesetzt sind, wodurch die Außenwand (124) der Behälterwand (120) nahe den unteren Kanten (130) an der Innenwand (152) der Sammelplatte (150) nahe deren oberen Kanten (160) anliegt; und

Behälterwand (120) und Sammelplatte (150) aus Aluminium- und Aluminiumslegierungs-Materialien bestehen, die für Ofenlötung geeignet sind, wobei wenigstens eine der aneinanderliegenden Oberflächen mit einem Lötmaterialüberzug fur niedrige Temperaturen hergestellt ist.

2. Verteileranordnung nach Anspruch 1,welche einen einstükkig mit der Sammelplatte ausgebildeten Halter aufweist.

3. Verteileranordnung nach Anspruch 2, bei welcher der Halter aus einem ebenen Abschnitt besteht, der sich längs einer Seite der Sammelplatte tangential nach oben erstreckt.

4. Verteileranordnung nach Anspruch 1, welche einen am Behälter und an der Sammelplatte befestigten Halter aufweist.

5. Verteileranordnung nach Anspruch 4, bei welcher die Sammelplatte eine einstückig damit ausgebildete Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Halters an der Sammelplatte aufweist.

6. Verteileranordnung nach Anspruch 4, bei welcher die Befestigungsvorrichtung als ein von den oberen Kanten der Sammelplatte tangential nach oben stehender Ansatz ausgebildet ist.

7. Verteileranordnung nach Anspruch 6, bei welcher der Halter einen ersten ebenen Abschnitt, der gegen die Befestigungseinrichtung drückt, einen zweiten gekrümmten Abschnitt zur passenden Anlage an der Außenwand der Behälterwand und einen Zwischenabschnitt aufweist, der Schlitze zur Aufnahme der sie durchsetzenden Befestigungseinrichtung besitzt.

8. Verteileranordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Sammelplatte rings um die Rohröffnungen ausgebildete Flansche aufweist, wobei die Flansche der Innenkontur der Innenwand der Sammelplatte folgen.

9. Verteileranordnung nach Anspruch 1, bei welcher Behälterwand und Sammelplatte von einer Anzahl von gegenüberliegenden Querschlitzen entlang ihrer Längsmittellinien durchsetzt sind, und welche eine Anzahl von in den Schlitzen aufgenommenen Prallflächen aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Verteileranordnung zur Verwendung mit einem Innendruck-Wärmeaustauscher, der eine Anzahl von parallelen Rohren (112) aufweist, welches die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Ausbilden einer einheitlichen Sammelplatte (150) und einer einheitlichen Behälterwand (120) mit im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt, wobei Sammelplatte (150) und Behälterwand (120) Innen- und Außenflächen (152,122 und 154,124) aufweisen, die Sammelplatte (150) obere Längskanten (160) zwischen ihrer Innen- und Außenfläche (152,154) aufweist, die Behälterwand (120) untere Längskanten (130) zwischen ihrer Innen- und Außenfläche (122,124) aufweist;

(b) Ausbilden einer Anzahl von Rohren (112), die so geformt sind, daß sie in den Rohraufnahmeöffnungen (170) jeder Sammelplatte (150) aufgenommen werden;

(c) Zusammenbauen der Behälterwand (120) mit der Sammelplatte (150);

(d) nach dem Schritt (c) Zusammenbauen der Rohre (112) mit der Sammelplatte (150); und

(e) nach den Schritten (c) und (d) Verlöten der zusammengebauten Behälterwand (120) und Sammelplatte (150) in einem Hochtemperatur-Lötofen;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt:

(f) Ausbilden einer Anzahl von die Sammelplatte (150) durchsetzenden, querverlaufenden Prallflächenaufnahmeschlitzen (180) und Ausbilden einer Anzahl von die Behälterwand (120) durchsetzenden, querverlaufenden Prallflächenaufnahmeschlitzen (180), die mit den die Sammelplatte (150) durchsetzenden Prallflächenaufnahmeschlitzen (180) ausgerichtet sind; und

(g) Ausbilden einer Anzahl von Prallflächen (190) aus einem für Ofenlötung geeigneten Material, die so geformt sind, daß sie einen Paßsitz zwischen den Innenwänden (152,122) der Sammelplatte (150) und der Behälterwand (120) bilden und von den Außenwänden (124,154) der Behälterwand (120) und der Sammelplatte (150) durch die darin enthaltenen Schlitze (180) nach außen stehen; sowie

(h) vor dem Schritt (c) Einsetzen der Prallflächen (190) in die Schlitze (180) in der Sammelplatte (150) oder der Behälterwand (120); und bei welchem

im Schritt (a) die Sammelplatte (150) mit einem Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Behälterwand (120) ausgebildet wird, die Behälterwand (120) und die Sammelplatte (150) aus Aluminium- und Aluminiumlegierungs-Materialien hergestellt werden, die für Ofenlötung geeignet sind, und die Innen- und Außenfläche wenigstens der Sammelplatte (150) oder der Behälterwand (120) mit einer Lötlegierung überzogen sind; und bei welchem im Schritt (d) die Behälterwand (120) derart mit der Sammelplatte (150) zusammengebaut wird, daß die Außenfläche der Behälterwand (120) nahe deren unteren Kanten (130) an der Innenfläche der Sammelplatte (150) nahe deren oberen Kanten (160) anliegt; und bei welchem im Schritt (e) die Rohre (112) und die Prallflächen (190) ebenfalls eingeschlossen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem im Schritt (a) die Behälterwand durch Extrudieren aus einer Aluminiumlegierung und die Sammelplatte durch Pressen aus mit einer Lötlegierung beschichtetem Aluminumblech hergestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem im Schritt (a) die Behälterwand und die Sammelplatte aus Aluminumlötblech durch übliches Formen oder Pressen hergestellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem im Schritt (a) die Innen- und Außenflächen sowohl der Sammelplatte als auch der Behälterwand überzogen werden.

14. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem ein Flußmittel auf die aneinanderliegenden Oberflächen von Sammelplatte, Behälterwand und Prallflächen vor deren Zusammenbau aufgebracht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem im Schritt (a) die Sammelplatte mit einem einstückigen Halter ausgebildet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12, welches den weiteren Schritt umfaßt, daß ein Halter aus Aluminiumlötblech gebildet wird, wobei der Halter einen gekrümmten Abschnitt zur passenden Anlage an der Außenflzche der Behälterwand aufweist, und daß der Halter mit der Behälterwand vor dem Schritt (h) zusammengebaut wird.