DE9318525U1 - Aluminum water / air heat exchanger for motor vehicles - Google Patents
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Description
Wasser/Luft-Wärmetauscher aus Aluminium für KraftfahrzeugeWater/air heat exchangers made of aluminium for motor vehicles
Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung und Ergänzung des Gegenstands der älteren deutschen Gebrauchsmusteranmeldung G 93 09 822.7 derselben Anmelderin. Der Gegenstand der älteren Anmeldung wird, soweit mit dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung verträglich, ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.The invention relates to a further development and extension of the subject matter of the older German utility model application G 93 09 822.7 of the same applicant. The subject matter of the older application is expressly made the subject matter of the present application, insofar as it is compatible with the subject matter of the present application.
In Übereinstimmung mit der genannten älteren Gebrauchsmusteranmeldung erfolgt dabei auch hier eine Gattungsbildung in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 10 unter Bezugnahme auf die EP-Al-326 813.In accordance with the aforementioned older utility model application, here too a generic form is created in the subordinate claims 1 and 10 with reference to EP-Al-326 813.
Ebenso liegt der-vorliegenden Anmeldung dieselbe Aufgabenstellung zugrunde, nämlich einen Wärmetauscher der gattungsgemäßen, also aus der genannten EP-Al-326 813 an sich bekannten Bauart sowohl kostenmäßig als auch funktionsmäßig bei minimalem Materialeinsatz weiter zu optimieren.The present application is also based on the same task, namely to further optimize a heat exchanger of the generic type, i.e. the type known per se from the aforementioned EP-Al-326 813, both in terms of cost and functionality with minimal use of materials.
Wie in der älteren Anmeldung handelt es sich dabei auch hier um die spezielle Zielsetzung, den Wärmetauscher im Rahmen der Aufgabenstellung vollständig recyceln zu können, wie dies im Kraftfahrzeugwesen jetzt zunehmend vorgeschrieben wird. Dies ergibt eine Bauweise, bei der beispielsweise keine gemischte Verwendung von Metall, Kunststoff oder anderen Materialien, wie etwa gummiartigen Materialien, mehr in Betracht gezogen wird.As in the earlier application, the specific objective here is to be able to fully recycle the heat exchanger within the scope of the task, as is now increasingly required in the automotive industry. This results in a design in which, for example, mixed use of metal, plastic or other materials, such as rubber-like materials, is no longer considered.
Wie auch im Falle der älteren Anmeldung ergibt sich die aufgabengemäße Optimierung nicht nur durch die Einzelmaßnahmen, hier gemäß den vorliegenden Ansprüchen 1 und 10, sondern insbesondere auch durch deren Kombination. Dabei wird jedoch bereits in den Einzelmerkmalen der Ansprüche 1 und 10 jeweils für sich ein erfinderischer Schritt gesehen.As in the case of the earlier application, the optimization of the task is not only achieved through the individual measures, here according to the present claims 1 and 10, but also in particular through their combination. However, the individual features of claims 1 and 10 are already seen as an inventive step in themselves.
Während die ältere Anmeldung auch einflutige Bauarten des Wärmetauschers mit einbezieht, befaßt sich die Erfindung speziell mit solchen Wärmetauschern, welche mindestens zweiflutig sind. Dabei sind die Kennzeichnungsmerkmale a., b. und c. von Anspruch 1 und von Anspruch 10 jeweils für sich bereits in der älteren Anmeldung offenbart bzw. beansprucht. Das Merkmal a. von Anspruch 1 ist darüber hinaus auch schon aus dem DE-Ul-G 88 16 940.4 vorbekannt, und zwar speziell für stranggepreßte zweiflutige Flachrohre.While the older application also includes single-flow designs of the heat exchanger, the invention specifically deals with heat exchangers that have at least two flows. The characterizing features a., b. and c. of claim 1 and of claim 10 are each already disclosed or claimed in the older application. The feature a. of claim 1 is also already known from DE-Ul-G 88 16 940.4, specifically for extruded two-flow flat tubes.
Sowohl Anspruch 1 als auch Anspruch 10 der vorliegenden Anmeldung befassen sich damit, die Dichtheit einer Lötverbindung zwischen verschiedenen Bereichen des Wärmetauschers weiter zu verbessern. Anspruch 1 betrifft dabei die Dichtheit zwischen den eingangsseitigen und den ausgangsseitigen Abteilungen des Wasserkastens, Anspruch 10 die Dichtheit zwischen den beiden Fluten des Flachrohres.Both claim 1 and claim 10 of the present application are concerned with further improving the tightness of a soldered connection between different areas of the heat exchanger. Claim 1 relates to the tightness between the inlet and outlet sections of the water box, claim 10 relates to the tightness between the two streams of the flat tube.
Im Wasserkasten ergibt sich hier folgendes Problem: Bei moderner Bauart wird der Rohrboden des Wasserkastens so dünnwandig wie möglich gebaut. Bei der Fertigung bauen sich dabei Spannungen im Rohrboden auf, welcher bei dessen Fertigung aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium und den Legierungen AlMnI oder AlMgSi oder A199,5, während des Lötvorgangs eine Spannung wiederverliert, dabei aber wellig wird. Es wird dadurch schwierig, die Trennwand im Wasserkasten dicht mit dem Rohrboden unter jeweils dichter Kommunikation mit den Öffnungen der einzelnen Flachrohre zu verlöten. Anspruch 1 gibt mit den gegenüber dem älteren Gebrauchsmuster neuen Kennzeichnungsmerkmalen d. und e. eine Bauweise an, bei der diese Schwierigkeit nicht mehr besteht. Vielmehr erreicht man im Bereich der Anschlußöffnungen der Flachrohre eine dichte Verlötung durch unmittelbare Anlage der Zwischenwand im Wasserkasten an die Zwischenwand im Flachrohr. Eine toleranzausgleichende dichte Verlötung der Trennwand im Wasserkasten mit dem Rohrboden außerhalb der Anschlußöffnungen der Flachrohre erhält man dann durch Eingriff der Trennwand im Wasserkasten in eine Nut im Rohrboden, wobei über die Ein-The following problem arises in the water tank: In modern designs, the tube base of the water tank is built with as thin walls as possible. During production, tension builds up in the tube base, which, when made from light metal, in particular aluminum and the alloys AlMnI or AlMgSi or A199.5, loses tension during the soldering process, but becomes wavy. This makes it difficult to solder the partition wall in the water tank tightly to the tube base while ensuring tight communication with the openings of the individual flat tubes. Claim 1, with the new identification features d. and e. compared to the older utility model, specifies a design in which this difficulty no longer exists. Instead, a tight soldering is achieved in the area of the connection openings of the flat tubes by directly placing the partition wall in the water tank on the partition wall in the flat tube. A tolerance-compensating tight soldering of the partition in the water box with the tube sheet outside the connection openings of the flat tubes is then achieved by engaging the partition in the water box in a groove in the tube sheet, whereby
griffstiefe ein Toleranzausgleich erfolgen kann. Eine entsprechende, den Toleranzausgleich weiterfördernde Verbindung der Trennwand im Wasserkasten mit dessen Deckel zeigt Anspruch 7 für den Fall, daß Trennwand und Deckel aus gesonderten Bauteilen bestehen. Eine integrale Ausbildung ist im Rahmen der Erfindung allgemein jedoch auch möglich.grip depth, tolerance compensation can be achieved. A corresponding connection of the partition wall in the water tank with its lid, which further promotes tolerance compensation, is shown in claim 7 in the event that the partition wall and lid consist of separate components. However, an integral design is also generally possible within the scope of the invention.
Anspruch 2 betrifft eine formmäßige Anpassung des das jeweilige Flachrohr aufnehmenden Kragens im Rohrboden an die Anschlußweise der Trennwand im Wasserkasten an das Flachrohr gemäß Anspruch 1. Speziell kann dabei die schlitzartige .- Aussparung im Kragen bei gleicher Form den schlitzartigen •^ Ausschnitt im Flachrohr nach außen fortsetzen, wobei der schlitzartige Ausschnitt im Flachrohr und die schlitzartige Aussparung im Kragen jeweils die Trennwand im Wasserkasten formschlüssig umschließen können.Claim 2 relates to a shape adaptation of the collar in the tube base receiving the respective flat tube to the connection method of the partition wall in the water tank to the flat tube according to claim 1. In particular, the slot-like .- recess in the collar can, with the same shape, continue the slot-like •^ cutout in the flat tube outwards, whereby the slot-like cutout in the flat tube and the slot-like recess in the collar can each enclose the partition wall in the water tank in a form-fitting manner.
Anspruch 3 betrifft eine bevorzugte Positionierung des Grundes des schlitzartigen Ausschnitts im Flachrohr, welche auch vorzugsweise in der schlitzartigen Aussparung im Kragen übernommen ist.Claim 3 relates to a preferred positioning of the base of the slot-like cutout in the flat tube, which is also preferably adopted in the slot-like recess in the collar.
Ein Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 9 kann dabei insbesondere dadurch hergestellt werden, indem die Flachrohre zunächst weiter in den Rohrboden eingesteckt werden als dies ihrer Einbaustellung entspricht und dann beim Aufsetzen eines mit der Trennwand des Wasserkastens versehenen Deckels des Wasserkastens auf den Rohrboden durch Anschlag der Trennwand des Wasserkastens auf den Grund des schlitzartigen Ausschnitts im Flachrohr axial in ihre Einbaustellung zurückgeschoben werden.A heat exchanger according to one of claims 3 to 9 can be produced in particular by the flat tubes initially being inserted further into the tube sheet than corresponds to their installation position and then, when a cover of the water box provided with the partition wall of the water box is placed on the tube sheet, they are pushed back axially into their installation position by the partition wall of the water box abutting against the base of the slot-like cutout in the flat tube.
Anspruch 4 ist aus der älteren Gebrauchsmusteranmeldung übernommen und auf den vorliegenden Fall angewendet und in den Ansprüchen 5 und 6 weitergebildet.Claim 4 is taken from the older utility model application and applied to the present case and further developed in claims 5 and 6.
Anspruch 8 betrifft eine Maßnahme, die bei dem hier vorausgesetzten Leichtbau mit geringer Wandstärke aller verwendeten Teile verhindert, daß der Deckel während des Lötvorgangs insbesondere an den beiden Längsseiten in Querrichtung einfällt und dadurch auch die Positionierung der Trennwand inClaim 8 relates to a measure which, in the case of the lightweight construction with low wall thickness of all the parts used, prevents the lid from collapsing in the transverse direction during the soldering process, particularly on the two long sides, and thereby also the positioning of the partition wall in
Frage stellen kann, insbesondere, aber nicht ausschließlich, gerade bei der die Formgebung vereinfachenden Bauweise nach Anspruch 7.This question can be raised, particularly but not exclusively, in the case of the design according to claim 7 which simplifies the shaping.
Das gilt insbesondere bei der besonders dünnwandigen Bauweise nach Anspruch 9. Dessen Merkmale können darüber hinaus auch dazu mit herangezogen werden, um die sonstigen Profile des erfindungsgemäßen Wärmetauschers durch entsprechende Verformung zu bilden. Dies gilt beispielsweise für alle oben angesprochenen Nuten und Ausnehmungen, aber auch allgemein für die Formung des Kragens, soweit dieser wie bei der älteren Anmeldung durch Aufbiegung des Randes des jeweiligen Schlitzes im Rohrboden, welcher für die Aufnahme je eines zweiflutigen Flachrohres bestimmt ist, gebildet ist.This applies in particular to the particularly thin-walled construction according to claim 9. Its features can also be used to form the other profiles of the heat exchanger according to the invention by appropriate deformation. This applies, for example, to all the grooves and recesses mentioned above, but also generally to the formation of the collar, insofar as this is formed by bending up the edge of the respective slot in the tube sheet, which is intended to accommodate a double-flow flat tube.
Anspruch 10 mit den Weiterbildungen der Ansprüche 11 bis 15, welche insoweit räumliche Grundformen des Gegenstands der älteren Anmeldung weiterbilden, befaßt sich damit, eine Dichtheit zwischen den beiden Fluten des zweiflutigen Flachrohres beim Lötvorgang zu gewährleisten. Hierbei geht es insbesondere darum, ein vorher schon angeordnetes Lot während des Verlötungsvorganges mit Flußmittel von außen her versorgen zu können. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, wird hier wiederum die Bauweise betrachtet, daß Blech, aus dem hier jetzt das Flachrohr statt der Elemente des Wasserkastens geformt ist, beidseitig mit Lot vorbeschichtet ist (Anspruch 11).Claim 10 with the developments of claims 11 to 15, which in this respect develop the basic spatial forms of the subject matter of the older application, is concerned with ensuring a tight seal between the two flows of the two-flow flat tube during the soldering process. This is particularly about being able to supply a previously arranged solder with flux from the outside during the soldering process. In particular, but not exclusively, the construction is considered here again in that the sheet metal from which the flat tube is now formed instead of the elements of the water tank is pre-coated with solder on both sides (claim 11).
Anspruch 12 betrifft dabei eine Bauweise, bei der das Flachrohr aus einem einzigen Blech geformt wird und die äußere Flußmittelversorgung zwischen überlappenden Lagen des Flachrohres erfolgen kann, deren Zwischenspalt nach außen reicht.Claim 12 relates to a construction in which the flat tube is formed from a single sheet and the external flux supply can take place between overlapping layers of the flat tube, the intermediate gap of which extends outwards.
Die Ansprüche 14 und 15 sind demgegenüber auf zwei alternative Bauweisen bezogen, bei denen allein vom Aufbau des Flachrohres her keine ausreichende Versorgung des Lötbereiches mit äußerem Flußmittel möglich oder mindestens sehr schwierig ist. Hierfür wird eine Flußmittelzuführung durch mindestens ein Fenster in der Wandung des Flachrohres vorge-In contrast, claims 14 and 15 relate to two alternative designs in which, due to the design of the flat tube alone, it is not possible or at least very difficult to adequately supply the soldering area with external flux. For this purpose, flux is supplied through at least one window in the wall of the flat tube.
sehen, wobei das Fenster während des Lötvorgangs sich durch das Lot wieder selbsttätig schließt.The window closes automatically again during the soldering process due to the solder.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen der bevorzugten zweiflutigen Ausbildungsformen noch näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using schematic drawings of several embodiments of the preferred two-flow design. They show:
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen zweiflutigen Wärmetauschers;Fig. 1 is an exploded view of a double-flow heat exchanger according to the invention;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Flachseite eines zweiflutigen Flachrohres;Fig. 2 is a plan view of a flat side of a double-flow flat tube;
Fig. 3 einen Querschnitt durch dieses Flachrohr längs der Linie EE von Fig. 2;Fig. 3 is a cross-section through this flat tube along the line EE of Fig. 2;
Fig. 4, 5 und 6 alternative Ausführungen der Einzelheit in X in Fig. 3 jeweils als vergrößerter Detailquerschnitt sowie Fig. 5a eine nochmalige Vergrößerung der Berührungsflächen der Zwischenwand aus Fig. 5;Fig. 4, 5 and 6 alternative embodiments of the detail in X in Fig. 3, each as an enlarged detailed cross-section and Fig. 5a a further enlargement of the contact surfaces of the intermediate wall from Fig. 5;
Fig. 7 eine Draufsicht auf die Innenseite eines Rohrbodens eines Wasserkastens;Fig. 7 is a plan view of the inside of a tube sheet of a water tank;
Fig. 8 einen Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie CC von Fig. 7 durch die Verbindung der Mitteltrennwand mit dem Bodenstück;Fig. 8 shows a partial section along section line CC of Fig. 7 through the connection of the central partition wall with the base piece;
Fig. 9 ebenfalls einen Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie AA von Fig. 7;Fig. 9 also shows a partial section along section line AA of Fig. 7;
Fig. 10 das in das Bodenstück eingreifende Ende eines Flachrohres zusammen mit der Mitteltrennwand des Wasserkastens in räumlicher Darstellung;Fig. 10 the end of a flat tube engaging in the base piece together with the central partition wall of the water tank in a spatial representation;
Fig. 11 einen Querschnitt durch einen Wasserkasten in zweiflutiger Ausführung mit Mitteltrennwand; undFig. 11 a cross-section through a water tank in double-flow design with central partition; and
Fig. 12 eine Detailansicht auf ein im Rohrboden befestigtes Flachrohr in räumlicher Darstellung.Fig. 12 a detailed view of a flat tube fixed in the tube sheet in a spatial representation.
Der zweiflutige Wärmetauscher nach Fig. 1 weist eine Reihe paralleler ihrerseits zweiflutiger Flachrohre 2 auf, deren parallele Flachseiten sich gegenüberliegen und zwischenThe double-flow heat exchanger according to Fig. 1 has a series of parallel double-flow flat tubes 2, the parallel flat sides of which are opposite each other and between
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sich Zickzacklamellen 4 einschachteln, die außerdem auch noch an den äußeren Flachseiten der außenliegenden Flachrohre angeordnet sind. Die Zickzacklamellen 4 und die Flachrohre 2 sind miteinander zu einem Block im fertigen Wärmetauscher durch nicht dargestelltes Aluminiumhartlot verlötet.Zigzag fins 4 are nested, which are also arranged on the outer flat sides of the external flat tubes. The zigzag fins 4 and the flat tubes 2 are soldered together to form a block in the finished heat exchanger using aluminum brazing material (not shown).
An die in gleicher Höhe angeordneten einen Enden der Flachrohre 2 ist ein Wasserkasten 6 kommunizierend mit den Flachrohren angeschlossen. Der Wasserkasten besteht dabei aus einem Rohrboden 8 und einem Deckel 10, die ihrerseits durch Aluminiumhartlot miteinander verlötet sind. Nicht nur der Wasserkasten, sondern auch die Flachrohre, die Zickzack- -^ lamellen und die anderen noch nachfolgend beschriebenen Bauteile bestehen dabei aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, so daß der ganze Wärmetauscher integral im wesentlichen aus Aluminium besteht.A water tank 6 is connected to one end of the flat tubes 2, which are arranged at the same height, in communication with the flat tubes. The water tank consists of a tube base 8 and a cover 10, which in turn are soldered together using aluminum brazing alloy. Not only the water tank, but also the flat tubes, the zigzag fins and the other components described below are made of aluminum or an aluminum alloy, so that the entire heat exchanger is essentially made of aluminum.
Bei dem Ausführungsbexspiel ist nur ein Wasserkasten 6 vorgesehen. Dessen Rohrboden weist, wie in Fig. 7 dargestellt, parallele Schlitze 12 auf, die jeweils mit in den Wasserkasten 6 weisenden Kragen 14 versehen sind. Der Rohrboden besteht dabei aus einem Aluminiumblech mit einer Stärke von beispielsweise 1,2 mm. Dieses Blech wird an den Orten der Schlitze geschnitten. Die Ränder der Schnitte werden dann zu den Kragen 14 aufgebogen, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Die Enden der zweiflutigen Flachrohre 2 sind in ihren jeweiligen Schlitz 12 so weit eingesteckt, daß freie Enden 16 der Flachrohre über die Kragen 14 hinausragen.In the embodiment example, only one water tank 6 is provided. Its tube base has, as shown in Fig. 7, parallel slots 12, each of which is provided with a collar 14 pointing into the water tank 6. The tube base consists of an aluminum sheet with a thickness of, for example, 1.2 mm. This sheet is cut at the locations of the slots. The edges of the cuts are then bent up to form the collars 14, as shown in Fig. 9. The ends of the double-flow flat tubes 2 are inserted into their respective slots 12 so far that free ends 16 of the flat tubes protrude beyond the collars 14.
Die freien Enden 16 sind aufgetulpt. Die Auftulpungen 18 sind an den beiden Längsseiten des jeweiligen Schlitzes 12 um den jeweiligen Kragen 14 so weit herumgelegt, daß eine Umgreifung des jeweiligen Kragens um mehr als 90° so weit erfolgt, daß eine Hinterschneidungswirkung erzielt und zwischen der zurückgebogenen Auftulpung 18 und dem Kragen 14 ein definierter ausgedehnter Lötspalt gebildet wird.The free ends 16 are folded up. The folds 18 are placed on the two long sides of the respective slot 12 around the respective collar 14 so far that the respective collar is embraced by more than 90° so far that an undercut effect is achieved and a defined, extended soldering gap is formed between the bent-back fold 18 and the collar 14.
Wie man insbesondere aus Fig. 12 erkennen kann, ist das freie Ende 16 nur im Bereich der Längsseiten des Flachrohres 2 um mehr als 90° um den Kragen 14 des Rohrbodens 8As can be seen in particular from Fig. 12, the free end 16 is only bent by more than 90° around the collar 14 of the tube sheet 8 in the area of the long sides of the flat tube 2.
&lgr; m 9&lgr; m 9 · ·· ·
umgelegt. Die restlichen Bereiche des Flachrohrendes 16 liegen linienförmig am Kragen 14 des Rohrbodens an.The remaining areas of the flat tube end 16 lie linearly on the collar 14 of the tube sheet.
Zurückkommend auf Fig. 1 erkennt man, daß der Rohrboden 8 mit einer umlaufenden Seitenwand 24 kastenförmig geformt ist und einen umlaufenden Außenflansch 26 besitzt, der einen umlaufenden Außenkragen 28 aufweist. Zwischen dem Außenflansch 26 und dem Außenkragen 28 wird der flache Deckel 10 des Wasserkastens 6 eingelegt und in nicht dargestellter Weise mit dem Aluminiumhartlot verlötet. Der Deckel 10 trägt eine Trennwand 30, welche den Wasserkasten 6 in zwei Abteilungen unterteilt. Die eine Abteilung kommuniziert mit demReturning to Fig. 1, it can be seen that the tube base 8 is box-shaped with a circumferential side wall 24 and has a circumferential outer flange 26, which has a circumferential outer collar 28. The flat cover 10 of the water box 6 is inserted between the outer flange 26 and the outer collar 28 and soldered in a manner not shown with the aluminum brazing material. The cover 10 carries a partition 30, which divides the water box 6 into two compartments. One compartment communicates with the
■■* Einlaß 32 und die andere mit dem Auslaß 34 des Wassers als inneres Wärmetauscherfluid. ■■* Inlet 32 and the other with the outlet 34 of the water as internal heat exchange fluid.
Die Flachrohre 2 sind mittig ihrerseits mit einer Trennwand 36 versehen, welche jeweils in derselben Ebene wie die Trennwand 30 im Wasserkasten angeordnet ist. Die Trennwände 36. unterteilen das jeweilige Flachrohr 2 in zwei parallele Kanäle 38, in denen das innere Wärmetauscherfluid im Gegenstrom entsprechend der durch Pfeile auch an den Anschlüssen 32 und 34 ersichtlichen Strömungsrichtung strömt. Durh diese Verschaltung im Gegenstrom handelt es sich um zweiflutige Flachrohre 2. Die Umleitung der Strömung an den dem Wasserkasten 6 abgewandten Enden der Flachrohre erfolgt daduch,The flat tubes 2 are in turn provided with a partition 36 in the middle, which is arranged in the same plane as the partition 30 in the water tank. The partitions 36 divide the respective flat tube 2 into two parallel channels 38, in which the inner heat exchanger fluid flows in countercurrent according to the flow direction indicated by arrows at the connections 32 and 34. This connection in countercurrent results in two-flow flat tubes 2. The flow is diverted at the ends of the flat tubes facing away from the water tank 6 by
3]| daß dort die beiden Kanäle und damit die benachbarten Fluten ungedrosselt kommunizieren. Mit anderen Worten ist in diesem Verbindungsbereich 40 die Trennwand 36 über eine solche Länge fortgelassen, daß der Querschnitt des einen Kanals 38 ungedrosselt in den des anderen Kanals 38 überführt wird.3]| that the two channels and thus the neighboring streams communicate there without being throttled. In other words, in this connecting area 40 the partition wall 36 is omitted over such a length that the cross section of one channel 38 is transferred unthrottled into that of the other channel 38.
Die dem Wasserkasten 6 abgewandten anderen Enden der Flachrohre 2 greifen offen in Nuten 42 einer zum Rohrboden 8 parallelen Abschlußplatte 44 ein, wo sie ebenfalls durch Aluminiumhartlot eingelötet sind. Die Abschlußplatte 44 bildet daher den strömungsmäßigen Verschluß dieser Enden der Flachrohre 2. Zugleich hält die Abschlußplatte 44 die Flachrohre in gleicher Weise, wie dies die Schlitze 12 am Rohrboden 8 vornehmen, in der vorgeschriebenen, im allgemeinenThe other ends of the flat tubes 2 facing away from the water tank 6 engage openly in grooves 42 of a closing plate 44 parallel to the tube base 8, where they are also soldered in using aluminum brazing. The closing plate 44 therefore forms the flow closure of these ends of the flat tubes 2. At the same time, the closing plate 44 holds the flat tubes in the same way as the slots 12 on the tube base 8, in the prescribed, generally
äquidistanten. Teilung. Die Abschlußplatte 44 kann außerdem auch zur Montage des ganzen Wärmetauschers an einem tragenden Teil des Kraftfahrzeuges dienen.equidistant. division. The end plate 44 can also be used to mount the entire heat exchanger on a supporting part of the motor vehicle.
Seitlich an die äußeren Zickzacklamellen 4 schließt jeweils eine Seitenplatte 46 an, welche ihrerseits parallel zu den Flachrohren 2 verläuft. Jede dieser beiden Seitenplatten 46 weist klinkenartig in den Wasserkasten &dgr; und in die Abschlußplatte 44 eingreifende Fortsätze 48 und 50 auf. Die Fortsätze 48 und 50 können gemäß der Darstellung in Fig. 1 laschenartige Fortsätze sein oder alternativ zur Darstellung in Fig. 8 Aussteller aus Seitenflanschen der Seitenplatten 46, wobei diese Seitenflansche parallel zum Rohrboden bzw. der Abschlußplatte orientiert sind und die Aussteller jeweils in entsprechende Ausnehmungen im Rohrboden bzw. der Abschlußplatte eingreifen.A side plate 46 is connected to the side of the outer zigzag lamellae 4, which in turn runs parallel to the flat tubes 2. Each of these two side plates 46 has extensions 48 and 50 that engage in the water box δ and the end plate 44 in a latch-like manner. The extensions 48 and 50 can be tab-like extensions as shown in Fig. 1 or, alternatively to the illustration in Fig. 8, projections made of side flanges of the side plates 46, whereby these side flanges are oriented parallel to the tube sheet or the end plate and the projections each engage in corresponding recesses in the tube sheet or the end plate.
Die Seitenplatten 46 sind in ihrem mittleren Bereich durch mindestens eine Querstrebe 54 zu beiden Seiten der schmalen Stirnseiten der Flachrohre 2 so verklammert, daß die Querstreben 54 und die Seitenplatten 46 einen mechanischen Ringschluß um die Flachrohre und die Zickzacklamellen erzeugen. Die Verbindung erfolgt wiederum durch Aluminiumhartlot. Die Querstreben 54 dienen sowohl zur Fixierung vor der Verlötung als auch später als Zusatzarmierung gegen Berstdruck.The side plates 46 are clamped in their middle area by at least one cross brace 54 on both sides of the narrow end faces of the flat tubes 2 in such a way that the cross braces 54 and the side plates 46 create a mechanical ring closure around the flat tubes and the zigzag lamellas. The connection is again made using aluminum brazing. The cross braces 54 serve both for fixing before soldering and later as additional reinforcement against bursting pressure.
Das von dem Rohrboden 8, der Abschlußplatte 44, den Seitenplatten 46 und den Querstreben 54 gebildete Gehäuse für die Flachrohre 2 sowie die Zickzacklamellen 4 fixiert das ganze Aggregat auch mechanisch vor der Verlötung und bildet anschließend zugleich das Gehäuse des Wärmetauschers.The housing for the flat tubes 2 and the zigzag fins 4, formed by the tube sheet 8, the end plate 44, the side plates 46 and the cross struts 54, also fixes the entire unit mechanically before soldering and then simultaneously forms the housing of the heat exchanger.
Durch einen Pfeil 56 ist in Fig. 1 die Strömungsrichtung der Luft dargestellt, zu der das Wasser in den beiden Kanälen 38 innerhalb der Flachrohre 2 zweiflutig und damit im Kreuzgegenstrom geführt ist.An arrow 56 in Fig. 1 shows the flow direction of the air, to which the water in the two channels 38 within the flat tubes 2 is guided in two flows and thus in cross counterflow.
Wie in der Einzelheit X in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Trennwand 36 im jeweiligen Flachrohr 2 insbesondere dadurch bildbar, daß an beiden Flachrohren Einprägungen 58As shown in detail X in Fig. 3, the partition wall 36 in the respective flat tube 2 can be formed in particular by making impressions 58 on both flat tubes.
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vorgesehen sind, die sich, insbesondere bei gleicher Tiefe, gegeneinander stirnseitig abstützen.are provided which, particularly when of the same depth, support each other at their ends.
Fig. 4 zeigt eine Alternative, bei der die abstützenden Einprägungen 58 an beiden Flachseiten durch den gesamten Innenquerschnitt der Flachrohre gehen und sich sowohl an den gegenüberliegenden Flanken als auch an den Scheitelpunkten miteinander berühren. Bei dieser Konstruktion kann bei einer Flanke eine Öffnung 66 für einen äußeren Flußmittelzugang für die Verlötung der Trennwand 36 vorgesehen werden. Der durch die beiden Flanken der Einprägung 58 gebildete Spalt ist dabei so klein zu bemessen, daß er sich beim Löt-Vorgang größtenteils mit Lot auffüllt und so eine sichere Verschließung der Öffnung 66 erfolgt.Fig. 4 shows an alternative in which the supporting indentations 58 on both flat sides run through the entire internal cross section of the flat tubes and touch each other on the opposite flanks as well as at the apex. In this design, an opening 66 can be provided on one flank for external flux access for soldering the partition wall 36. The gap formed by the two flanks of the indentation 58 should be so small that it is largely filled with solder during the soldering process, thus securely closing the opening 66.
Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der äußeren Flußmittelzufuhr durch eine Öffnung 66, die in Fig. 5 z.B. in der unteren Flachseite des Flachrohres im Bereich der Mitteltrennwand 58 angeordnet ist. Um einen Kapillarspalt zwischen den beiden Flachseiten des Flachrohres 2 im Bereich der Flachrohrtrennwand 36 zu erhalten, ist der Außenradius der Einprägung 58 der oberen Flachseite kleiner als der Innenradius der unteren Flachseite im Bereich deren Berührung ausgeführt, bei dieser Konstruktion kann Flußmittel durch die Fenster 66 in den Kapillarspalt von außen eintreten, ohne daß die wäßrige Flußmittelsuspension in die Strömungskanäle 38 des Flachrohres gelangt. Dies ist daher besonders wichtig, da vor dem Lötvorgang im Flachrohr eine trockene, sauerstofffreie Lötatmosphäre erforderlich ist, die beim Eindringen von größeren Mengen an Flußmittelsuspension in die Strömungskanäle 38 nur durch eine sehr lange Trockenzeit zu erreichen ist.Fig. 5 shows another possibility of external flux supply through an opening 66, which in Fig. 5 is arranged, for example, in the lower flat side of the flat tube in the area of the central partition wall 58. In order to obtain a capillary gap between the two flat sides of the flat tube 2 in the area of the flat tube partition wall 36, the outer radius of the indentation 58 of the upper flat side is smaller than the inner radius of the lower flat side in the area of their contact. With this design, flux can enter the capillary gap from the outside through the windows 66 without the aqueous flux suspension entering the flow channels 38 of the flat tube. This is particularly important because a dry, oxygen-free soldering atmosphere is required in the flat tube before the soldering process, which can only be achieved by a very long drying time if large amounts of flux suspension penetrate into the flow channels 38.
In Fig. 6 wird der geschlossene Umfang des Flachrohres nicht wie in den Fig. 3 bis 5 durch eine Längsnahtverschweißung, sondern durch eine Überlappung im Bereich der Mitteltrennwand 36 gebildet. Durch diese Überlappung des Blechteiles erfolgt gleichzeitig der äußere Flußmittelzugang, so daß nicht wie in Fig. 4 und 5 ein Fenster 66 erforderlich ist. Im Verbindungsbereich 40 der beiden Strömungskanäle 38In Fig. 6, the closed circumference of the flat tube is not formed by a longitudinal seam weld as in Figs. 3 to 5, but by an overlap in the area of the central partition wall 36. This overlap of the sheet metal part simultaneously provides external flux access, so that a window 66 is not required as in Figs. 4 and 5. In the connecting area 40 of the two flow channels 38
ist die Trennwand 36 ausgespart, so daß beide Strömungskanäle 38 kommunizieren können.the partition wall 36 is recessed so that both flow channels 38 can communicate.
In Fig. 8 und 9 erkennt man die zwischen den Schlitzen 12 im Rohrboden 8 angeordnete Nut 72, in die die Trennwand 30 unter Toleranzaufnahme eingreift. Im Kreuzungsbereich der Flachrohre 2 mit der Trennwand 30 verläuft die Trennwand 30 in einer Aussparung 74 des Kragens 14. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Trennwand auf dem Grund 76 der Aussparung 74 im Kragen 14 anliegt, sondern es ist aus Toleranzgründen ein geringfügiger Abstand zulässig.In Fig. 8 and 9, the groove 72 arranged between the slots 12 in the tube base 8 can be seen, into which the partition wall 30 engages while taking up tolerances. In the area where the flat tubes 2 intersect with the partition wall 30, the partition wall 30 runs in a recess 74 in the collar 14. It is not absolutely necessary for the partition wall to rest on the base 76 of the recess 74 in the collar 14, but a slight distance is permissible for tolerance reasons.
3In jedem Fall muß jedoch die Trennwand 30 auf dem Grund 70 im schlitzartigen Ausschnitt 68 des Rohres 2 anliegen. Hierzu wird zunächst durch die Auftulpung 18 das Rohrende 16 im Kragen 14 so positioniert, daß der Grund 70 des schlitzartigen Ausschnittes 68 im Rohrende 14 höher als der Grund 76 der Aussparung 74 im Kragen 14 angeordnet ist. Bei der Montage des Deckels wird der Grund 70 jedes Flachrohrendes 16 durch die Trennwand 30 verpreßt, wobei die elastische Gegenkraft durch die um mehr als 90° erfolgte Auftulpung 18 des freien Rohrendes 16 aufgebaut wird. Besonders deutlich wird dies aus den Fig. 10 und 12.3In any case, however, the partition wall 30 must rest on the base 70 in the slot-like cutout 68 of the pipe 2. To do this, the pipe end 16 is first positioned in the collar 14 by the bulge 18 so that the base 70 of the slot-like cutout 68 in the pipe end 14 is arranged higher than the base 76 of the recess 74 in the collar 14. When assembling the cover, the base 70 of each flat pipe end 16 is pressed by the partition wall 30, whereby the elastic counterforce is built up by the bulge 18 of the free pipe end 16 by more than 90°. This is particularly clear from Figs. 10 and 12.
Claims (15)
Klimatechnik GmbHThermal-Werke heating, cooling,
Air Conditioning Technology GmbH
dadurch gekennzeichnet , daß1. Water/air heat exchanger made of aluminium or an aluminium alloy for motor vehicles, in particular heating heat exchangers or engine coolers, with a two- or multi-flow series arrangement of parallel flat tubes (2) which are soldered to one another via zigzag fins (4), and with at least one water box (6) connected in a communicating manner to one end of the flat tubes (2), the tube base (8) of which has slots (12) which are each provided with a collar (14) pointing into the water box and into which the ends of the flat tubes are inserted, soldered to the tube base (8), in such a way that free ends (16) of these flat tubes (2) protrude beyond the collars (14) of the tube base into the water box (6),
characterized in that
(6) in eine umlaufende Nut (82) am Umfangsrand des Rohrbodens formschlüssig eingesetzt ist.8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cover (10) of the water tank
(6) is positively inserted into a circumferential groove (82) on the peripheral edge of the tube sheet.
ist/sind.9 - Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the tube bottom (8) and/or the cover (10) are formed from sheet metal coated with solder on both sides
is/are.
Aluminium-Legierung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Heizungswärmetauscher oder Motorkühler, mit einer zwei- oder
mehrflutigen Reihenanordnung von parallelen Flachrohren (2),
die über Zickzacklamellen (4) miteinander verlötet sind, und mit mindestens einem an den einen Enden der Flachrohre (2)
kommunizierend angeschlossenen Wasserkasten (6), dessen Rohrboden (8) Schlitze (12) aufweist, die jeweils mit in den Wasserkasten weisenden Kragen (14) versehen sind und in die die
Enden der Flachrohre gegen den Rohrboden (8) verlötet so eingesteckt sind, daß in den Wasserkasten (6) freie Enden (16)
dieser Flachrohre (2) über die Kragen (14) des Rohrbodens
hinausragen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß10. Water/air heat exchanger made of aluminium or
Aluminium alloy for motor vehicles, in particular heating heat exchangers or engine coolers, with a two- or
multi-flow series arrangement of parallel flat tubes (2),
which are soldered together via zigzag lamellae (4), and with at least one at one end of the flat tubes (2)
communicating water box (6), the tube bottom (8) of which has slots (12) which are each provided with collars (14) pointing into the water box and into which the
Ends of the flat tubes are soldered to the tube base (8) so that free ends (16) are inserted into the water box (6).
these flat tubes (2) over the collars (14) of the tube sheet
protrude, in particular according to one of claims 1 to 9,
characterized in that
selbst mindestens zweiflutig ausgebildet sind,a. such flat tubes (2) are provided which are separated by at least one longitudinally extending partition wall (36)
are themselves designed with at least two flows,
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Also Published As
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