EP0379701A1 - Wärmetauscher - Google Patents
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- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
- F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
- F28F9/182—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding the heat-exchange conduits having ends with a particular shape, e.g. deformed; the heat-exchange conduits or end plates having supplementary joining means, e.g. abutments
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Definitions
- the invention relates to a heat exchanger, in particular a refrigerant condenser, of the type specified in the preamble of claim 1.
- a heat exchanger is known from EP-A-0 255 513.
- the ends of extruded flat tubes are guided into elongated slots in a tubular connection box and are soldered to the connection box.
- the ends of the flat tubes must correspond exactly to the dimensions of the slots so that the tightness of the solder joint is achieved.
- the corrugated fins are provided with a solder layer in order to be soldered to the flat tubes which have no solder.
- US Pat. No. 3,689,972 describes a method by which, in a flat tube heat exchanger, after the tubes have been soldered into the terminal boxes, the terminal boxes are deformed to a desired cross-sectional shape. Since the soldering of flat tubes into corresponding slots in connection boxes is particularly problematic in the area of the parallel flat sides, it was proposed in EP-A-0 198 581 to provide the bottom of the connection boxes with bulges, which results in better soldering of the flat tubes the connection boxes should result.
- a heat exchanger suitable for refrigeration circuits is described in DE-A-36 22 953.
- This heat exchanger consists of flat tubes, the tube ends of which are widened compared to the central sections, the parallel sides of the ends of adjacent tubes lying against one another.
- This heat exchanger has none Junction boxes, because the adjacent pipe ends of the parallel flat tubes are connected to each other and thus take over the function of the junction boxes.
- the flat tubes are made of solder-plated material on both sides and there are support webs in the flat tubes, which are integrally connected to the flat tubes by means of the solder.
- the advantage of this measure is that the flat tubes are extremely dimensionally stable and can also withstand extreme pressure loads both from the inside and from the outside, because the webs not only act as supports, but also as a tie rod between the parallel flat sides of the pipes.
- the flat tubes are expediently designed as welded aluminum tubes, since on the one hand they meet the requirements with regard to their high strength and on the other hand with regard to the formability of the tube ends.
- the round ends are integrally formed on the flat tubes without a transition area.
- a short transition area between the flat tube and the round tube ends can also be provided, in particular for reasons of flow or production technology.
- Both a tube with a flat cross-section, the ends of which are formed into a circular or oval cross-section, can be assumed, but pipes with an originally round cross-section are also considered, which are pressed together in the area between the ends to form a flat tube cross-section with parallel side walls .
- it is important that the support webs to be soldered are introduced into the pipe before the deformation process of the pipe or the pipe ends, with oval expanded pipe ends a subsequent insertion of the support webs is also possible.
- connection boxes be surrounded by connection pieces which are directed into the connection boxes or towards the corrugated fins. In this way there is a larger one Contact surface between pipe and floor, which leads in particular to an increase in mechanical strength.
- An expedient embodiment of the subject matter of the invention is that the ends of the flat tubes are located in openings in the connection boxes and the section with radial pressure is produced by radially widening the ends in the region of the base. This expansion can be done using a mandrel. If the ends of the flat tubes are inserted over connection pieces at the bottom of the connection box, it is expedient that the radial pressure between the tube end and the base is generated by radially pressing the tube ends together.
- connection box can be designed as a one-piece tube.
- the pipe forming the connection box can initially be open on its side diametrically opposite the pipe ends of the flat pipes, so that a tool for widening the pipe ends can be introduced into the ground.
- the pipe forming the connection box is deformed in such a way that a closed pipe shape is formed, the seam of which is welded shut.
- connection boxes consist of two concentrically nested tubes, the outer tube having openings diametrically opposite the openings for receiving the tube ends of the flat tubes, which are covered by the inner tube. These opposite openings serve that a tool for Generation of radial pressure can be introduced.
- the inner tube is soldered to the outer tube, so that the openings opposite the tube sheet are closed in a liquid-tight or refrigerant-tight manner.
- connection boxes each comprise a base part and a cover part, which are soldered to one another at the connecting surfaces.
- a widening tool can first of all be introduced inexpensively into the pipe ends in order to generate the pressure, and then the cover part is placed on the base part.
- the cover part and the base part are soldered simultaneously with the soldering of the corrugated fins to the flat tubes and the tube ends in the base of the connection box.
- the cover parts and base parts preferably have overlapping and / or interlocking regions, as a result of which there is a large soldering area and thus a high mechanical strength.
- means for flow deflection in the connection boxes.
- These means for deflecting the flow can be formed, for example, by angled sections of the cover parts. With this design, the number of solder connections can be reduced to a minimum. If profile material is to be used for the cover parts, the means for deflecting the flow are between cover part sections inserted partitions formed.
- the flat tubes can also consist of an extruded profile which has at least one support web between the parallel side walls over the entire, non-deformed length.
- extruded profiles offer a particularly high strength, but the effort required to produce a round tube end from an extruded flat tube is greater than with the other tube types.
- Fig. 1 the section through a heat exchanger 1 is shown, which comprises a plurality of parallel flat tubes 2 and corrugated fins 3 arranged between them.
- the flat tubes 2 have ends 2 * with a round cross-section, which are formed directly on the flat tubes 2 without a transition region and are fastened in corresponding openings 4 of connection boxes 5.
- the connection boxes 5 are formed from a bottom part 6 and a cover part 7.
- the upper connection box 5 comprises two cover parts 7 *, 7 **, which together cover the entire bottom part 6.
- inwardly angled sections 8 of the cover parts 7 * and 7 ** form flow guide means by which the distribution of the total fluid flow over a certain number of pipes connected in parallel is determined.
- the flat tubes 2 there are support webs 14 which are soldered to the inner wall of the flat tubes 2 and in this way give the flat tubes great stability both under pressure from the inside and under pressure from the outside.
- the upper cover part 7 * shown on the left in FIG. 1 has a fluid inlet 10 and the cover part 7 ** shown on the right has a fluid return 11.
- the cover parts 7, 7 * and 7 ** are soldered to the respective base parts 6 along the circumferential edge, with a large soldering area overlapping areas 12 are provided.
- the bottom parts 6 have connecting pieces 9 directed into the connection box, which surround the openings 4.
- the tube ends 2 * are fastened in the base parts 6 in a liquid-tight or refrigerant-tight manner by radial expansion and additional soldering.
- side parts 13 are soldered on.
- Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1. From this illustration it can be seen that the connecting piece 9 and also the ends 2 * of the flat tubes 2 have a circular cross section.
- the cover parts 7 * and 7 ** are located within a peripheral edge 6 * of the base part 6, on the narrow sides of which the side parts 13 are fastened.
- Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1 is shown. From this illustration, one can see the elongated cross section of the flat tubes 2 with the support webs 14 located therein.
- the corrugated fins 3 are arranged between each two adjacent flat tubes 2 or between the respective outer flat tubes 2 and the side parts 13.
- the corrugated fins 3 are soldered to the flat surfaces of the flat tubes 2 and the side parts 13.
- FIG. 4 shows the section along the line IV-IV in FIG. 1.
- This view shows the flat tube 2 in its long axis of the cross section with the round ends 2 * formed thereon.
- the ends 2 * of the flat tubes 2 are located in the connecting piece 9 of the base parts 6, which together with the cover part 7 or 7 * form the lower or upper connection box 5.
- the fluid inlet 10 is located on the upper connection box 5.
- FIG. 5 shows a section of a longitudinal section through a heat exchanger 1, which has a different construction of the connection box 5 compared to the embodiment in FIG. 1.
- the heat exchanger block is formed from parallel flat tubes 2 and corrugated fins 3 located between them, the ends 2 * of the flat tubes 2 being located in openings 16 in a base part 15.
- the base part 15 is of flat shape and has angled side walls 15 * only on the two narrow sides.
- the ends 2 * of the flat tubes 2 are initially held in the base part 15 by radial pressing as a result of radial expansion and later these joints are additionally soldered when the heat exchanger 1 is soldered. This will be discussed in more detail later in the description of FIG. 18.
- the bottom part 15 forms, together with an arcuate profile piece 17, the connection box 5, which has an inserted partition wall 18 as a means for deflecting the flow. In this way it is very easy to divide the tube groups of the heat exchanger, since the partitions 18 are provided at any points and accordingly the partial lengths of the profile pieces 17 can be determined.
- the side part 13 On the side of the heat Exchanger 1 is the side part 13 which engages with an angled end 13 * over the upper edge of the cover part 17.
- Fig. 6 shows a section along the line VI-VI in Fig. 5. From this view it can be seen that the cover part 17 consists of an arcuate profile piece which is placed on the bottom part 15.
- the bottom part 5 is provided along its long sides with an upwardly directed edge 15 **, through which an overlapping region 12 of the bottom part 15 and the cover part 17 results.
- Fig. 7 shows an enlarged version of an embodiment of Fig. 6.
- the cover part 17 is V-shaped (in this case upside down) and the upward edges 15 ** along the long side of the bottom part 15 arranged at an angle to the longitudinal axis of the base part 15, which is adapted to the V-shape of the cover part 17.
- This design of base part 15 and cover part 17 results in a positive connection, which additionally creates an overlapping area 12 with a corresponding soldering surface.
- connection box 5 shows a section through a connection box 5 with an end 2 ** of a flat tube 2 fastened therein.
- the connection box 5 consists of two concentric pipes, an outer pipe 19 having openings 20 for receiving the pipe ends 2 * and diametrically opposite further openings 21.
- the openings 21 are provided so that a tool for generating a radial pressure between the pipe end 2 * and the outer tube 19 is inserted.
- an inner tube 22 is arranged concentrically in the outer tube 19 so that the openings 21 are covered.
- the ends 2 * of the flat tubes 2 and the inner tube 22 are soldered to the outer tube 19, which results in a fluid-tight connection.
- Fig. 9 shows an embodiment of the connection box 5 with a one-piece tube 23.
- This tube 23 is initially open in the manufacture of the heat exchanger on its upper side, the gap in the lateral surface of the tube 23 being sufficient to provide a tool for generating the radial pressure between to insert the pipe end 2 * and a connecting piece 24 of the connection box 5.
- the jacket parts of the tube 23 are deformed in such a way that they form a closed shape and finally the seam 25 is welded shut.
- connection box 5 in which it consists of a one-piece tube 26 with outwardly directed connection piece 27.
- An end 2 ** with a round cross-section of a flat tube 2 is inserted over the connecting piece 27 and is pressed against the connecting piece 27 by the force acting radially inwards.
- junction boxes 5 show different variants of junction boxes 5, which essentially correspond to FIG. 6 with regard to the two-part design.
- the variations relate to the cross-sectional shape of the junction boxes, each from a floor part 15 and a cover part 17 exist.
- the bottom parts have outwardly directed connecting pieces 28 which surround the openings 4 for receiving pipe ends.
- the designs according to FIGS. 12 and 13 have particularly large overlapping areas 12 between the base part 15 and the cover part 17.
- the design of the connection boxes 5 in FIGS. 11 to 14 enables the use of deep-drawn parts, which is favorable in view of the manufacturing costs.
- connection box 5 shows a connection box 5, in which a bottom part 29 has wall parts 30 directed upwards along the entire peripheral edge, the upper edge 31 of which engages in a groove-shaped depression 32 of a cover part 33.
- This shape ensures high mechanical strength and a large soldering area.
- the cover part 33 has a curvature 34.
- connection box 5 with an end 2 * of a flat tube 2 fastened therein, in which a cover part, viewed in cross section, has the shape of a circular section which is larger than a semicircle.
- this cover part 35 there is a base part 36, which is designed as a flat plate with outwardly directed connecting pieces and is soldered to the cover part 35 at its lateral edges.
- Fig. 17 shows an embodiment variant of Fig. 8, the difference being that the connection box 5 consists of square tubes, namely an outer tube 37 and an inner tube 38, the outer tube 37, the openings 20 for receiving the pipe ends 2 * and the diametrically opposite openings 21 for carrying out a tool.
- the connection box 5 consists of square tubes, namely an outer tube 37 and an inner tube 38, the outer tube 37, the openings 20 for receiving the pipe ends 2 * and the diametrically opposite openings 21 for carrying out a tool.
- Fig. 18 shows an enlarged view of the connection arrangement of the bottom part 15 and the pipe end 2 * in Fig. 5.
- the pipe end 2 * Before inserting the pipe end 2 * into the opening 16 in the bottom part 15, the pipe end 2 * has an outer dimension that is slightly less than that Opening 16. This allows the pipe end 2 * to be easily inserted into opening 16.
- a tool 39 for example in the form of a mandrel, the pipe end 2 * is expanded radially, so that there is a secure contact in the opening 16 against the base part 15.
- the tool 39 is preferably shaped in such a way that the area of the pipe end 2 * located within the connection box is given an oversize in relation to the opening 16 in the base part 15.
- the parts forming the junction boxes 5 and the flat tubes are made of solder-plated material
- the Flat tubes 2 are solder-plated on both sides because of the support webs 14 located therein. Even with the components that form the connection boxes 5, it is advisable to use solder-plated material on both sides in some design variants, in particular in the embodiments according to FIGS. 1 to 8, 12 and 15 to 18.
- the pipe ends 2 * are included are shown in a circular cross section, an oval shape of the connecting piece or openings and pipe ends is of course also possible.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere Kältemittelkondensator, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein solcher Wärmetauscher ist aus der EP-A-0 255 513 bekannt. Bei diesem zum Stand der Technik zählenden Kondensator sind die Enden von extrudierten Flachrohren in längliche Schlitze eines rohrförmigen Anschlußkastens geführt und mit dem Anschlußkasten verlötet. Bei einer derartigen Fertigung müssen die Enden der Flachrohre exakt dem Maß der Schlitze entsprechen, damit die Dichtheit der Lötstelle erreicht wird. Die Wellrippen sind mit einer Lotschicht versehen, um an den Flachrohren, die kein Lot aufweisen, angelötet zu werden. Bei der bekannten Anordnung ist es notwendig, für unterschiedliche Rohrquerschnitte auch unterschiedliche Anschlußkästen zu fertigen, ein universeller Einsatz eines einheitlichen Typs von Anschlußkästen für unterschiedliche Rohrquerschnitte ist daher nicht möglich.
- In der US-A-3,689,972 ist ein Verfahren beschrieben, durch das bei einem Flachrohrwärmetauscher nach dem Anlöten der Rohre in die Anschlußkästen, eine Verformung der Anschlußkästen zu einer gewünschten Querschnittsform erfolgt. Da das Einlöten von Flachrohren in entsprechende Schlitze von Anschlußkästen insbesondere im Bereich der parallelen Flachseiten mit Problemen behaftet ist, wurde in der EP-A-0 198 581 vorgeschlagen, den Boden der Anschlußkästen mit Wölbungen zu versehen, wodurch sich eine bessere Verlötung der Flachrohre mit den Anschlußkästen ergeben soll.
- Darüberhinaus ist es aus der US-A-3,857,151 bekannt, bei einem Flachrohrwärmetauscher die Rohrenden auf einen runden Querschnitt umzuformen, um das Rohr lötlos in einem Rohrboden zu befestigen. Für eine derartige Rohr/Boden-Verbindung ist es jedoch erforderlich, daß eine entsprechend lange Verbindungsfläche zwischen Rohr und Boden vorhanden ist, um die erforderliche Festigkeit und Dichtheit zu gewährleisten. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß lötlose Verbindungen nicht kältemitteldicht sind, so daß lötlose Wärmetauscher nur begrenzt zur Anwendung kommen können und für Kältekreisläufe untauglich sind.
- Ein für Kältekreisläufe geeigneter Wärmetauscher ist in der DE-A-36 22 953 beschrieben. Dieser Wärmetauscher besteht aus Flachrohren, deren Rohrenden gegenüber den mittleren Abschnitten erweitert sind, wobei die parallelen Seiten der Enden jeweils benachbarter Rohre aneinander liegen. Dieser Wärmetauscher besitzt keine Anschlußkästen, weil die aneinanderliegenden Rohrenden der parallelen Flachrohre miteinander verbunden sind und auf diese Weise die Funktion der Anschlußkästen übernehmen.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem durch äußerst geringe Lötspalte eine mechanisch feste und fluiddichte, insbesondere kältemitteldichte Verbindung von Rohr und Boden erreicht wird und bei denen die Wellrippen ohne zusätzlichen Lotauftrag mit den Flachrohren verlötet werden.
- Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung werden insbesondere darin gesehen, daß eine große Fertigungssicherheit erreicht wird, da Toleranzen in dem Abschnitt mit radialer Pressung völlig beseitigt werden, und durch die vom Maß des Flachrohres unabhängigen Querschnitte der Rohrenden Anschlußkästen mit einheitlichen Anschlußstutzen bzw. Öffnungen verwendet werden können.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes bestehen die Flachrohre aus beidseitig lotplattiertem Material und in den Flachrohren befinden sich Stützstege, die mittels des Lotes stoffschlüssig mit den Flachrohren verbunden sind. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß die Flachrohre äußerst formstabil sind und auch extremen Druckbeanspruchungen sowohl von innen als auch von außen standhalten, denn die Stege wirken nicht nur als Stützen, sondern auch als Zuganker zwischen den parallelen Flachseiten der Rohre.
- Zweckmäßigerweise sind die Flachrohre als geschweißte Aluminiumrohre ausgeführt, da diese einerseits hinsichtlich ihrer hohen Festigkeit und andererseits hinsichtlich der Umformbarkeit der Rohrenden den Anforderungen besonders gerecht werden.
- Damit zwischen dem Wärmetauschernetz und den Anschlußkästen kein verlorener Bauraum entsteht, ist es von Vorteil, daß an den Flachrohren die runden Enden ohne Übergangsbereich angeformt sind. Es kann jedoch auch, insbesondere aus strömungs- oder fertigungstechnischen Gründen, ein kurzer Übergangsbereich zwischen Flachrohr und runden Rohrenden vorgesehen sein. Dabei kann sowohl von einem Rohr mit flachem Querschnitt, deren Enden zu einem kreisförmigen oder ovalen Querschnitt umgeformt sind, ausgegangen werden, es kommen jedoch ebenso Rohre mit ursprünglich rundem Querschnitt in Betracht, die im Bereich zwischen den Enden auf einen Flachrohrquerschnitt mit parallelen Seitenwänden zusammengedrückt sind. Bei kreisrunden Rohrenden ist es jedoch wichtig, daß die zu verlötenden Stützstege vor dem Verformungsprozess des Rohres bzw. der Rohrenden, in das Rohr eingebracht sind, bei ovalen aufgeweiteten Rohrenden ist auch ein nachträgliches Einschieben der Stützstege möglich.
- Zur Erhöhung der Festigkeit im Bereich der Rohr/Boden-Verbindung wird vorgeschlagen, daß die Öffnungen der Anschlußkästen von Anschlußstutzen umgeben sind, die in die Anschlußkästen hinein oder zu den Wellrippen gerichtet sind. Auf diese Weise ergibt sich eine größere Anlagefläche zwischen Rohr und Boden, was insbesondere zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit führt.
- Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die Enden der Flachrohre sich in Öffnungen der Anschlußkästen befinden und der Abschnitt mit radialer Pressung durch radiales Aufweiten der Enden im Bereich des Bodens erzeugt ist. Dieses Aufweiten kann mit Hilfe eines Dorns erfolgen. Sofern die Enden der Flachrohre über Anschlußstutzen am Boden des Anschlußkastens gesteckt sind, ist es zweckmäßig, daß die radiale Pressung zwischen Rohrende und Boden durch radiales Zusammenpressen der Rohrenden erzeugt ist.
- Um die Zahl oder die Länge der Lötverbindungen am Anschlußkasten zu reduzieren, kann der Anschlußkasten als einteiliges Rohr ausgebildet sein. Bei einer derartigen Ausführung kann das den Anschlußkasten bildende Rohr an seiner den Rohrenden der Flachrohre diametral gegenüberliegenden Seite zunächst offen sein, so daß ein Werkzeug zur Aufweitung der Rohrenden im Boden eingeführt werden kann. Sobald der Preßsitz zwischen Rohrenden und Boden erzeugt ist, wird das den Anschlußkasten bildende Rohr so verformt, daß eine geschlossene Rohrform entsteht, deren Nahtstelle zugeschweißt wird.
- Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Anschlußkästen aus zwei konzentrisch ineinandergesteckten Rohren bestehen, wobei das äußere Rohr den Öffnungen zur Aufnahme der Rohrenden der Flachrohre diametral gegenüberliegende Öffnungen aufweist, die durch das innere Rohr abgedeckt sind. Diese gegenüberliegenden Öffnungen dienen dazu, daß ein Werkzeug zur Erzeugung der radialen Pressung eingeführt werden kann. Beim Löten des Wärmetauschers wird das innere Rohr mit dem äußeren Rohr verlötet, so daß die dem Rohrboden gegenüberliegenden Öffnungen flüssigkeits- bzw. kältemitteldicht verschlossen sind.
- Eine Ausführungsvariante der Anschlußkästen besteht darin, daß diese jeweils ein Bodenteil und ein Deckelteil umfassen, die an den Verbindungsflächen miteinander verlötet sind. Durch diese Ausgestaltung kann zunächst günstig ein Aufweitwerkzeug in die Rohrenden zum Erzeugen der Pressung eingeführt werden und anschließend wird das Deckelteil auf das Bodenteil aufgesetzt. Die Verlötung von Deckelteil und Bodenteil erfolgt gleichzeitig mit dem Löten der Wellrippen an den Flachrohren und den Rohrenden im Boden des Anschlußkastens. Vorzugsweise weisen die Deckelteile und Bodenteile überlappende und/oder ineinandergreifende Bereiche auf, durch die sich eine große Lötfläche und damit eine hohe mechanische Festigkeit ergibt.
- Zur Festlegung der Durchströmungsrichtung durch das Rohrsystem des Wärmetauschers, beispielsweise zick-zack-förmig, und zur Aufteilung der Strömung hinsichtlich unterschiedlicher Strömungsquerschnitte ist es zweckmäßig, in den Anschlußkästen Mittel zur Strömungsumlenkung anzuordnen. Diese Mittel zur Strömungsumlenkung können beispielsweise durch abgewinkelte Abschnitte der Deckelteile gebildet sein. Durch diese Ausbildung kann die Zahl der Lötverbindungen auf ein Minimum reduziert werden. Sofern für die Deckelteile Profilmaterial benutzt werden soll, sind die Mittel zur Strömungsumlenkung durch zwischen Deckelteilabschnitten eingesetzte Trennwände gebildet.
- Für den erfindungsgemäßen Wärmetauscher kommen nicht nur gezogene, geschweißte oder gelötete Rohre in Betracht, sondern die Flachrohre können auch aus einem extrudierten Profil bestehen, das über die gesamte, nicht verformte Länge mindestens einen Stützsteg zwischen den parallelen Seitenwänden aufweist. Derartige extrudierte Profile bieten eine besonders hohe Festigkeit, der notwendige Aufwand zur Herstellung eines runden Rohrendes aus einem extrudierten Flachrohr ist jedoch größer als bei den anderen Rohrarten.
- Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
- In der Zeichnung zeigt:
- Fig. 1 einen Längschnitt durch einen Wärmetauscher,
- Fig. 2 einen Schnitt durch einen Anschlußkasten nach der Linie II-II in Fig. 1,
- Fig. 3 einen Schnitt durch einen Wärmetauscherblock nach der Linie III-III in Fig. 1,
- Fig. 4 einen Schnitt durch ein Wärmetauscherrohr mit den Anschlußkästen nach der Linie IV-IV in Fig 1,
- Fig. 5 einen Ausschnitt einer alternativen Ausführungsform zur Darstellung in Fig. 1,
- Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5,
- Fig. 7 eine alternative Ausführungsform zu Fig. 6 in vergrößerter Darstellung,
- Fig. 8 einen Schnitt durch einen aus zwei konzentrischen Rohren bestehenden Anschlußkasten,
- Fig. 9 einen Schnitt durch einen längsnahtgeschweißten Anschlußkasten,
- Fig. 10 eine Ausführungsvariante zu Fig. 9,
- Fig. 11 - Fig. 16 verschiedene Ausführungen von Anschlußkästen, die aus Bodenteil und Deckelteil gebildet sind,
- Fig. 17 eine Ausführungsvariante zu Fig. 8,
- Fig. 18 eine vergrößerte Darstellung des Flachrohrendes im Boden.
- In Fig. 1 ist der Schnitt durch einen Wärmetauscher 1 dargestellt, der mehrere parallel verlaufende Flachrohre 2 und dazwischen angeordnete Wellrippen 3 umfaßt. Die Flachrohre 2 besitzen Enden 2* mit rundem Querschnitt, die ohne Übergangsbereich direkt an den Flachrohren 2 angeformt sind und in entsprechenden Öffnungen 4 von Anschlußkästen 5 befestigt sind. Die Anschlußkästen 5 werden aus einem Bodenteil 6 und einem Deckelteil 7 gebildet. In der Fig. 1 umfaßt der obere Anschlußkasten 5 zwei Deckelteile 7*, 7**, die gemeinsam das gesamte Bodenteil 6 überdecken. Dabei bilden nach innen abgewinkelte Abschnitte 8 der Deckelteile 7* und 7** Strömungsleitmittel, durch die die Aufteilung des Gesamtfluidstromes auf eine bestimmte Anzahl parallel geschalteter Rohre bestimmt wird.
- In den Flachrohren 2 befinden sich Stützstege 14, die mit der Innenwand der Flachrohre 2 verlötet sind und auf diese Weise den Flachrohren sowohl bei Druckbeanspruchung von innen als auch bei Druckbeanspruchung von außen eine große Stabilität verleihen. Das in Fig. 1 links dargestellte obere Deckelteil 7* weist einen Fluidzulauf 10 und das rechts dargestellte Deckelteil 7** einen Fluidrücklauf 11 auf. Die Deckelteile 7, 7* und 7** sind mit den jeweiligen Bodenteilen 6 entlang des Umfangsrandes verlötet, wobei zur Erzeugung einer großen Lötfläche überlappende Bereiche 12 vorgesehen sind.
- Die Bodenteile 6 weisen in den Anschlußkasten hinein gerichtete Anschlußstutzen 9 auf, die die Öffnungen 4 umgeben. Die Rohrenden 2* sind in den Bodenteilen 6 durch radiales Aufweiten und zusätzliches Verlöten flüssigkeitsdicht bzw. kältemitteldicht befestigt. Zur seitlichen Begrenzung der Stirnfläche des Wärmetauschers 1 und zur Abstützung der jeweils äußeren Wellrippen 3 sind Seitenteile 13 angelötet.
- Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die Anschlußstutzen 9 und auch die Enden 2* der Flachrohre 2 einen kreisrunden Querschnitt besitzen. Die Deckelteile 7* und 7** befinden sich innerhalb eines Umfangsrandes 6* des Bodenteils 6, an dessen Schmalseiten jeweils die Seitenteile 13 befestigt sind.
- In Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 gezeigt. Aus dieser Darstellung erkennt man den länglichen Querschnitt der Flachrohre 2 mit den darin befindlichen Stützstegen 14. Zwischen jeweils zwei benachbarten Flachrohren 2 bzw. zwischen den jeweils außen liegenden Flachrohren 2 und den Seitenteilen 13 sind jeweils die Wellrippen 3 angeordnet. Die Wellrippen 3 sind an den ebenen Flächen der Flachrohre 2 und den Seitenteilen 13 angelötet.
- In Fig. 4 ist der Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 gezeigt. Diese Ansicht zeigt das Flachrohr 2 in seiner langen Achse des Querschnitts mit den daran angeformten runden Enden 2*. In dem Flachrohr 2 befindet sich eine metallische Einlage, die die Stützstege 14 bildet. Die Enden 2* der Flachrohre 2 befinden sich in Anschlußstutzen 9 der Bodenteile 6, welche zusammen mit dem Deckelteil 7 bzw. 7* den unteren bzw. oberen Anschlußkasten 5 bilden. Am oberen Anschlußkasten 5 befindet sich der Fluidzulauf 10.
- In Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines Längsschnitts durch einen Wärmetauscher 1 dargestellt, der gegenüber der Ausführung in Fig. 1 einen anderen Aufbau des Anschlußkastens 5 aufweist. Der Wärmetauscherblock ist aus parallel verlaufenden Flachrohren 2 und dazwischen befindlichen Wellrippen 3 gebildet, wobei die Enden 2* der Flachrohre 2 sich in Öffnungen 16 eines Bodenteils 15 befinden. Bei dieser Ausführungsform ist das Bodenteil 15 von ebener Gestalt und besitzt nur an den beiden Schmalseiten abgewinkelte Seitenwände 15*.
- Die Enden 2* der Flachrohre 2 werden in dem Bodenteil 15 zunächst durch radiale Pressung infolge radialer Aufweitung gehalten und später beim Löten des Wärmetauschers 1 werden diese Verbindungsstellen zusätzlich gelötet. Hierauf wird später in der Beschreibung zu Fig. 18 näher eingegangen.
- Das Bodenteil 15 bildet gemeinsam mit einem bogenförmigen Profilstück 17 den Anschlußkasten 5, der eine eingesetzte Trennwand 18 als Mittel zur Strömungsumlenkung aufweist. Auf diese Weise ist es sehr leicht möglich die Rohrgruppen des Wärmetausschers einzuteilen, da die Trennwände 18 an beliebigen Stellen vorgesehen werden und dementsprechend die Teillängen der Profilstücke 17 festgelegt werden können. Am seitlichen Rand des Wärme tauschers 1 befindet sich das Seitenteil 13, das mit einem abgewinkelten Ende 13* über die obere Kante des Deckelteils 17 greift.
- Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5. Aus dieser Ansicht ist ersichtlich, daß das Deckelteil 17 aus einem bogenförmigen Profilstück besteht, das auf dem Bodenteil 15 aufgesetzt ist. Das Bodenteil 5 ist entlang seiner Längsseiten mit einem nach oben gerichteten Rand 15** versehen, durch den sich ein überlappender Bereich 12 von Bodenteil 15 und Deckelteil 17 ergibt.
- Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Ausführungsvariante zu Fig. 6. In dieser Ausführungsform ist das Deckelteil 17 V-förmig ausgestaltet (in diesem Fall auf dem Kopf stehend) und die nach oben gerichteten Ränder 15** entlang der Längsseite des Bodenteils 15 sind in einem Winkel zur Längsachse des Bodenteils 15 angeordnet, der an die V-Form des Deckelteils 17 angepaßt ist. Aus dieser Gestaltung von Bodenteil 15 und Deckelteil 17 ergibt sich eine formschlüssige Verbindung, die zusätzlich einen überlappenden Bereich 12 mit einer entsprechenden Lötfläche schafft.
- In Fig. 8 ist ein Schnitt durch einen Anschlußkasten 5 mit einem darin befestigten Ende 2** eines Flachrohrs 2 gezeigt. Der Anschlußkasten 5 besteht aus zwei konzentrischen Rohren, wobei ein äußeres Rohr 19 Öffnungen 20 zur Aufnahme der Rohrenden 2* und diesen diametral gegenüberliegend weitere Öffnungen 21 besitzt. Die Öffnungen 21 sind dazu vorgesehen, daß ein Werkzeug zur Erzeugung einer radialen Pressung zwischen Rohrende 2* und dem äußeren Rohr 19 eingeführt wird. Nach Durchführung dieses Arbeitsschrittes wird ein inneres Rohr 22 konzentrisch in dem äußeren Rohr 19 angeordnet, so daß die Öffnungen 21 abgedeckt sind. Beim Löten des Wärmetauschers werden die Enden 2* der Flachrohre 2 und das innere Rohr 22 mit dem äußeren Rohr 19 verlötet, wodurch sich eine fluiddichte Verbindung ergibt.
- Fig. 9 zeigt eine Ausführung des Anschlußkastens 5 mit einem einstückigen Rohr 23. Dieses Rohr 23 ist bei der Herstellung des Wärmetauschers an seiner Oberseite zunächst offen, wobei der Spalt in der Mantelfläche des Rohres 23 ausreicht, um ein Werkzeug zur Erzeugung der radialen Pressung zwischen dem Rohrende 2* und einem Anschlußstutzen 24 des Anschlußkastens 5 einzuführen. Nach Herstellung der radialen Pressung werden die Mantelteile des Rohres 23 so verformt, daß sie eine geschlossene Form ergeben und schließlich wird die Nahtstelle 25 zugeschweißt.
- In Fig. 10 ist eine Ausführung des Anschlußkastens 5 gezeigt, bei der dieser aus einem einstückigen Rohr 26 mit nach außen gerichteten Anschlußstutzen 27 besteht. Über den Anschlußstutzen 27 ist ein Ende 2** mit rundem Querschnitt eines Flachrohres 2 gesteckt, das durch radial nach innen gerichtete Krafteinwirkung gegen den Anschlußstutzen 27 gepresst ist.
- Die Fig. 11 bis 14 zeigen verschiedene Ausführungsvarianten von Anschlußkästen 5, die bezüglich der zweiteiligen Ausführung im wesentlichen der Fig. 6 entsprechen. Die Variationen betreffen dabei die Querschnittsform der Anschlußkästen, die jeweils aus einem Boden teil 15 und einem Deckelteil 17 bestehen. Die Bodenteile weisen nach außen gerichtete Anschlußstutzen 28, die die Öffnungen 4 zur Aufnahme von Rohrenden umgeben, auf. Die Ausführungen gemäß Fig. 12 und 13 besitzen dabei besonders große überlappende Bereiche 12 zwischen Bodenteil 15 und Deckelteil 17. Die Gestaltung der Anschlußkästen 5 in den Fig. 11 bis 14 ermöglicht die Benutzung tiefgezogener Teile, was im Hinblick auf die Herstellungskosten günstig ist.
- In Fig. 15 ist ein Anschlußkasten 5 gezeigt, bei dem ein Bodenteil 29 entlang des gesamten Umfangsrandes nach oben gerichtete Wandteile 30 aufweist, deren oberer Rand 31 in eine nutförmige Vertiefung 32 eines Dekkelteils 33 greift. Durch diese Form wird eine hohe mechanische Festigkeit und große Lötfläche erreicht. Zur Druckstabilität weist das Deckelteil 33 eine Wölbung 34 auf.
- In Fig. 16 ist ein Anschlußkasten 5 mit einem darin befestigten Ende 2* eines Flachrohrs 2 dargestellt, bei dem ein Deckelteil im Querschnitt gesehen die Form eines Kreisabschnitts, der größer als ein Halbkreis ist, besitzt. In diesem Deckelteil 35 befindet sich ein als ebene Platte mit nach außen gerichteten Anschlußstutzen ausgebildetes Bodenteil 36, das an seinen seitlichen Rändern mit dem Deckelteil 35 verlötet ist. Bei der Montage dieser Einheit wird so vorgegangen, daß das bereits mit den Flachrohren 2 versehene Bodenteil 36 in dem Bereich, in dem das Deckelteil 35 seine größte lichte Weite hat, in das Deckelteil 35 eingeführt wird und dann das Deckelteil 35, in Fig. 16 gesehen, nach oben bewegt wird, so daß die seitlichen Ränder des Bo denteils 36 zur Anlage an der Innenwand des Deckelteils 35 gelangen.
- Fig. 17 zeigt eine Ausführungsvariante zu Fig. 8, wobei der Unterschied darin besteht, daß der Anschlußkasten 5 aus viereckigen Rohren, nämlich einem äußeren Rohr 37 und einem inneren Rohr 38, besteht, wobei das äußere Rohr 37 die Öffnungen 20 zur Aufnahme der Rohrenden 2* und die diametral gegenüberliegenden Öffnungen 21 zum Durchführen eines Werkzeugs aufweist.
- Fig. 18 zeigt in vergrößerter Darstellung die Verbindungsanordnung von Bodenteil 15 und Rohrende 2* in Fig. 5. Vor dem Einführen des Rohrendes 2* in die Öffnung 16 in dem Bodenteil 15 besitzt das Rohrende 2* ein Außenmaß, das etwas geringer ist als die Öffnung 16. Dadurch läßt sich das Rohrende 2* leicht in die Öffnung 16 einführen. Mit Hilfe eines Werkzeugs 39, beispielsweise in Form eines Dorns, wird das Rohrende 2* radial aufgeweitet, so daß es zu einer sicheren Anlage in der Öffnung 16 gegen das Bodenteil 15 kommt. Das Werkzeug 39 ist vorzugsweise so geformt, daß der innerhalb des Anschlußkastens befindliche Bereich des Rohrendes 2* ein Übermaß, bezogen auf die Öffnung 16 im Bodenteil 15, erhält. Beim Löten des Wärmetauschers erfolgt eine stoffschlüssige Verbindung entlang der gesamten Anlagefläche von Rohrende 2* und Bodenteil 15 und jeweils seitlich des Bodenteils 15 bilden sich Lötmenisken 40.
- Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen bestehen die die Anschlußkästen 5 bildenden Teile sowie die Flachrohre aus lotplattiertem Material, wobei die Flachrohre 2 wegen der darin befindlichen Stützstege 14 beidseitig lotplattiert sind. Auch bei den Komponenten, die die Anschlußkästen 5 bilden, empfiehlt es sich bei einigen Ausführungsvarianten beidseitig lotplattiertes Material zu benutzen, insbesondere bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 8, 12 und 15 bis 18. Obwohl in Fig. 2 die Rohrenden 2* mit einem kreisförmigen Querschnitt dargestellt sind, ist selbstverständlich auch eine ovale Formgebung von Anschlußstutzen bzw. Öffnungen und Rohrenden möglich.
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