EP1890101B1 - Rippe für einen Wärmeübertrager, Wärmeübertrager mit einer solchen Rippe und Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers - Google Patents

Rippe für einen Wärmeübertrager, Wärmeübertrager mit einer solchen Rippe und Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers Download PDF

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EP1890101B1
EP1890101B1 EP20060016505 EP06016505A EP1890101B1 EP 1890101 B1 EP1890101 B1 EP 1890101B1 EP 20060016505 EP20060016505 EP 20060016505 EP 06016505 A EP06016505 A EP 06016505A EP 1890101 B1 EP1890101 B1 EP 1890101B1
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EP
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collar
fin
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heat exchanger
fins
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EP20060016505
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EP1890101A1 (de
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Werner Dipl.-Ing. Helms
Wolfgang Dr.-Ing. Kramer
Thomas Dipl.-Ing. Ruppel
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Mahle Behr Spain SA
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Frape Behr SA
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Publication date
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/125—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by bringing elements together and expanding

Definitions

  • the invention relates to a rib for a heat exchanger according to the preamble of claim 1, a heat exchanger according to the preamble of claim 3 and a method for producing the heat exchanger according to the preamble of claim 8.
  • a rib is from the Scriptures US-A-2005 015 5750 known.
  • the ribs have openings with collars, so-called passages, for receiving flat tubes.
  • the ribs are stacked at a certain distance, the so-called rib pitch, and the tubes are inserted into the passages, which is preferably done automatically.
  • Tubes and ribs of the known system consist of aluminum or aluminum alloys and are soldered together in the area of the passages.
  • the known rib has between the passages gill fields and turbulators, which also serve to produce the rib spacing. Since the turbulators are arranged in the area of the gill fields, there is a loss of thermodynamic performance due to a poorer heat transfer.
  • the problem underlying the invention is to make a rib with spacers and passage thermodynamically and manufacturing technology favorable.
  • soldered systems it is also known to make the rib spacing by spacers outside the gill area.
  • a solderable heat exchanger block has been known, which consists of flat ribs and flat tubes, wherein the ribs have passage openings for the tubes and the openings enclosing collar with a bent-up spacer tab.
  • the spacer flap is part of a collar section and towers above it in height.
  • the collar portions and the spacer tabs have different functions: the collar portions lie over a large part of the circumference of the flat tube and are soldered to it.
  • the raised spacer plates are used to fix the distance in the stacking of the flat ribs, they are claimed in this layering process to pressure or buckling.
  • the spacer tab Since in the known rib, the spacer tab is physically connected to the collar, there is a mutual influence of the functions.
  • the disadvantage here is that the soldering gap can be increased inadmissible by the pressure and buckling of the spacer, resulting in insufficient soldering and thus to a reduced thermal performance of the heat exchanger.
  • the collar which surrounds the openings for receiving the flat tubes assumes both the function of a contact surface and the function of spacing, these two functions being separated from one another in such a way that they do not mutually engage one another. influence negatively.
  • the spacer function compressing stress of the collar
  • the pressing force of the collar for fixing the ribs on the tube is not impaired - rather, the collar can maintain an undiminished tension or contact pressure on the flat tube.
  • the function separation takes place in that the collar - as seen in the circumferential direction - is divided into individual subregions, wherein the subsections perform the same or different functions.
  • at least two first subregions can only assume the function of pressing the collar onto the flat tube, and at least one second subarea can exclusively perform the function of spacing.
  • the separation of the functions or the subregions can be advantageously carried out by separating cuts distributed over the circumference of the collar.
  • the collar is thus separated into individual sections, which result in a fan-shaped collar which encompasses the circumference of the flat tube.
  • contact surfaces and spacers can be provided by a third portion of another function, namely the flow influencing by appropriate design of the third portion.
  • the surface of the collar is used to further improve the heat transfer through the third sections in the form of flow-influencing elements.
  • the object of the invention is also achieved by the features of claim 3 for a heat exchanger, which is equipped with the rib according to the invention.
  • the thermodynamic performance of the heat exchanger can be increased and the manufacturing costs reduced.
  • flat tubes and ribs made of aluminum or aluminum alloys and are connected by brazing materially.
  • the advantage of a higher heat transfer performance is achieved.
  • the solder gaps between the collar and flat tubes are conical. This results in the advantage that a mechanical production (threading of the tubes in the collar openings) is possible and by the solder seam reinforcing the pipe cross-section is achieved.
  • the object of the invention is finally achieved by a method having the features of claim 8.
  • the first partial areas according to the invention serve as contact surfaces and on the one hand cause a fixation of rib and tube and on the other hand ensure the securing of a defined Lotspaltes to achieve a flawless soldering.
  • the second subregions in the form of spacers ensure the specified rib spacing (rib pitch) when the ribs are stacked on one another.
  • the inventive method thus has the advantage of a higher process reliability, since the required process parameters soldering and rib division can be maintained with greater security. This lowers the manufacturing costs of the heat exchanger.
  • Fig. 1 shows a plan view of a substantially planar, arranged in the plane of rib 1, which has an opening 2 with a collar. 3 having.
  • the rib 1 is part of a not shown.
  • Ribbed packet which is connected to the openings 2, not shown flat tubes, preferably by soldering.
  • the collar 3 and the rib 1 are made in one piece from a thin sheet, preferably made of aluminum or an aluminum alloy, wherein the material thickness of the ribs 1 is in the range of hundredths of a millimeter.
  • the opening 2 is formed as a slot for receiving the flat tubes, not shown, and has - distributed over the circumference - a plurality of partially differently shaped collar portions 3a to 3l, which are separated by column 4.
  • the collar portions 3a to 3l have partly the same, sometimes different functions:
  • the collar portion 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k have the function of contact surfaces, which create the narrowest possible and with a defined gap width of the flat tube, not shown ,
  • the latter also applies to the arranged on the narrow sides of the elongated hole 2 collar portions 3f, 3l, which simultaneously serve a longitudinal centering of the flat tube in the opening 2.
  • the collar sections 3d, 3j which are arranged on opposite longitudinal sides, have the function of spacers; they are therefore bent at its free end (lying above the plane of the drawing) parallel to the plane of the rib 1 to the outside and form semicircular contact surfaces for the next following rib.
  • the collar sections 3b, 3h have the function of flow-guiding or flow-influencing elements, for example, for generating a turbulent flow of a collar surrounding the outside of the medium, in particular air, whose flow direction is represented by an arrow L.
  • the collar sections 3b, 3h issued to the outside, ie from the oval contour of the collar 3 to the outside.
  • a turbulence therefore results behind the flow-influencing elements 3b, 3h as a result of a stall on the outer edge.
  • This increases the heat transfer in the region of the longitudinal sides of the flat tube.
  • the illustrated geometry and the arrangement of the collar sections 3a to 3l are exemplary, they can be varied within the scope of the invention. It is essential, however, that the collar sections, which perform different functions, are separated from each other, so that there is no mutual unfavorable influence.
  • the collar sections 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k are (in the circumferential direction) relatively long sections in order to achieve a substantial contact with the flat tube.
  • the collar sections 3d, 3j for spacing are on the other hand relatively short (seen in the circumferential direction) formed. The same applies to the flow-guiding elements 3b, 3h.
  • Fig. 2 shows a view of the collar 3 with the collar portions 3g, 3i, 3k and 3f, 31 for maintaining contact, the collar portion 3j for spacing and the collar portion 3h for influencing the flow outside the flat tube.
  • the collar 3 has an upper edge b and a height t, which extends from the rib plane 1 (shown in phantom) to the upper edge b and corresponds to the rib pitch.
  • the flat tubes preferably automatically threaded or inserted.
  • the contact portions 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k and 3f, 31 fit tightly against the circumference of the flat tube.
  • the ribs are pressed against each other due to friction between the flat tube and collar 3, wherein this pressure load is absorbed by the spacers 3d, 3j.
  • These are designed and designed for this purpose - yet deformations may occur, which are not transmitted due to separation through the column 4 on the adjacent contact sections - the latter are thus not affected by such a pressure load in their effect as contact surfaces for generating a defined contact force, as they are isolated by the separation column 4.
  • the preparation of the openings 2 with collar 3 and 4 columns can be analogous to the aforementioned DE 197 41 856 A1 Applicant done, ie by making cuts and embossing the collar sections 3a to 31, ie without punching waste.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rippe für einen Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, einen Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 3 und ein Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertragers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8. So eine Rippe ist aus der Schrift US-A-2005 015 5750 bekannt.
  • Flache bzw. ebene Rippen (plate fins) und Wärmeübertrager mit Rippen sind bekannt durch die DE 10 2005 032 812 A1 . Die Rippen weisen Öffnungen mit Kragen, so genannte Durchzüge, zur Aufnahme von Flachrohren auf. Die Rippen werden mit einem bestimmten Abstand, der so genannten Rippenteilung, aufeinander geschichtet, und die Rohre werden in die Durchzüge eingesteckt, was vorzugsweise automatisch erfolgt. Rohre und Rippen des bekannten Systems bestehen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen und werden im Bereich der Durchzüge miteinander verlötet. Die bekannte Rippe weist zwischen den Durchzügen Kiemenfelder und Turbulatoren auf, welche auch zur Herstellung des Rippenabstandes dienen. Da die Turbulatoren im Bereich der Kiemenfelder angeordnet sind, ergibt sich ein Verlust an thermodynamischer Leistung infolge eines schlechteren Wärmeüberganges. Das Problem, welches der Erfindung zu Grunde liegt, besteht darin, eine Rippe mit Abstandshaltern und Durchzug thermodynamisch und fertigungstechnisch günstig zu gestalten.
  • Bei gelöteten Systemen ist es auch bekannt, den Rippenabstand durch Abstandshalter außerhalb des Kiemenbereiches herzustellen. Durch die DE 1 452 427 A wurde ein lötbarer Wärmeübertragerblock bekannt, welcher aus flachen Rippen und Flachrohren besteht, wobei die Rippen Durchtrittsöffnungen für die Rohre und die Öffnungen einfassende Kragen mit einer hochgebogenen Abstandslasche aufweisen. Die Abstandslasche ist Teil eines Kragenabschnittes und überragt diesen in der Höhe. Die Kragenabschnitte und die Abstandslaschen haben unterschiedliche Funktionen: die Kragenabschnitte liegen über einen großen Teil des Umfanges am Flachrohr an und werden mit diesem verlötet. Die hochgebogenen Abstandslaschen dienen der Fixierung des Abstandes bei der Aufeinanderschichtung der ebenen Rippen, sie werden bei diesem Schichtvorgang auf Druck bzw. Knickung beansprucht. Da bei der bekannten Rippe die Abstandslasche körperlich mit dem Kragen verbunden ist, kommt es zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Funktionen. Nachteilig hierbei ist, dass der Lötspalt durch die Druck- und Knickbeanspruchung des Abstandshalters unzulässig vergrößert werden kann, was zu einer unzureichenden Verlötung und damit zu einer reduzierten thermischen Leistung des Wärmeübertragers führt.
  • Bei mechanisch gefügten, d. h. nicht gelöteten Systemen ist es auch bekannt, Abstandshalter für die Rippenteilung am Rippendurchzug anzuordnen. Durch die DE 37 28 969 A1 der Anmelderin wurde eine Rippe für einen Wärmetauscher mit runden (kreisförmigen) Rohren bekannt, welche in runden Rippendurchzügen aufgenommen sind. Die Rippendurchzüge weisen an ihrem freien Ende rechtwinklig zur Rohrachse abragende, sternförmig angeordnete Abstandsflächen auf, welche aus dem Rippenmaterial bei der Herstellung des Durchzuges ausgeformt sind. Hierdurch lässt sich der Rippenabstand gut fixieren, es gibt auch keine negative Beeinträchtigung der mechanischen Verbindung zwischen Rundrohr und Rippendurchzug - allerdings gilt dies nur für kreisförmige Rohre mit einer symmetrischen Beanspruchung des Durchzuges.
  • Durch die DE 39 10 357 A1 wurde eine Rippe mit Durchzügen für Ovalrohre, insbesondere für flachovale Rohre bekannt, welche die Durchzüge durchsetzen und gegenüber den Durchzügen mechanisch aufgeweitet sind. Der bekannte Durchzug weist zur Vermeidung des Einreißens beim Durchziehvorgang unterschiedliche Kragenhöhen auf. Abstandshalter sind am Durchzug nicht vorgesehen.
  • Durch die DE 34 23 746 C2 wurde ein mechanisch gefügtes System für einen Wärmeübertrager mit Ovalrohren bekannt, welche ein Paket von Flachrippen durchsetzen. Die Rippen weisen entsprechend dem Rohrquerschnitt geformte ovale Durchzüge auf, welche an ihren langen Seiten, d. h. denen mit geringerer Krümmung, sichelförmige, rechtwinklig abgebogenen Abstandsflächen aufweisen. Letztere dienen als Abstandshalter zur Herstellung der Rippenteilung. Auch hier ist der Abstandshalter in den Durchzug integriert, sodass eine gegenseitige Beeinflussung der Funktionen vorliegt.
  • Durch die EP 0 672 882 B1 der Anmelderin wurde eine Rippe eines mechanisch gefügten Systems mit Flachrohren bekannt, bei welcher Abstandshalter in Form von nach außen ausgeprägten Nasen in Rippendurchzüge integriert sind. Hier liegt ebenfalls eine gegenseitige Abhängigkeit der Funktionen Abstandshaltung und enge Anlage des Durchzuges am Rohr vor.
  • Durch de DE 197 41 856 A1 der Anmelderin wurde ein weiteres mechanisch gefügtes Flachrohrsystem mit einer Rippe bekannt, welche ebenfalls integrierte Abstandshalter aufweist. Darüber hinaus wird diese Rippe ohne Stanzabfälle hergestellt, indem auf eine Lochstanzung zu Gunsten eines Trennschnittes verzichtet wird.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rippe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine einwandfreie Verbindung mit dem Flachrohr, eine definierte Abstandshaltung zur Einhaltung einer Rippenteilung und auch eine Steigerung der thermodynamischen Leistung erreicht wird. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager mit den vorgenannten Eigenschaften sowie ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung des Wärmeübertrager bereitzustellen, womit insbesondere auch eine einwandfreie Lötung erzielbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kragen, der die Öffnungen zur Aufnahme der Flachrohre umgibt, sowohl die Funktion einer Kontaktfläche als auch die Funktion einer Abstandshaltung übernimmt, wobei diese beiden Funktionen voneinander getrennt sind, und zwar in der Weise, dass sie sich nicht gegenseitig (negativ) beeinflussen. Dies ergibt den Vorteil, dass jede Funktion des Kragens unbeeinträchtigt von der anderen, d. h. hundertprozentig erfüllt werden kann. Beispielsweise wird bei Ausübung der Abstandshalterfunktion (Druckbeanspruchung des Kragens) die Andrückkraft des Kragens zur Fixierung der Rippen am Rohr nicht beeinträchtigt - vielmehr kann der Kragen eine unverminderte Spannung bzw. Anpressung am Flachrohr aufrechterhalten. Vorteilhafterweise erfolgt die Funktionentrennung dadurch, dass der Kragen - in Umfangsrichtung gesehen - in einzelne Teilbereiche unterteilt ist, wobei die Teilbereiche gleiche oder unterschiedliche Funktionen ausüben. So können mindestens zwei erste Teilbereiche ausschließlich die Funktion der Anpressung des Kragens an das Flachrohr übernehmen, und mindestens ein zweiter Teilbereich kann ausschließlich die Funktion der Abstandshaltung ausüben.
  • Die Trennung der Funktionen bzw. der Teilbereiche kann vorteilhaft durch Trennschnitte, verteilt über den Umfang des Kragens, vorgenommen werden. Der Kragen wird somit in einzelne Abschnitte aufgetrennt, welche eine gefächerte Manschette ergeben, welche den Umfang des Flachrohres umfasst.
  • Zusätzlich zu den beiden Funktionen Kontaktflächen und Abstandshalter kann durch einen dritten Teilbereich eine weitere Funktion, nämlich die der Strömungsbeeinflussung durch entsprechende Gestaltung des dritten Teilbereiches vorgesehen sein. Somit ergibt sich als Vorteil, dass die Abstandshalter nicht im ebenen Rippenbereich, insbesondere nicht im Bereich der Kiemenfelder, angeordnet sind, sodass der rippenseitige Wärmeübergang optimiert werden kann. Zusätzlich wird die Fläche des Kragens genutzt, um durch die dritten Teilbereiche in Form von strömungsbeeinflussenden Elementen den Wärmeübergang weiter zu verbessern.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Merkmale des Patentanspruches 3 für einen Wärmeübertrager gelöst, der mit der erfindungsgemäßen Rippe ausgestattet ist. Durch Verwendung dieser Rippe können die thermodynamische Leistung des Wärmeübertragers erhöht und die Herstellkosten gesenkt werden.
  • Vorteilhafterweise bestehen Flachrohre und Rippen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen und werden durch Hartlötung stofflich miteinander verbunden. Damit wird der Vorteil einer höheren Wärmeübertragungsleistung erzielt. Vorteilhaft sind dabei die Lotspalte zwischen Kragen und Flachrohren konisch ausgebildet. Dies ergibt den Vorteil, dass eine mechanische Fertigung (Einfädeln der Rohre in die Kragenöffnungen) möglich ist und durch die Lotnaht eine Verstärkung des Rohrquerschnittes erzielt wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird schließlich auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 gelöst. Die erfindungsgemäßen ersten Teilbereiche dienen dabei als Kontaktflächen und bewirken einerseits eine Fixierung von Rippe und Rohr und andererseits die Sicherstellung eines definierten Lotspaltes zur Erzielung einer fehlerfreien Lötung. Die zweiten Teilbereiche in Form von Abstandshaltern gewährleisten beim Aufeinanderschichten der Rippen den vorgegebenen Rippenabstand (Rippenteilung). Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den Vorteil einer höheren Prozesssicherheit, da die geforderten Prozessparameter Verlötung und Rippenteilung mit höherer Sicherheit eingehalten werden können. Dies senkt die Herstellkosten des Wärmeübertragers.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kragen einer Flachrippe und
    Fig. 2
    eine Ansicht des Kragens gemäß Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine im Wesentlichen ebene, in der Zeichenebene angeordnete Rippe 1, welche eine Öffnung 2 mit einem Kragen 3 aufweist. Die Rippe 1 ist Teil eines nicht dargestellten. Rippenpaketes, welches mit den Öffnungen 2 durchsetzenden, nicht dargestellten Flachrohren verbunden ist, vorzugsweise durch Lötung. Der Kragen 3 und die Rippe 1 sind einstückig aus einem dünnen Blech, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, wobei die Materialdicke der Rippen 1 im Bereich von Hundertstel Millimetern liegt. Bezüglicher weiterer Einzelheiten wird auf die eingangs genannte DE 10 2005 032 812 A1 verwiesenDie Öffnung 2 ist als Langloch zur Aufnahme der nicht dargestellten Flachrohre ausgebildet und weist - über den Umfang verteilt - mehrere, teilweise unterschiedlich ausgebildete Kragenabschnitte 3a bis 3l auf, welche durch Spalte 4 voneinander getrennt sind. Die Kragenabschnitte 3a bis 3l weisen zum Teil gleiche, zum Teil unterschiedliche Funktionen auf: Die Kragenabschnitt 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k haben die Funktion von Kontaktflächen, welche sich möglichst eng und mit einer definierten Spaltweite an das nicht dargestellte Flachrohr anlegen. Letzteres gilt auch für die an den Schmalseiten des Langloches 2 angeordneten Kragenabschnitte 3f, 3l, welche gleichzeitig einer Längszentrierung des Flachrohres in der Öffnung 2 dienen. Die Kragenabschnitte 3d, 3j, welche auf sich gegenüber liegenden Längsseiten angeordnet sind, haben die Funktion von Abstandshaltern; sie sind daher an ihrem freien Ende (oberhalb der Zeichenebene liegend) parallel zur Ebene der Rippe 1 nach außen abgebogen und bilden halbkreisförmig ausgebildete Anlageflächen für die nächstfolgende Rippe. Die Kragenabschnitte 3b, 3h haben die Funktion von strömungsführenden oder strömungsbeeinflussenden Elementen, beispielsweise zur Erzeugung einer turbulenten Strömung eines die Kragen außen umspülenden Mediums, insbesondere Luft, deren Strömungsrichtung durch einen Pfeil L dargestellt ist. Hierfür sind - wie aus der Zeichnung ersichtlich - die Kragenabschnitte 3b, 3h nach außen, d. h. aus der ovalen Kontur des Kragens 3 nach außen ausgestellt. Bei einer Anströmung des Kragens 3 bzw. des darin befindlichen Flachrohres in Richtung des Pfeiles L ergibt sich somit hinter den strömungsbeeinflussenden Elementen 3b, 3h eine Verwirbelung infolge eines Strömungsabrisses an der Außenkante. Dies erhöht den Wärmeübergang im Bereich der Längsseiten des Flachrohres. Die dargestellte Geometrie und die Anordnung der Kragenabschnitte 3a bis 3l sind beispielhaft, sie kann im Rahmen der Erfindung variiert werden. Wesentlich dabei ist allerdings, dass die Kragenabschnitte, welche unterschiedliche Funktionen ausüben, voneinander getrennt sind, sodass sich keine gegenseitige ungünstige Beeinflussung ergibt. Die Kragenabschnitte 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k sind (in Umfangsrichtung gesehen) relativ lange Abschnitte, um eine weitgehende Anlage am Flachrohr zu erreichen. Die Kragenabschnitte 3d, 3j zur Abstandshaltung sind dagegen relativ kurz (in Umfangsrichtung gesehen) ausgebildet. Gleiches gilt für die strömungsführenden Elemente 3b, 3h.
  • Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Kragens 3 mit den Kragenabschnitten 3g, 3i, 3k sowie 3f, 31 zur Kontakthaltung, dem Kragenabschnitt 3j zur Abstandshaltung sowie dem Kragenabschnitt 3h zur Beeinflussung der Strömung außerhalb des Flachrohres. Der Kragen 3 weist eine Oberkante b und eine Höhe t auf, die von der Rippenebene 1 (strichpunktiert dargestellt) bis zur Oberkante b reicht und der Rippenteilung entspricht. Aus beiden Figuren 1 und 2 ist erkennbar, dass die einzelnen Abschnitte, möglicherweise mit Ausnahme der strömungsbeeinflussenden Elemente 3b, 3h konisch zur Längsrichtung des Flachrohres angeordnet sind, d. h. sie bilden vor und nach dem Einfädeln des Flachrohres in die Rippe 1 einen konischen_Spalt, der insbesondere bei der Verlötung von Rippe und Rohr vorteilhaft ist. Hierzu wird wiederum auf die vorgenannte offen gelegte Patentanmeldung verwiesen. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, die Kragenabschnitte 3a bis 31, zumindest teilweise senkrecht zur Rippenebene auszubilden, nach Art eines Durchzuges, welcher im Wesentlichen zylindrische Wandungen aufweist. Für eine automatische Montage der Rohre, d. h. das Einstecken der Rohre in die Rippen ist jedoch ein konisch ausgebildeter Kragen von Vorteil.
  • In Fig. 2 sind die Trennspalte 4 zwischen den einzelnen Kragenabschnitten 3g bis 3l besonders gut erkennbar; die Spalte 4 reichen von der Oberkante b des Kragens 3 etwa bis zur strichpunktiert angedeuteten Rippenebene 1 hinunter und bewirken somit eine körperliche Trennung der Abschnitte 3g bis 3l in Umfangsrichtung voneinander, ebenso der in Fig. 2 nicht sichtbaren Abschnitte 3a bis 3e. Diese körperliche Trennung führt zu einer Trennung der Funktionen der einzelnen Abschnitte, was an folgendem Beispiel erläutert tert wird: Bei der Montage des Rohr/Rippen-Blockes werden die mit Öffnungen 2 und Kragen 3 versehenen Rippen 1 zu einem Paket geschichtet, wobei die Abstandshalter 3d, 3j für eine Beabstandung der Rippen auf ein vorbestimmtes Maß, die Rippenteilung t, sorgen. In dieses Rippenpaket werden dann die Flachrohre, vorzugsweise automatisch eingefädelt bzw. eingesteckt. Dabei legen sich die Kontaktabschnitte 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k sowie 3f, 31 eng an den Umfang des Flachrohres an. Beim Einschieben der Flachrohre werden die Rippen infolge Reibung zwischen Flachrohr und Kragen 3 aufeinander gedrückt, wobei diese Druckbelastung von den Abstandshaltern 3d, 3j aufgenommen wird. Diese sind hierfür ausgebildet und ausgelegt - dennoch können Verformungen entstehen, die allerdings infolge Trennung durch die Spalte 4 nicht auf die benachbarten Kontaktabschnitte übertragen werden - letztere werden somit von einer derartigen Druckbelastung nicht in ihrer Wirkung als Kontaktflächen zur Erzeugung einer definierten Anpresskraft beeinträchtigt, da sie durch die Trennspalte 4 isoliert sind. Somit wird ein bezüglich der Rippenteilung t maßgerechter Block mit definierten Lotspalten erzeugt, welcher durch die Anpressung der Kontaktflächen fixiert und somit innerbetrieblich transportfähig ist. Der so für den Lötprozess vorbereitete Rohr/Rippen-Block kann dann in einen Lötofen verbracht und dort fertig gelötet werden, möglicherweise auch gleichzeitig mit nicht dargestellten Röhrböden oder Sammelkästen. Infolge der definierten Lötspalte ergibt sich eine gleichmäßige und vollständige Verlötung des Blockes, verbunden mit einer maximalen thermischen Leistung, wobei gleichzeitig eine definierte Rippenteilung erzielt wird. Das Herstellungsverfahren des Rohr/Rippen-Blockes bzw. des Wärmeübertragers erhält somit eine hohe Prozesssicherheit, wodurch die Qualität gesteigert und die Herstellkosten gesenkt werden.
  • Die Herstellung der Öffnungen 2 mit Kragen 3 und Spalten 4 kann analog der eingangs genannten DE 197 41 856 A1 der Anmelderin erfolgen, d. h. durch Herstellung von Trennschnitten und Prägen der Kragenabschnitte 3a bis 31, d. h. ohne Stanzabfälle.

Claims (8)

  1. Rippe (1) für einen Wärmeübertrager, welche im Wesentlichen eben ausgebildet und mit einer vorgegebenen Rippenteilung t zu einem Rippenpaket schichtbar ist und Öffnungen (2) mit Kragen (3) zur Aufnahme von Flachrohren sowie Abstandshalter zur Einhaltung der Rippenteilung t aufweist, wobei der Kragen (3) mindestens die Funktion von Kontakt- und/oder Andrückflächen (3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k) und die Funktion der Abstandshaltung (3d, 3j) ausübt und dass die Funktionen derart voneinander getrennt sind, daß der Kragen (3) - über den Umfang verteilt - in Teilbereiche (3a bis 3l) unterteilt ist, wobei verschiedene Teilbereiche verschiedene Funktionen unabhängig voneinander ausüben, wobei die Teilbereich (3a bis 3l) des Kragens (3) durch Trennschnitte (4) voneinander abgeteilt sind und der Kragen (3) erste Teilbereiche (3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k) aufweist, welche die Funktion der Kontakt- und/oder Andrückflächen ausüben und der Kragen (3) zweite Teilbereiche (3d, 3j) aufweist, welche die Funktion der Abstandshaltung ausüben und die ersten Teilbereiche als relativ lange Kragenabschnitte (3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k) ausgebildet und auf den Längsseiten des Kragens (3) angeordnet sind und die zweiten Teilbereiche als relativ kurze Kragenabschnitte (3d, 3j) ausgebildet sind, welche endseitig ein Abstandselement, eine abgewinkelte Abstandsfläche aufweisen.
  2. Rippe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (3) dritte Teilbereiche (3b, 3h) aufweist, die eine dritte Funktion, insbesondere die Funktion einer Strömungsbeeinflussung ausüben.
  3. Rippe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Teilbereiche als strömungsführende Elemente (3b, 3h), insbesondere als Turbulenzerzeuger ausgebildet sind.
  4. Wärmeübertrager, welcher einen Block aus von Flachrohren durchsetzten Rippen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
  5. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre und Rippen aus einem Aluminiumwerkstoff oder einer Aluminiumlegierung herstellbar sind.
  6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre mit den Rippen (1) im Bereich der Kragen (3) verlötet sind.
  7. Wärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen (3), insbesondere die ersten Teilbereiche (3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k) mit den Flachrohren konische Lötspalte bilden.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    a) Bereitstellen eines flachen Rippenbandes,
    b) Herstellen der Öffnungen (2) und Kragen (3) im Rippenband,
    c) Ablängen des Rippenbandes auf Rippenlänge,
    d) Schichten der Rippen (1) zu einem Block,
    e) Einstecken der Flachrohre in die Öffnungen (2),
    f) Herstellung der Rippenteilung (t) durch Anlage der Rippen (1) an den zweiten Teilbereichen (Abstandshaltern 3d, 3j) und Fixierung der Rippen (1) auf den Flachrohren durch die ersten Teilbereiche (Kontaktflächen 3a, 3c, 3e, 3g, 3i, 3k) und
    g) Verbringung des fixierten Rohr/Rippen-Blockes in einen Lötofen und Verlötung von Rohren und Rippen (1).
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