KR20210089259A - 냉각기의 관판용 프로파일, 이와 같은 프로파일을 갖는 관판 및 관판을 구비한 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 2개의 웨이브 트로프(12)를 갖는 튜브들의 슬롯들 사이에서 단면 형상을 갖는 냉각기의 관판용 프로파일(10) 및 이와 같은 프로파일을 갖는 관판 그리고 상기 관판을 구비한 냉각기에 관한 것으로서, 이때 상기 냉각기는 다수의 평행한 튜브를 더 구비한다.

Description

냉각기의 관판용 프로파일, 이와 같은 프로파일을 갖는 관판 및 관판을 구비한 냉각기

본 발명은 냉각기의 관판(tube sheet)용 프로파일, 이와 같은 프로파일을 갖는 관판 및 적어도 하나의 관판을 갖는, 특히 자동차용 냉각기에 관한 것이다.

자동차용 냉각기는 전형적으로 다수의 평행한 관, 특히 평판관(flat tube)을 구비하고, 이들 평판관 내부에서는 냉각제가 흐른다. 이러한 흐름은 특히, 2개의 소위 관판 사이에서 발생하며, 상기 관판들은 다수의 관이 삽입되는 적합한 슬롯들을 갖고, 상기 다수의 관은 관판에 납땜되어 있다.

상기와 같은 연결 위치들은 특히, 냉각제 온도가 급격히 변할 때 특유의 하중을 받는다. 이 경우 개별 관들 사이에서 상당한 온도 차가 발생함으로써 상기 관들이 상이하게 팽창되고, 이는 관들과 관판 사이 연결 위치들에서 상당한 부하를 초래한다. 따라서 이러한 영역들에서 발생하는 손상은 소위 열 충격에 기인한다.

이러한 배경으로 본 발명의 과제는 열 충격에 더 강한 프로파일, 관판 및 냉각기를 제공하는 것이다.

상기 과제는 한편으로는 청구항 1에 기재된 프로파일에 의해 해결된다. 이에 따라 상기 프로파일은 적어도 2개의 웨이브 트로프(wave trough)를 갖는 관들의 슬롯들 사이에서 단면 형상을 갖는다. 결과적으로 열 충격에 대한 내성이 현저히 향상되도록 앞서 기술한 부하의 경우에 응력 분포가 개선된다. 초기 테스트 결과 2 내지 3배만큼 향상된 열 충격 내성이 나타났다.

바람직한 실시 형태들은 추가 청구항들에 기술되어 있다.

2개의 웨이브 트로프가 그 사이에 놓이는 웨이브 피크(wave peak)를 갖는 경우 비록 상기 2개의 웨이브 트로프에 의해 관들을 거의 "이중으로" 고정하기에 충분하고, 관들의 슬롯들이 상기 2개의 웨이브 트로프 사이에서 연장되더라도, 적어도 3개의 웨이브 피크가 제공되는 것이 바람직하다. 즉, 이것은 각 웨이브 트로프에 추가 웨이브 피크가 연결된다는 것을 의미한다. 여기서는 웨이브 트로프들이 관들 방향으로 연장되고, 그리고 웨이브 피크들은 관판 또는 관판이 제공된 냉각기 탱크의 내부 방향으로 연장된다는 점이 언급되어야 한다. 3개의 웨이브 피크가 제공되는 경우, 관들의 슬롯들이 2개의 외측면으로부터 적어도 외부 웨이브 피크의 가장 높은 지점까지 연장된다.

폭넓은 테스트를 통해 웨이브들의 개별 반경의 설계에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 아래에 주어진 값들은 14 내지 37mm의 평판관들의 폭 및/또는 1 내지 2mm, 특히, 약 1.5mm의 본 발명에 따른 프로파일의 재료 두께 및/또는 약 4 내지 6mm의 웨이브 트로프 및 피크의 접선들의 간격에 적용된다. 따라서 반경과 관련하여서는 청구항 3 및 4에 따른 값들이 바람직하며, 이 경우 본 발명에 따른 프로파일을 갖는 관판과 평판관들 사이에서 특히 견고한 연결로 이어진다는 것이 밝혀졌다. 상이한 반경들을 고려하여, 이러한 반경들은 항상 프로파일의 내측에서 즉, 튜브의 반대 측에서 측정되고, 그리고 외측이 (프로파일을 가로질러 진행되는) 웨이브가 시작하는 위치를 의미하는 경우 외측 또는 외부 반경이 프로파일의 외측에 가까운 반경을 나타내는 것이 언급되어야 한다. 여기에서는 프로파일의 단면 형상이 전형적으로 언급한 웨이브 진행 방향의 중심과 관련하여 대칭인 것이 언급되어야 한다.

또한, 연구 범위에서 적어도 하나의 웨이브 피크 또는 트로프에 적어도 하나의 플래트닝부가 있는 경우 열 충격에 견디는 지속적인 내성에 더 유리하다는 사실이 밝혀졌다.

광범위한 연구 범위에서는 이러한 플래트닝부들의 폭에 대해 청구항 6에 따른 일반식이 결정되었다. 이 경우 W1 내지 W4의 값 중 하나만 충족되어야 하며, 이는 마찬가지로 R1 내지 R5 중 하나 이상의 반경에도 적용된다는 점이 강조되어야 한다.

언급된 방식으로, 본 발명에 따른 프로파일은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.

이것은 바람직하게는 적어도 하나의 프로파일과 납땜된 다수의 관, 특히 평판관에도 동일하게 적용된다.

후속해서는 도면에 도시된 본 발명의 실시 형태들이 상세하게 설명된다. 도면부에서:
도 1은 제1 실시 형태의 본 발명에 따른 프로파일의 사시도를 도시하고;
도 2는 도 1에 도시된 프로파일의 단면도를 세부 확대하여 도시하며;
도 3은 본 발명에 따른 프로파일의 추가 실시 형태의 도 2에 상응하는 도면을 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 프로파일의 추가 실시 형태의 도 2에 상응하는 도면을 도시하며;
도 5는 본 발명에 따른 프로파일의 추가 실시 형태의 도 2에 상응하는 도면을 도시하고;
도 6은 도 2에 도시된 프로파일의 추가 단면도를 도시하며;
도 7은 도 2에 도시된 프로파일의 부분 단면도를 도시하고; 그리고
도 8은 도 4에 도시된 프로파일의 부분 단면도를 도시한다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 냉각기의 관판을 위한 본 발명의 프로파일(10)은 길게 연장된 직사각형 모양 및 둥근 모서리 및 에지를 갖는 플랫 쉘의 형태를 갖는다. 도 1에 따른 상부면에서, 도시된 프로파일(10)은 추가 프로파일에 의해 폐쇄되며, 그 결과 작동 중에 전형적으로 수직으로 정렬되는 관판이 제조된다. 도시된 프로파일(10) 아래에서 도 1의 방향 설정에 따라 그리고 전형적으로 수평 방향으로 장착 상태에서 프로파일(10)의 "바닥부"에 형성된 슬롯(16)들에 다수의 편평관이 삽입되어 있다. 본 발명은 거의 슬롯(16)들 사이에서 유지되는 바닥부의 단면 형상에 관련이 있다. 도 1에 따른 좌측 하부에서 우측 상부 방향으로 유지되는 바닥 섹션의 치수는 동일한 방향으로 슬롯(16)의 치수보다 약간 큰데, 특히 1.5 내지 2.5배 크다.

도 2에서는 바닥부의 웨이브 형태뿐만 아니라 추가로 주변을 둘러싸는 웨브(18)가 나타나며, 이때 상기 웨브는 각각의 슬롯(16)을 둘러싸고 기본적으로 삽입될 평판관들의 형태에 상응하는 형태를 갖는다. 도 6에서 더 잘 알 수 있는 바와 같이, 웨브(18)는 상당한, 바람직하게는 원주에 걸쳐 일정한 높이(H)를 가지며, 이러한 높이는 삽입될 평판관들과의 땜납 연결을 확실하게 보장한다. 슬롯(16)들과 웨브(18)들은 전형적으로 버링(burring) 공법에 의해 형성되어 있다.

도 2에는 이미 슬롯(16)들 사이에서 프로파일(10)의 본 발명의 웨이브 형태가 나타나며, 상기 웨이브 형태는 도시된 예에서는 평판관(미도시) 쪽을 향하는 2개의 웨이브 트로프(12)와 3개의 웨이브 피크(14)를 갖는다. 슬릿(16)들은 대체로 2개의 외측 웨이브 피크(14)들의 가장 높은 지점까지 연장된다.

도 2에는, 18.5mm의 폭(도 2에서 좌측에서 우측으로 측정됨)을 갖는 평판관에 대한 프로파일이 도시되어 있고, 도 3은 14mm의 폭에 대한 프로파일을 도시하며, 도 4는 25.2mm의 평판관들의 폭에 대한 프로파일을 도시하고, 그리고 도 5는 36.4mm의 평판관들의 폭에 대한 프로파일을 도시한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 여기서 웨이브들은 약간 더 평평하고, 도 4 및 도 5에 따른 실시 형태들에서 웨이브 피크들은 하기에서와 같이 도 7 및 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 분해하여 설명된다.

도 6에는 반경(R1 내지 R5)들이 표시되어 있는데, 이 경우에는 제일 먼저 상기 반경들이 항상 (미도시) 평판관들의 반대 측에서 측정되었다는 것이 강조되어야 한다. 이 점에서 외측 또는 외부 반경은 (측면) 외측, 즉, 도 6에서 제1 웨이브 피크(14.1)와 관련하여 좌측에서 측정되는 반경을 의미한다. 이와 달리 내측 또는 내부 반경은, 제1 웨이브 피크(14.1)의 경우와 같이 예를 들면, R2와 같이 그리고 제1 웨이브 트로프(12.1)의 경우 R4와 같이 계속 내부에 (도 6에서는 계속 우측에) 놓인 위치에서 측정된다. 또한, 도 6에 나타난 본 발명에 따른 프로파일 단면 형태는 제2의 중앙 웨이브 피크(14.2)의 중앙에 대칭적이며, 그 결과 기술한 방향 표시는 반대로 도 6에 따르면 프로파일의 우측 절반에 적용된다. 폭이 18.5mm인 평판관들의 바람직한 값들은 R1 = 2.3mm, R2 = 2.6mm, R = 1.9mm, R4 = R5 = 1.9mm 및 R5 = 4mm이다.

도 7에는 청구항 6에 제시된 플래트닝부들이 도시되고, 그리고 도 6의 프로파일에 대해 도시되어 있다.

도 8의 프로파일은 도 4의 프로파일에 상응하며, 이 경우 바람직한 설계에 상응하게 더 넓은 평면 섹션(W3)이 주어진다.

Claims (10)

1. 냉각기의 관판(tube sheet)용 프로파일(10)로서,
   상기 냉각기는 다수의 평행한 관을 더 포함하고, 상기 관판이 적어도 2개의 웨이브 트로프(12)를 갖는 관들의 슬롯들 사이에서 단면 형상을 갖는, 프로파일(10).
2. 제1항에 있어서,
   적어도 3개의 웨이브 트로프(14)가 더 제공된 것을 특징으로 하는, 프로파일(10).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   반경(R1 - R5)들이 1.5 내지 50mm, 특히 1.9 내지 40, 바람직하게는 1.9 내지 5, 특히 바람직하게는 2 내지 4 및/또는 1.5 내지 3mm의 웨이브 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 프로파일(10).
4. 제4항에 있어서,
   외부에서 내부로 제1 웨이브 피크(14.1)의 외측 반경(R1), 상기 제1 웨이브 피크(14.1)의 내측 반경(R2), 제1 웨이브 트로프(12.1)의 외측 반경(R3), 상기 제1 웨이브 트로프(12.1)의 내측 반경(R4) 및/또는 제2 웨이브 피크(12.2)의 반경(R5)이 아래와 같이
   R1 = 1.5 ~ 3.5mm,
   R2 = 2 ~ 4mm,
   R3 = 1.9 ~ 5mm,
   R4 = 1.9 ~ 40mm,
   R5 = 3 ~ 50mm
   으로 측정된 것을 특징으로 하는, 프로파일(10).
5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 웨이브 피크(14) 또는 트로프(12)가 적어도 하나의 플래트닝부 갖는 것을 특징으로 하는, 프로파일(10).
6. 제5항에 있어서,
   외부에서 내부로 제1 웨이브 피크(14.1) 상에 있는 적어도 하나의 플래트닝부(W1), 상기 제1 웨이브 피크(14.1)와 제1 웨이브 트로프(12.1) 사이 적어도 하나의 플래트닝부(W2), 상기 제1 웨이브 트로프(12.1) 내에 있는 적어도 하나의 플래트닝부(W3) 및/또는 상기 제1 웨이브 트로프(12.1)와 제2 웨이브 피크(14.2) 사이 적어도 하나의 플래트닝부(W4)에 대해 다음의 식이 적용되고,
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   이때 알파는 제1 웨이브 트로프(12.1)의 접선과 관련하여 상기 제1 웨이브 트로프(12.1)와 상기 제2 웨이브 피크(14.2)의 각도이고, 그리고 Twidth는 관의 폭인 것을 특징으로 하는, 프로파일(10).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로파일이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 프로파일(10).
8. 제1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 프로파일을 갖는 관판.
9. 특히 제8항에 따른 적어도 하나의 관판을 갖는 자동차용, 특히 바람직하게는 자동차 공기 조화 시스템용 냉각기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 관들이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되고 적어도 하나의 프로파일에 납땜된 것을 특징으로 하는, 냉각기.

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