SE457476B - Foerfarande foer framstaellning av vaermevaexlare i vilken det ena mediet leds i u-formade kanaler - Google Patents

Description

457 476 2 något som är ofördelaktigt med tanke på limmets utflyt- ning och därmed rörens tätning mot tanken.

Enligt uppfinningen förses ett värmeöverföringspaket med platta rör, som i sin längsgående riktning har en mel- lanvägg, vilken sträcker sig till ett ställe på avstånd från rörets botten för bildande av en för in- respektive utströmning utformad platt U-kanal. Fördelen med de plat- ta rören är, som nämnts ovan, att man erhåller en stör- re värmeöverföringsyta samtidigt som värmeväxlarens stor- lek minskas för en given värmeöverföringskapacitet, något som idag inte minst är viktigt med tanke på sådana värme- växlares användning som kylare eller värmare i fordon. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en vär- meväxlare med högre temperaturverkningsgrad per m2 värme- växlare och att åstadkomma en värmeväxlare, som har lägre vikt, mindre dimensioner och därigenom mindre inbyggnadsmått. Vidare är det ett ändamål att pá ett nytt och sinnrikt sätt eliminera den på värmeväxlare enligt känd teknik använda omlänkningstanken, samtidigt som man genom strömningsflödets U-strömning erhåller en jämnare temperaturfördelning i värmeöverföringspa- ketet.

Dessa ändamål uppnås med ett förfarande av inled- ningsvis nämnt slagj vilket kännetecknas därav, att varje rör formas genom att ett band bockas och hopfogas i längdriktningen, att det bockade bandet tillplattas och kapas till rörämnen, att de kapade rörämnena till- slutes vid sitt ena ändparti, och att en mellanvägg âstadkommes i varje rörämnes längdriktning för bildande av nämnda rör, varvid mellanväggens inre ände anordnas på avstånd från rörämnets tillslutna ändparti för bildan- de av nämnda U-kanal.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till ett antal bifogade, med hänvisnings- beteckningar försedda ritningsfigurer, som visar ett föredraget utföringsexempel. 457 476 3 Fig l visar i perspektiv och med vissa delar bortbrutna en värmeväxlare framställd enligt uppfin- ningen.

Fig 2 visar ett i värmevâxlaren ingående rör i perspektiv.

Fig 3 visar en sektion längs linjen III-III i fig 2.

Fig 4 visar uppifrån en tank med stosar för anslut- ning till rören.

Fig 5 visar uppifrån ett perforerat band, som ingår i värmeväxlarens lamellaggregat.

Fig 6 visar en sektion längs linjen VI-VI i fig 5.

I fig l visas en värmeväxlare l framställd enligt uppfinningen med ett värmeöverföringspaket 2, som om- fattar dels flera rör 3 för cirkulering av ett första medium, t ex vatten, dels flera växelvis med rören 3 anordnade lamellaggregat 4, förbi vilka ett andra medium, t ex luft, är avsett att strömma. Värmeväxlaren l enligt det beskrivna exemplaret kan fungera både som värmare och kylare. Lamellaggregaten 4 består av ett perforerat och veckat band, som beskrives senare. varje rör 3 har i sin ena ände ett inlopp 5 och ett utlopp 6 och är tillslutet i den andra änden. Varje rör 3 har en mellanvägg i form av en stav 7, som är införd i röret 3 och vars inre ände är belägen pá avstånd från rörcts 3 tillslutna ände. Därigenom bildas en U-kanal för cirkulering av det första mediumet. Vattnet ström- mar alltsà in genom inloppet 5, genom U-kanalen och ut genom utloppet 6. En tank 8 med en inloppskammare 9 och och en utloppskammare 10 är ansluten till rörens 3 öppna ändar. Rörens 3 inlopp 5 står alltså i förbindelse med inloppskammaren 9, medan rörens 3 utlopp 6 står i förbin- dclsc med utloppskammaren 10. Vattnet strömmar in i tan- kens 8 inloppskammare 9 via en inloppsstuts ll och ström- mar därefter genom rörens 3 U-kanaler och ut i tankens 8 utloppskammare 10, från vilken vattnet slutligen strömmar ut via en i tankens 8 övre del placerad, schematiskt vi- sad utloppsstos 12. I det visade exemplet utgöres det 457 476 10 15 20 25 30 35 4 andra mediumet av luft, som strömmar genom lamellaggrega- ten 4 i pilens A riktning. Denna luftström kyler det ge- nom rörens 3 U-kanaler strömmande första mediumet (vatt- net). Rörens 3 speciella, tillplattade form ger stor vär- meöverföringsyta, vilket förutom vattnets U-strömming yt- terligare befrämjar kylningen. Slutligen har värmeväxlaren 1 övre och nedre plattor 13, som styvar upp värmeöverfö- ringspaketet 2. Värmeväxlarens 1 bakre gavel 14 utgöres av rörändpartier 15, som bockats ca 90° vid tillslutningen av rören 3. Den främre gaveln utgöres av tanken 8.

Av fig 2 framgår utformningen av ett rör 3. Röret 3, som företrädesvis består av aluminium, har en U-kanal med inlopp 5 och utlopp 6. U-kanalen åstadkommes genom att rörets 3 ände är tillsluten genom bockningen av ändpartiet 15 ca 90° och att staven 7 är införd såsom en mellanvägg i röret 3. Stavens 7 yttre ändparti 16 skjuter utanför rörets 3 öppna ände, dvs förbi inloppet 5 och utloppet 6, medan dess inre ände 17 är belägen på avstånd från rörets 3 tillslutna ände 15. Röret 3 är kragat vid inloppet 5 resp utloppet 6 för ástadkommande av större inlopps- och utloppsarea vid anslutningen till senare beskrivna sto- sar. Kragningen tjänar dessutom till att minska den stryp- ning som uppkommer vid anslutningen mellan rören och sto- sarna. Vidare har rörets 3 utsida fördjupningar 18, som åstadkommer diskontinuiteter inuti röret 3. Dessa diskon- tinuiteter åstadkommer turbulent strömning i det första mediumet och tjänstgör som instyrning för staven 7.

I fig 3 visas en sektion genom röret 3, vars till- plattade form klart framgår. Rörets 3 utrymme till höger om staven 7 är U-kanalens inloppssida, medan dess ut- loppssida utgöres av den vänstra delen. De i rörets 3 ovan- och undersida åstadkomna fördjupningarna 18 bildar invändiga àsar 19 för åstadkommande av turbulent ström- ning. Åsarna 19 är företrädesvis något snedställda och bildar tillsammans med staven 7 ett pilspetsmönster (se fig 2). Enligt ett alternativt utförande kan mellanväggen, som här utgöres av staven 7, istället åstadkommas genom 10 15 20 25 30 35 457 476 5 att man från rörets 3 platta sidor pressar in längsgåen- de àsar, vilka tätt sammanpressas- Det sålunda inpressade áspartiet har då företrädesvis samma utsträckning i rö- ret 3 som staven 7 (se fig 2).

Av fig 4 framgår den del av tanken 8 som skall an- slutas till rörens 3 inlopp 5 och utlopp 6. Första, ut- skjutande stosar 20 motsvarar rörens 3 inlopp 5, medan andra, utskjutande stosar 21 motsvarar rörens 3 utlopp 6. I tankens 8 botten 22 är upptaget urtag 23 mellan in- till varandra liggande stosar 20, 21 för mottagning av stavens 7 från röret 3 utskjutande ändparti 16. Ett i botten 22 upptaget dike 24 omger varje stos 20, medan ett liknande dike 25 omger varje stos 21. Vartdera diket 24, 25 har limkanaler 26 för ett nedan beskrivet ändamål.

Varje stospar 20, 21 är omgivet av en från botten 22 ut- skjutande vägg 27, som är betydligt tjockare än stosarna 20, 21. Vid anslutning av tanken 8, som företrädesvis be- står av något plastmaterial, till de i värmeöverförings- paketet 2 ingående rörens 3 inlopp 5 resp utlopp 6 an- 25.

Därefter pressas tanken 8 pà rörens 3 öppna, kragade än- bringas först ett bindemedel, t ex lim, i dikena 24, dar, varvid överskottslim flyter ut i limkanalerna 26 för säkerställande av god förbindning. Stavens 7 utskju- tande ändparti 16 (se íig 2) upptages i urtaget 23, som företrädesvis även fylles med lim, vilket ytterligare stabiliserar förbindningen.

I fig 5 visas ett företrädesvis av aluminium be- stående band 28, som efter veckning bildar ett lamellagg- regat 4 för värmeöverföringspaketet 2. Bandet 28 är för- sett med perforeringar i form av första slitsar 29 och andra slitsar 30. Slitsarna 29, 30 är utstansade ur ban- det 28 och vidgade genom bockning. De första slitsarna 29 är så upptagna, att deras öppningar är vända mot de andra slitsarnas 30 öppningar, såsom bäst framgår av fig 6. vid framställning av lamellaggregatet 4 veckas det med slitsar 29, 30 försedda bandet 28. Lamellaggregaten 4 placeras 10 15 20 25 30 35 457 476 6 därefter växelvis mellan rören 3 i värmeväxlarens l vär- meöverföringspaket 2. När det andra mediumet (luften) strömmar förbi lamellaggregaten 4, åstadkommer de motvända slitsarna 29, 30 en fördelning och uppsplittring av denna strömning i värmeöverföringspaketet 2 och har till syfte att slå sönder ett laminärt gränsskikt, som på en plan yta skulle lägga sig som en isolering. Den fördelade, upp- splittrade och företrädesvis turbulensartade strömningen förbi lamellaggregaten 4 befrämjar värmeöverföringen mel- lan rören 3 och lamellaggregaten 4.

Värmeväxlaren l fungerar i korta ordalag på följande sätt. Dot vatten som skall kylas strömmar in i tanken 8 via inloppsstutsen ll och vidare genom rörens 3 U-kanaler och ut via tankens 8 utloppsstuts 12. Luft strömmar på ett sick-sack liknande sätt genom det av rör 3 och lamell- aggregat 4 bestående värmeöverföringspaketet 2 varvid den- na luftström också tack vare de ovan beskrivna slitsarna 29, 30 fördelas i hela paketet 2 för säkerställande av god värmeöverföring. De i rören 3 anordnade åsarna 19 be- främjar turbulent strömning i det genom rörens 3 U-kanaler strömmande vattnet, vilket ytterligare förbättrar värme- överföringen.

Tillverkningen av värmeväxlaren l enligt det före- dragna utförandet kan exempelvis ske på följande sätt.

Först bockas ett bandämne till rörform och hopfogas genom svetsning eller falsning i sin längdriktning. Innan svets- ningen eller falsningen åstadkommas diskontinuiteter på bandet, vilka efter bockningen av bandet är belägna pà dettas insida. Därefter pläteras det bockade bandet genom att det föres genom ett lödmedelsbad före svetsningen el- ler falsningen. Därefter tillplattas och kapas det bocka- de bandet till rörämnen, som genom hopklämning tillslutes vid sitt ena ändparti. Därefter âstadkommes en mellanvägg i varje rörämnes ländrikting, varvid mellanväggens inre ände anordnas på avstånd från rörämnets tillslutna åndpar- ti för bildande av en för strömning avsedd U-kanal. Där- 10 15 20 25 30 35 457 476 7 efter bockas de tillslutna ändpartierna av rörämnena en vinkel pá ca 90°, vilket avslutar tillverkningen av rören 3.

Utmed en annan kortare tillverkningslinje tillverkas lamellaggregaten 4, vilkas utgångsmaterial i likhet med rören 3 utgöres av ett band 28, som stansas för bildan- de av slitsar 29, 30, vilka sträcker sig i bandets 28 längdriktning och utgör rader av i bandets 28 tvärriktning löpande första och andra slitsomráden. Slitsarna 29 resp 30 är bockade ut ur bandet 28 (dvs ut ur ritningens plan i fig 5) på sådant sätt, att slitsarnas öppningar är motbelägna. Därefter veckas det nu med slitsar försedda bandet 28 växelvis át det ena och det andra hållet utmed veckningslinjer B och C för bildande av ett ändlöst, vcckat lamellband. Slitsarnas 29, 20 längd är företrädes- vis nàgot mindre än lamellaggregatets 4 bredd mellan rören 3- Lamellbandet kapas i längder, som är något mindre än rörens 3 längd.

Rören 3 och de genom kapning av det ändlösa lamell- bandet bildade lamellaggregatet 4 packas nu växelvis i en för ändamålet avsedd fixtur och spännes samman med ett bestämt moment. Härvid är det ca 90° vikta ändarna av rören 3 så långa att de överlappar varandra vid det genom packningen bildade värmeöverföringspaketet 2,_så att de bildar paketets 2 ena gavel 14. Vid rörens och lamellagg- regatens packning kan vid värmeöverföringspaketets 2 båda ändar tvá stycken också pläterade plattor anbringas, fö- reträdesvis av aluminium, för uppstyvning av det kompletta värmeöverföringspaketet 2. Det sålunda bildade värmeöver- föringspaketet med sin fixtur införes nu i en för ändamå- let avsedd lödningsugn i vilken temperaturen gradvis ökasfoch i vilken nksà efterhand vakuum skapas, sa att den tidigare på rören 3 respektive plattorna 13 anbringade pläteringen smälter och genom kapillärkraf- ter kryper in i de smala fickorna mellan plattorna och lamellaggregaten respektive rören och lamellaggrega- ten samt rören och dessas mellanväggar och löder samman 10 15 20 457 476 8 dessa, varvid ingen oxidering sker på grund av det i ugnen rådande vakuumet. Värmeöverförings-paketet 2 tas därefter ut ur ugnen och tillåts svalna. Rörets 3 öppna ändar kragas för att ges en form svarande mot i tanken anordnade anslutningsstutsar. Därefter tryckprovas varje rör som ingår i värmeöverföringspaketet. Efter godkännande införes detta i en áldringsugn för att paketet skall genomgå en härdningsprocess.

Slutligen är så avsikten att värmeöverföringspaketet 2 skall sammanfogas med en för de öppna rörändarna av- sedd formsprutad tank, företrädesvis i plast. Härvid anbringas lim i på tanken mot de öppna rörändarna anord- nade limdiken 24, 25 vid stosarna 20, 21 och värmeöver- föringspaketet förs in i sina respektive limdikena, varvid stavens 7 yttre ändparti 16 förs in i urtag 23 och varvid i limdikena anordnat överflödigt lim trycks ut genom på limdikenas ytterväggar anordnade limkanaler och varvid rörens 3 öppna ändar kan införas i dikena utan ytterligare kragning. Limmet tillåts därefter härda, varefter ett färdigt värmeöverföringspaket med tank föreligger.

Claims (10)

10 15 20 25 30 457 476 PATENTKRAV

1. Förfarande vid framställning av en värmeväxla- re (1), som arbetar med ett första och ett andra medium och som omfattar en med inlopps- och utloppskammare (9 resp 10) försedd tank (8) för det första mediumet, ett värmeöverföringspaket (2), som har rör (3) för cirkule- ring av det första mediumet, vilka rör (3) har en U-ka- nal med inlopp (5) för anslutning till inloppskammaren (9) och utlopp (16) för anslutning till utloppskammaren (10), och som har växelvis med rören (3) anordnade la- mellaggregat (4) för styrning av det andra mediumet förbi rören (3), k ä n n e t e c k n a t därav, att varje rör (3) formas genom att ett band bockas och hop- fogas i längdriktningen, att det bockade bandet till- plattas och kapas till rörämnen, att de kapade rörämnena tillslutes vid sitt ena ändparti, och att en mellanvägg åstadkommes i varje rörämnes längdriktning för bildande av nämnda rör, varvid mellanväggens inre ände anordnas på avstånd från rörämnets tillslutna ändparti för bildan- de av nämnda U-kanal.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att mellanväggen åstadkommes genom att ett lángsträckt element (7) införes i rörämnet för att vid en efterföljande operation tätande förbindas med rörämnet.

3. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att mellanväggen åstadkommes genom samman- pressning av två i rörämnet inpressade åsar, som vid en efterföljande operation tätande förbindes med varand- ra.

4. Förfarande enligt något av kraven 1 - 3, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det i bandet åstadkommes diskontinuiteter (19), som efter bockningen av rörämnet hamnar pà dettas insida.

5. Förfarande enligt något av kraven l - 4, k ä n - 10 15 20 25 457 476 10 n e t e c k n a t därav, att varje rörämnes tillslut- na ändparti bockas ca 90°, så att de bockade ändpar- tierna (15) tillsammans bildar värmeväxlarens (1) ena gavel (14). '

6. Förfarande enligt något av kraven l - 5, k ä n - n e t e c k n a t därav, att det bockade bandet pläteras med ett lödmedel före nämnda hopfogning.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att lamellaggregatet (4) och de med mel- lanvägg (7) försedda rören (3) packas till nämnda vär- meöverföringspaket (2), vilket därefter uppvärmes för hoplödning av lamellaggregatet (14) och rören (3), var- vid även mellanväggen (7) fastlödes.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a t därav, att lödningen sker under vakuum.

9. Förfarande enligt något av kraven l - 8, k ä n - n e t e c k n a t därav, att ett lamellaggregatets (4) band förses med perforeringar och veckas i längd- riktningen för bildande av lamellaggregatet (4).

10. Förfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k - n a t därav, att perforeringarna bildas av i nämnda andra bands längdriktning sig sträckande slitsar, att slitsarna placeras i rader med en bredd, som motsvarar det färdiga lamellaggregatets tjocklek, och att slit- sarnas åtminstone en kant bockas ut ur bandets plan.