SE515934C2 - Förfarande för framställning av en värmeväxlare - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 S515 934 2 för distansering av rören från varandra, för mottagning av mellan rören anordnade yttre ytförstorare.

Den ovan beskrivna konstruktionen har en god kyl- förmåga, men är i övrigt behäftad med ett antal nack- delar. Varje rör består såsom ovan nämnts av två rörhal- vor, vilka förbinds med varandra genom hårdlödning. Löd- fogarna blir långa och det finns därför en betydande risk för att förbandet mellan rörhalvor blir otätt nå- gonstans utmed röret. Det inses att detta är allvarligt, eftersom vatten då blandas med olja.

Rörhalvorna är inte utbytbara med varandra, vilket medför att hopsättningen av värmeväxlaren blir tids- ödande på grund av att de ingående delarna måste sorte- ras och staplas på ett speciellt sätt, för att värmeväx- laren skall få önskad form.

Framställningen av rörhalvorna är också dyr, efter- som de formas genom pressning medelst dyra verktyg i ett flertal steg. Eftersom rörhalvorna har olika dimensioner krävs dessutom dubbla verktyg.

Det finns således behov av en i förhållande till ovan beskrivna konstruktion bättre lösning.

Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för framställning av en värmeväxlare, vilken värmeväxlare skall vara enkel och kostnadseffektiv att tillverka och samtidigt ha en hög kylförmåga.

Ett speciellt ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande, medelst vilket hopplockning av de i värmeväxlaren ingående delarna underlättas. Ändamålen med uppfinningen uppnås medelst ett för- farande av den ovan nämnda typen, vilket har de särdrag som anges i den kännetecknande delen av det själv- ständiga patentkravet 1.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen anges i de underordnade patentkraven.

Medelst uppfinningen uppnås ett flertal betydande fördelar framför den ovan beskrivna förut kända värme- 10 15 20 25 30 35 515 934 3 växlaren. Utformandet av de i värmeväxlarpaketet ingåen- de rören såsom platta hela rör med omformade ändpartier medför att rören kan tillverkas på metervara och sedan kapas till önskad längd före omformningen av ändpar- tierna. Detta leder till större tillverkningsserier och därmed en kostnadseffektivare tillverkning.

Att rören utgörs av hela rör medför naturligtvis också att rören har en enkelvägg även utmed sina längs- gående sidor till skillnad mot den ovan beskrivna kon- ventionella värmevåxlaren, som är dubbelväggig utmed sina längsgående sidor i form av en överlappsfog. Rören enligt uppfinningen kan därmed ge plats för en relativt sett bredare inre ytförstorare, vilket leder till bättre total värmeöverföring mellan oljan inuti röret och den utanför strömmande vätskeblandningen. Även det faktum att rörväggen blir tunnare medför i sig att värmeöver- föringen förbättras.

Man slipper också genom uppfinningen att hålla reda på övre och undre rörhalvor som skall vara placerad på ett visst sätt för att kunna bilda värmeväxlarpaketet.

Genom rörens utformning ges också möjlighet att anordna en yttre ytförstorare utanpå resp översta och understa rör och ändå erhålla en tänkt rät linje från det ena anslutningsorgan till det andra via den yttre ytförstoraren, eller från en första yttre förstärknings- bricka till en andra förstärkningsbricka via den yttre ytförstoraren. En sådan tänkt rät linje är viktig vid fixering av hela värmeväxlaren före en efterföljande lödoperation.

En föredragen utföringsform av en värmeväxlare framställd enligt uppfinningen kommer i det följande att beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar på vilka fig 1 är en sidovy av en färdigmonterad oljekylare visad delvis i sektion; 10 15 20 25 30 35 515 934 4 fig 2 är en vy ovanifrån av det ena ändpartiet av oljekylaren; fig 3 är en vy som visar tvärsektionen hos det om- formade ändpartiet av ett rör ingående i en oljekylare; fig 4 är en vy som visar tvärsektionen hos den res- terande delen av ett rör ingående i en oljekylare; fig 5 och 6 är schematiska sidovyer delvis i sek- tion, vilka visar inskjutningen av den inre ytförstora- ren i röret; fig 7 är en vy från sidan delvis i sektion, som visar omformningen av rörens ändpartier; fig 8 är en vy framifrån delvis i sektion, som visar omformningen av rörens ändpartier; fig 9a-c visar utstansning av ett första, övre hål i rörens ändpartier; fig lOa-c visar utstansningen av ett andra, undre hål i rörens ändpartier; fig lla-c visar kragningen av det andra, undre hålet; fig 12 visar en del av ett aluminiumband med två ändförslutningsämnen för tillslutning av rören ändar; fig 13 är en schematisk sidovy delvis i sektion av en anordning för förslutning av rörens ändar; fig l4a är en vy framifrån av en färdig ändförslut- ning; fig 14b är en sektionsvy som visar ändförslutning- ens tvärsektion från sidan; och fig 15 är en sektionsvy av det översta eller understa röret i värmeväxlarpaketet enligt en alternativ utföringsform.

I fig 1 visas en oljekylare framställd enligt upp- som inne- finningen, som har ett värmeväxlarpaket 2, fattar av ett översta platt rör 4, ett understa platt rör 6 och ett flertal platta mellanrör 8, vilka rör är staplade på varandra för bildande av en rörstapel 10.

Varje rör har ett första ändparti 12 och ett andra 10 15 20 25 30 35 515 934 5 ändparti 13, vilka är motsatt belägna, samt ett resterande parti eller mittparti 14. Mittpartiet 14 övergår i resp ändparti 12, 13 via ett koniskt över- gångsparti 15, för erhållande av en mjuk formändring. De båda ändpartierna 12, 13 har en plan översida 17, en plan undersida 19 och två plana kantsidor 21 för bild- ande av en rektangulär tvärsektion hos resp ändparti 12, 13. Även rörets mittparti 14 har en rektangulär tvär- sektion, men ändpartiernas 12, 13 tvärsektion skiljer sig från mittpartiets tvärsektion genom att änd- partiernas 12, 13 tvärsektion är utvidgad i rörens stapelriktning. Åndpartiernas 12, 13 tvärsektion har därvid en höjd som överstiger höjden hos rörets mitt- parti 14 och en bredd som understiger bredden hos rörets mittparti, vilket framgår av fig 3 och 4.

Värmeväxlarpaketet 2 har vidare inre ytförstorare 16 för ökning av värmeöverföringsförmågan, vilka är an- ordnade inuti varje rör 4, 6, 8 och vilka sträcker sig i rörets längdriktning utmed väsentligen hela rörets mitt- parti 14.

Rören ligger an mot och är förbundna med varandra utmed sina ändpartier 12, 13 på ett sätt som kommer att beskrivas nedan, vilket medför att rören utmed sina mittpartier 14 är belägna på avstånd från varandra i stapelriktningen.

Värmeväxlarpaketet 2 innefattar vidare yttre ytför- storare 18 för ökning av värmeöverföringsförmågan, vilka dels är anordnade utanpå och förbundna med det översta rörets dels är anordnade mellan och förbundna med rören, 4 översida och det understa rörets 6 undersida. De yttre ytförstorarna 18 sträcker sig över väsentligen hela rö- rens mittpartier 14. Rören 4, 6, 8 är vidare tillslutna i sina ändöppningar medelst förslutningsorgan i form av kopp- eller lådformiga ändförslutningar 20, vilka med öppningen riktad utåt från rörets ändöppning är in- skjutna i nämnda ändöppning. Den koppformiga ändförslut- 10 15 20 25 30 35 515 934 6 ningen 20 ligger härvid an mot rörets insida utmed sina sidor, vilket möjliggör en läng lödfog.

Vart och ett av det översta röret 4 och mellanrören 8 har ett övre hål 22 utbildat i översidan av resp rörs ändpartier 12, 13, och ett undre hàl 24 utbildat i un- dersidan av resp rörs ändpartier 12, 13. Varje rörs övre och undre hàl 22, rören är så staplade pà varandra att två intill varandra 24 är belägna mitt för varandra och belägna rörs häl också är belägna mitt för varandra. Det undre hålet är utmed sin periferi försett med en runtom- gående fläns 26, vilken sträcker sig väsentligen vinkel- rätt ut från hàlets 24 plan ner i angränsande rörs övre hål 22. Det undre hàlets 24 fläns 26 ingriper härvid med nämnda övre hàls 22 kant, för styrning av två intill varandra belägna rör i varandra och för fixering av rö- ren vid varandra.

Det understa röret 6 har i sina båda ändpartier 12, 13 endast ett övre häl 22, vilket är beläget mitt för det undre hålet 24 hos det understa av mellanrören.

Det övre hålet 22 ändparti 12 bildar ett fluiduminlopp 28, i det översta rörets 4 första och det övre hålet 22 i det översta rörets andra ändparti 13 bildar ett ej visat fluidumutlopp 30, dvs fluiduminloppet 28 och fluidumutloppet 30 är utbildade i samma rör. De övriga mitt för varandra belägna hålen i rörens resp första ändpartier 12 bildar en inloppsfördelningskanal 32 för fördelning av fluidum mellan de staplade rören, medan de övriga mitt för varandra belägna hålen i rörens resp andra ändpartier 13 bildar en ej visad utloppsupp- samlingskanal 33 för uppsamling av fluidum fràn de stap- lade rören.

Ett anslutningsorgan i form av en bussning 34 är infört i både in- och utloppet 28, 30, vilken bussnings 34 ena ände är försedd med en ringformig fläns 36, vil- ken är förbunden med utsidan av resp första och andra 13 av det översta röret 4. ändparti 12, Bussningen 34 10 15 20 25 30 35 515 954 7 sträcker sig in i inloppsfördelnings- resp utloppsupp- samlingskanalen 32, 33 och dess andra ände är anordnad i resp kanal 32, 33. Bussningen 34 är avsedd att mottaga en ej visad oljenippel genom vilken oljan strömmar.

Utanpå undersidan av det understa rörets första och andra ändpartiet 12, 13 är en förstärkningsbricka 38 an- ordnad genom nitning. Den är avsedd att förstärka nämnda undersida mot tryckbelastningar.

Ett alternativ till förstärkningsbrickan 34 är att utforma undersidan av det understa rörets första och andra ändparti något inåtkrökt, vilket också ger större motståndskraft mot tryckbelastningar. Ett exempel på ett rör med en sådan krökt undersida visas i fig 15. Det bör påpekas att det naturligtvis också är möjligt att pla- cera förstårkningsbrickan 34 på ändpartiets 12, 13 in- sida.

Framställningen enligt uppfinningen av en olje- kylare kommer nu att beskrivas under hänvisning till i första hand fig 5-14.

De i vårmeväxlarpaketet ingående platta aluminium- rören 4, 6, 8 kapas inledningsvis till önskad längd, varefter varje rörs ens ände placeras i en kanal 40 i ett hållarorgan 42. Den inre ytförstoraren skjuts in i röret 4, 6, 8 medelst en stav 44 via hållarorganets 42 kanal 40, vilket fungerar som styrning. Kanalen 40 är koniskt avsmalnade, vilket medför att den inre ytförsto- raren 16 pressas samman något i höjdled innan den skjuts in i röret. Inskjutningen av den inre ytförstoraren 16 i röret visas i fig 5 och 6.

Av fig 7 framgår att röret 4, 6, 8 sedan placeras i ett i längdled inställbart fasthållningsorgan 46, vilket fasthåller röret 4, 6, pressning mot rörets över- och undersida. Utvidgningen 8 utmed dess mittparti 14 genom av rörets första och andra ändpartier 12, 13 i rörens stapelriktning åstadkommes under fasthållningen av röret genom att en dorn 48 med väsentligen rektangulär tvär- 10 15 20 25 30 35 515 934 8 sektion och en konvex främre ände 49 införs i resp änd- parti av röret, varvid tvärsektion görs högre och smala- re ån tvärsektionen hos rörets mittparti. Med dornens konvexa främre ände 49 åstadkommes en önskad mjuk form- ändring från mittpartiet 14 till resp ändparti 12, 13, vilken formändring bildar det koniska övergångspartiet 15. Under det att dornen 48 fortfarande är inskjuten i de nu utvidgade ändpartiet 12, 13 kläms ändpartiet vä- sentligen rakt inåt medelst ett klämorgan 50, visat i fig 8, ovanifrån, underifrån och från sidorna för åstad- kommande av en så rektangulär tvärsektion som möjligt, dvs ett ändparti 12, 13 som har hörn med så liten radie som möjligt. Dornen 48 fungerar här som ett mothåll.

I fig 9 och 10 visas hur hålen upptas i rörens resp åndpartier 12, 13. Det i fig 9b visade rörändpartiet 12, 13 skjuts över ett i fig 9a visat organ 52 för stödjande av ändpartiet 12, 13. Det övre hålet 22 i ändpartiet 12, 13 stansas sedan ut i ändpartiets 12, 13 övre sida medelst en första stans 54, varvid organet 52 även fungerar som dyna.

Det översta röret 4 och mellanrören 8 flyttas vart och ett sedan till en första dyna 56 och placeras i an- liggning mot en med dynan 56 förbunden kantyta 58 för lägesinstållning av röret 4, 8. Det undre hålet 24 hos resp rörs 4, 8 ändparti 12, 13 stansas därefter ut medelst en andra stans 59, varvid det övre hålet 22 styr stansen 59 till rätt läge. Hålens läge relativt varandra framgår tydligt av fig 10b och c.

Efter utstansningen av de två hålen i rörets änd- parti 12, 13 flyttas resp rör 4, 8 till en andra dyna 60 där det undre hålet 24 kragas eller förses med flänsen 26, vilket framgår av fig 11a-c. Flänsen 26 åstadkommes genom att ett pressverktyg 62 förs ned genom det övre hålet 22 och pressar ned det yttersta kantpartiet av det undre hålet 24 väsentligen vinkelrätt relativt hålets 10 15 20 25 30 35 515 934 9 plan. Även här används en kantyta 63 för lägesinställ- ning av röret.

Det understa röret 6 förses efter utstansningen av det övre hålet 24 med förstärkningsbrickan 38, genom att denna nitas fast utanpå undersidan av det understa rö- rets 6 båda ändpartier 12, 13, vilket framgår av fig 1.

Samtliga rörs 4, 6, 8 ändöppningar tillsluts sedan på ett sätt som visas i fig 12-14. Rörets 4, 6, 8 ena ändparti 12, 13 skjuts in i en genomgående kanal 64 i ett formningsorgan eller en stomme 66 från en baksida 68 av stommen 66 tills det ligger an mot en i kanalen ut- bildad avsats 70, vilken har en bredd som överstiger rörets väggtjocklek. Kanalen är något konisk i riktning mot baksidan 68 för underlättande av inskjutningen. Ut- med en framsida 71 av stommen 66, vilken framsida 71 är motsatt belägen baksidan 68, matas ett platt aluminium- band 72, medelst ett stansorgan 74 för bildande av ett platt änd- ur vilket aluminiumbandsmaterial stansas ut förslutningsämne 76, vilket är förbundet med aluminium- bandet medelst två tunna materialremsor 78. Stansorganet utgörs av en stans 80 och en med stommen förbunden dyna 82. Aluminiumbandet 72 och därmed ändförslutningsämnet 76 matas därefter vidare utmed stommens 66 framsida 71 tills ämnet 76 befinner sig mitt för den genomgående kanalen 64 i stommen 66. Ett fram- och återgående press- verktyg 84 pressar därefter in det platta ändförslut- ningsämnet 76 i kanalen 64 från framsidan 71, vilket därigenom formas till den kopp- eller lådformiga ändför- slutningen 20. Ändförslutningen 20 skjuts vidare genom kanalen 64 fram tills dess sidokanter ligger an mot av- satsen 70, vilket åstadkommes genom att sidokanterna snäpper in i avsatsen, varigenom ändförslutningen 20 be- finner sig inuti rörets ändparti 12, 13 och tillsluter dess ändöppning. Härigenom förhindras att ändförslut- ningen följer med pressverktyget, när detta dras till- baka ut ur kanalen 64. lO 15 20 25 30 515 934 lO Staplingen av rören 4, 6, 8 inleds med att den utanpå det understa röret belägna yttre ytförstoraren 18 placeras på en icke visad fixeringsplatta. Därefter staplas rören på varandra med de yttre ytförstorarna 18 placerade däremellan, så att rörens ändpartier ligger an mot varandra och hålen 22, 24 befinner sig mitt för var- andra, vilket underlättas medelst flänsarna 26. Buss- ningen placeras i fluiduminloppet 28 resp fluidumutlop- pet 30. Slutligen fixeras hela oljekylaren i en fixtur, varefter hela kylaren placeras i en vakuumugn, varvid de ingående delarna förbinds med varandra medelst hårdlöd- ning.

Samtliga i kylaren ingående delar är av en alumi- niumlegering och lödningen åstadkommes genom att ett yttre aluminiumskikt smälter och bildar ett lod.

Uppfinningen kan modifieras på ett flertal sätt in- om ramen för det skyddsomfàng som definieras i de själv- ständiga patentkraven. Anslutningsorganen eller buss- ningen kan exempelvis vara anordnade i olika rör och ut- vidgningen av rörens ändpartier kan åstadkommas utan den efterföljande inklämningen. Kylaren kan också vara till- verkad i ett annat material än aluminium. Även om den i utföringsformen beskrivna värmeväxla- ren är placerad i en tank ingående i en fordonskylare, skall uppfinningen inte avses begränsad till detta. Det är nämligen också möjligt att utnyttja luft som kyl- medium istället för vatten.

Anslutningsorganet behöver inte vara infört i in- resp utloppet utan kan vara anordnat utanpå röret ut- skjutande från in- resp utloppet.

Claims (7)

-..,. 10 15 20 25 30 35 1¿.¿34.-... ..._ Hr PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av en värmeväxlare vilken omfattar ett värmeväxlarpaket (2), som innefattar ett fler- tal på varandra staplade platta rör (4, 6, 8), mellan rören anordnade yttre ytförstorare (18) och organ (20) för förslutning av rörens ändöppningar; ett fluiduminlopp (28), som är utbildat av ett hål (22, 24) i ett första ändparti (12) av det ena av det översta och det understa röret (4, 6); ett fluidumutlopp (30), som är utbildat av ett hål (22, 24) i ett relativt fluiduminloppet (28) motsatt be- läget andra ändparti (13) av det ena av det översta och det understa röret (4, 6); en inloppsfördelningskanal (32) för fördelning av fluidum mellan de staplade rören och en utloppsuppsam- lingskanal (33) för uppsamling av fluidumet från de staplade rören, varvid inloppsfördelnings- (32) och ut- loppsuppsamlingskanalerna (33) är bildade av hål (22, 24) i nämnda första resp andra ändpartier (12, 13) av rören, vilka hål (22, 24) parvis är anordnade mitt för varandra, och av att kanterna av intill varandra belägna hål är tätt förbundna med varandra; och ett anslutningsorgan (34), som är anordnat vid in- loppet (28) resp utloppet (30), vilket förfarande är k ä n n e t e c k n a t av åtgärderna: att rörens ändpartier (12, 13) utvidgas i stapel- riktningen, varvid varje ändparti (12, 13) ges ett övre plant parti (17) och ett undre plant parti (19); att hålet (22, 24) för bildande av fluiduminloppet (28) stansas ut i det övre eller det undre plana partiet (17, 19) av nämnda första ändparti (12), och hålet för bildande av fluidumutloppet (30) stansas ut i det övre eller det undre plana partiet (18, 19) av nämnda andra ändparti (13); -..,. 10 15 20 25 30 35 I O . gg .gg 00 00 0000 IOOI OO Ü O C I OOOOIO \l att hålen (22, 24) för bildande av inloppsfördel- nings- (32) och utloppsuppsamlingskanalen (33) stansas ut i de övre och nedre plana partierna (17, 19) av rö- rens ändpartier (12, 13); att förslutningsorganen (20) anordnas vid rör- ändarna; att rören staplas på varandra, så att ändpartierna (12, 13) hos två angränsande rör med sina resp plana partier (17, 19) ligger an mot varandra; att de yttre ytförstorarna (18) placeras mellan rö- ren; att anslutningsorganet (34) anordnas vid fluidum- inloppet (28) resp fluidumutloppet (30); att de i värmeväxlaren ingående komponenterna fixe- ras vid varandra; och att nämnda komponenter förbinds med varandra genom hàrdlödning.

2. Förfarande i enlighet med kravet 1, k ä n - n.e t e c k n a t av att utvidgningen av rörens ändpar- tier (12, 13) àstadkommes genom att en dorn (48) skjuts in i rörets ändöppning en längd motsvarande den önskade längden på ändpartiet (12, 13) under det att ett fast- hållningsorgan (46) håller fast röret vid dess mittparti (14).

3. Förfarande i enlighet med kravet 2, k ä n - av att ändpartiet (12, 13) därefter formas till ett väsentligen rektangulärt tvärsnitt genom n e t e c k n a t att ändpartiet, under det att dornen (48) fortfarande befinner sig inskjuten i detsamma, samtidigt ovanifrån, underifrån och från båda sidorna kläms inåt, varvid dor- nen (48) under nämnda inklämning av ändpartiet (12, 13) fungerar som ett mothåll.

4. Förfarande i enlighet med något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att ändpartiet (12, 13) formas till en rektangulär tvärsektion med en höjd som över- stiger höjden hos den resterande delen av röret, och en ...v 10 15 20 25 :1000 0 I o o 00 000000 0 I 0 o 00 oc 0c0I 0000 I 0 I I o GOOD 000000 åns 9-34 ß bredd som understiger bredden hos den resterande delen av röret.

5. Förfarande i enlighet med något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att stansningen av ett första av de båda hålen i varje ändparti för bildande av in- loppsfördelningskanalen (32) och utloppsuppsamlingska- nalen (33) genomförs med rörets ändparti (12, 13) pla- cerat över ett organ (52) för stödjande av detsamma, och att nämnda första hål fungerar som styrning vid ut- stansning av nämnda andra hål (22, 24).

6. Förfarande i enlighet med något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att det ena av de två i rörens ändpartier upptagna hålen (22, 24) för bildande av inloppsfördelningskanalen (32) och utloppsuppsam- lingskanalen (33) kragas för åstadkommande av styrning och fixering vid stapling av rören på varandra.

7. Förfarande i enlighet med något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att förslutningsorganet (20) åstadkommes genom att ett platt ändförslutningsämne (76) medelst ett pressverktyg (84) kläms in i en genomgående kanal (64) i ett formningsorgan (66) och därigenom for- mas till en koppformig ändförslutning (20); att den koppformiga ändförslutningen därefter skjuts vidare genom kanalen (64) och in i rörets ändparti (12, 13) genom dess ändöppning, vilket befinner sig inskjutet i formningsorganets (66)genomgående kanal.