SE516092C2 - Värmeväxlartank för montering i en oljekylare, förfarande för framställning av en sådantank, samt värmeväxlare - Google Patents

Description

20 25 30 35 516 092 Rören och rankorna är förbundna med varandra genom hàrdlödning, liksom även rören med anslutningsplattan.

Vid användning av en aluminiumkåpa kan den i likhet med rören vara förbunden med anslutningsplattan genom hårdlödning. Föredraget löds värmeväxlarna därvid samman genom att de placeras i en ugn.

Hårdlödning genomföres på det sättet att delarna monteras ihop och fixeras vid varandra för att därefter placeras i en ugn med skyddsgasatmosfär och flussmedel eller vakuumugn. Lödningen åstadkommes genom att ett yttre materialskikt på respektive detalj smälter och bildar lodmaterial. Föredraget utförs hårdlödningen i ett steg, dvs att alla i värmeväxlaren ingående delar först monteras ihop och därefter tillsammans lödes ihop i en ugn.

Vid en del tillämpningar och då i synnerhet oljeky- lare i vissa typer av maskiner och fordon, såsom exempel- vis grävmaskiner och lastbilar, ställs stora krav på att kylaren och då i synnerhet kylartanken skall tåla stora tryckbelastningar. I vissa typer av fordon utsätts kylar- tanken för tryck upp till 40 bar, vilket skall jämföras med en konventionell fordonskylare i en personbil där tanken utsätts för ett tryck av ca 1,5 bar.

Uppfinningen avser i första hand sådana värmeväxla- re, företrädesvis oljekylare utformade i aluminium, som utsätts för höga tryck, och speciellt i sådana värmeväx- lare ingående värmeväxlartankar.

Det är idag en komplicerad process att framställa värmeväxlare för sådana tillämpningar. Konstruktionerna för dagens värmeväxlartankar, i synnerhet för värmeväx- lare som skall tåla stora tryck och som därför åtminstone delvis är utformade i grova dimensioner, medger vanligt- vis inte att hela värmeväxlaren löds i ett steg.

För att erhålla en värmeväxlare med tillräcklig styrka måste man löda samman de ingående delarna genom hårdlödning i flera steg eller svetsa samman vissa delar, 10 15 20 25 30 35 516 092 ”ÉÉšÉÉÉÉfiÄÄi Iåfilšfflf? 3 framförallt tanken. Detta fördyrar och komplicerar pro- cessen.

Lödning kräver att de delar som ska lödas samman an- ligger och är fixerade. För detta använder man sig idag av yttre fixturer för värmeväxlardelarna. Yttre fixturer leder bort värme från de delar som ska lödas samman och är dyra att framställa. Vidare är det en komplicerad och tidsödande process att fixera de i värmeväxlaren ingående delarna med hög noggrannhet, vilket gör den dyr.

Det är svårt att stansa plåtar med stor tjocklek. De delar som stansas, t ex anslutnings plattor, utformas därför vanligtvis som två på varandra liggande plåtar.

Det är därför ett särskilt problem att den i värmeväxlar- tanken ingående anslutningsplattan vid högtryckstillämp- ningar måste utformas som två, på varandra liggande, sammanlödda plattor. Enligt känd teknik måste först en förstärkningsplatta anslutas till anslutningsplattan på den sida av anslutningsplattan som är vänd bort från tanken. Därefter ansluts värmeväxlarpaketet till anslut- ningsplattan. Detta förfarande komplicerar och fördyrar tillverkningsprocessen ytterligare.

I US-A-4 938 284 beskrivs en värmeväxlare med en värmeväxlartank utformad i aluminium. Kåpan och anslut- ningsplattan kan monteras ihop före hårdlödning. Därvid griper kåpan på utsidorna om anslutningsplattan. Vid de visade tankkonstruktionerna måste antingen kåpan skjutas på anslutningsplåten i längdriktningen, eller så måste kåpan vara utformad i ett tunnt gods, för att kunna kläm- mas över anslutningsplattan och deformeras fas Detta gör en dylik konstruktion olämplig för värmeväxlartankar som utsätts för höga tryck och som måste tillverkas i tjockt gods. Monteringen av de i tanken ingående delarna före lödning blir dessutom komplicerad.

Ett vidare problem vid framställning av värmeväxlar- tankar med tjockt gods som utsätts för höga :ryck är att genom hårdlödning av värmeväxlaren i ett steg erhålla 10 15 20 25 30 35 516 092 4 lödfogar som håller för de belastningar som de utsätts för vid drift. Ändamål med uppfinninggg Ett övergripande ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en värmeväxlartank genom vilken ovan- stående problem med känd teknik löses.

Ett särskilt ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en värmeväxlartank, i vilken en kåpa kan lödas samman med en anslutningsplatta utan att några yttre fixturer behöver användas.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en värmeväxlartank som snabbt, enkelt och med god precision kan monteras för lödning av en hel värme- växlare i ett steg.

Ett speciellt ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en värmeväxlartank för oljekylare med högt arbetstryck som har starkare förband mellan i värmeväxla- ren ingående delar än tidigare.

Ytterligare ett särskilt ändamål med föreliggande uppfinning är att utforma en värmeväxlartank, som har en anslutningsplatta med en förstärkningsplatta, som enklare kan monteras.

Sammanfattniggíav gppfinninggg De ovanstående och andra ändamål, som kommer att framgå av efterföljande beskrivning och bifogade rit- ningar, har uppnåtts genom uppfinningen med en värmeväx- Det för uppfinningen kännetecknande anges i patentkraven 1, 8 och 9.

Genom att förse den i värmeväxlartanken ingående lartank som är av det inledningsvis beskrivna slaget. kåpan och anslutningsplattan med mot varandra svarande ingreppsorgan för bildande av ett snäppfäste åstadkommes en värmeväxlartank, som kan lödas samman utan några yttre fixturer och som snabbt enkelt och med hög precision kan monteras för lödning. Dessutom möjliggörs lödning av en hel värmeväxlare i ett steg. 10 15 20 25 30 35 s 1 e, 092 §ïï=šïïf ëfiïxfififië iš :Iïlïíšï Genom att utforma en anslutningsplatta :ed två mot kåpan riktade flänspartier och genom at: kåpan sträcker sig innanför flänspartierna till en mellan flänspartierna placerad förstärkningsplatta erhålles en starkare kon- struktion än den hittills kända. Denna konstruktion blir dessutom betydligt enklare att montera genom att för- stärkningsplattan placeras på plats och fixeras av kåpan, som snäppes fast i anslutningsplattan. Om de: del av kåpan som sträcker sig innanför flänsarna förses med in- vändiga ytor som är något krökta mot varandra erhålles en ytterligare hållfasthetsökning.

Genom att vidare utforma kåpans ingreppsorgan på sådant sätt att de samtidigt griper i och u çtar fläns- partier som är bildade på anslutningsplattan avlastas en däremellan bildad lödfog. Därvid åstadkommas en värmeväx- lartank som är starkare än tidigare värmeväxlartankar och som är synnerligen lämplig för oljekylare med högt ar- betstryck.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen och dess fördelar kommer nu att beskri- vas närmare i det följande under hänvisning :ill bifogade ritningar, som visar några icke begränsande utförings- exempel.

Fig 1 är en sektion av en värmeväxlartank enligt en utföringsform av uppfinningen. A Fig 2 är en förstoring av området II i fig 1.

Fig 3 är en sektion av en värmeväxlartank enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Fig 4 är en förstoring av området IV i fig 3.

Fig 5 är en sektion av en värmeväxlartank enligt en tredje utföringsform av uppfinningen.

Beskrivning av utföringsformer av uppfinningen I fig l och 2 visas en värmeväxlartank L för en värmeväxlare. Värmeväxlartanken l omfattar en kåpa 2 i strängsputad aluminium och en anslutningsplaïta 3 i strängsprutad eller bockad aluminium, vilka är ihoplödda. lO 15 20 25 30 35 Kåpan 2 är långsträckt, i tvärsnitt väsentligen U-formad och har därvid två motstående ändëppningar samt en i kåpans 2 längdriktning sig sträckande sidoöppning. Kåpan har vidare ett liv 4 och två skänklar 5. Skänklarna 5 av- gränsar sidoöppningen. Två motstående förslutningsorgan (ej visade) ansluter tätande till innerperiferin hos var sin ändöppning av kåpan.

Anslutningsplattan 3 är långsträckt och ansluten till ett i värmeväxlaren ingående värmeväxlarpaket 20.

Rören i värmeväxlarpaketet 20 är förbundna med hål ut- stansade i anslutningsplattan 3. Plattan 3 ansluter vida- re tätande till skänklarna 5. Utmed sina längsgående sidokanter är anslutningsplattan 5 försedd med flänspar- tier 6, som är vinklade väsentligen vinkelrätt från an- slutningsplattan 3 mot kåpan 2 och dessutom något vinkla- de inåt mot varandra.

Flänspartierna 6 på anslutningsplattan 3 har vardera minst en ingreppsyta 7. I denna utföringsform är ingrepp- sytorna 7 utformade på de sidor som är vända mot varandra och mot tankens inre.

Kåpans 2 skänklar 5 är vid sina längsgående fria ändkanter försedda med ingreppsorgan 8, som är anordnade i kåpans 2 längdriktning. Kåpans 2 ingreppsorgan 8 ingri- per låsande med respektive flänspartis 6 ingreppsyta 7.

Flänspartierna 6 är här något böjda mot varandra, vilket leder till att ytorna på flänsarnas 6 mot varandra vända sidor, insidorna, är något snedställda. Ingreppsor- ganen 8 på skänklarna 5 innefattar vid denna utförings- form ett inre parti 15 av skänklarna som ingriper med den snedställda ingreppsyta 7 som definieras av flänspartier- nas 6 insidor. Det inre partiet 15 är något kilformat eller koniskt och har ett tjockare gods i den yttersta änden. På detta sätt bildas en mot ingreppsytan 7 svarande yta som genom sin form ingriper med ingreppsytan 7. Detta ingrepp klämmer fast skänklarna 5 och hindrar att kåpan 2 och anslutningsplattan 3 dras isär. 10 15 20 25 30 35 516 o92§=¥fi:<ä5fi::.:fi>f* 7 Kåpans 2 ingreppsorgan 8 innefattar dessutom ett yttre parti 9 av skänklarna 5 som är kortare än det inre skänkelpartiet och som står i kontaktingrepp :ed en andra, motsatt sida av flänspartiet 6, här utsidan. Genom att ett skänkelparti 9 sträcker sig längs respektive flänspartis 6 utsida och i kontakt med flänspartierna förhindras att kåpan 2, genom en inåtriktad deformering av skänklarna 5, lossas. Vidare upptas en del av fläns- partiet 6 i skänklarna 5, genom att kåpans 2 ingrepps- organ 8 utgörs av en rännformig del av skänklarna 5.

Detta medför att en stor lödyta bildas vilket ger en stark lödfog.

Kåpskänklarnas 5 yttersta ändar ll sträcker sig på tankens insida innanför respektive flänsparti 6, varvid skänkeländarnas ll inre ytor är krökta mot varandra och varvid ändytorna ligger an mot plattan. Skänkeländarnas ändytor anligger mot anslutningsplattan. På detta sätt åstadkommes en jämn yta inuti tanken. Genom att skarpa inre hörn undvikes och genom att de områden som uppvisar liten krökningsradie utformas med dubbelt gods ökar vär- meväxlartankens 1 styrka i dess känsligaste punkter.

Kåpan 2 har en viss elastisk deformerbarhet. Därför kan den vid montering före lödning deformeras något för att möjliggöra för ingreppsorganen 8 att tillsammans med anslutningsplattans 3 ingreppsytor 7 fungera som ett snäppfäste. Därvid förändras avståndsförhållandet mellan skänklarnas 5 ändpartier tillfälligt. Detta gör att kåpan 2 enkelt och snabbt kan monteras på anslutningsplattan 3.

Vid montering förs kåpan 2 och anslutningsplattan 3 mot varandra med kåpans 2 sidoöppning vänd mot anslut- ningsplattan 3 och anslutningsplattans 3 flänspartier 6 riktade mot kåpan 2. Kåpans 2 skänklar 5 når kontakt med plattan 3 och skänkelkanterna och plattkanternas fläns- partier 6 ihoppressas, d v s pressas mot varandra i nämn- da riktning, för åstadkommande av ingrepp mellan kåpans 2 ingreppsorgan 8 och flänspartiernas 6 ingreppsytor 7, varvid kåpan 2 snäppes fast i låsande ingrepp med anslut- 10 15 20 25 30 35 ningsplattan 3. Efter detta monteringsförfarande är delarna fixerade vid varandra.

Kåpan 2 och anslutningsplattan 3 löds efter denna montering samman genom hårdlödning. Vid ett föredraget framställningsförfarande ansluts de båda förslutningsor- ganen till kåpans 2 och anslutningsplattans 3 kortsidor samt värmeväxlarpaketet 20 till anslutningsplattan 3 före lödning. Vid lödningen som företrädesvis sker i en ugn på det inledningsvis beskrivna sättet åstadkommes tätande anslutningar mellan de i vämeväxlartanken l ingående delarna.

I fig 3 och 4 visas en andra utföringsform av en helt i aluminium utförd värmeväxlartank l' enligt uppfin- ningen. Denna utföringsform skiljer sig från den första genom att flänspartiernas 6' ingreppsytor 7' är utformade på de sidor som är vända utåt från varandra. Ingrepps- ytorna 7' består av ett spår som är bildat i nämnda si- dor. Spåret 7' sträcker sig i tankens T längdriktning.

Kåpans 2' ingreppsorgan 8' innefattar vid denna utfö- ringsform ett hakformigt parti 15' som hakar i spåret 7' på flänspartierna 6'.

En viss elastisk deformerbarhet av de skänkelpartier l5'som sträcker sig på utanför flänspartierna 6' förenk- lar monteringen vid denna utföringsform. Monteringen sker på samma sätt som vid den i fig 1 visade utföringsformen dock med skillnaden att kåpan och anslutningsplattan förs mot varandra tills hakpartiet 15' snäpper in i spåret 7', varvid ändytorna av det inre partiet ll' når kontakt med plattan.

I fig 5 visas en tredje utföringsform av en helt i aluminium utförd värmeväxlartank l” enligt uppfinningen.

Denna utföringsform liknar den i fig 3 och 4 visade utom vad avser att en förstärkningsplåt 17 är placerad på an- slutningsplattan 3" mellan flänspartierna 6". Förstärk- ningsplåten l7 står i ingrepp med kåpan 2" och är av skänklarna 5" klämd mot anslutningsplattan 3". Skänklarnas 5” inre ändpartier ll” är något böjda mot varandra och 10 15 20 25 516 092 9 deras ändytor har en vinkelrät urtagning som griper om de inåt vända sidohörnen av förstärkningsplattan 17.

Montering av en värmeväxlartank enligt denna utfö- ringsform går till så att förstärkningsplattan 17 place- ras på anslutningsplattan 3” innanför flänspa:tierna 6”.

Därefter snäppes kåpan 2" fast på anslutningsplattan 3" och förstärkningsplattan 17 på samma sätt son i de tidi- gare beskrivna utföringsformerna. Kåpskänklarnas 5” inre ändpartier ll" med den vinkelräta urtagningen går därvid i ingrepp med förstärkningsplattan 17 och klämmer fast denna mot anslutningsplattan 3” samtidigt som ingreppsor- ganen 8” ingiper med flänspartierna 6".

Med denna utföringsform av uppfinningen löses pro- blemet att låsa fast en förstärkningsplatta 17 vid an- slutningsplattan 3" för gemensam lödning med övriga kom- ponenter. Det är vidare en hållfasthetsmässig fördel att förstärkningsplattan 17 kan placeras på (ovansida i fig 3) anslutningsplattan 3” innanför flänspartierna 6” och klämmas in från fyra håll, istället för att lödas fast vid anslutningsplattans 3" andra sida (undersida i fig 3) såsom hittills skett.

Avslutningsvis må påpekas att de ovan beskrivna ut- föringsformerna av uppfinningen med fördel kan kombine- lfâS.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 516 092 10 PATENTKRAV

1. l. Värmeväxlartank av för montering i en olje- kylare, omfattande en làngsträckt, i tvärsnitt väsentligen U-formig kapa (2;2';2”) med ett liv (4;4';4”) och tvâ skänklar (5;5';5”); tvà motstàende förslutningsorgan som tätande anslu- ter till innerperiferin hos var sin ände av kåpan (2;2'; 2"); och (3;3';3”) för an- slutning till ett i värmeväxlaren ingående värmeväxlar- (20;2l), vilken platta (3;3';3”) tätande ansluter till skänklarna (5;5';5”), varvid anslutningsplattan (3;3';3”) med flänspartier (6;6';6"), som sträcker sig väsentligen en làngsträckt anslutningsplatta paket utmed sina längsgående sidokanter är försedd vinkelrätt fràn anslutningsplattan (3;3';3”), (6;6';6Ü tan (3;3';3”) vartdera har minst en ingreppsyta pà anslutningsplat- (7;7';7U varvid flänspartierna som är belägen på den ena sidan av flänspartiet (6;6';6"), varvid kàpans (2;2';2”) skänklar (5;5';5”) vid sina (2;2';2”) längd- riktning anordnade rännformiga ingreppsorgan (8;8';8”), fria ändkanter är försedda med i kàpans varvid kàpans (2;2';2”) ingreppsorgan (8;8';8”) in- (6;6';6Ü greppsyta (7;7';7"), och dessutom ingriper med kontakt- griper läsande med respektive flänspartis in- ingrepp med en andra, motsatt sida av flänspartiet (6;6';6”), och varvid de tätande anslutningarna àstadkommes genom lödning, k ä n n e t e c k n a d av att kàpans ingreppsorgan (8;8';8”) tillsammans med anslutningsplattans (3;3';3”) ingreppsytor (7;7';7") bil- dar ett snäppfäste.

2. Värmeväxlartank enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av 10 15 20 25 30 35 516 092 ll (17) mellan flänspartierna är placerad på an- (6”) och står att en förstärkningsplatta (3Ü i ingrepp med kåpan (ZÜ. slutningsplattan

3. Värmeväxlartank enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d av att förstärkningsplattan (17) är klämd mot anslut- ningsplattan (3") av kåpskänklarna (5”).

4. Värmeväxlartank enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att kàpskänklarnas (5;5';5”) yttersta ändar (l1;ll';ll”) sträcker sig på tankens insida innanför res- (6;6';6"), inre ytor år krökta mot varandra. pektive flänsparti varvid skänkeländarnas (ll;ll';llÛ

5. Värmeväxlartank enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att kåpan har en tillräcklig elastisk deformerbarhet för att före nämnda lödning möjliggöra för ingreppsorga- nen (8;8';8Ü (3;3';3Ü varvid avståndsförhållandet mellan skänklarnas att tillsammans med anslutningsplattans ingreppsytor (7;7';7”) fungera som ett snäpp- fäste, (5;5';5Ü

6. Värmeväxlartank enligt något av föregående krav, ändpartier tillfälligt förändras. k ä n n e t e c k n a d av att flänspartiernas (6) ingreppsytor (7) är utfor- made på de sidor som är vända mot varandra och att fläns- partierna (6) år något böjda mot varandra.

7. Värmeväxlartank enligt något av krav l-5, k ä n n e t e c k n a d av att flänspartiernas (6') ingreppsytor är utformade på de sidor som är vända från varandra och att ett spår (7') är bildat i nämnda sidor, varvid spåret (7) sträcker sig i tankens (l') längdriktning.

8. Sätt vid framställning av en värmeväxlartank, varvid en långsträckt kåpa (2;2';2”), med ett liv (4;4';4") och två skänklar (5;5';5”), och en mot kåpan svarande anslutningsplatta (3;3';3”) för anslutning till ett värmeväxlarpaket framställs och monteras ihop, 10 15 516 092 12 varvid kàpan (2;2';2”) och anslutningsplattan (3;3';3”) pà sina kanter framställs med mot varandra sva- rande ingreppsorgan, k ä n n e t e c k n a t av att kåpan och anslutningsplattan (3;3';3”) förs mot (5;5';5Ü terna pressas mot varandra för àstadkommande av ingrepp varvid skänkelkanterna och plattkan- varandra, mellan ingreppsorganen genom att ingreppsorganen snäppes i varandra, och att värmeväxlartanken därefter lödes samman utan an- vändning av yttre fixturer.

9. Värmevàxlare, innefattande minst en värmeväxlar- tank, ett fluiduminlopp, ett fluidumutlopp, och ett vär- meväxlarpaket, vilket står i förbindelse med värmeväxlar- tanken, k ä n n e t e c k n a d av att värmeväxlartanken utgörs av en värmeväxlartank (l;l';1”) i enli het med något av patentkraven 1-7. 9