DE102010045535C5

DE102010045535C5 - Plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE102010045535C5
Application number: DE102010045535.0A
Authority: DE
Inventors: Hendrikus Theodorus Cornelis van Hoof; Hubertus Johannes Rob Koolen; Gerardus Mathias Joseph Kuipers; Bob Lambertus Klaas den Hartog
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: DE102010045535B4; WO2012037354A1; DE102010045535A1

Abstract

Plattenwärmetauscher mit einer Lötverbindung eines Anschlussstutzens (1) in einer Strömungsöffnung (2) einer mit Lot (3) beschichteten Deckplatte (4) des Plattenwärmetauschers, wobei die Strömungsöffnung (2) einen flanschartig abgebogenen Öffnungsrand (20) aufweist, der Anschlussstutzen (1) eine mit dem Öffnungsrand (20) korrespondierende Verbindungsfläche besitzt und darin eingesetzt ist, wobei der Öffnungsrand (20) zu einer Senkrechten auf der Ebene (5) der Strömungsöffnung (2) eine Neigung (10) aufweist, so dass eine Kraft (F), die während des Lötens aufgebracht wird, die Ausbildung eines Luftspalts zwischen dem geneigten Öffnungsrand (20) und der korrespondierenden Verbindungsfläche des Anschlussstutzens (1) im Zuge des Lötens verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsrand nach innen zum Wärmetauscher hin weist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lötverbindung eines Anschlussstutzens in einer Strömungsöffnung einer mit Lot beschichteten Deckplatte eines Plattenwärmetauschers, mit weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Die Merkmale des Oberbegriffs sind beispielsweise aus der DE 10 2005 050 738 A1 bekannt. Der Öffnungsrand wird im Stand der Technik senkrecht zur Ebene der Strömungsöffnung flanschartig aufgerichtet, um eine ausreichende Verbindungsfläche zu erhalten. Da der Öffnungsrand senkrecht angeordnet ist, ist die Verbindungsfläche bei einer etwa runden Öffnung zylindrisch ausgebildet. Der Anschlussstutzen wird eingesetzt und kann später in der Öffnung gelötet werden. Um zu sichern, dass der Anschlussstutzen im Zuge der Vormontage, beispielsweise eines Wärmetauschers, in seiner Position bleibt, muss der Öffnungsrand „verclincht” werden, wozu ein spezielles Werkzeug benötigt wird. Normalerweise ist das Blech, in dem sich die Strömungsöffnung befindet mit einer Lotschicht versehen.
Das Lotangebot reicht in der Regel nicht aus, sodass zusätzliches Lot, beispielsweise ein so genannter Lotring, im Bereich der zu erzeugenden Lötverbindung eingesetzt werden muss, wie es beispielsweise in der US 5 593 187 A , 13–17, gezeigt wird.
Die US 2 003 488 A zeigt eine gelötete Rohrverbindung. Wenn Rohre unterschiedlicher Wanddicke verbunden werden sollen wird ein Rohrende aufgeweitet und das andere eingezogen. Die Rohrenden werden ineinander gesteckt. Es werden Lotringe eingefügt oder die Rohrenden werden in ein Lotbad getaucht. Bei Rohrverbindungen mit Rohren gleicher Wanddicke kommt ein Kupplungsteil zwischen den Rohrenden zur Anwendung.
Die DE 199 39 264 A1 bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher, bei dem Strömungsöffnungen in den Wärmetauscherplatten einen flanschartig abgebogenen, geneigten Öffnungsrand aufweisen, die ineinander gesteckt sind. Die 1 und 2 dieser Veröffentlichung zeigen die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Die DE 10 2005 043 731 A1 zeigt bezüglich der Strömungsöffnungen in den Wärmetauscherplatten etwa Ähnliches wie die zuvor beschriebene Veröffentlichung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Lötverbindung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu vereinfachen und die Kosten zu senken.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich mit einer Lötverbindung, die sämtliche Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Es wurde gemäß der Erfindung festgestellt, dass das Vorsehen von zusätzlichem Lotwerkstoff entfallen kann, indem der Öffnungsrand zur Ebene der Strömungsöffnung eine Neigung aufweist und der Anschlussstutzen während des Hartlötprozesses mittels einer Kraft auf den geneigten Öffnungsrand drückbar ist. Die Kraft ist ausreichend groß, um jeden Luftspalt zwischen dem geneigten Öffnungsrand und der damit korrespondierenden Verbindungsfläche des Anschlussstutzens zu beseitigen. Da der Öffnungsrand die erwähnte Neigung aufweist, besitzt die Verbindungsfläche gemäß diesem Vorschlag eine konische Gestaltung. Die vorstehend beschriebenen einfachen Maßnahmen ermöglichen in etwas überraschender Weise die Bereitstellung qualitätsgerechter Lötverbindungen, wie im Rahmen der Erprobung bereits bewiesen wurde. Weitere Merkmale befinden sich in den abhängigen Patentansprüchen, die als an dieser Stelle dargelegt angesehen werden sollen.
Darüber hinaus befinden sich die Merkmale und deren Vorteile auch in der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand der beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Anschlussstutzen, der in einer Strömungsöffnung sitzt.
Die 2 zeigt darüber hinaus auch einen Teil eines Plattenwärmetauschers, der den Anschlussstutzen aufweist.
Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel.
Die 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel.
Die 1 und 2 bilden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ab. Das Bauteil 4 ist die Deckplatte eines Wärmetauschers, bei dem es sich um einen Plattenwärmetauscher handelt, der beispielsweise als Ölkühler dienen kann. Die Platten 6 und andere Bauteile werden durch bekannte umformtechnische Operationen aus Blechplatten hergestellt und zum Plattenwärmetauscher zusammengesetzt. Die Deckplatte 4 besitzt an ihrer Unterseite eine Lotbeschichtung 3 (2). Im Übrigen soll auf das Löten, insbesondere auf das Hartlöten, und auf die dafür notwendigen vorbereitenden Maßnahmen wie Entfetten, gegebenenfalls Auftragen von Lotflussmittel, Trocknen usw. nicht eingegangen werden, weil dazu auf den Stand der Technik verwiesen werden kann. Die Strömungsöffnung 2 ist ein beispielsweise kreisrundes Loch in der Deckplatte 4. Der Öffnungsrand 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel flanschartig nach oben gerichtet, sodass die erwähnte Lotbeschichtung 3 schräg nach oben zeigt. Er steht nicht senkrecht auf der Ebene 5 (Strich-Punkt-Linie) der Strömungsöffnung 2 sondern weist eine Neigung 10 auf, die beispielsweise etwa 10° zu einer Senkrechten betragen kann. Die Neigung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel nach außen gerichtet. Sie erstreckt sich um den gesamten Öffnungsrand 20. Der Anschlussstutzen 1 besitzt eine mit dem geneigten Öffnungsrand 20 korrespondierende konische Ausbildung und wird von oben in die Strömungsöffnung 2 gesetzt, sodass diese satt auf dem beschichteten Öffnungsrand 20 aufliegt. Die konische Ausbildung kann durch einen Umformschritt am Rand des Anschlussstutzens 1 erzeugt werden, wobei die Wand des Anschlussstutzens 1 nach innen gedrückt wird. Um jeden Luftspalt zu beseitigen, wird der Anschlussstutzen 1 während des Lötens mit einer Kraft F fest auf den mit Lot beschichteten Öffnungsrand 20 gedrückt. Die konische Ausbildung des Öffnungsrandes 20 und der Verbindungsfläche am Anschlussstutzen 1 bewirken dabei eine gewisse Zentrierung der Kraft F. Die Lotschicht 3 wird beim Löten abschmelzen und die Lötverbindung bewirken. Dabei wird die Kraft F dafür sorgen, dass die erwähnte Auflage der Verbindungsflächen erhalten bleibt bzw. dafür, dass der Anschlussstutzen 1 entsprechend nachgeführt wird, um einen Luftspalt zu verhindern. Die in der 1 noch sichtbare ringförmige Fuge 7 zwischen dem Öffnungsrand 20 und einem Absatz am Anschlussstutzen 1 könnte nach dem Löten nicht mehr vorhanden sein. Jedenfalls wird deren Breitenmaß durch die Kraft F reduziert. Die Kraft F kann beispielsweise durch ein aufgelegtes Gewicht erzeugt werden oder es kann sich um eine Spannvorrichtung handeln (nicht dargestellt). Nur wenn eine bestimmte Orientierung des Anschlussstutzens 1 in der Strömungsöffnung 2 gewünscht wird, kann im Öffnungsrand 20 und in der korrespondierenden Ausbildung des Anschlussstutzens 1 eine Markierung oder dergleichen eingeformt werden.
Ein „Verclinchen” des Öffnungsrandes ist nicht notwendig, da der Anschlussstutzen 1 erst unmittelbar vor Beginn des Lötens auf den Öffnungsrand 20 gesteckt und mit der Kraft F belastet wird.
Der Anschlussstutzen 1 dient dem Anschluss einer Zuführ- oder Abführleitung, beispielsweise für Kühlmittel oder für Öl.
Im Rahmen der Erprobung wurde die Höhe des Öffnungsrandes 20 mit etwa 2,0 mm gewählt, bei einem Öffnungsdurchmesser von etwa 16–20 mm. Es wurden dichte und ausreichend feste Lötverbindungen zur Verfügung gestellt. Das Ausführungsbeispiel gemäß der 3 besitzt einen geneigten Öffnungsrand 20, jedoch wurde der Öffnungsrand 20 nicht nach oben weisend sondern nach unten weisend abgebogen. Der Neigungswinkel 10 zeigt nicht nach außen, wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel (1 und 2), sondern nach innen. Die Lotbeschichtung 3 kann sich auf beiden Seiten der Deckplatte 4 befinden oder sie befindet sich zumindest auf deren Oberseite. Das Ausführungsbeispiel gemäß der 4 besitzt ebenfalls einen geneigten Öffnungsrand 20, der auch nach oben weisend angeordnet ist. Die Wand des Anschlussstutzens 1 wurde nach außen gedrückt, um die konische Ausbildung zu erzeugen. Der Anschlussstutzen 1 wird von unten durch die Strömungsöffnung 2 gesteckt, sodass seine korrespondierende Verbindungsfläche am geneigten Öffnungsrand 20 anliegt. Die Kraft F wird hier auf die Deckplatte 4 aufgetragen. Da der Anschlussstutzen 1 ein Auflager hat – er liegt beispielsweise an einer Wärmetauscherplatte 6 – bewirkt die Kraft F ebenfalls eine satte Auflage im Bereich der Verbindungsfläche und dem geneigten Öffnungsrand 20 bzw. sie verhindert die Bildung eines Luftspalts dazwischen.

Claims

Plattenwärmetauscher mit einer Lötverbindung eines Anschlussstutzens (1) in einer Strömungsöffnung (2) einer mit Lot (3) beschichteten Deckplatte (4) des Plattenwärmetauschers, wobei die Strömungsöffnung (2) einen flanschartig abgebogenen Öffnungsrand (20) aufweist, der Anschlussstutzen (1) eine mit dem Öffnungsrand (20) korrespondierende Verbindungsfläche besitzt und darin eingesetzt ist, wobei der Öffnungsrand (20) zu einer Senkrechten auf der Ebene (5) der Strömungsöffnung (2) eine Neigung (10) aufweist, so dass eine Kraft (F), die während des Lötens aufgebracht wird, die Ausbildung eines Luftspalts zwischen dem geneigten Öffnungsrand (20) und der korrespondierenden Verbindungsfläche des Anschlussstutzens (1) im Zuge des Lötens verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsrand nach innen zum Wärmetauscher hin weist.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel des Öffnungsrandes (20) nicht größer als etwa 15° zu der Senkrechten beträgt und zur Öffnung hin oder von der Öffnung weg zeigt.
Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel des Öffnungsrandes (20) etwa 10° zu der Senkrechten beträgt und von der Öffnung weg zeigt.
Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem geneigten Öffnungsrand (20) korrespondierende Ausbildung des Anschlussstutzens (1) als eine nach innen gerichtete Materialverschiebung des Randes des Anschlussstutzens (1) ausgebildet ist.
Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Breitenmaß einer ringförmige Fuge (7) zwischen dem Öffnungsrand (20) und einem Absatz am Anschlussstutzen (1) nach dem Löten reduziert ist.