DE102017218346B4 - B-tube forming for improved performance of a heat cycle process - Google Patents
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Abstract
Rohr (20) für einen Wärmetauscher (10), das Rohr (20) aufweisend:
einen oberen Teil (28, 30);
einen Bodenteil (22), der von dem oberen Teil (28, 30) beabstandet ist;
eine Wandung, die sich von dem oberen Teil (28, 30) erstreckt, wobei die Wandung von dem Bodenteil (22) in einem ersten Abschnitt (91) des Rohrs (20) beabstandet ist und die Wandung den Bodenteil (22) in einem zweiten Abschnitt (93) des Rohrs (20) berührt, um eine Trennwand (40) zu bilden; wobei die Wandung umfasst:
einen ersten Trennabschnitt (32), der sich von dem oberen Teil (28) hin zu dem Bodenteil (22) erstreckt und einen ersten Schenkel (33), einen zweiten Schenkel (34) und einen gebogenen Teil (35) umfasst, der den ersten Schenkel (33) mit dem zweiten Schenkel (34) verbindet, und
einen zweiten Trennabschnitt (36), der sich von dem oberen Teil (30) hin zu dem Bodenteil (22) erstreckt und einen ersten Schenkel (37), einen zweiten Schenkel (38) und einen gebogenen Teil (39) umfasst, der den ersten Schenkel (37) mit dem zweiten Schenkel (38) verbindet,
wobei der zweite Schenkel (34) des ersten Trennabschnitts (32) im ersten Abschnitt (91) des Rohrs (20) am oberen Teil (28) des Rohrs (20) anliegt, und sämtliche Schenkel (33, 34, 37, 38) der ersten und zweiten Trennabschnitte (32, 36) im Wesentlichen parallel angeordnet sind.
Tube (20) for a heat exchanger (10), the tube (20) comprising:
an upper part (28, 30);
a bottom portion (22) spaced apart from the upper portion (28, 30);
a wall extending from the top portion (28, 30), the wall being spaced from the bottom portion (22) in a first portion (91) of the tube (20) and the wall extending from the bottom portion (22) in a second portion (93) of the tube (20) contacts to form a partition (40); where the wall comprises:
a first separating section (32) which extends from the upper part (28) towards the bottom part (22) and comprises a first leg (33), a second leg (34) and a curved part (35) which forms the first Leg (33) connects to the second leg (34), and
a second separating section (36) which extends from the upper part (30) towards the bottom part (22) and comprises a first leg (37), a second leg (38) and a curved part (39) which forms the first Leg (37) connects to the second leg (38),
wherein the second leg (34) of the first separating section (32) rests in the first section (91) of the tube (20) on the upper part (28) of the tube (20), and all legs (33, 34, 37, 38) of first and second separating sections (32, 36) are arranged essentially parallel.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, und insbesondere einen Wärmetauscher umfassend ein B-förmiges Flachrohr mit einem umgeformten Rohrende zur Anbringung an einem Sammelbehälter des Wärmetauschers.The invention relates to a heat exchanger, and in particular to a heat exchanger comprising a B-shaped flat tube with a formed tube end for attachment to a collecting container of the heat exchanger.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Wärmetauscher mit gefalzten Flachrohren sind aus dem Stand der Technik weithin bekannt. Derartige Wärmetauscher umfassen typischerweise eine Vielzahl der gefalzten Flachrohre, die voneinander beabstandet und parallel angeordnet sind und zwischen einem Einlass-Sammelbehälter und einem Auslass-Sammelbehälter angeordnet sind. Der Einlass-Sammelbehälter nimmt ein erstes Fluid auf und verteilt das erste Fluid auf eine Vielzahl von Strömungspfaden, die innerhalb der Flachrohre gebildet sind. Das erste Fluid tauscht Wärmeenergie mit einem zweiten Fluid, welches durch die Räume zwischen benachbarten Flachrohren strömt. Nach dem Austausch der Wärmeenergie innerhalb der Flachrohre wird das erste Fluid wieder innerhalb des Auslass-Sammelbehälters zusammengeführt, bevor es den Wärmetauscher verlässt.Heat exchangers with folded flat tubes are well known from the prior art. Such heat exchangers typically include a plurality of the folded flat tubes spaced apart and arranged in parallel and disposed between an inlet header and an outlet header. The inlet collection container receives a first fluid and distributes the first fluid to a plurality of flow paths formed within the flat tubes. The first fluid exchanges heat energy with a second fluid, which flows through the spaces between adjacent flat tubes. After the heat energy has been exchanged within the flat tubes, the first fluid is recombined within the outlet collecting container before leaving the heat exchanger.
Eine gängige Bauweise eines Flachrohrs umfasst das Umbiegen eines Aluminium-Blechs in einen rohrförmigen Aufbau, wobei zwei entgegengesetzte Kanten des Blechs zusammengeführt werden und dann an der entstehenden Naht gelötet oder geschweißt werden, um ein im Wesentlichen B-förmiges Flachrohr zu bilden. Die Mittelnaht des B-förmigen Flachrohrs wird für gewöhnlich durch Hinzufügen zumindest einer Umbiegung (Engl.: „fold“, Deutsch auch: „Falz“) an den gegenüberliegenden Kanten des Blechs weiter verstärkt. Die umgebogenen Teile des Aluminiumblechs sind derart positioniert, dass sie an einer Innenfläche des Flachrohrs entlang einer Länge dieses Rohrs anliegen, um eine sich längs erstreckende Trennwand zu bilden, wobei die Trennwand ein hohles Inneres von jedem der Flachrohre in zwei getrennte Strömungspfade unterteilt und gleichzeitig auch den Aufbau des Flachrohrs entlang der Mittelnaht des Rohrs verstärkt. Diese Art von Flachrohrbauweise wird in der
Ein potentielles Problem, dem der Aufbau des herkömmlichen flachen B-Rohrs begegnet, entsteht als Ergebnis der Wirkungen des thermischen Kreisprozesses. Das wiederholte Vorhandensein von wechselnden Charakteristika innerhalb unterschiedlicher Teile von jedem der Rohre, wie etwa schwankenden Temperaturen, die in unterschiedlichen Bereichen in jedem der Rohre auftreten, kann zur Bildung eines Biegemoments innerhalb von jedem der Rohre führen, beispielsweise zwischen zwei benachbarten Strömungskanälen, die in jedem der Rohre gebildet sind. Die Bildung von solchen Biegemomenten kann das Zeitstandsverhalten solcher Rohre beeinflussen, wenn sie thermischen Kreisprozessen, die schwankende Temperaturen zwischen den beiden Strömungspfaden von jedem der Rohre beinhalten, über einen längeren Zeitraum ausgesetzt sind.A potential problem encountered by the conventional flat B-tube design arises as a result of the effects of thermal cycling. The repeated presence of changing characteristics within different parts of each of the tubes, such as varying temperatures occurring in different areas within each of the tubes, may result in the formation of a bending moment within each of the tubes, for example between two adjacent flow channels formed in each of the pipes are formed. The formation of such bending moments can affect the creep behavior of such tubes when they are exposed to thermal cycles involving fluctuating temperatures between the two flow paths of each of the tubes over an extended period of time.
Es hat sich herausgestellt, dass die Bauweise als B-förmiges, gefalztes Flachrohr an einer Schnittstelle von jedem der Rohre und jedem der Sammelbehälter besonders anfällig für eine Störung des thermischen Kreisprozesses ist. Jedes der Rohre ist in eine Öffnung eingesetzt, die in jedem der Sammelbehälter gebildet ist, wobei die Öffnung eine Querschnittsform hat, die einer Außenfläche von jedem der Rohre im Wesentlichen ähnelt. Zeitgleich verleiht die mittlere Trennwand dem Innern eines jeden Rohres Steifigkeit, wodurch die Relativbewegung zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen von jedem der Rohre, die an die mittlere Trennwand angrenzen, weiter eingeschränkt wird. Die verliehene Steifigkeit neben dem Schnittpunkt von jedem der Rohrenden und jeden der Sammelbehälter verschlimmert das Auftreten einer Störung aufgrund des thermischen Kreisprozesses, weil die unterschiedlichen Teile der Rohre, die unterschiedlichen Graden von Temperaturausdehnung unterliegen, daran gehindert werden, sich während der Nutzung des Wärmetauschers relativ zueinander zu bewegen und zu verformen. Die eingeschränkte Bewegung kann unter gewissen Umständen zu erhöhten Belastungen innerhalb von Teilen jedes der Rohre führen, die zu einer dauerhaften Verformung oder einer möglichen Störung angrenzend an jeden der Sammelbehälter führen können.It has been found that the design as a B-shaped, folded flat tube at an interface of each of the tubes and each of the collecting containers is particularly susceptible to disruption of the thermal cycle. Each of the tubes is inserted into an opening formed in each of the headers, the opening having a cross-sectional shape substantially similar to an outer surface of each of the tubes. At the same time, the central partition provides rigidity to the interior of each tube, further restricting relative movement between the opposing surfaces of each of the tubes adjacent the central partition. The imparted rigidity near the intersection of each of the tube ends and each of the headers exacerbates the occurrence of thermal cycle failure because the different parts of the tubes, which undergo different degrees of thermal expansion, are prevented from moving relative to one another during use of the heat exchanger to move and deform. The restricted movement may, under certain circumstances, result in increased stresses within portions of each of the pipes, which may result in permanent deformation or possible failure adjacent to each of the headers.
Die
Ein ähnliches Flachrohr mit verschiedenen Verbindungen der Längsränder ist jeweils in der
Es ist die Aufgabe, ein Rohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher mit mehreren Strömungskanälen herzustellen und gleichzeitig das Eintreten einer Störung an einem Schnittpunkt des Rohrs und einer Öffnung in einem Sammelbehälter, der eingerichtet ist, ein Ende des Rohrs aufzunehmen, zu vermeiden.The object is to manufacture a tube for use in a heat exchanger with multiple flow channels while avoiding the occurrence of a fault at an intersection of the tube and an opening in a header adapted to receive one end of the tube.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Die Aufgabe wird mit einem Rohr mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise ein Rohr mit einem modifizierten Verstärkungsaufbau zum Verhindern des Auftretens einer Störung an einer Schnittstelle des Rohrs und einer Öffnung in einem Sammelbehälter, der zur Aufnahme eines Endes des Rohrs eingerichtet ist, entdeckt.The task is solved with a pipe with the features of patent claim 1. According to the present invention, a pipe having a modified reinforcing structure for preventing the occurrence of a fault at an interface of the pipe and an opening in a collection container adapted to receive an end of the pipe has been surprisingly discovered.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Rohr zur Verwendung in einem Wärmetauscher einen oberen Teil, einen von dem oberen Teil beabstandeten Bodenteil, und eine sich von dem oberen Teil erstreckende Wandung auf. Die Wandung ist in einem ersten Abschnitt des Rohrs von dem Bodenteil beabstandet und die Wandung berührt den Bodenteil in einem zweiten Abschnitt des Rohrs, um eine Trennwand zu bilden.In one embodiment of the invention, a tube for use in a heat exchanger has a top portion, a bottom portion spaced from the top portion, and a wall extending from the top portion. The wall is spaced from the base portion in a first portion of the tube and the wall contacts the base portion in a second portion of the tube to form a partition.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Wärmetauscher einen ersten Sammelbehälter umfassend eine erste Öffnung, die eine fluidische Kommunikation mit einem Innern des ersten Sammelbehälters bereitstellt, und ein Rohr umfassend einen oberen Teil, einen Bodenteil, der von dem oberen Teil beabstandet ist, und eine Wandung, die sich von dem oberen Teil erstreckt, auf. Die Wandung ist von dem Bodenteil in einem ersten Abschnitt des Rohrs beabstandet und die Wandung berührt den Bodenteil in einem zweiten Abschnitt des Rohrs, um eine Trennwand zu bilden. Ein erster Teil des ersten Abschnitts des Rohrs erstreckt sich durch die erste Öffnung in das Innere des ersten Sammelbehälters.In another embodiment of the present invention, a heat exchanger includes a first header including a first opening that provides fluidic communication with an interior of the first header, and a tube including a top portion, a bottom portion spaced from the top portion, and a wall extending from the upper part. The wall is spaced from the bottom portion in a first portion of the tube and the wall contacts the bottom portion in a second portion of the tube to form a partition. A first part of the first section of the tube extends through the first opening into the interior of the first collection container.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden eines Wärmetauschers offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte des Biegens gegenüberliegender Endbereiche eines blechartigen Materials hin zueinander, um ein Rohr mit einem von einem Bodenteil beabstandeten oberen Teil zu bilden, wobei die gegenüberliegenden Endbereiche der Platte zusammenwirken, um eine Trennwand zu bilden, die sich von dem oberen Teil zu dem Bodenteil erstreckt und das Rohr in ein Paar von Strömungskanälen unterteilt; des Biegens der Trennwand weg von dem Bodenteil entlang eines ersten Abschnitt des Rohrs, um entlang des ersten Abschnitts einen ersten, einzelnen Strömungskanal zu bilden; und Einschieben eines ersten Teils des ersten Abschnitts des Rohrs in ein Inneres eines ersten Sammelbehälters durch eine darin gebildete erste Öffnung.In another embodiment of the invention, a method of forming a heat exchanger is disclosed. The method includes the steps of bending opposite end portions of a sheet-like material toward one another to form a tube having an upper portion spaced from a bottom portion, the opposing end portions of the plate cooperating to form a partition wall extending from the upper portion extends to the bottom part and divides the tube into a pair of flow channels; bending the partition wall away from the base portion along a first portion of the tube to form a first, single flow channel along the first portion; and inserting a first portion of the first portion of the tube into an interior of a first collection container through a first opening formed therein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Die obenstehenden sowie andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden einem Fachmann aus der Durchsicht der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
-
1 ist eine Draufsicht eines Wärmetauschers für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 ist eine Querschnittsansicht eines Rohrs zur Verwendung in dem Wärmetauscher, der in1 dargestellt ist, vor einem Biegen von dessen Trennwand; -
3 ist eine perspektivische Ansicht eines blechartigen Materials zum Bilden der in2 veranschaulichten Querschnittsform des Rohrs; -
4 ist eine Teilansicht einer Draufsicht von oben des Rohrs aus2 ; -
5 ist eine Querschnittsansicht im Aufriss eines Innern des Rohrs aus2 , aufgenommen durch Schnittlinien 5-5 aus4 vor einem Biegen einer Trennwand des Rohrs; -
6 ist eine Querschnittsansicht im Aufriss des Inneren des Rohrs aus2 , aufgenommen durch Schnittlinien 5-5 aus4 , nach dem Biegen der Trennwand des Rohrs; -
7 ist eine Teilansicht eines Querschnitts durch ein Inneres des Rohrs aus2 , nach dem Biegen der Trennwand des Rohrs; -
8 ist eine Teilansicht eines Querschnitts eines Inneren des Rohrs aus2 nach dem Biegen der Trennwand gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; -
9 ist eine Teilansicht eines Inneren des Rohrs aus2 nach dem Biegen der Trennwand gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und -
10 ist eine Teilansicht eines Querschnitts eines Wärmetauschers mit den in6 veranschaulichten Rohren.
-
1 is a top view of a heat exchanger for a motor vehicle according to an embodiment of the invention; -
2 is a cross-sectional view of a tube for use in the heat exchanger shown in1 is shown before bending its partition; -
3 is a perspective view of a sheet-like material for forming the in2 illustrated cross-sectional shape of the pipe; -
4 is a partial view of a top view of thepipe 2 ; -
5 is a cross-sectional elevation view of the inside of thepipe 2 , taken through cutting lines 5-54 before bending a partition of the pipe; -
6 is a cross-sectional elevation view of the interior of thepipe 2 , taken through cutting lines 5-54 , after bending the partition of the pipe; -
7 is a partial view of a cross section through an interior of thetube 2 , after bending the partition of the pipe; -
8th is a partial view of a cross section of an interior of thetube 2 after bending the partition according to another embodiment of the invention; -
9 is a partial view of an interior of thepipe 2 after bending the partition according to another embodiment of the invention; and -
10 is a partial view of a cross section of a heat exchanger with the in6 illustrated pipes.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen ermöglichen es einem Fachmann, die Erfindung herzustellen und zu nutzen, und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keinster Weise einschränken. Bezüglich der offenbarten Verfahren sind die offenbarten Schritte rein beispielhafter Natur und somit ist die Reihenfolge der Schritte nicht notwendig oder zwingend.The following detailed description and the accompanying drawings describe and illustrate various embodiments of the invention. The description and drawings will enable one skilled in the art to make and use the invention and are not intended to limit the scope of the invention in any way. With respect to the methods disclosed, the steps disclosed are purely exemplary in nature and thus the order of the steps is not necessary or mandatory.
Der Wärmetauscher 10 umfasst allgemein einen ersten Sammelbehälter 12, einen zweiten Sammelbehälter 16 und eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren 20, die sich längs zwischen dem ersten Sammelbehälter 12 und dem zweiten Sammelbehälter 16 erstrecken. Der erste Sammelbehälter 12 umfasst zumindest eine erste Fluidöffnung 13 zum Fördern eines ersten Fluids an den oder von dem ersten Sammelbehälter 12, und der zweite Sammelbehälter 16 umfasst zumindest eine zweite Fluidöffnung 17 zum Fördern des ersten Fluids an den oder von dem ersten Sammelbehälter 16. Das erste Fluid kann ein mit einem Kühlsystem des Kraftfahrzeugs in Verbindung stehendes Kühlmittel oder ein mit dem HVAC-System des Kraftfahrzeugs in Verbindung stehendes Kältemittel sein. Bei der in
Eine Vielzahl gewundener oder verschlungener Finnen 18 kann in Räumen angeordnet sein, die zwischen benachbarten Rohren 20 gebildet sind. Die zwischen den benachbarten Rohren 20 gebildeten Räume sind eingerichtet, ein zweites Fluid, wie etwa Luft aufzunehmen, zum Austausch von Wärmenergie zwischen dem zweiten Fluid und dem ersten Fluid, die in der Vielzahl von Rohren 20 gefördert werden. Die Finnen 18 sind eingerichtet, eine Fläche des Wärmetauschers 10, die der Strömung des zweiten Fluids ausgesetzt ist, zu vergrößern, um einen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid zu erhöhen.A plurality of twisted or intertwined
Jedes der Rohre 20 hat eine Querschnittsform umfassend einen Bodenteil 22, einen ersten Seitenteil 24, der sich von einem ersten Ende des Bodenteils 22 erstreckt, einen zweiten Seitenteil 26, der gegenüberliegend des ersten Seitenteils 24 angeordnet ist und sich von einem zweiten Ende des Bodenteils 22 erstreckt, einen ersten oberen Teil 28, der sich von dem ersten Seitenteil 24 nach innen erstreckt, einen zweiten oberen Teil 30, der sich von dem zweiten Seitenteil 26 nach innen erstreckt, einen ersten Trennabschnitt 32, der sich von dem oberen Teil 28 hin zu dem Bodenteil 22 erstreckt, und einen zweiten Trennabschnitt 36, der sich von dem oberen Teil 30 hin zu dem Bodenteil 22 erstreckt. Der Bodenteil 22, der erste obere Teil 28 und der zweite obere Abschnitt 30 erstrecken sich in erster Linie seitlich oder in einer Breitenrichtung des Rohrs 20 zwischen dem ersten Seitenteil 24 und dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Seitenteil 26. Die ersten und zweiten Seitenteile 24, 26 können im Wesentlichen bogenförmig sein und einen gewünschten Krümmungsradius haben, es können jedoch auch andere Formen Verwendung finden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.Each of the
Der erste Trennabschnitt 32 umfasst einen ersten Schenkel 33, einen zweiten Schenkel 34 und einen gebogenen Teil 35, der den ersten Schenkel 33 mit dem zweiten Schenkel 34 verbindet. Der erste Schenkel 33 erstreckt sich zumindest teilweise in einer Höhenrichtung des Rohrs 20 senkrecht zu dessen Breitenrichtung. Der erste Schenkel 33 kann bei Bedarf unter einem Winkel relativ zur Höhenrichtung des Rohrs 20 angeordnet sein, wie in
Der zweite Trennabschnitt 36 umfasst einen ersten Schenkel 37, einen zweiten Schenkel 38 und einen gebogenen Teil 39, der den ersten Schenkel 37 mit dem zweiten Schenkel 38 verbindet. Der erste Schenkel 37 erstreckt sich zumindest teilweise in der Höhenrichtung des Rohrs 20, das senkrecht zur Breitenrichtung davon angeordnet ist. Der erste Schenkel 37 kann unter einem Winkel relativ zur Höhenrichtung des Rohrs 20 angeordnet sein, wie dies in
Der erste Trennabschnitt 32 und der zweite Trennabschnitt 36 wirken zusammen, um eine Trennwand 40 zu bilden, die ein hohles Inneres des Rohrs 20 in einen ersten Strömungskanal 42, der auf einer ersten Seite der Trennwand 40 gebildet ist, und einen zweiten Strömungskanal 44 zu bilden, der auf einer zweiten Seite der Trennwand 40 gebildet ist. Der erste Strömungskanal 42 und der zweite Strömungskanal 44 können derart geformt und bemessen sein, um symmetrisch zu einer Ebene zu sein, die allgemein durch die Trennwand 40 definiert wird.The
Das Rohr 20 wird dadurch gebildet, indem zunächst ein blechartiges Material, beispielsweise Aluminium, in die Form mit rohrförmigem Querschnitt gebogen wird, wie in
Das Biegen des Rohrs 20 in die in
Das Blech 50 wird dann jeweils zwischen den Linien C und D und den Linien E und F in eine im Wesentlichen bogenförmige Form gebogen, um die Bildung des ersten Seitenteils 24 bzw. des zweiten Seitenteils 26 zu bewirken. Das Bilden der ersten Seitenteile 24, 26 bewirkt, dass der erste Trennabschnitt 32 hin zu dem zweiten Trennabschnitt 36 gebracht wird, und bewirkt ferner, dass der erste und der zweite obere Teil 28 und 30 im Wesentlichen parallel zu dem Bodenteil 22 angeordnet sind. Ein Fachmann wird zu schätzen wissen, dass das Blech 50 in alternativer Reihenfolge gebogen werden kann, und trotzdem die gleiche Querschnittsform erzielt wird, die in
Nach dem anfänglichen Biegen des Rohrs 20, was obenstehend beschrieben wurde, liegt der erste Schenkel 33 des ersten Trennabschnitts 32 an dem ersten Schenkel 37 des zweiten Trennabschnitts 36 an, um eine Naht 54 zu bilden, die sich entlang einer Länge des Rohrs 20 in einer zur Höhenrichtung als auch der Breitenrichtung davon senkrechten Richtung erstreckt. Zudem berührt der Biegeabschnitt 35 des ersten Trennabschnitts 32 den Bodenteil 22 des Rohrs 20 an einer Position, die in der Breitenrichtung des Rohrs 20 von einer Position beabstandet ist, an der der Biegeabschnitt 39 des zweiten Trennabschnitts 36 den Bodenteil 22 des Rohrs 20 berührt, um eine Hohlkehle 56 dazwischen zu bilden. Eine Größe der Hohlkehle 56 basiert auf dem Winkel, der zwischen den ersten Schenkeln 33, 37 des ersten und zweiten Trennabschnitts 32, 36 gebildet wird, als auch einer Höhe des Rohrs 20, das zwischen dem Bodenteil 22 und dem ersten und zweiten oberen Teil 28, 30 gebildet wurde.After the
Das Rohr 20 wird allgemein dahingehend beschrieben, den Bodenteil 22 zu umfassen, der parallel zu dem ersten und zweiten oberen Teil 28, 30 zwischen dem ersten und zweiten Seitenteil 24, 26 angeordnet ist, es sei jedoch angemerkt, dass diese Teile des Rohrs 20, die auf einer der Seite der Trennwand 40 gebildet sind, alternative Formen haben können, ohne eine Nutzung des Rohrs 20 zu beeinträchtigen. Das Rohr 20 kann beispielsweise gebördelte Seitenbereiche haben.The
Der anfängliche Vorgang des Biegens des Rohrs 20 kann daher dahingehend zusammenfasst werden, dass er das Biegen eines ersten Endbereichs 71 des Blechs 50, das sich zwischen der ersten Seitenkante 51 und der Linie B erstreckt und dem ersten Trennabschnitt 32 des Rohrs 20 entspricht, hin zu einem zweiten Endbereich 72 des Blechs 50, der sich zwischen der zweiten Seitenkante 52 und der Linie G erstreckt und dem zweiten Trennabschnitt 36 des Rohrs 20 entspricht, umfasst, um eine geschlossene Rohrstruktur zu bilden, um eine Strömung des ersten Fluids dort hindurch zu begrenzen. Der erste Endbereich 71 wird zudem mit dem zweiten Endbereich 72 in Anlage gebracht, auf eine Weise, bei der jeder der Endbereiche 71, 72 die Höhenabmessung des Rohrs 20 aufspannt, das sich zwischen dem Bodenteil 22 und dem ersten und zweiten oberen Teilen 28, 30 erstreckt und dabei die Trennwand 40 zum Begrenzen des Stroms des ersten Fluids in den ersten Strömungskanal 42, der auf der ersten Seite der Trennwand 40 gebildet ist, und den zweiten Strömungskanal 44, der auf der zweiten Seite der Trennwand 40 gebildet ist, begrenzt.The initial operation of bending the
Nach dem Bilden des Rohrs 20 in die in
Die Falzlinie 75 kann an dem ersten Ende 21 des Rohrs 20 neben der Naht 54 beginnen und sich längs entlang einer Länge X hin zu dem zweiten Ende des Rohrs 20 erstrecken, bis die Falzlinien 75 eine unterste Erstreckung der Trennwand 40 schneidet, die durch die gebogenen Teile 35, 39 des ersten und zweiten Trennabschnitts 32, 36 gebildet ist, und gibt dabei ein Ende in Längsrichtung des gefalzten Abschnitts 60 der Trennwand 40 an. Die Falzlinie 75 ist derart dargestellt, dass sie zumindest einen geneigten Teil 76 umfasst. Der geneigte Teil 76 der Falzlinie 75 ist bezüglich einer Ebene geneigt, die durch den Bodenteil 22 des Rohrs 20 definiert wird. Der geneigte Teil 76 der Falzlinie 75 kann geradlinig oder krummlinig sein und kann eine konkave oder konvexe Form haben. Es sei angemerkt, dass unterschiedliche Formen und Ausgestaltungen der Falzlinie 75 verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, solange die Trennwand 40 von dem Bodenabschnitt 22 des Rohrs 20 entlang einer gewünschten Länge des Rohrs 20 getrennt ist, wie nachfolgend genauer beschrieben werden wird.The
Bei der in
Der gefalzte Abschnitt 60 der Trennwand 40 kann alternative Querschnittsausgestaltungen haben, ohne vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Nach dem Falzen oder Biegen des gefalzten Abschnitts 60 der Trennwand 40 ist keine Teilung zwischen dem ersten und zweiten Strömungskanal 42 und 44 entlang des gefalzten Abschnitts 60 vorhanden und es besteht keine verstärkende Stützung zwischen dem Bodenabschnitt 22 und dem ersten und zweiten oberen Teil 28 und 30 des Rohrs 20. Der erste und der zweite Trennabschnitt 32, 36 des Rohrs 20 berühren sich jedoch weiterhin neben den ersten und zweiten oberen Teil 28, 30 des Rohrs 20, um es der Naht 54 zu ermöglichen, sich hin zum ersten Ende 21 des Rohrs 20 fortzusetzen, obwohl die Trennwand 40 den Bodenabschnitt 22 des Rohrs 20 entlang des gefalzten Abschnitts 60 davon nicht berührt.After folding or bending the folded
Das Rohr 20 kann einen zweiten gefalzten Abschnitt 60 der Trennwand 40 umfassen, der an dem zweiten Ende des Rohrs 20 gegenüberliegend dem ersten Ende 21 davon gebildet ist. Der gefalzte Abschnitt 60 der Trennwand 40, die an dem zweiten Ende des Rohrs 20 gebildet ist, kann auf dieselbe Weise gebildet sein wie der gefalzte Abschnitt 60 der an dem ersten Ende 21 davon gebildeten Trennwand 40. Der gefalzte Abschnitt 60 der Trennwand 40 an dem zweiten Ende des Rohrs 20 kann im Wesentlichen die gleiche Länge und die gleiche Querschnittsausgestaltung haben wie der gefalzte Abschnitt 60 der Trennwand 40 an dem ersten Ende 21 des Rohrs 20, wenn gewünscht. Der gefalzte Abschnitt 60 der Trennwand 40 an dem zweiten Ende des Rohrs 20 kann bei Bedarf beispielsweise die Länge X von dem zweiten Ende des Rohrs 20 verlängern.The
Nun bezugnehmend auf
Der erste Endabschnitt 91 des Rohrs 20 ist in einer ersten Öffnung 8 aufgenommen, die in einer Innenwand 4 des ersten Sammelbehälters 12 gebildet ist, um das erste Ende 21 des Rohrs 20 innerhalb eines Innenraums des ersten Sammelbehälters 12 zu positionieren. Auf ähnliche Weise ist der zweite Endabschnitt 92 des Rohrs 20 in einer zweiten Öffnung 9 aufgenommen, die in einer Innenwand 5 des zweiten Sammelbehälters 16 gebildet ist, um das zweite Ende des Rohrs 20 innerhalb eines Innenraums des zweiten Sammelbehälters 16 zu positionieren. Die Öffnungen 8, 9 können Querschnittsformen haben, die im Wesentlichen der Querschnittsform des Äußeren des Rohrs 20 entlang dem ersten und zweiten Endabschnitt 91 und 92 davon entsprechen. Die Innenwand 4 des ersten Sammelbehälters 12 kann einstückig mit einem Rest des ersten Sammelbehälters 12 gebildet sein oder ein separates Bauteil sein, etwa eine Verteilerplatte, die an den übrigen ersten Sammelbehälter 12 gekoppelt ist. Auf ähnliche Weise kann die Innenwand 5 des zweiten Sammelbehälters 16 einstückig mit dem übrigen zweiten Sammelbehälter 16 gebildet sein oder ein gesondertes Bauteil sein, etwa eine Verteilerplatte, die an den übrigen zweiten Sammelbehälter 16 gekoppelt ist.The
Ein erster Teil des ersten Endabschnitts 91 des Rohrs 20 erstreckt sich um eine vorbestimmte Distanz in das Innere des ersten Sammelbehälters 12 über die erste Innenwand 4 davon, während sich ein zweiter Abschnitt des ersten Endabschnitts 91 von dem Inneren des ersten Sammelbehälters 12 um eine vorbestimmte Distanz Y nach außen erstreckt. Die Distanz Y kann bevorzugt so gewählt sein, um innerhalb des Bereichs von 5 bis 10 mm zu liegen, jedoch kann jedweder Abstand für die Distanz Y so gewählt sein, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Positionieren des Rohrs 20 relativ zu dem ersten Sammelbehälter 12 führt dazu, dass der erste Endabschnitt 91 des Rohrs 20, der die erste Innenwand 4 aufspannt, um sich in jeder der zwei entgegengesetzten Richtungen zumindest teilweise über die erste Innenwand 4 hinaus zu erstecken. Auf ähnliche Weise erstreckt sich ein erster Teil des zweiten Endabschnitts 92 des Rohrs 20 um eine vorbestimmte Distanz in das Innere des zweiten Sammelbehälters 16 über die zweite Innenwand 5 davon hinaus, währenddem ein zweiter Abschnitt des zweiten Endabschnitts 92 sich von dem Inneren des zweiten Sammelbehälters 16 um eine vorbestimmte Distanz Z nach außen erstreckt. Die Distanz Z kann im Wesentlichen gleich der Distanz Y sein oder sich, falls gewünscht, von der Distanz Y unterscheiden. Die Distanz Z kann bevorzugt so gewählt sein, um im Bereich von 5-10 mm zu liegen. Das Positionieren des Rohrs 20 relativ zu dem zweiten Sammelbehälter 16 führt dazu, dass der zweite Endabschnitt 92 des Rohrs 20, der die zweite Innenwand 5 aufspannt, sich in jeder der beiden entgegengesetzten Richtungen zumindest teilweise über die zweite Innenwand 5 hinaus zu erstrecken. Der Mittelabschnitt 93 des Rohrs mit der Trennwand 40, die den Bodenabschnitt 22 des Rohrs 20 berührt, ist zwischen dem ersten Sammelbehälter 12 und dem zweiten Sammelbehälter 16 beabstandet und zwischen diesen angeordnet. Der Mittelabschnitt 93 ist ausschnittsweise in
Zumindest eine Fläche von jedem der Bleche 50, das genutzt wird, um die Rohre 20 zu bilden, ist mit einem handelsüblichen Lötmaterial beschichtet und einem Fachmann weithin bekannt. Das Lötmaterial kann beispielsweise auf einer Oberfläche des Blechs 50 platziert sein, die einer äußersten Oberfläche des Rohrs 20 nach dem Biegen davon entspricht. Sobald das Rohr 20 in dem ersten und dem zweiten Sammelbehälter 12 und 16 aufgenommen wurde, kann der gesamte Wärmetauscher 10 auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden, um das auf dem Blech 50, welches das Rohr 20 bildet, angeordnete Lötmaterial zu schmelzen, wobei der Lötfluss bewirkt, dass das Lötmaterial durch Kapillarströmung von der Position der Naht 54 in den Hohlkehlen-Bereich 56, der das Lot aufnimmt, fließt. Der Teil der Naht 54, der sich entlang dem ersten und dem zweiten Endabschnitt 91 und 92 des Rohrs 20 erstreckt, wird angrenzend an das erste 21 und zweite Ende des Rohrs 20 davon auch von dem Lotmaterial gefüllt, um die Vollständigkeit der Verbindung zwischen dem Rohr 20 und jedem der Sammelbehälter 12, 16 an der Naht 54 davon aufrechtzuerhalten, trotz des Umfalzens des gefalzten Abschnitts 60 der Trennwand 40. Dann wird das Rohr 20 gekühlt, um das geschmolzene Lötmaterial in dem Hohlkehlen-Bereich 56 zu verfestigen, um die Trennwand 40 an dem Bodenabschnitt 22 entlang dem Mittelabschnitt 93 des Rohrs 20 festzulegen. Das Erwärmen und Kühlen des Lötmaterials koppelt gleichzeitig jedes der Rohre 20 an den ersten und zweiten Sammelbehälter 12 und 16 aufgrund der Inklusion des Lötmaterials zwischen der äußersten Oberfläche des Rohrs 20 und jeder der Öffnungen 8, 9, die in dem jeweiligen Sammelbehälter 12, 16 gebildet sind.At least one surface of each of the
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass das Einbringen des gefalzten Abschnitts 60 der Trennwand 40, was zu einem Fehlen einer verstärkenden Trennwand 40 führt, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten oberen Teil 28 und 30 und dem Bodenabschnitt 22 von jedem der Rohre 20 an dem Schnittpunkt der Sammelbehälter 12, 16 und jedem der Rohre 20 erstreckt, auf vorteilhafte Weise zu einer verringerten Störung aufgrund des thermischen Kreisprozesses des Wärmetauschers 10 führt. Insbesondere beseitigt das Entfernen eines Schnittpunkts von jedem der Bodenabschnitte 22 des Rohrs 20, der Trennwand 40, und einem Teil von einem der Sammelbehälter 12, 16 eine potentielle Störungsform, die durch schwankende Wärmeausdehnungsgrade zwischen jedem der einzelnen Bauteile versursacht wird. Das Positionieren des Mittelabschnitts 93 mit der Trennwand 40, die den Bodenabschnitt 22 berührt, beabstandet von jedem der Sammelbehälter 12, 16, hilft bei der Bildung eines einzelnen Strömungskanals 46 angrenzend an die Enden des Rohrs 20, um die Wärmeenergie gleichmäßiger an den Enden des Rohrs 20 zu verteilen, verglichen mit einem Fall eines Rohrs, das zwei eigene und getrennte Strömungskanäle hat, die an jeden der Sammelbehälter angrenzen. Ferner führt das Entfernen einer zusätzlichen Verstärkungsstruktur angrenzend an die Sammelbehälter 12, 16 ferner zur Eliminierung eines Belastungsanstiegs innerhalb der Enden des Rohrs 20, die möglichweise zu einem plötzlichen Ausfall des Rohrs 20 aufgrund eines thermischen Kreisprozesses führen könnten.It has surprisingly been found that the introduction of the folded
Das Einbringen des gefalzten Abschnitts 60 der Trennwand 40 hilft bei der Vermeidung von Störungen an den Sammelbehältern 12, 16 und der gleichzeitigen Beibehaltung der Naht 54, die zwischen dem ersten und zweiten Trennabschnitt 32, 36 vorhanden ist, um ein Herstellungsverfahren wie etwa Löten zu ermöglichen, das auf die Länge des Rohrs 20 angewendet wird, um sicherzustellen, dass die Trennung des Rohrs 20 nicht entlang des ersten Endabschnitts 91, des zweiten Endabschnitts 92, oder des Mittelabschnitts 93 erfolgt. Der gefalzte Abschnitt 60 ermöglicht ebenfalls auf vorteilhafte Weise, dass zwei oder mehr Strömungskanäle in dem Mittelabschnitt 93 des Rohrs 20 gebildet werden, ohne die potentielle Störungsform an dem Übergang mit den Sammelbehältern 12, 16 herbeizuführen, wodurch ein Wirkungsgrad des Wärmetauschers 10 mit den Rohren 20 verbessert wird.Introducing the folded
Aus der folgenden Beschreibung kann ein Fachmann leicht die wesentlichen Eigenschaften dieser Erfindung feststellen und, ohne vom Schutzumfang dieser abzuweichen, verschiedene Änderungen und Modifizierungen der Erfindung vornehmen, um sie an verschiedene Verwendungen und Bedingungen anzupassen.From the following description, one skilled in the art can readily ascertain the essential characteristics of this invention and, without departing from the scope thereof, make various changes and modifications to the invention to adapt it to various uses and conditions.
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