DE19805439B4 - Verfahren zur Herstellung eines Stapelscheibenwärmeübertragers und dadurch hergestellter Wärmeübertrager - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Stapelscheibenwärmeübertragers und dadurch hergestellter Wärmeübertrager Download PDFInfo
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Abstract
Verfahren
zur Herstellung eines Stapelscheibenwärmeübertragers, insbesondere eines Ölkühlers für einen
Kraftfahrzeugmotor, bei dem schalenförmige Scheiben (1, 2) zur Bildung
aneinandergrenzender Kammern aufeinandergestapelt und dem Stapel
auf seiner randlosen Seite eine Grund- und Befestigungsplatte (3) und auf
der anderen Seite eine den Abmessungen der Stapelscheiben angepaßte Abschlußplatte
(5) zugeordnet wird, die mit Anschlußstutzen (6, 7) für die Zu-
und Abfuhr eines Kühlmittels,
insbesondere des Kühlmittels
des Motors, ausgerüstet
wird, ehe die Verlötung
des gesamten Stapels stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen
(6, 7) und die Abschlußplatte
(5) vor dem Verlöten
zu einer Baueinheit dadurch verbunden werden, daß an der Befestigungsstelle
(9, 11) eine mechanische Verformung eines Bereiches des Anschlußstutzens
(6) und/oder der Aufnahmeöffnung
(10) der Abschlußplatte
soweit vorgenommen wird, daß die
Anschlußstutzen
mechanisch fest und unverdrehbar mit der Abschlußplatte verbunden sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stapelscheibenwärmeübertragers insbesondere eines Ölkühlers für einen Kraftfahrzeugmotor, bei dem schalenförmige Scheiben zur Bildung aneinandergrenzender Kammern aufeinander gestapelt werden, wobei dem Stapel auf seiner randlosen Seite eine Grund- und Befestigungsplatte und auf der anderen Seite eine den Abmessungen der Stapelscheiben angepasste Abschlussplatte zugeordnet wird, die mit Anschlußstutzen für die Zu- und Abfuhr eines Kühlmittels, insbesondere des Kühlmittels des Motors ausgerüstet wird, ehe die Verlötung des gesamten Stapels stattfindet. Die Erfindung betrifft auch einen durch ein solches Verfahren hergestellten Stapelscheibenwärmeübertrager.
- Stapelscheibenwärmeübertrager, die aus aufeinander gestapelten wannen- oder schalenförmigen Scheiben bestehen, deren umlaufende Ränder aneinander anliegen und dicht miteinander verlötet werden, sind aus der
EP 0623 798 A2 bekannt. Bei der Herstellung solcher Stapelscheibenwärmeübertrager, die insbesondere als Ölkühler verwendet werden, tritt das Problem auf, daß es nicht einfach ist, eine lötgerechte Aufeinanderstapelung der Abschlussplatte mit ihren Anschlußstutzen an den übrigen Stapelscheiben zu erreichen. Alle Teile müssen nämlich so aneinander anliegen, daß bei der anschließenden Behandlung im Lötofen an allen Stellen eine dichte Verbindung eintritt. - Die
DE 195 39 255 offenbart einen Stapelscheibenwärmeübertrager mit aufeinander gestapelten Platten. - Die JP 02-301616 offenbart einen aus zwei Rohren aufgebauten Ölkühler.
- Insbesondere dann, wenn die Abschlussplatte mit gebogenen Anschlussrohrstutzen versehen werden muß, weil sonst bei der Montage keine Anschlussmöglichkeiten für die das Kühlmittel führenden Schläuche vorliegt, tritt das Problem auf, daß die in der auf die Stapelscheiben aufgesetzten Abschlussplatte zu haltenden Anschlußstutzen sich verdrehen oder verkippen können, was entweder wegen der fehlenden Ausrichtung der Anschlußstutzen oder wegen Undichtheit zu Ausschuss führen kann. Das lötgerechte Stapeln der Teile solcher Stapelscheibenwärmeübertrager ist daher aufwendig.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren für solche Stapelscheibenwärmeübertrager zu vereinfachen und einen Wärmeübertrager nach einem vereinfachten Verfahren herzustellen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die Anschlußstutzen und die Abschlussplatte vor dem Verlöten zu einer Baueinheit dadurch zu verbinden, daß an der Befestigungsstelle eine mechanische Verformung eines Bereiches des Anschlußstutzens und oder der Aufnahmeöffnung der Abschlussplatte soweit vorgenommen wird, daß die Anschlußstutzen mechanisch fest und unverdrehbar mit der Abschlussplatte verbunden sind.
- Die auf diese Weise geschaffene Baueinheit zwischen Abschlussplatte und Anschlußstutzen läßt sich dann, weil die Abmessungen der Anschlussplatte in der Regel auf jene der Stapelscheiben abgestimmt sind, in einfacher Weise in den hochstehenden Rand der obersten Stapelscheibe einsetzen, ohne daß noch besondere Vorkehrungen zur Ausrichtung der Lage der Anschlußstutzen getroffen werden müssen.
- In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß die Anschlußstutzen mit mindestens einem ringförmigen Flansch versehen werden, der durch axialen Druck gegen eine Gegenfläche an der Öffnung der Abschlußplatte gedrückt und so durch Reibschluß an dieser gesichert ist.
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Wärmeübertrager mit verschiedener Ausgestaltung herstellen. In Weiterbildung der Erfindung ist es dabei für einen Wärmeübertrager, der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt, zweckmäßig, wenn der Flansch, der beispielsweise senkrecht zur Achse des Anschlußstutzens stehen kann, mit einer unter einem Winkel zur Achse des Anschlußstutzens verlaufenden Hinterschneidung versehen ist, in die bei der Herstellung der Baueinheit zwischen Anschlußplatte und Anschlußstutzen der Rand der Öffnung in der Anschlußplatte durch den Druck radial hereingepreßt ist.
- Es ist aber auch möglich, bei einem Wärmetauscher den Flansch durch eine Sicke im Anschlußstutzen zu bilden, welcher mit einem umgebördelten Endflansch am freien Ende des Anschlußstutzens zusammenwirkt, wobei zwischen diesem Endflansch und der Sicke der Rand der Öffnung in der Abschlußplatte aufgenommen wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann zwischen der Sicke und dem Öffnungsrand auch eine ringförmige Lötscheibe eingefügt sein, die mitverpreßt wird und beim anschließenden Lötvorgang dann das Lötmaterial zur Abdichtung zwischen Sicke und Abschlußplatte zur Verfügung stellt.
- Bei dieser Ausführungsform kann der Endflansch des Anschlußstutzens in eine Öffnung der ersten, an die Abschlußplatte angrenzenden Stapelscheibe hereinragen, er kann aber auch den Rand dieser Öffnung überlappen und mit diesem nach dem Verlöten dicht verbunden sein.
- In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stapelscheibenölkühlers mit zwei gebogenen Anschlußstutzen für das Kühlmittel, -
2 die obere Abschlußplatte des Stapelscheibenölkühlers der1 , die als Baueinheit mit den Anschlußstutzen hergestellt ist, -
3 eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch den Anschlußbereich zwischen Abschlußplatte und einem der Anschlußstutzen, wobei in der rechten Hälfte der3 Anschlußstutzen und Abschlußplatte im Zustand des Zusammenfügens zu der Baueinheit nach2 , in der linken Hälfte dagegen im auf die oberste Stapelplatte nach1 aufgesetzten Zustand gezeigt sind, -
4 eine Darstellung ähnlich3 , jedoch bei einer abgewandelten Ausführungsform und -
5 eine Darstellung nach3 , jedoch bei einer weiteren Ausführungsform. - Die
1 zeigt, daß ein Ölkühler für einen Kraftfahrzeugmotor durch das Aufeinanderstapeln von mehreren gleich ausgebildeten schalenförmigen Scheiben1 bzw.2 gebildet ist, wobei in bekannter Weise jeweils der von den Schalen1 bzw.2 gebildete spaltförmige Innenraum als Kammer dient, die entweder von einem Kühlmittel, oder von dem zu kühlenden Öl durchströmt ist. Die zwischen den Kammern liegenden Wände der schalenförmigen Scheiben dienen zur Wärmeübertragung zwischen den benachbarten Kammern, wobei jede Kammer in bekannter Weise auch mit einer Turbulenzeinlage versehen sein kann, welche eine turbulente Durchströmung und damit eine Erhöhung des Wärmeübergangs bewirkt. Der innere Aufbau dieses Stapelscheibenkühlers entspricht dem Stand der Technik, beispielsweise nach derEP 0 623 798 , auf den insofern verwiesen wird. - Auf die unterste Stapelscheibe
1b ist eine Grund- und Befestigungsplatte3 aufgesetzt, die mit Zu- und Ablauföffnungen für das zu kühlende Öl versehen ist. Diese Grund- und Befestigungsplatte läßt sich über die Befestigungsöffnungen4 an dem Block des Motors befestigen, dessen Öl gekühlt werden soll. - Auf die oberste Stapelplatte
1a , deren umlaufender Rand in bekannter Weise nach oben steht, wird die Abschlußplatte5 so aufgesetzt, daß diese mit ihrem Rand5a in den schalenförmigen Rand der obersten Stapelplatte1a hereinragt, so daß sie in relativ einfacher Weise in dem Stapel gesichert ist. - Die Abschlußplatte
5 ist mit zwei Anschlußstutzen6 und7 versehen, von denen einer als Zuflußstutzen und der andere als Abflußstutzen für das Kühlmittel dient, das in bekannter Weise dem Motorkühlwasser entnommen ist. - Die beiden Stutzen
6 und7 sind in einer bestimmten räumlichen Anordnung in die Abschlußplatte5 eingesetzt, was anhand von3 noch erläutert werden wird, in der die Art der Befestigung der Anschlußstutzen an der Abschlußplatte5 am Beispiel des Anschlußstutzens6 erläutert ist. - Um die Schwierigkeiten der Ausrichtung dieser Stutzen beim Aufeinanderstapeln der Stapelscheiben
1 ,2 und der daraufgesetzten Abschlußplatte5 zu vermeiden, ist erfindungsgemäß gemäß2 aus dieser Abschlußplatte5 und den Anschlußstutzen6 und7 eine Baueinheit gebildet, die sich dann, wie vorher angedeutet, in sehr einfacher Weise oben auf den Stapel der Scheiben1 und2 aufsetzen läßt, ehe der ganze Stapel in einem Lötofen dicht untereinander verlötet wird. - Die
2 und3 lassen erkennen, daß jeder Stutzen mit einer umlaufenden Sicke8 versehen ist, die den äußeren Anschlag des Anschlußstutzens6 – analog des Anschlußstutzens7 – an dem haubenartig nach innen gezogenen Rand9 der Abschlußplatte5 bildet, wogegen der innere Abschluß nach dem Einsetzen des Anschlußstutzens6 in die Öffnung10 durch einen nach außen gebördelten Flansch11 gebildet wird. Der Rand9 der Öffnung10 in der Abschlußplatte5 wird daher auf einer Seite von dem Flansch11 und auf der anderen Seiten von der Sicke8 eingefaßt. Beim Ausführungsbeispiel ist zwischen der Sicke8 und dem Rand9 eine Scheibe12 aus Lötmaterial eingefügt. - Ist dieser Montagevorgang zwischen Anschlußstutzen und Abschlußplatte
5 durchgeführt worden, dann wird ein Druck auf die Sicke8 und den Flansch11 im Sinn der Pfeile13 ausgeübt, so daß es zu einem Verpressen und Verquetschen des Randes9 mit der Lötscheibe12 zwischen Sicke8 und Flansch11 kommt. Die ausgeübte Druckkraft, die im Sinne der Pfeile13 wirkt, wird dabei so groß gewählt, daß ein ausreichender Reibungsschluß zwischen dem Stutzen6 und dem Rand9 der Abschlußplatte5 erreicht wird, der ausreicht, um eine nachfolgende Lageänderung des Anschlußstutzens6 gegenüber der Abschlußplatte5 zu verhindern. Die2 zeigt daher eine mechanisch fest verbundene Baueinheit zwischen den Anschlußstutzen6 und7 einerseits und der Abschlußplatte5 andererseits. Diese Baueinheit wird dann, wie vorher angedeutet, auf den Stapel der Scheiben1 und2 aufgesetzt, so daß dann anschließend die Verlötung erfolgen kann. Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der Anschlußstutzen6 und7 ober bei der Beibehaltung dieser Ausrichtung während des Stapelns und Verlötens bestehen daher nicht. -
3 zeigt im übrigen, daß auch die Stapelscheiben1 und2 und damit auch die oberste Stapelscheibe1a im Bereich ihrer Zuflußöffnung14 mit einem haubenartig nach oben gewölbten Rand15 versehen ist, der zum einen das Stapeln der Scheiben untereinander, zum anderen aber auch das Aufsetzen der Abschlußscheibe5 erleichtert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Rand15 der Öffnung14 unterhalb des Flansches11 und wird daher von diesem überlappt. Beim Verlöten tritt daher auch eine dichte Verbindung zwischen dem Rand15 und dem Flansch11 ein. - Die
4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Baueinheit zwischen einer Abschlußplatte5' und einem Anschlußstutzen6' insofern, als hier dieser Rand15 der obersten Scheibe1a' nicht von dem Flansch11' überlappt wird, so daß eine dichte Verbindung unmittelbar zwischen dem Rand9' der Abschlußscheibe5' und dem Rand15' der obersten Scheibe1a' erreicht wird. Die Herstellung der Baueinheit erfolgt im übrigen in gleicher Weise durch Verpressen des Flansches11' und der Sicke8' gegenüber dem Rand9' in der Abschlußplatte5' . - Eine weitere Ausführungsform zur Herstellung einer Baueinheit zwischen einer Abschlußplatte
5'' und einem Anschlußstutzen6'' ist in5 gezeigt. Hier läßt die rechte Hälfte der5 erkennen, daß der Rand9'' der Anschlußöffnung der Abschlußplatte5'' auf einem Absatz16 eines rechtwinklig zu der Achse17 des Anschlußstutzens6'' abragenden Flansches11'' aufliegt, der eine radial nach innen gerichtete Hinterschneidung18 aufweist, die unter einem Winkel α am Flansch11'' angebracht ist. Wie die rechte Hälfte der5 zeigt, ist die Höhe des zwischen dem Absatz16 und der Oberkante19 des Flansches11'' gebildeten hinterschnittenen Teiles kleiner als die Dicke des Randes9'' der Abschlußplatte5'' . Zur Herstellung der Baueinheit zwischen Anschlußstutzen6'' und Abschlußplatte5'' wird daher wieder eine Druckkraft in Richtung der Pfeile13 auf den Bereich des Randes9'' und des Flansches11'' ausgeübt, und zwar so lange, bis sich der gestrichelt eingekreiste Berührungsbereich zwischen Flansch11'' und Rand9'' soweit verformt, daß die Stärke des Randes9'' der Höhe zwischen dem Absatz16 und der Oberkante19 des Flansches11'' entspricht, wie das auf der linken Seite der5 dargestellt ist. Durch die Ausübung einer solchen Druckkraft wird das gequetschte Material des Randes9'' radial nach innen in den hinterschnittenen Bereich hereingedrückt, so daß, wie links in5 gezeigt ist, eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen Flansch11'' und Abschlußplatte5'' gebildet ist, die wiederum erlaubt, daß die so hergestellte Baueinheit auf die oberste Stapelplatte1a des Stapels aufgesetzt wird, ehe dieser, in der Form nach1 zusammengesetzt, in den Lötofen kommt. Die Herstellung einer Baueinheit zwischen Abschlußplatte5 ,5' ,5'' und den Anschlußstutzen erlaubt daher eine sehr viel einfachere Montage und Handhabung, als sie bisher möglich war.
Claims (7)
- Verfahren zur Herstellung eines Stapelscheibenwärmeübertragers, insbesondere eines Ölkühlers für einen Kraftfahrzeugmotor, bei dem schalenförmige Scheiben (
1 ,2 ) zur Bildung aneinandergrenzender Kammern aufeinandergestapelt und dem Stapel auf seiner randlosen Seite eine Grund- und Befestigungsplatte (3 ) und auf der anderen Seite eine den Abmessungen der Stapelscheiben angepaßte Abschlußplatte (5 ) zugeordnet wird, die mit Anschlußstutzen (6 ,7 ) für die Zu- und Abfuhr eines Kühlmittels, insbesondere des Kühlmittels des Motors, ausgerüstet wird, ehe die Verlötung des gesamten Stapels stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen (6 ,7 ) und die Abschlußplatte (5 ) vor dem Verlöten zu einer Baueinheit dadurch verbunden werden, daß an der Befestigungsstelle (9 ,11 ) eine mechanische Verformung eines Bereiches des Anschlußstutzens (6 ) und/oder der Aufnahmeöffnung (10 ) der Abschlußplatte soweit vorgenommen wird, daß die Anschlußstutzen mechanisch fest und unverdrehbar mit der Abschlußplatte verbunden sind. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen (
6 ,7 ) mit mindestens einem ringförmigen Flansch (8 ,11 ,11'' ) versehen sind, der durch axialen Druck gegen Gegenflächen der Öffnung (10 ) der Abschlußplatte (5 ) gedrückt und so gesichert ist. - Wärmeübertrager, der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 oder 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (
11'' ) mit einer unter einem Winkel (α) zur Achse (17 ) des Anschlußstutzens (6'' ) verlaufenden Hinterschneidung (18 ) versehen ist, in die der Rand (9'' ) der Öffnung durch den Druck (13 ) radial hereingepreßt ist. - Wärmeübertrager der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 oder 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch durch eine Sicke (
8 ) im Anschlußstutzen (6 ,6' ) gebildet ist und mit einem umgebördelten Endflansch (11 ,11' ) am freien Ende des Anschlußstutzens (6 ,6' ) zusammenwirkt, wobei zwischen Sicke und Endflansch der Rand (9 ,9' ) der Öffnung in der Abschlußplatte (5 ,5' ) eingesetzt ist. - Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Sicke (
8 ,8' ) und Öffnungsrand (9 ,9' ) eine ringförmige Lötscheibe (12 ) eingefügt ist. - Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Endflansch (
11' ) des Anschlußstutzens (6' ) in eine Öffnung der ersten an die Abschlußplatte (5' ) angrenzenden Stapelscheibe (1a ) hereinragt. - Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Endflansch (
11 ) den Rand (15 ) der Öffnung in der ersten Stapelscheibe (1a ) überlappt und mit dieser nach dem Verlöten dicht verbunden ist.
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