DE2204167A1 - Waermetauscher und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Waermetauscher und verfahren zu seiner herstellung

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DE2204167A1
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Werner Grosse-Holling
Jobst Dipl Ing Hapke
Wilhelm Dr Ing Hohenhinnebusch
Helmut Dipl Ing Schreiber
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Fried Krupp AG
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Fried Krupp AG
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Description

FRIEDo KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG IN ESSEN
Wärmetauscher und Verfahren zu seiner
Herstellung
Die Erfindung betrifft Wärmetauscher zum Kühlen von Wasser, Motoröl und/oder Getriebeöl in Fahrzeugen, bestehend aus einem Verteilbehälter mit Zulaufstutzen, einem Sammelbehälter mit Rücklaufstutzen und zwischen den Behältern angeordneten Kanälen für das zu kühlende Medium, die von dem Kühlmittel, vorzugsweise einem quer zu dem zu kühlenden Medium gerichteten, durch den Fahrtwind und/oder durch einen Ventilator bewirkten Luftstrom, umspült werden.
Die insbesondere in der Automobilindustrie zum Kühlen des umlaufenden Kühlwassers, zum Kühlen des Motoröls und zum Kühlen des Getriebeöls eingesetzten Wärmetauscher (Kühler) werden aus Stahl, Kupfer, Messing oder Aluminium hergestellt und bestehen entweder aus mehreren eng berippten Rohren, die an den Enden in sehr dünnwandige Wasserkästen eingelötet werden, oder aus sehr vielen, in Strömungsrichtung abgeflachten Rohren, zwischen denen ein kompaktes Rippenpaket eingelötet wird, da· die wärmetauschende Fläche vervielfacht und dadurch den bekannten schlechten Wärmeübergang an der Luftseite ausgleicht. Die Rippen fördern aufgrund ihrer besonderen Gestaltung die Turbulenz
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* 220 A
und verbessern auch insofern den luJosciti^en Wärmeübergang.
Die bekannten Wärmetauscher sind jedoch nicht frei von Nachteilen. So müssen die verwendeten Bleche aus Gründen der Gewichtsersparnis sehr dünn ausgeführt sein. Ihre Wandsteirke beträgt etwa 0,15 min. Die Bleche sind daher sehr anfällig gegen geringste mechanische Beanspruchungen, und es kann z. B. durch Steinschlag leicht wärmeübertragende Fläche zerstört werden. Bei größeren Belastungen besteht ohne weiteres die Gefahr, daß der ganze Wärmetauscher seine feste Form verliert. Schließlich bildet das sehr dichte Rippenpaket einen regelrechten Schmutzfänger für Verunreinigungen jeglicher Art.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Wärmetauscher erwächst aus den vielen erforderlichen Lötstellen. Um den Herstellungsaufwand in Grenzen zu halten, erfolgt die Einlötung der Verbindungsstellen in einem Tauchbad. Obwohl dieses Lötverfahren immer mehr vervollkommnet wurde, können bei der Serienfertigung Fehllötungen oder nicht einwandfreie Nähte auftreten. Dabei sind solche Fehlstellen besonders nachteilig in den Verbindungen zwischen dem Verteilbehälter und dem Sammelbehälter und ihren Anschlußstutzen sowie zwischen diesen Behältern und den Rohren. Hierbei fällt als weiterer Nachteil der bekannten Wärmetauscher ins Gewicht, daß undicht gewordene Stellen der Wärmetauscher in der Regel nur sehr schwierig gelötet werden können, da sie in der Mehrzahl der Fälle schwer zugänglich sind und darüberhinaus benachbarte Lötstellen gefährdet werden.
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Ferner müssen die bekannten Wärmetauscher, um das Auftreten von unerwünschten Schwingungen und die Übertragung von Geräusch auf den Aufbau des Fahrzeuges zu vermeiden, in aufwendiger Weise über dämpfende Zwischenelemente verankert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmetauscher aev eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die Nachteile der bekannten Wärmetauscher nicht auftreten. Dabei wird im Rahmen der Erfindung erkannt, daß sich die Nachteile der bekannten Wärmetauscher im wesentlichen vermeiden lassen, wenn zur Herstellung der Wärmetauscher Kunststoff verwendet wird. Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich im Näheren erfindungsgemäß dadurch, daß die beiden Sammelbehälter einschließlich der zugehörigen Anschlussstutzen als Kunststoff-Spritzgußteile und die Kanäle in an sich bekannter Weise aus einer Vielzahl eg/j: cibriwanc'.iger ilunststoff—Rohre geringen Durchmessers bestellende Rohrbündel-Kons trulction ausgebildet wind, wobei einstückig mit den Rohx-en hergestellte Abstands- und -Lagehaitor zwischen den Rohron angeordnet sind und die matrixähnlich verteilten Ilohro nit ihren von Aufnahmebohrungen in den Rohranschlußplatten dor Sammelbehälter aufgenommenen Enden zumindest im Bereich der dem Behälter inneren zugewandten Überfläche der Rohranschlußplattcn mit den Platten verschweißt sind.
Der gemäß der Erfindung ausgebildete Wärmetauscher weist eine ganze Reihe von Vorteilen auf. Die Vcrwondung von Kunststoff verbindet sich mit Gewichtsoinsiiarun,';, mit geringem Ilerstellungsaufwand, mit Korrosionsbeständigkeit und mit geringer Empfind-Ii.c'h.iiit gegenüber mechanischem Beanspruchungen aui,«rund der dem Kunststoff eigenen Elastizität. Der
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aus Kunststoff hergestellte Wärmetauscher ist selbst geräusch dämpf ent! und schwingungsdämpfer, so daß in der Verankerung auf besondere dämpfende Zwischenelemente verzichtet werden kann. Die Reinigung ist im Gegensatz zu den herkömmlichen Rippenrohr-Autokühlern, die aufgrund des geringen Abstandes zwischen den Rippen nur xxnvollkommen und mit großem Aufwand gereinigt werden können, leicht durchführbare Aufgrund der guten Elastizität und Dehnbarkeit des Kunststoffes besteht keine Gefahr des Aufplatzens beim Einfrieren von Wasser. Die matrixähnliche Verteilung der Kunststoff-Rohre gewährleistet neben einer großen Wärmeaustauschfläche bei kompakter Bauform eine gute Zugänglichkeit. Eine Reparatur, für die von vornherein keine Anfälligkeit gegeben ist, ist leicht durchführbare Schließlich besteht im Hinblick auf ggf. erforderliche modische Attribute ein mit dem erfindungsgemäß aus Kunststoff hergestellten Wärmetauscher gegebener Vorteil in der guten Einfärbbarkeit.
Gemäß einem Ausbildungsmerkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, als Kunststoff zur Herstellung des Wärmetauschers einen bis etwa 110 C temperaturbeständigen Polyolefin-Kunststoff zu verwenden. Der Poly-olefin-Kunststoff bringt die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäß aus Kunststoff hergestellten Wärmetauscher verbunden sind, besonders stark zum Tragen, indem dieser Kunststoff sich neben einer hohen Temperaturbeständigkeit durch geringe Kriechneigung, hohe Korrosionsfestigkeit, gute schall- und geräuschdämpfende Eigenschaften sowie durch sehr geringes spezifisches Gewicht auszeichnet. Dabei kann der Wärmetauscher eine weitere vorteilhafte Ausbildung dadurch erfahren, daß die Kunststoff-Rohre einzeln oder gruppenweise aus Poly-
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propylen, Polybuten oder Polyamid extrudiert werden. Hierdurch wird der Herstellungsaufwand noch weiter herabgesetzt. Auch können die Rohre auf diese Weise ohne weiteres einstückig mit den Abstands- und Lagehaltern hergestellt werden.
Die Kunststoff-Rohre sind erfindungsgemäß an vier Seiten mit radial abstehenden, in Rohrlängsrichtung sich abschnittsweise erstreckenden flossenförmigen Rippen versehen, über die sie in der Rohrbündel-Konstrtiktion zu einem festen Verband miteinander verbunden sind. Die flossenbestückten Rohre können gering aufwendig durch Extrudieren hergestellt werden. Der Vorteil der flossenförmigen Rippen besteht darin, daß sie den flexiblen Kunststoff-Rohren in der Rohrbündel-Konstruktion eine bestimmte gleichbleibende feste Lage geben. Dadurch wird verhindert, daß sich benachbarte Rohre aneinander legen. Das gewährleistet wiederum eine möglichst große Wärmeaustauschfläche. Dadurch ist das gleichmäßige Umspulen der Rohre durch das kühlende Medium gewährleistet. Darüber hinaus erhöhen die Flossen die Leistung des Wärmetauschers, indem sie Turbulenzen herbeiführen, durch die die Umspülung der Rohre durch das kühlende Medium intensiviert wird.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Ausbildungsmerkmal der Erfindung ist die Rohrbündel-Konstruktion baukastenmäßig aus einstückig mit den flossenförmigen Rippen hergestellten Rohrgruppen zusammengesetzt, die an den angrenzenden Rippen durch Schweißen, Kleben oder durch eine Klauenkupplung miteinander verbunden sind· Solche Rohrgruppen können ebenfalls durch Extrudieren hergestellt
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werden. Sie gestatten eine gering aufwendige Herstellung der Rohrbündel-Konstruktion. Ferner gestatten sie es, ausgehend von einer Grundeinheit, die Rohrbündel-Konstruktion für Wärmetauscher unterschiedlicher Größe und Leistung herzustellen.
Die Erfindung umfaßt im weiteren mehrere vorteilhafte Verfahren zur Herstellung des aus Kunststoff bestehenden Wärmetauschers. Dabei geht es im Näheren um das Verbinden der Rohrenden der zuvor hergestellten Rohrbündel-Konstruktion mit den Rohranschlußplatten des Verteil- und des Sammelbehältersο So besteht ein Herstellungsverfahren erfindungsgemäß darin, daß die Rohrenden der zuvor hergestellten Rohrbündel-Konstruktion mit den vorgebohrten Rohranschlußplatten des Verteilbehälters und des Sammelbehälters in der Weise in einem Arbeitsgang durch Verschweißen verbunden werden, daß zunächst der Iiandbereich der Aufnahmebohrungen durch in diese eingeführte leicht konische Ileizköpfe auf Schweißtemperattir erwärmt, daß sodann die Rohrenden von der entgegengesetzten Seite in die Bohrungen eingesteckt werden und das anschließend konische Dorne, deren kleinster Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der Rohre und deren größter Durchmesser größer ist als der der vorgebohrten Löcher, in die Rohrenden eingeschoben werden und unter Druck die Rohraußenwandungen mit der Rohranschlußplatte verschweißt werden.
Ein besonders vorteilhaftes Herstellungsverfahren besteht ferner darin, daß die Rohrenden der zuvor hergestellten Rohrbündel-Konstruktion mit den vorgebohrten Rohranschlußplatten des Verteilbehälters
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und des Sammelbehälters in der Weise in einem Arbeitsgang durch Verschweißen verbunden werden, daß zunächst die Rohrenden bis zu einem gewissen Rohrüberstand in die Aufnahmebohrungen eingesteckt werden, daß sodann die Rohrüberstände und die zugehörigen oberflächlichen Randbereiche der Aufnahmebohrungen mittels topfförmiger Heizelemente auf Schweißtemperatur erwärmt werden und anschließend die Rohrüberstände mittels Nachformdornen, die einen in das Rohrende einzuführenden Zentrierzapfen und eine Ringschulter mit einer stufenlos aus dem Zapfen gerundeten Ringmulde aufweisen, radial nach außen umgebördelt und mit dem oberflächlichen Randbereich der Aufnahmebohrungen verschweißt werden. Dieses Verfahren liefert definierte Verbindungsstellen, die sich durch besonders große Belastbarkeit auszeichnen.
Zur Durchführung der beiden vorstehend dargelegten Herstellungsverfahren kann in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung verwendet werden, die erfindungsgemäß ein um eine Achse schwenkbares, quer zur Schwenkachse verschiebbares Gestell aufweist, das jeweils in einer den Rohrenden der Rohrbündel-Konstruktion entsprechenden Anzahl, Abmessung und Verteilung an der einen Seite die Heizelemente und an einer anderen Seite die dem Verschweißen dienenden Nachformdorne trägt. Bei der Verwendung dieser Vorrichtung wird der Behälter bzw. die Rohranschlußplatte für die Rohre fest eingespannt, wobei von der einen Seite die Rohrbündel-Konstruktion mit den Rohrenden in die vorgebohrten Aufnahmebohrungen eingesteckt werden und von der anderen Seite mittels der Vorrichtung die Heizelemente bzw.
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die Nachforradorne an die Anschlußplatte herangeführt werden. Durch eine einstellbare Regelanlage kann diese Vorrichtung zu einer vollselbsttätig arbeitenden Anlage erweitert werden.
Schließlich kann es aber gemäß einem noch weiteren Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung des Wärmetauschers auch vorteilhaft sein, an die Rohrenden der zuvor hergestellten Rohrbündel-Konstruktion durch Eintauchen derselben in ein entsprechend bemessenes Schmelizabad die Rohranschlußplatte anzuschmelzen. Dabei können in dem die Schmelze aufnehmenden Behälter ggf. Hilfseinrichtungen vorgesehen sein, die das Eindringen der Schmelze in die Rohrenden verhindern und/oder beim Anschmelzen der Rohre an der Rohranschlußplatte die Rohre verbindende Rillen oder in der Rohranschlußplatte vollständige Umlenkkammern entstehen lassen»
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die in der Zeichnung dargestellt sind und nachfolgend näher beschrieben werden.
Es zeigen
Fig. 1 schematisch in räumlicher Darstellung einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Au.tokühler, wobei nur ein Teil der Rohrbündel-Konstruktion eingezeichnet ist und der Verteilbehalter aufgebrochen ist, um die matrixähnliche Verteilung der Kunststoffrohre sichtbar zu machen,
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Fig. 2 in räumlicher Darstellung auschnittsweise ein mit flossenartigen Rippen gemäß der Erfindung versehenes Kunststoffrohr in stark vergrößtertera Maßstab,
Fig. 3 in räumlicher Darstellung eine Gruppe mit flossenartigen Rippen versehenen Kunststoff-Rohren,
Fig. 4 in räumlicher Darstellung zwei Matten von Kunststoff-Rohren, die an den flossenförmigen Rippen mittels Klauenlcupplungen zu einem festen Verband miteinander verbunden sind,
Figo 5 in schematischer Darstellung die Herstellung der Verbindung zwischen der Rohrrbündel-Konstruktion und den Rohranschlußplatten gemäß einem ersten Verfahren nach der Erfindung,
Fig. 6 in schematischer Darstellung die Herstellung der Verbindung zwischen der Rohrbündel-Konstruktion und den Rohranschlußplatten gemäß einem zweiten Verfahren nach der Erfindung,
Fig. 7 in schematischer Darstellung eine AnEge nach der Erfindung zum serienmäßigen Verschweißen der Enden der Rohrbündel-Konstruktion mit den Rahranschlußplatten und
Fig. 8 a bis f schematisch in mehreren Ausführungen ein weiteres Herstellungsverfahren nach der Erfindung, bei dem die Rohranschlußplatten an die Rohrenden der Rohrbündel-Konstruktion angeschmolzen werden.
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Der aus der Fig» I zu ersehende Wärmetauscher ist gemäß dem Grundgedanken der Erfindung aus Kunststoff hergestellt und stellt einen Autokühler beispielsweise zum Kühlen des Motorkühlnassers dar. Er besteht aus dem Verteilbehälter 1 mit dem Zulaufstutzen 2, dem Sammelbehälter 3 mit dem Rücklaufstutzen k und der zwischen den beiden Behältern angeordneten Rohrbündel-Konstruktion 5» deren Enden über Rohranschlußplatten 6 an die Behälter angeschlossen sind. Das in der Rohrbündel-Konstruktion herabströmende Wasser wird durch einen quer dazu gerichteten Luftstrom gekühlt, der durch den Fahrtwind und/oder durch einen Ventilator erzeugt wird« In näherer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung sind die Behälter 1 und 3 einschldyjlich der zugehörigen Anschlufsstutzen 2 bzw. k als Kunststoff-Spritzgußteile avisgebildet, die serienmäßig in großer Stückzahl billig herstellbar sind. Die Rohrbündel-Konstruktion besteht aus einer Vielzahl von sehr dünnwandigen Kunststoff-Rohren geringen Durchmessers. Die Rohre sind, wie bei 7 zu sehen ist, matrixähnlich angeordnet. Dadurch ist einerseits eine große Wärmeaustauschfläche bei kompakter Bauform und andererseits eine gute und gleichmäßige Umspülung der Rohre durch das Kühlmedium gewährleistet. Zwischen den Rohren sind einstückig mit den Rohren hergestellte Abstands- und Lagehalter (in Fig. 1 nicht dargestellt) angeordnet, die die Rohrbündel-Konstruktion zu einem festen Verband ausbilden und Turbplenzen hervorrufen, durch die die Umspülung der Rohre durch das Kühlmittel intensiviert wird. Die Rohre sind mit ihren von Aufnahmebohrungen in den Rohranschlußplatten aufgenommenen Enden zumindest Lm
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Bereich doz* dem Jeliiilterinneren" !--rugewandten Oberfläche üor lioliranscViliißplG-cto-i :.'it diesen verschweißt. Dadurch ist eine dichte und hochbelastbare "Verbindung gewährleistet. Der Wärmetauscher ist vorzugsweise aus einou Folyolcf in-lcunststoff hergestellt, der sich insbesondere durch hohe Temperaturbeständigkeit, hoiie Korrosionsfestigkeit und geringes spezifisches Gewicht auszeichnfit.
Die Fig. 2 bis k geben Einzelheiten der Rohrbündel-Konstruktion wieder. Die Kunststoff-Rohre sind, wie anhand eines in Figo 2 dargestellten Einzelrohres zu ersehen ist, an vier Seiten mit radial abstehenden, in Rohrlängsrichtung sich abschnittsweise erstreckenden flossenförmigen Rippen 9 versehen, die dazu bestimmt sind, die Rohre in der Rohrbündel-Konstruktion zu einem festen Verband miteinander zu verbinden, in dem jedes Rohr eine bestimmte Lage und einen festen Abstand gegenüber den benachbarten Rohren einnimmt. Die Rohre werden einzeln oder gruppenweise einstückig mit den Rippen vorzugsweise aus Polypropylen, Polybuten oder Polyamid extrudiert. Durch intervallweises Abdecken der zugehörigen Schlitze der Düse können die Rippen in einem Arbeitsgang gleich mit ihrer abschnittsweisen Erstreckung vorgesehen werden· Es ist aber auch möglich, die Rohre zunächst mit durchlaufenden Rippen zu extrudieren und nachträglich durch Fräsen, Ausschmelzen oder Ausstanzen die Rippen zu unterbrechen.
Im Hinblick auf eine billige Serienfertigung mit großen Stückzahlen ist es jedoch vorteilhaft, die Rohrbündel-Konstruktion baukastenmäßig aus einstückig mit den flossenförmigen Rippen hergestellten Rohrgruppen zusammenzusetzen und an den angrenzenden Rippen durch Schweißen, Kleben oder durch eine Klauenkupplung miteinander zu verbinden» Die Figo
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und k zeigen beispielsweise Ausführungen zu diesem Grundgedanken. Gemäß Figo 3 ist eine ggf· schon die ganze Rohrbündel-Konstruktion bildende Rohrgrxippe 10, die aus einer Vielzahl von Rohren 8 und den sie untereinander verbindenden floseenförmigen Rippen 9 besteht, in einem Arbeitsgang durch Extrudieren hergestellt. Dabei wird die abschnittsweise Unterbrechung der Rippen entweder schon während des Extrudierens durch eine nicht dargestellte besondere Vorrichtung, die die Schlitze der Extruderdüse in bestimmten Intervallen abdeckt, vorgesehen oder aber nachträglich durch Ausfräsen oder Ausschmelzen herbeigeführt.
Im Fall der Fig. 4 werden sogenannte Rohrmatten 10f als einstückig mit den flossenfb'rmigen Rippen hergestellte Rohrgruppen vorgesehen. Diese Rohrmatten Lzöniien wiederum in einem Arbeitsgang durch Extrudieren, ggf· mit nachträglichem Ausfräsen oder Ausschmelzen von Rippenabschnitten, hergestellt werden. Das baukastenmäßige Zusammenfügen mehrerer Rohrmatten zu einer größeren Rohrbündel-Konstruktion erfolgt mittels der Klauenkupplungen 12. Zu diesem Zweck sind die nach unten gerichteten Rippen an den Enden mit Verdickungen 13 und die nach oben gerichteten Rippen mit den klauenförmigen Enden versehen» Das Kuppeln kann durch Einschieben der Verdickungen 13 in die Klauen 14 oder durch seitwärtiges Eindrücken der Verdickungen in die Klauen geschehen.
Mittels der Rohrgruppen 10 bzw. 10* können verschieden große Rohrbündel-Konstruktionen gebildet werden, je mach der erforderlichen Größe bzw. Leistung des Wärmetauschers.
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In den Figo 5 bis ist dargestellt, wie für geringaufwendige Serienfertigungen auf geeignete Weise sichere, hochbelastbare Schweißverbindungen zwischen den Rohrenden der Rohrbündel-Konstruktion und" den Rohranschlußplatten herstellbar sind. Bei dem gemäß Fig. 5 nach der Erfindung ausgebildeten Verfahren werden zunächst die Enden der Kunststoff-Rohre 8 bis zu einem gewissen Überstand 15 ( z. B. 5 mm) in die zuvor geschaffenen Aufnahmebohrungen 16 der Hohranschltißplatten 6 hindurchgesteckt. Alsdann werden die Rohrüberstände und die zugehörigen oberflächlichen Randbereiche 17 der Aufnahmebohrungen auf Schweißtemperatur erwärmte Anschließend werden die Rohrüberstände mittels der Nachformdorne 19» die einen in das Rohrende einzuführenden Zentrierzapfen 20 und eine Ringschulter 21 mit einer stufenlos aus den Zapfen gerundeten Ringmulde 22 aufweisen, radial nach außen umgebördelt und mit dem oberflächlichen Randbereich 17 der Aufnahmebohrungen verschweißt. Entsprechend der rechten Teildarstellung wird eine feste definierte Verbindung geschaffen.
Gemäß Fig. 6 wird das Verschweißen in etwas anderer Weise durchgeführt. Zunächst wird der Randbereich 23 der Aufnahmebohrungen l6 der Rohranschlußplatte 6 durch in diese eingeführte leicht konische Heizköpfe 24 auf Schweißtemperatur erwärmt, sodann werden die Rohre 8 von der entgegengesetzten Seite in die Bohrungen eingesteckt. Schließlich werden die konischen Dorne 251 deren kleinster Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der Rohre und deren größter Durchmesser größer ist als der der vorgebohrten Löcher l6, in die Rohrenden ein-
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geschoben und unter Druck die Rohraußenwände mit der Anschlußplatte 6 verschweißt. Es hat sich gezeigt, daß die Verschweißung mit örtlicher Erwärmung diirch Heizelemente gegenüber der mit Erwärmung durch ein Heizgas zu wesentlich festeren Verbindungen führt, die die erforderliche Dichtigkeit mit großer Sicherheit gewährleisten.
In der Fig. 7 ist schematisch angedeutet, wie die Verfahren nach den Figo 5 und 6 serienmäßig durchführbar sind· Es ist ein um die Achse 26 schwenkbares Gestell 27 vorgesehen, das quer zur Schwenkachse verschiebbar ist. Jeweils in einer den Rohrenden der Rohrbündel-Konstruktion 5> entsprechenden Anzahl und Verteilung sind an der einen Seite die Heizelemente 2k und an der anderen Seite die dem Verschweißen dienenden Nach-formdorne 25 angeordnet. Die Rohranschlußplatte 6 wird mittels der Halterungen 28 fest eingespannt. Das Gestell 27 wird nach links verfahren, um die Heizköpfe 2k in die Bohrungen 16 einzuführen. Nach dem örtlichen Erwärmen fährt das Gestell zurück, und es wird von links die Rohrbündel-Konstruktion 5 mit den Rohrendon in die Bohrungen 16 eingesteckt. In^wisciien ist das Gestell entgegen dorn Uhrzeigersinn tun 90 geschwenkt worden, so daß durch erneutes Verfahren des Gestells nach links die Hachformdorne 25 in die Rohrenden zum Verschweißen derselben mit der.t Rohraufnalji-iebodoii 6 eingefahren werden können. Durch eine nichtdargestellte einstellbare Regelanlage kann die· Vox·- richtung gemäß Fig. 7 leicht zu einer vollselbsttätigen Anlage erweitert werden. Selbstverständlich kann das Gestell gemäß Fig. 7 auch mit den topfförmigen Heizelementen l8 und den Nachfornidornen 19 gemäß der Fig» 5 ausgerüstet werden.
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DIg Fig. 8 a bis f zeigen noch ein weiteres Verfahren zum Verschweißen der Rohrenden mit den Icohranschlußplatten. Hierbei werden die Rohranschlußplatten 6 an die Kunststoffrohre 8 der Rohrbünuel-Konstruktion 5 angeschmolzen. Im Prinzip wird die Rohrbündel-Konstruktion 5 mit . den Rohrenden in das von der Wanne 29 aufgenommene Kunststoffschmelzbad 30 eingetaucht, das in der Abmessung der späteren Rohranschlußplatte entspricht. Fig. 8 a zeigt die einfachste Ausführung. Die Rohre 8 werden mit der daran erstarrten Platte 6 aus dem Behälter herausgehoben. Durch Abfräsen einer gewissen Schicht an der Unterseite wird die in die Rohre eingedrungene Schmelze entfernt. Gemäß Fig. 8 b sind in der Wanne 29 entsprechend der Anzahl, den Abmessungen und der Verteilung der Rohre 8 die Dorne 31 angeordnet, auf die die Rohrbündel-Konstruktion 5 beim Eintauchen in die Schmelze aufgesteckt wird. Die Rohrenden bleiben frei von Schmelze. Das Abfräsen einer Schicht von der erstarrten Rohranschlußplatte 6 erübrigt sich.
Gemäß der Fig. 8 c sind in der Wanne 29 zusätzlich zu den Dornen 31 die halbrunden, parallel zueinander verlaufenden Rippen 32 bodenseitig angeordnet. Gemäß der Figo 8 d entstehen beim Anschmelzen der Kunststoff-Rohre 8 an der Rohranschlußplatte 6 die Rillen 33, die durch Anschweißen der ebenen Platte 3^ a*i die Rohranschlußplatte 6 zu vollständigen Umlenkkammern ausgebildet werden. Bei der Ausbildung des Anschmelzverfahrens gemäß der Fig. 8 e sind der Wanne 29 senkrecht bewegbare Dorne 31' und seitlich bewegbare stabförmige Elemente 35 zugeordnet, die bewirken, daß die aus der erstarrten Schmelze 30 gebildeten Rohranschluß-
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platten 6 vollständige Umlenkkainmera 36 aufweisen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Wärmetauscher sum Kühlen von Wasser, Motoröl ttnd/oder Getriebeöl in Fahrzeugen, bestehend aus einem Verteilbehälter mit Zulaufstutsen, einem Sammelbehälter mit Rücklauf sttitzen und zwischen den Behältern angeordneten Kanälen für das zu kühlende Medium, die von dem Kühlmittel, vorzugsweise einem quer zu dem zu kühlenden Medium gerichteten, durch den Fahrtwind und/oder durch einen Ventilator bewirkten Luftstrom, umspült v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sammelbehälter (l und 3) einschließlich der zugehörigen Anschlußstutzen (2 bzw. 4) als Kunststoff-Spritzgußteile und die Kanäle in an sich bekannter Weise als aus einer Vielzahl von sehr dünnwandigen Kunststoff-Rohren (8) geringen Durchmessers bestehende Rohrbündel—Konstruktion (5) ausgebildet sind, wobei einstückig mit den Rohren hergestellte Abstand- und Lagehalter zwischen den Rohren angeordnet sind und die matrixähnlich verteilten Rohre mit ihren von Aufnahmebohrungen (l6) in den Rohranschlußplatten (6) der Sammelbehälter aufgenommenen Enden zumindest im Bereich der dem Behälterinneren zugewandten Oberfläche der Rohranschluß· platten mit diesen verschweißt sind.
    Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff zur Herstellung des
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    Wärmetauscher8 ein bis etwa 110 C temperaturbeständiger Polyolefin-Kunststoff verwendet wird.
    3· Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff»Rohre (8) einzeln oder grvippenweise aus Polypropylen, Polybuten oder Polyamid extrudiert sind.
    Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (8) an vier Seiten mit radial abstehenden, in Rohrlängsrichtung sich abschnittsweise erstreckenden flossenförmigen Rippen (9) versehen sind, über die die Rohre in der Rohrbündel-Konstruktion (5) zu einem festen Verband miteinander verbunden sind. (Figo 2).
    Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündel-Konstruktion (5) baukastenmäßig aus einstückig in it den flossenförmigen Rippen (9) hergestellton Rohrgruppen (10 oder 10·) rvueaKiiaengesetzt ist, die an uen angrenzenden Rippen durch Schweißen, lllcnon oder durch eine Klauenkupplung (12) verbunden sind* (Fig. 3 und 4) .
    Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden der zuvor hergestellten Rohrbündel-Konstruktion (5) mit den
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    ff
    vorgebohrten Rohransclilußplatten (6) des Verteilbehälters und des Sammelbehälters in der Weise in einem Arbeitsgang durch Verschweißen verbunden werden, daß zunächst der Randbereich (23) der Aufnahmebohi~ungen (l6) durch in diese eingeführte leicht konische Heizköpfe (24) auf Schweißtemperatur erwärmt, daß» sodann die Rohrenden von der entgegengesetzten Seite in die Bohrungen eingesteckt werden und das anschließend konische Dorne (25), deren kleinster Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der Rohre (8) und deren größter Durchmesser größer ist als der der vorgebohrten Löcher, in die Rohrenden eingeschoben werden und unter Druck die Rohraußenwände mit der Rohranschlußplatte verschweißt werden. (Fig. 6).
    7. Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden der zuvor hergestellten Rohrbündel-Konstruktion (5) mit den vorgebohrten Rohranschlußplatten (6) des Verteilbe— hälters und des Sammelbehälters in der Weise in einem Arbeitsgang durch Verschweißen verbunden werden, daß zunächst die Rohrenden iiis zu einem gewissen Rohrüberstand (15) in die Aufnahmebohrungen (l6) eingesteckt werden,.daß sodann die Rohrüberstände und die zugehörigen oberflächlichen Randbereiche (17) der Aufnahme— bohrungen mittels topfförmiger Heizelemente (l8) auf Schweißtemperatur erwärmt werden und anschließend die Rohrüberstände mittels Nachformdornen (l9)j die einen in das Rohrende einzuführenden Zentrierzapfen (20) und eine Ringschulter (21) mit einer stufenlos aus dem Zapfen
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    gerundeten Ringnralcle (22) aufweisen, radial nach außen umgebördelt und i.iit dem oberflächlichen Ran.dbereich der Aufnahmebolirimgen verschweißt werden. (Fig. 5).
    8. Vorrichtung zur Ausführung der Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7» gekennzeichnet durch ein um eine Achse (26) schwenkbares, quer zur Schwenkachse verschiebbares Gestell (27), das jeweils in einer den Rohrenden der Rohrbündel-Konstruktion (5) entsprechenden Anzahl, Abmessung und Verteilung an der einen Seite die Heizelemente (24) und an einer anderen Seite die dem Verschweißen dienenden Nachformdorne (25) trägt. (Fig. 7). .
    Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß an die Rohrenden der zuvor hergestellten Rohrbündel-Koristruktion (5) durch Eintauchen derselben in ein entsprechend bemessenes Schmelzebad (30) die Rohranschlußplatte (6) angeschmolzen wird, wobei in dem die Schmelze aufnehmenden Behälter (29) ggfo Hilfseinrichtungen (31 oder 31 und 32 oder 31* und 35) vorgesehen sind, die das Eindringen der Schmelze in die Rohrenden verhindern und/oder beim Anschmelzen der Rohre (8) an der Rohranschlußplatte die Rohre verbindende Rillen (33) oder in der Rohranschlußplatte vollständige Umlenkkammern (36) entstehen lassen. (Fig. 8 a bis f).
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