DE2519756C3

DE2519756C3 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2519756C3
Application number: DE2519756A
Authority: DE
Inventors: Andre Meudon Hauts-De-Seine Chartet
Original assignee: USINES CHAUSSON 92601 ASNIERES HAUTS-DE-SEINE FR SA
Current assignee: USINES CHAUSSON 92601 ASNIERES HAUTS-DE-SEINE FR SA
Priority date: 1974-05-30
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1982-05-27
Also published as: FR2273222B1; US4044443A; DE2519756A1; FR2273222A1; BE828785A; ES438362A1; ES454705A1; GB1502816A; DE2519756B2; IT1038478B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit Rohren runden, länglichen oder im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitts, die mittels eines elastischen Materials in Durchgangsöffnungen von wenigstens einer Rohrplatte gehalten sind, wobei die Abmessungen der Durchgangsöffnungen etwas größer als die Außenabmessungen der Rohre sind, und unterhalb der Rohrenden ein sich auf der Rohrplatte abstützender Wulst vorgesehen ist. — Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbinden von Rohren mit einer den Abmessungen und der Form der Rohre angepaßten, Durchgangsöffnungen aufweisenden Rohrplatte, wobei die Abmessungen der Durchgangsöffnungen etwas größer als die Außenabmessungen der Rohre sind, um zwischen dem Ende der Rohre und der Rohrplatte einen Wulst aufweisendes elastisches Material aufzunehmen.

Bei diesem aus der DE-AS 12 79 044 bekannten Wärmetauscher (Lufterhitzer) sind zwischen den Glasrohren und den Rohrplatten Asbestbeläge vorgesehen. Das dabei zu lösende Problem besteht darin, sicherzustellen, daß die Rohre selbst dann nicht umfallen können, wenn die auf der Grundlage von Asbest hergestellten Beläge zerstört sind. Die verwendete Asbestmuffe ist vorgefertigt und weist an den Enden Wülste auf, die sowohl am Rohr als auch an der Rohrplatte anliegen. Durch diese Asbestmuffen ist eine teilweise Dichtigkeit sichergestellt.

Aus der DE-PS 2 70 534 ist eine Rohrdichtung für Kondensatoren und andere Wärmetauscher unter Verwendung von Dichtungsringen bekannt Der schwach-konische Dichtungsring ist mit einem Wulst oder Ansatz versehen, der von den, Überdruck des Wassers und von dem Unterdruck im Kondensator in den Rand des Bodenloches gepreßt wird, wobei die abdichtende Fläche des Ringes zweckmäßig konisch ist Hierdurch entsteht eine Abdichtung, ohne daß die freie Beweglichkeit des Rohres durch ein gewaltsames Festpressen des Ringes in die Bodenlöcher behindert wird.

Derartige Rohrabdichtungen komrpen für die Herstellung von Wärmetauschern, d. h. insbesondere öl- und Wasserkühler für Fahrzeuge nicht in Frage, is Insbesondere aber ist festzustellen, daß einzelne dämpfende und dichtende Elemente zwischen den jeweiligen Rohren und den öffnungen der Rohrplatten eingesetzt werden müssen. Dies bedeutet, daß diese Rohre vorgefertigt und dann einzeln L, die Rohrplatte eingesetzt werden müssen, was ein kostspieliges und langwieriges Herstellungs- und Montageverfahren darstellt.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, den eingangs beschriebe- 2^ nen Wärmetauscher derart zu verbessern, daß mit geringstem Herstellungs- und Montageaufwand eine dichte und wärmespannungsbeständige Verbindung zwischen den Rohren und den Rohrplatten gewährleistet ist. jo

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Platte aus dem elastischen Material an der den Rohrenden abgewandten Oberfläche der Rohrplatte anliegt und um die Rohre die Wülste unter Aufrechterhaltung einer inneren Spannung des elastischen » Materials bildet.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten Verfahren eine Platte aus elastischem Material auf einer Seite der Rohrplatte aufgelegt wird, daß die Rohre, die das <u> elastische Material mitnehmen, in die Durchgangsöffnungen eingesetzt werden, und daß der das Rohrende überdeckende Bereich des elastischen Materials weggeschnitten wird, so daß unter Auswirkung der beim Einsetzen der Rohre entstehenden inneren Spannung -»5 des elastischen Materials auf der der mit dem elastischen Material bedeckten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche der Rohrplatte ein gegen die Außenwand des Rohres gedrückter, auf der Rohrplatte aufliegender Wulst gebildet wird. 'λ

Dadurch, daß die Wülste durch die innere Spannung des Materials gebildet werden, bedarf es keiner besonderen Vorfertigung dieser Wülste. Außerdem vereinfacht sich das Herstellungs- und Montageverfahren dadurch, daß eine einfache Platte aus elastischem Material auf die Unterseite bzw. die Innenseite der Rohrplatten gelegt wird, so daß sämtliche Rohre gleichzeitig durch die Durchgangsöffnungen der Rohrplatte geschoben werden können und dabei das elastische Material unter Bewirkung einer inneren Spannung mitnehmen, so daß durch einen einfachen, für alle Rohre vorzunehmenden Abtrennvorgang unter Auswirkung der inneren Spannung die Wülste gebildet werden. Dies bedeutet, daß zur Ausbildung der abdichtenden und der die Wärmespannung dämpfenden Elemente lediglich eine einfache Platte aus elastischem Material vorbereitet werden muß, die dann auf die Rohrplatte aufgelegt wird. Mit dem sowieso notwendigen Einstoßen der Rohre durch die Durchgangsoffnungen der Rohrplatte wird dann die Verbindung hergestellt, indem mit einem einzigen Arbeitsvorgang lediglich die die Rohröffnung verschließenden Bereiche des elastischen Materials durchtrennt werden, so daß dann unter Auswirkung der inneren Spannung das zwischen den Rohrplatten und den Rohren liegende Material schrumpft, daß sich zwischen den Rohrenden und den Rohrplatten automatisch V.'ülste ausbilden, die dann eine sichere und dichte sowie elastische Verbindung der Rohre mit den Rohrplatten gewährleisten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch die auseinandergezogenen wesentlichen Bestandteile eines Wärmetauschers nach dem Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 sin der F i g. 1 entsprechender Schnitt nach Durchführung eines ersten Montageschritts,

Fig.3 und 4 Schnitte mit der Darstellung eines zusätzlichen Fertigungsabschnittes,

F i g. 5 einen Schnitt durch die Teile nach der fertiggestellten Montage,

F i g. 6 einen der F i g. 5 entsprechenden Schnitt einer Ausführungsabwandlung,

Fig./ und 8 Schnittdarstellungen von Rohren, mit einer Weiterbildung der Erfindung in zwei besonderen Ausführungsformen d.eser Rohre,

F i g. 9 im Schnitt eine Weiterbildung der Erfindung,

Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linie X-X der F i g. 9 und

F i g. 11 und 12 der F i g. 5 entsprechende Schnittdarstellungen entsprechend zwei weiteren Weiterbildungen der Erfindung.

In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Rohrplatte, in welche dicht ein Rohr 2 eingesetzt werden soll. Wie eingangs ausgeführt, kann die Rohrplatte 1 durch eine Rohrplatte eines Wärmetauschers gebildet werden, dessen Rohre 2 Umlaufrohre sind.

Zur Vereinigung der Rohrplatte 1 mit dem Rohr oder den Rohren 2 ist vorgesehen, daß die Innenabmessungen der Durchgangsöffnungen la der Rohrplatte 1 etwas größer als die der Außenwand der Rohre 2 sind, welche einen beliebigen kreisförmigen, länglichen, oder praktisch rechteckigen Querschnitt haben können, dessen kleine Seiten jedoch vorzugsweise abgerundet sind. Zwischen der Rohrplatte 1 und dem Scheitel der Rohre 2 wird eine zusammenhängende Platte 3 aus einem nachgiebigen und elastischen Werkstoff, z. B. Gummi, angeordnet.

Ein zweiter Vorgang besteht, wie in Fig.2 dargestellt, darin, die Rohre 2 in die Durchgangsöffnungen Xa einzuführen, wodurch das Ende der Rohre 2 von den von diesen mitgenommenen Abschnitten der Platte 3 umhüllt wird, wobei sich die Platte 3 zwischen der Wand der Durchgangsöffnung Xa und der Außenwand eines jeden Rohres 2 verformt. Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist die resultierende Dicke j der zwischen der Wand der Durchgangsöffnung Xa und der entsprechenden Wand des Rohres eingespannten Platte 3 erheblich kleiner als die Dicke ß> der Platte vor der Verformung.

Der nächste Arbeitsschritt besteht, wie in Fig. 3 dargestellt ist, darin, den den Scheitel eines jeden Rohres 2 überdeckenden Abschnitt 3a der Platte 3 auszustanzen. Dieses Ausstanzen erfolgt z. B. mittels

eines Werkzeuges 4 in Form einer Matritze, deren Schneidkante 4a mit dem als Stempel wirkenden äußeren Umfangsrand des Rohres 2 zusammenwirkt. Das Ausstanzwerkzeug kann auch durch einen Stempel 5 gebildet werden, wie in F i g. 4 dargestellt, wobei dann die Arbeitskante 5a dieses Werkzeugs mit dem inneren Umfangsrand des Rohres 2 zusammenwirkt, welches dann als Matritze anstatt als Stempel wie in dem vorhergehenden, in F i g. 4 dargestellten Fall arbeitet.

F i g. 2 bis 4 zeigen, daß das Rohr 2 in die Rohrplatte 1 so eingesetzt werden muß, daß es erheblich über dieser vorsteht. Bei Vornahme des Ausstanzens der Platte 3 zieht sich dann der die Seitenwand des Rohres umhüllende Abschnitt 3b der Platte zusammen und bildet einen Wulst 6, wie in F i g. 5 dargestellt.

Unter der Wirkung der inneren Restspannungen wird der Wulst 6 kräftig gegen das Rohr sowie gegen die Oberseite der Rohrplatte 1 und auch gegen die Unterseite derselben gedrückt, wie dies die Pfeile U sowie /2 andeuten.

Zweckmäßig ist das untere Ende der Durchgangsöffnungen 2a leicht abgerundet, wie bei Ii (Fig. 1) dargestellt. Diese Abrundung erleichtert das Gleiten der Platte 3 während des Einsetzens eines jeden Rohres 2 und verhindert, daß der Werkstoff dieser Platte eine übermäßige Dehnung erfährt.

Bei der obigen, in F i g. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist die Rohrplatte 1 dick dargestellt und kann z. B. aus Formpreßmasse, insbesondere einem Kunstharz, aus Glas oder aus Metall bestehen.

Die Rohrplatte 1 kann auch aus gezogenem und ausgeschnittenem Metall bestehen, wie dies häufig bei den Rohrplatten für Wärmeaustauscher der Fall ist. Es werden dann zur Begrenzung der Durchgangsöffnungen la kontinuierliche Kragen 7 gebildet, was in F i g. 6 dargestellt ist. Diese zeigt, daß man so automatisch die Abrundung Ii erhält, an welcher die Platte 3 während des Einsetzens eines jeden Rohres 1 gleitet.

Gegebenenfalls können die unter Bezugnahme auf F i g. 3 und 4 beschriebenen Ausstanzwerkzeuge fortfallen. Das Ende der Rohre wird dann so geformt, daß diese eine Kante 8 mit einer nachfolgenden Rampe 9 bilden, so daß die Platte 3 längs der Wände des Rohres gleiten kann, um den Wulst 6 (F i g. 7) zu bilden. Wenn die Rohrwand sehr dünn ist, so daß dann die Bildung der Rampe 9 schwierig wäre, kann man, wie in Fig.8 gezeigt, das Rohr an seinem Ende einziehen, wie bei 10 dargestellt, so daß die Rampe 9 automatisch entsteht.

Wenn die Rohre einen länglichen, rechteckähnlichen Querschnitt haben, könnte der durch den Wulst 6 ausgeübte Druck die großen Seiten des Rohres verformen. Es wird dann, wie in Fig.9 und 10 ϊ dargestellt, in die Rohre zweckmäßig ein Verstärkungsstück 11 eingesetzt, welches zweckmäßig so geformt ist, daß es ein Störglied bildet, was zur Folge hat, daß die großen Seiten 2a, 2b des Rohres einwandfrei verstrebt sind.

κι Die Lage des Verstärkungsstückes wird so gewählt, daß sein Scheitel sich in einer Entfernung E von dem Ende des Rohres befindet, wie in Fig.9 dargestellt, wobei diese Entfernung E kleiner als die Entfernung E₀ (Fig. 5), d. h. als das Maß, um welches das Rohr über den

Γ) Wulst 6 vorspringt, oder gleich dieser Entfernung ist. Die Höhe //(Fig.9) des Verstärkungsstücks 11 muß außerdem gleich der Strecke H₀ (F i g. 5), d. h. der Höhe des Rohrabschnittes, gegen welchen die von der Platte 3 gebildete Dichtung mehr oder weniger gedrückt wird, oder größer als diese sein.

Um jedes Gleiten des eine Muffe 14 zwischen der Rohrplatte 1 und der Rohrwand bildenden Abschnittes der Platte 3 zu verhindern, ist es in gewissen Fällen zweckmäßig, die Außenfläche des Rohrs wenigstens

2^r, über die Länge Ho aufzurauhen. Man kann auch, wie in F i g. 11 dargestellt, an dem Rohr 2 eine Gegenplatte 12 befestigen, welche bei einem Wärmetauscher das Aussehen einer Blindrohrplatte hat, welche an den Rohren 2 durch Schweißen, Hartlöten oder Kleben befestigt werden kann, ohne daß jedoch eine Abdichtung zwischen dieser Platte und den Rohren erforderlich ist. Die Gegenplatte 12 bildet vorzugsweise eine aufsteigende Randleiste 13, welche den Abschnitt 3i der Platte 3 einzuklemmen sucht, welcher gegen die abgerundete Kante Ii gedrückt wird. Hierdurch wird jedes Rückwärtsgleiten der von der Platte 3 um jedes Rohr herum gebildeten Muffe 14 verhindert.

Fig. 12 zeigt eine Weiterbildung der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform und zeigt die Anwendung auf einen Wärmetauscher mit einer Gegenplatte 12, welche an ihren Enden auf einem von einem Seitenteil 16 gebildeten Absatz 15 gehalten wird. Bei dieser Ausführung ist es nicht nötig, die Gegenplatte 12 an den Rohren 2 durch Schweißen, Hartlöten oder Kleben zu befestigen. Es kann auch das Verstärkungsstück 11 durch ein sich über die ganze Höhe des Rohres 2 erstreckendes Störglied gebildet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit Rohren runden, länglichen oder im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitts, die mittels eines elastischen Materials in Durchgangsöffnungen von wenigstens einer Rohrplatte gehalten sind, wobei die Abmessungen der Durchgangsöffnungen etwas größer als die Außenabmessungen der Rohre sind, und unterhalb der Rohrenden ein sich auf der Rohrplatte abstützender Wulst vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (3) aus dem elastischen Material an der den Rohrenden abgewandten Oberfläche der Rohrplatte (1) anliegt und um die Rohre (2) die Wülste (6) unter Aufrechterhaltung einer inneren Spannung des elastischen Materials bildet

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Platte (3) aus dem nachgiebigen Material größer aJs der Zwischenraum zwischen der Außenwand eines Rohres (2) und der Innenwand einer Durchgangsöffnung (la^isL

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Durchgangsöffnung (Xa) eine abgerundete Kante (l_t) an der Seite aufweist, die dem Rohrende abgewandt ist.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundete Kante (li) durch einen von der Basisebene abstehenden Kragen (7) gebildet ist, der die Durchgangsöffnung begrenzt.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der sich durch die Durchgangsöffnung in der Rohrplatte (1) hindurcherstreckende Bereich des Rohres außen aufgerauht ist.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

5, gekennzeichnet durch eine gelochte Gegenplatte (12), die gegen die in die Durchgangsöffnung eingeführte Seite der elastischen Platte (3) gedrückt ist.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte Gegenplatte (12) im Bereich jeder Durchgangsöffnung eine vorspringende Randleiste (13) bildet, die die elastische Platte (3) gegen die abgerundete Kante (11) der Rohrplatte drückt.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines jeden Rohres (2) ein Verstärkungsstück (11) angeordnet ist, dessen Scheitel bis über den Wulst (6) der das Rohr umgebenden elastischen Platte reicht.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsstück (11) in Form eines Störgliedes ausgebildet ist, das zwischen den beiden langen Seiten (2a, 2b) von jedem Rohr (2) mit im wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt Verstrebungen bildet.

10. Verfahren zum Verbinden von Rohren mit einer den Abmessungen und der Form der Rohre angepaßten, Durchgangsöffnungen aufweisenden Rohrplatte, wobei die Abmessungen der Durchgangsöffnungen etwas größer als die Außenabmessungen der Rohre sind, um zwischen dem Ende der Rohre und der Rohrplatte einen Wulst aufweisendes elastisches Material aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte aus elastischem Material

auf einer Seite der Rohrplatte aufgelegt wird, daß die Rohre, die das elastische Material mitnehmen, in die Durchgangsöffnungen eingesetzt werden, und daß der das Rohrende überdeckend»; Bereich des elastischen Materials weggeschnitten wird, so daß unter Auswirkung der beim Einsetzen der Rohre entstehenden inneren Spannung des elastischen Materials auf der der mit dem elastischen Material bedeckten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche der Rohrplatte ein gegen die Außenwand des Rohres gedrückter, auf der Rohrplatte aufliegender Wulst gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung in der Rohrplatte an der der Platte aus elastischem Material zugewandten Kante erweitert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß der das Rohrende abdeckende Bereich des elastischen Materials mittels einer mit dem Rohr als Stempel wirkenden Matrize abgeschert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der das Rohrende abdeckende Bereich aus dem elastischen Material mittels eines in das Rohrende einschiebbaren Stempels weggeschnitten wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rohrende eine scharfe Kante mit einer sich daran anschließenden Übergangsfläche ausgebildet wird, so daß das Wegschneiden des elastischen Materials am Ende des Einsetzens der Rohre in die Rohrplatte erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die scharfe Kante am Ende eines nach innen gezogenen Bereiches des Rohres ausgebildet wird.