DE4129573C2 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Kältemittelkondensator nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der EP 0 379 701 A1 be­ kannt. Im Boden jedes Anschlußkastens ist eine dem Rohrende angepaßte Öffnung ausgebildet, in die das Rohrende mit Spiel eingesetzt wird. Zum flüssigkeitsdichten Einlöten in den lotplattierten Rohrboden müssen die bestehenden Spalten zwi­ schen dem Rohrende und dem Boden zuverlässig beseitigt wer­ den, weshalb jedes in seiner Bodenöffnung liegende Rohrende zur Erzielung einer spaltfreien Anlage aufzuweiten ist. Bei der Vielzahl der in einem Wärmetauscher vorgesehenen Flach­ rohre ist das Aufweiten zeitraubend und kostenintensiv. Den­ noch ist nicht immer sichergestellt, daß mit dem Aufweitvor­ gang die aufgrund von Fertigungstoleranzen auftretenden er­ heblichen Spalte vollständig beseitigt werden, so daß beim anschließenden Lötvorgang eine zuverlässige, hohen Drücken standhaltende Abdichtung nicht immer gewährleistet ist.

In der US-PS 2,488,627 ist ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem die Öffnungen im Rohrboden so gestaltet sind, daß sie in Längsrichtung der Öffnung ein Untermaß gegenüber dem Wärmetauscherrohr besitzen, dagegen ist jedoch der Abstand zwischen den seitlichen Wandungen der Durchzüge geringfügig größer als das Außenmaß des Rohres in dieser Richtung. Da­ bei werden diese Öffnungen im Rohrboden durch einen Stanz- und Biegevorgang erzeugt. Zu diesem Vorgang gehört, daß zu­ erst ein Schlitz hergestellt wird (üblicherweise durch Stanzen), so daß sich zu beiden Seiten des Schlitzes eine in dessen Längsrichtung verlaufende glatte Kante bildet. Damit besitzt der durch das Verformen des Materials im Randbereich der Öffnungen erzeugte Durchzug eine glatte Kontur. Beim Einpressen des Rohres in den Boden wird das Rohr in Längsrichtung seines Querschnitts zusammengedrückt, wodurch eine Aufweitung der beiden Seitenwände erfolgt, so daß sich diese gegen die entsprechende Wandung des Durch­ zugs legen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetau­ scher der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auf einfache Weise eine mechanisch feste, spaltfreie Halterung eines Rohrendes im Boden zur Erzielung einer auch gegen hö­ here Drücke beständigen fluiddichten Verlötung geschaffen ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre des An­ spruches 1 gelöst.

Die Öffnungen im Boden werden nicht maßgenau gestanzt, son­ dern aufgerissen und durchgezogen, wodurch sich eine bordar­ tig umlaufende, in den Anschlußkasten ragende Abrißkante ausbildet, die zum Boden etwa rechtwinklig hochgestellt liegt. Die durchgezogene Öffnung ist in ihren Abmessungen geringfügig enger als die Umfangsabmessungen des ein zu­ steckenden Flachrohrendes ausgebildet, so daß sich bei einem stabilen Flachrohrende die Öffnung in Einsteckrichtung auf die Außenmaße des Flachrohres aufweitet, wobei sich die Ab­ rißkante des Durchzugs über den gesamten Umfang des Flach­ rohrendes spaltfrei anlegt. Bei einem drucksteifen Boden wird sich das Flachrohrende entsprechend seinem Übermaß leicht einschnüren, wobei wiederum eine spaltfreie Anlage der Abrißkante am Rohr erzielt ist. Es kann auch eine Auf­ weitung des Durchzugs und eine gleichzeitige geringfügige Einschnürung des Rohrendes auftreten. Beim Einstecken wird also das Rohrende kalibriert und paßt sich exakt der Form der Öffnung im Boden an. Das Rohrende wird somit schon vor der Verlötung in der sich trompetenartig verformenden Öff­ nung mechanisch fest gehalten. Die über einen langen Rohr­ abschnitt anliegende Abrißkante gewährleistet eine große Anlagefläche, wodurch eine auch hohen Drücken widerstehende, fluiddichte Verlötung im Boden des Anschlußkastens sicher erzielbar ist, was insbesondere bei Kältemittelkondensatoren oder Ölkühlern von Bedeutung ist. Vorteilhaft ist ferner, daß beim Kassettierungsvorgang eine exakte Rohrführung nicht notwendig ist, da die sich trompetenartig ausbildende Öff­ nung eine ausreichende Führung gewährleistet. Die Flachrohre können also maßlich leicht versetzt und/oder verdreht ste­ hen. Auch können die einzelnen Rohrlängen variieren, da die spaltfreie Anlage der Abrißkanten auch bei unterschiedlichen Durchstecktiefen gegeben ist.

Es kann ein lotplattiertes Rohr und/oder ein lotplattierter Boden eingesetzt werden. Durch die hochgestellte Abrißkante ist gewährleistet, daß zwischen dem Durchzug und dem Rohr in jedem Fall Lot zur Verfügung steht, wodurch eine einwand­ freie Verlötung garantiert ist.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Rohrenden mit beiden aufrechten Wandabschnitten des hau­ benartigen Deckels zu verlöten. So kann jedes Rohrende mit dem haubenartigen Deckel eine feste Verbindung eingehen, wodurch eine Versteifung des Deckels erzielt ist, die eine hohe Druckfestigkeit des Anschlußkastens bis über 100 bar garantiert.

Bevorzugt ist die Breite des Deckels den Außenabmessungen des Flachrohres angepaßt, so daß jedes Rohrende an beiden einander gegenüberliegenden Wandabschnitten des Deckels verlötet werden kann.

Zur Erzielung einer großen Anlagefläche zwischen dem Um­ fangsrand des Deckels und dem Boden des Anschlußkastens ist vorgesehen, den dem Boden zugewandten Umfangsrand des Deckels unter einem Radius nach außen abzubiegen und den in­ neren Rundungsbereich des Umfangsrandes mit der eine Rundung zum Boden ausbildenden Abreißkante der Öffnung zu verlöten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nach­ folgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wärmetau­ schers,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Wärmetauschers längs der Schnittlinie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Schnittlinie C-C in Fig. 3,

Fig. 5 eine Teildarstellung eines Wärmetauschers mit einem Anschlußkasten in einer anderen Ausfüh­ rungsform,

Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5 mit einer weiteren Ausführungsform des Anschlußkastens.

Der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher ist ein Kältemit­ telkondensator und besteht im wesentlichen aus einem ersten Anschlußkasten 1 und einem zweiten Anschlußkasten 2, die je­ weils aus einem haubenartigen Deckel 4 mit einem fluiddicht aufgelöteten Boden 3 bestehen. Die Anschlußkästen 1 und 2 liegen mit den Böden 3 einander zugewandt und mit Abstand zueinander; zwischen ihnen ist eine Vielzahl etwa parallel verlaufender Flachrohre 5 angeordnet, deren Enden 5a jeweils in zugeordnete Öffnungen 6 in den Böden 3 der Anschlußkästen 1 und 2 eingesteckt und mit den Böden fluiddicht verlötet sind. Zwischen den Flachrohren 5 sind zum Wärmeaustausch Rippen 7, im gezeigten Ausführungsbeispiel Wellrippen ange­ ordnet. Die Wellrippen 7 sind an den ebenen Flächen der Flachrohre 5 verlötet. Die Wellrippen 7 der außen liegenden Flachrohre 5 sind ferner an Seitenteilen 8 festgelegt, die an den Enden der Anschlußkästen 1 und 2 befestigt sind.

Der obere Anschlußkasten 1 ist durch eine Trennwand 1a in zwei Kammern 9 und 10 unterteilt. Die Kammer 9 weist einen Fluidzulauf 11 auf, über den eine Mehrzahl parallel geschal­ teter Flachrohre 5 beschickt ist. Der an die Kammer 10 ange­ schlossene Fluidrücklauf 12 führt das aus einer Vielzahl pa­ rallel geschalteter Flachrohre 5 in die Kammer 10 rückströ­ mende Fluid ab.

Jede im Boden 3 angeordnete Öffnung 6 ist gerissen und in ihren Umfangsabmessungen kleiner ausbildet als die Außenab­ messungen eines einzusteckenden Endes 5a eines Flachrohres 5. Bevorzugt ist die lichte Weite der Öffnung 6 umlaufend enger ausgebildet als die Außenabmessung des einzusteckenden Flachrohrendes 5a. Aufgrund der gewählten geringeren Abmes­ sung der gerissenen Öffnung 6 wird diese beim Einstecken des Flachrohrendes 5a in Einsteckrichtung 13 aufgeweitet bzw. das Rohrende eingeschnürt. Die in den Innenraum des jeweili­ gen Anschlußkastens 1 bzw. 2 etwa rechtwinklig hineinragende Abrißkante 14 der gerissenen Öffnung 6 (Fig. 2, 3) ist - wie Fig. 4 zeigt - über den gesamten Umfang der Öffnung 6 ausge­ bildet und legt sich beim Einstecken des Rohres spaltfrei am Außenmantel 15 des Flachrohres 5 an. Ferner wird beim Ein­ stecken das Flachrohrende 5a kalibriert; es paßt sich der Öffnung exakt an. Durch die sich so ergebende Einschnürung am Rohrende 5a (Fig. 2) und/oder das Aufweiten der gerisse­ nen Öffnung 6 ist eine spaltfreie Anlage des Rohrendes im trompetenartig verformten Durchzug gewährleistet. Der aus lotplattiertem Material bestehende Boden 3 gewährleistet eine Lotschicht zwischen dem Mantel 15 des Flachrohres und der Abrißkante 14, wodurch eine gute Lotbenetzung im Löt­ spalt und damit eine hohen Drücken wider stehende fluiddichte Lotverbindung zwischen dem Boden und dem Flachrohr erzielt ist. Durch die sich in den Anschlußkasten 1, 2 erstreckende, über den Umfangsrand der Öffnung 6 ausgebildete Abrißkante 14 ist eine große Anlagefläche über einen langen Rohrab­ schnitt erzielt, was die fluiddichte Verlötung mit hoher Sicherheit gewährleistet. Anstelle eines lotplattierten Bo­ dens oder zusätzlich dazu können auch lotplattierte Flach­ rohre verwendet werden.

Durch das gewaltsame Einstecken des Rohrendes 5a in die im Maß zu kleine Öffnung 6 verklammert sich das Rohr 5 an dem scharf und unregelmäßig ausgeprägten Rand 16 der Abrißkante 14, wodurch das Flachrohr in der trompetenartig aufgerisse­ nen Öffnung spaltfrei und mechanisch festgehalten ist. Dabei ist der erzielte gute Halt unabhängig von der Durchstecktie­ fe des Rohrendes; bevorzugt ragt das Rohrende 5a jedoch über die Abrißkante 14 hinaus.

In den Flachrohren 5 befinden sich Stützstege 17, die mit der Innenwand der Flachrohre 5 verlötet sind und auf diese Weise den Flachrohren sowohl bei Druckbeanspruchung von in­ nen als auch bei Druckbeanspruchung von außen eine große Stabilität verleihen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 3, 4) erstreckt sich das Flachrohr 5 in Richtung seiner größeren Querschnitts­ achse 18 quer zur Längsmittelachse 19 des Anschlußkastens 1 bzw. 2. Die quer zur Längsmittelachse 18 gemessene Breite 20 des haubenartigen Deckels 4 entspricht der quer zur Längs­ mittelachse 19 gemessenen Breite des Flachrohres 5, so daß dieses mit seinen Rundungen 5b an den gegenüberliegenden, etwa lotrechten Wandabschnitten 21 des Deckels 4 unter Bildung eines Lötspaltes anliegt und unter Ausbildung von Lötmeniski 22 mit diesen verlötet werden kann. Der haubenar­ tige Deckel 4 ist auf diese Weise mit jedem in den Anschluß­ kasten ragenden Flachrohrende 5a verbunden, so daß der An­ schlußkasten 1 bzw. 2 über seine Länge eine hohe Steifigkeit aufweist und so den geforderten hohen Berstdrücken bei einem Kühlmittelkondensator sicher standhält. Die im Boden 3 ein­ gelöteten Flachrohre übernehmen aufgrund ihrer gleichzeiti­ gen Befestigung am Deckel 4 die Funktion von Zugankern, so daß auch der geforderte hohe Berstdruck für Flachrohrkonden­ satoren erreicht wird.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Umfangsrand 23 des haubenartigen Deckels 4 unter einem Radius R seitlich nach außen abgebogen und liegt im Rundungsbereich 5b des Flachrohres 5 auf der Abrißkante 14 jeder Öffnung 6 auf. Die innere Rundung 24 des Kastens ist in ihrem Radius R maßlich so ausgebildet, daß der Radius mit den Radien der Abrißkanten 14 identisch ist. Somit ist eine flächige Anlage des tiefgezogenen haubenarti­ gen Deckels 4 im Bereich der den Umfangsrand bildenden Run­ dung 24 gewährleistet.

Bevorzugt ist das Material der Flachrohre, des Bodens und des Deckels des Anschlußkastens ein lotplattiertes Alumi­ nium, wodurch eine sichere Lotverbindung zwischen dem Flach­ rohr, dem Boden, den Abrißkanten und dem Deckel erzielbar ist.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Anschlußkasten quer zu seiner Längsmittelachse 19 verlaufende, bis zum Boden 3 des Anschlußkastens reichende Sicken 25 auf, die als Trenn­ wände den Anschlußkasten in voneinander fluiddichte Kammern unterteilen. Die Sicken 25 liegen auf dem Boden 3 auf und werden mit diesem bei hoher Funktionssicherheit fluiddicht verlötet.

Es kann vorteilhaft sein, den Deckel 4 des Anschlußkastens im Bereich der Sicken 25 zu teilen (Fig. 6), wodurch ein Nachlöten der Verbindung zwischen dem Deckel 4 und dem Boden 3 im Bereich der Sicken 25 möglich ist.

Claims (7)

1. Wärmetauscher, insbesondere Kältemittelkondensator, be­ stehend aus zwei mit Abstand zueinander liegenden Anschlußkästen (1, 2) aus je einem haubenartigen Deckel (4) und einem fluiddicht aufgelöteten Boden (3) und mit einer Vielzahl zwischen den Böden (3) liegender, paral­ lel verlaufender Flachrohre (5) und zwischen den Flach­ rohren (5) angeordneten Rippen (7), wobei die Enden (5a) der Flachrohre (5) in Öffnungen (6) der Böden (3) eingesteckt und fluiddicht im Boden (3) verlötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede in einem Boden (3) vorgesehene Öffnung (6) von einer in Einsteckrichtung (13) hochgestellten Abrißkante (14) umgeben ist, deren Rand (16) scharf und unregelmäßig ausgebildet ist und die Öffnung (6) vor dem Einstecken in ihren Umfangsab­ messungen kleiner ausgebildet ist als die Außenabmes­ sungen des einzusteckenden Endes (5a) eines Flachroh­ res, so daß der Rand (16) der Öffnung (6) das Ende (5a) des Flachrohres spaltfrei umgibt.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der Öffnung (6) vor dem Einstecken des Rohrendes (5a) umlaufend en­ ger ist als die Außenabmessungen des Flachrohres (5).

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (5a) mit etwa lotrecht verlaufenden Wandabschnitten (21) des Deckels (4) verlötet sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (20) des Deckels (4) der Außenabmessung des Flachrohres (5) entspricht und jedes Rohrende (5a) an beiden einander gegenüberlie­ genden Wandabschnitten (21) des Deckels (4) verlötet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachrohr (5) mit seinem größten Rohrdurchmesser quer zur Längsachse (19) des An­ schlußkastens (1) liegt.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende (5a) in Ein­ steckrichtung (13) über die Abrißkante der Öffnung (6) übersteht.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Boden (3) zugewandte Umfangsrand (23) des Deckels (4) unter einem Radius (R) nach außen abgebogen ist und mit einem inneren Rundungs­ abschnitt (24) auf der Abrißkante (14) aufliegend mit dieser verlötet ist.