DE60111469T2 - Wärmetauscher und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Viele Wärmetauscher, welche heute Verwendung finden, wie beispielsweise Fahrzeugkühlern, Ölkühler und Ladeluftkühler basieren auf einer Konstruktion, welche zwei beabstandete, im Wesentlichen parallele Kopfteile aufweist, welche verbunden sind durch eine Mehrzahl von beabstandeten parallelen, abgeflachten Röhren. Zwischen den Röhren sind dünne Serpentinenrippen angeordnet. Im Normalfall sind die am seitlichsten gelegenen Röhren gerade auf der Innenseite der Seitenplatten auf dem Wärmetauscher angeordnet und die Serpentinenrippen sind zwischen diesen am seitlichsten gelegenen Röhren und der benachbarten Seitenplatte angeordnet.
  • Die Seitenplatten sind typischerweise aber nicht immer verbunden mit den Kopfteilen, um eine strukturelle Integrität bereitzustellen. Sie spielen auch eine wichtige Rolle während des Herstellungsprozesses, insbesondere wenn der Wärmetauscher aus Aluminium besteht und Komponenten zusammengelötet werden oder wenn der Wärmetauscher aus anderen Materialien besteht und eine bestimmte Art von Hochtemperaturverfahren beim Zusammenbau verwendet wird.
  • Noch spezieller beinhalten herkömmliche Zusammenbautechniken die Verwendung einer Spannvorrichtung, welche eine sandwichartige Konstruktion von ab wechselnden Röhren und Serpentinenrippen hält. Die Außenseite des Sandwichs, d. h. die äußeren Lagen, welche schließlich die Seiten des Wärmetauscherkerns werden, sind typischerweise ausgestattet mit Seitenstücken, deren Enden typischerweise mechanisch verbunden sind mit den Kopfteilen. Um einen guten Kontakt zwischen den Serpentinenrippen und den Röhren während eines Verbindungsprozesses sicherzustellen, beispielsweise beim Löten wird Druck ausgeübt auf die Seitenstücke, um sicherzustellen, dass die Rippen solide verbunden sind mit den Röhren, um den Wärmetausch an ihren Kontaktpunkten zu maximieren. Wird dies nicht gemacht, können Luftspalte angeordnet sein zwischen einigen der Gipfel der Rippen und der benachbarten Röhre, was die Rate des Wärmetauschs und die Beständigkeit nachteilig beeinflusst, wie beispielsweise die Fähigkeit einer druckbedingten Ermüdung zu widerstehen und erhöhten Drücken stand zu halten.
  • Gleichzeitig, wenn der Wärmetauscher in Gebrauch ist, obwohl die Seitenplatten aus dem gleichen Material sein können, wie die Röhren, weil ein Wärmetauschfluid nicht durch die Seitenplatten fließt, aber durch die Röhren fließt, werden die Röhren typischerweise eine höhere Temperatur aufweisen, als die Seitenplatten, zumindest anfänglich während des Anfahrens eines Wärmetauschvorgangs.
  • Dies hat wiederum hohe thermische Belastungen in den Röhren und den Kopfteilen zur Folge. Eine Ausdehnung der Röhren aufgrund von relativ hohen Temperaturen neigt dazu, die Kopfteile auseinanderzudrücken, während die Seitenplatten bei einer niedrigeren Temperatur dazu neigen, sie an den Seiten des Kerns zusammenzuhalten. Allzu oft resultiert diese schwere thermische Belastung in der Wärmetauscheranordnung in Brüchen oder der Bildung von Leckageöffnungen nahe der Röhre zu den Kopfteilverbindungen, was entweder eine Reparatur oder die Ersetzung des Wärmetauschers erforderlich macht.
  • Es wurde vorgeschlagen, dieses Problem zu vermeiden nach dem vollständigen Zusammenbau des Wärmetauschers durch Durchsägen der Seitenplatten an einer Stelle zwischen deren Enden, so dass eine thermische Ausdehnung der Röhren aufgenommen wird von den Seitenplatten, jetzt in mehreren Abschnitten, welche sich relativ zueinander bei diesem Sägeschnitt bewegen können. Nichtsdestotrotz fügt diese Lösung eine zusätzliche Operation bei dem Herstellungsprozess hinzu und ist daher ökonomisch nicht wünschenswert.
  • Ein Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bekannt zum Beispiel aus EP 1 001 241 A2 .
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist das prinzipielle Ziel der Erfindung, einen neuen und verbesserten Wärmetauscher bereitzustellen und ein Verfahren zur Herstellung desselben, welches Probleme mit Fehlern von Wärmetauschern aufgrund von wärmebedingten Belastungen eliminiert, welche aus einer Differenz in der thermischen Ausdehnung zwischen der Ausdehnung der Röhren des Wärmetauschers und der Ausdehnung der Seitenstücke davon resultiert. Es ist auch ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers.
  • Gemäß einer Facette der Erfindung wird ein Wärmetauscher bereitgestellt, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst, d. h. ein Paar von beabstandeten, im Wesentlichen parallelen Kopfteilen, eine Mehrzahl von beabstandeten, im Wesentlichen parallelen Röhren, welche sich erstrecken zwischen und in Fluidverbindung stehen mit dem Inneren der Kopfteile, ein Paar verlängerter Seitenplatten, eine auf jeder Seite des Wärmetauschers, und welche sich erstrecken zwischen und verbunden sind mit den Kopfteilen und beabstandet sind von der benachbarten Röhre an der korrespondierenden Seite des Wärmetauschers. Serpentinenrippen sind angeordnet zwischen benachbarten Röhren sowie zwischen den Seitenplatten und den Röhren, welche benachbart zu diesen sind. Die Erfindung betrachtet die Verbesserung, wobei jede Seitenplatte zumindest eine Öffnung zwischen ihren Kanten umfasst, welche eine Umgebung aufweist, wobei ein Teil der Um gebung sich in nächster Nähe befindet zu mindestens einer der Kanten zusammen mit einer Zähllinie in jeder Seitenplatte, welche sich erstreckt von den Kanten der Umgebung zu der Kante. Als eine Folge wird eine wärmebedingte Belastung die Seitenstücke veranlassen abzuscheren an der Stelle der Öffnung und der Zähllinie, und danach wird die Belastung an den Rohr-zu-Kopfteil-Verbindungen oder ähnlichem auf einer dauerhaften Basis erleichtert.
  • Die zumindest eine Öffnung ist verlängert und liegt in einem spitzen Winkel zu der Richtung der Verlängerung der korrespondierenden Seitenplatte.
  • Die bevorzugte Ausführungsform berücksichtigt, dass die Seitenplatte als ein Kanal gebildet ist, welcher eine Basis aufweist mit zumindest einem Bein, welches sich davon erstreckt und an der einen Kante endet. Die Öffnung wird gebildet in der Basis und in dem einen Bein und die Zähllinie befindet sich in dem einen Bein. In einer höchst bevorzugten Ausführungsform wird ein Wärmetauscher bereitgestellt im Wesentlichen wie vorher beschrieben, wobei die Erfindung die Verbesserung betrachtet, bei der jede Seitenplatte kanalförmig ist mit einer Basis und zwei beabstandeten nach außen stehenden Beinen, welche sich erstrecken von der Basis und an gegenüberliegenden Kanten enden. Die ersten und zweiten verlängerten Öffnungen sind angeordnet in jeder der Seitenplatten in einer Seite-an-Seite-Beziehung und weisen entsprechende Mittelpunktslinien auf, welche sich in einem spitzen Winkel schneiden. Jede der Öffnungen weist eine Umgebung auf, welche einen ersten Teil in nächster Nähe zu einer korrespondierenden Kante aufweist und einen zweiten Teil in nächster Nähe zu den anderen Öffnungen. Die ersten und zweiten Teile sind voneinander beabstandet in der Verlängerungsrichtung des Seitenstücks und eine erste Schwächungslinie ist angeordnet an jedem der ersten Teile und erstreckt sich zwischen einer korrespondierenden Öffnung und der benachbarten Kante. Eine zweite Schwächungslinie erstreckt sich zwischen den Öffnungen an dem zweiten Teil.
  • Als eine Konsequenz der Konstruktion können die Seitenplatten abscheren an den Schwächungslinien, um Belastungen wie zuvor zu erleichtern. Darüber hinaus verringert die Ausbildung der Seitenplatte als ein Kanal und die effektive Stapelung der ersten und zweiten Schwächungslinien nicht materiell die Biegestärke oder den Widerstand gegen ein Biegen der Seitenplatte, so dass ein hoher Grad an struktureller Integrität erhalten wird vor der Montage der Seitenplatten an dem Kern. Dadurch werden zwei Zwecke erreicht: Es gestattet die Handhabung der Seitenstücke vor der Montage an dem Kern, ohne dass große Vorsicht geboten ist auf der Seite der Personen, welche die Seitenstücke bearbeiten müssen; und es verteilt die Expansionsbelastung, welche sonst fokussiert würde an der Bruchstelle.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der spitze Winkel im Bereich von 90°.
  • Vorzugsweise werden die ersten und zweiten Schwächungslinien jeweils definiert durch V-förmige Einkerbungen in den Beinen und in der Basis des Kanals.
  • In einer hoch bevorzugten Ausführungsform haben die Schwächungslinien eine Länge von ungefähr 4,6 mm oder weniger.
  • Die Erfindung betrachtet auch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumwärmetauschers, welches die folgenden Schritte umfasst: (a) Montieren der Komponenten eines Wärmetauscherkerns in einer Spannvorrichtung, um beabstandete Kopfteile zu haben, beabstandete Röhren, welche sich zwischen den Kopfteilen erstrecken, Seitenplatten, welche sich zwischen den Kopfteilen an den Seiten des Kerns erstrecken und Serpentinenrippen, welche zwischen benachbarten Röhren angeordnet sind sowie zwischen den Seitenplatten und dem benachbarten Rohr auf jeder Seite des Kerns; (b) mechanisches Befestigen jedes Endes der Seitenplatten an dem benachbarten Kopfteil; (c) vor den Schritten (a) und (b) Schwächen der Seitenplatte an einem Punkt zwischen ihren Enden, um ihre Fähigkeit zu reduzieren, einer Zugbeanspruchung zu widerstehen, während ihre Fähigkeit nicht materiell beeinträchtigt wird, einer Biegebeanspruchung zu widerstehen; und (d) Aussetzen der aus dem Schritt (b) resultierende Anordnung an Löttemperaturen um (i) die Komponenten zusammenzulöten und (ii) die Trennung von jedem Seitenstück zu gestatten an dem Punkt, als ein Ergebnis der wärmebedingten Belastung. Ob die Dienste tatsächlich auftreten, hängt im Allgemeinen von der Rate ab, bei der die gelöteten Komponenten nach dem Löten kühlen.
  • Andere Ziele und Vorteile werden offensichtlich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine etwas schematische Seitenaufrissansicht eines Wärmetauschers, welcher in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wurde;
  • 2 ist eine fragmentarische Draufsicht auf eine teilweise gefertigte Seitenplatte, welche in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wurde;
  • 3 ist eine Draufsicht auf eine vollständig hergestellte Seitenplatte;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht einer vollständig gefertigten Seitenplatte;
  • 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht ungefähr entlang der Linie V-V in 3; und
  • 6 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht eines Teils der Seitenplatte.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung wird hierin beschrieben als ein Fahrzeugkühler, wie beispielsweise ein Kühler für einen großen Lastwagen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Erfindung anwendbar ist auf Kühler, welche in anderem Zusammenhang verwendet werden, beispielsweise ein Kühler für jedes Fahrzeug oder für eine stationäre Anwendung wie beispielsweise ein Generator, der von einer inneren Verbrennungsmaschine angetrieben wird. Die Erfindung ist auch nützlich in jedem der vielen Typen von Wärmetauschern, welche Seitenplatten verwenden, um die Serpentinenrippen gegen parallele Röhren zu halten, welche sich erstrecken zwischen beabstandeten Kopfteilen, beispielsweise Ölkühler und Ladeluftkühler. Demgemäß ist keine Begrenzung auf eine bestimmte Verwendung beabsichtigt, außer insoweit es in den beigefügten Ansprüchen zum Ausdruck kommt.
  • Bezug nehmend auf 1 umfasst ein typischer Wärmetauscher des betrachteten Typs beabstandete parallele Kopfteilplatten 10, 12 zwischen denen sich eine Mehrzahl von abgeflachten Röhren 14 erstreckt. Die Röhren 14 sind voneinander beabstandet und ihre Enden sind hartgelötet oder verschweißt oder verlötet und erstrecken sich durch Schlitze, nicht gezeigt, in den Kopfteilen 10 und 12, um in Fluidverbindung zu sein mit dem Inneren eines Behälters 16, welcher angepasst ist für jedes der Kopfteile 10, 12. In dieser Hinsicht sollte festgehalten werden, dass der Begriff „Kopfteil", wie er hier verwendet wird, sich kollektiv bezieht auf die Kopfteilplatten 10, 12, auf die Kopfteile 10, 12 mit den daran befestigten Behältern 16 oder integrale Kopfteil-und-Behälter-Konstruktionen, welche im Stand der Technik bekannt sind wie beispielsweise aus Röhren hergestellt oder verschiedenen Laminierverfahren. Die Seitenstücke 18, 20 flankieren entsprechende Seiten der Wärmetauscherkonstruktion und erstrecken sich zwischen den Kopfteilen 10, 12 und sind typischerweise mechanisch verbunden mit ihnen, sowie metallurgisch mit ihnen verbunden.
  • Zwischen den beabstandeten Röhren 14 und zwischen der endständigen Röhre 14 und einer benachbarten Seitenplatte 18, 20 befinden sich herkömmliche Serpentinenrippen 22. Wie es wohl bekannt ist, können die Rippen 22 gebildet sein aus einer Vielzahl von Materialien. Typische Beispiele sind Aluminium, Kupfer und Messing. Es können jedoch auch andere Materialien verwendet werden, abhängig von der gewünschten Stärke und den Wärmetauscheffizienzanforderungen einer bestimmten Anwendung.
  • In einer hoch bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden alle der eben beschriebenen Komponenten, mit der möglichen Ausnahme der Behälter 16, welche aus Plastik gebildet sein können, gebildet aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und werden lötkaschiert an bestimmten Stellen, so dass eine gesamte Anordnung, wie in 1 gezeigt, in einem Hartlötofen platziert werden kann und die Komponenten alle zusammengelötet werden.
  • Im Normalfall wird, vor dem Hartlöten, eine geeignete Spannvorrichtung eingesetzt, um ein Sandwich aufzubauen, welches aus den Röhren 14 abwechselnd mit den Serpentinenrippen 22 besteht und begrenzt ist an jedem Ende durch die Seitenplatten 18 und 20. Die Kopfteile 10 und 12 werden angepasst auf die Enden der Röhren 14 und im Normalfall können die Seitenplatten 18 und 20 mechanisch gekoppelt werden mit den Kopfteilen 10, 12, typischerweise durch Biegestreifen auf den Platten 18 über den korrespondierenden Kopfteilen 10, 12.
  • 2 illustriert eine teilweise fertig gestellte Vorform zur Herstellung der Seitenplatten 18, 20. Wie dargestellt ist sie verlängert, und weist kopfteilverbindende Enden 24, 26 auf. Nicht existente Biegelinien, welche nur gezeigt werden zum Zwecke der Veranschaulichung der Position einer Biegung, welche gebildet werden soll in den Seitenplatten, werden gezeigt bei 28 und 30. Letztlich werden die in 2 gezeigten Streifen gebogen entlang der Linien 28 und 30, um einen Kanal zu bilden, welcher eine Basis 32 aufweist, welche flankiert wird durch die aufrecht stehenden Beine 34, 36, welche von einander beabstandet sind und welche in jeweils gegenüberliegenden Kanten 38, 40 enden. Während ein Kanalquerschnitt bevorzugt ist in manchen Fällen, können die Seitenplatten 18, 20 im Allgemeinen planar oder flach bleiben.
  • Der Streifen wird geschwächt zwischen seinen Enden durch die Vorsehung von zumindest einer Öffnung 42 an einer oder mehreren Stellen zwischen den Enden 24, 26 des Streifens. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Öffnung 42 gepaart mit einer Öffnung 44. Die Öffnungen 42, 44 sind im Allgemeinen in der Form eines Ovals, wobei jede eine Mittellinie 46 aufweist, welche zusammenfällt mit der Hauptachse der assoziierten Öffnungen 42, 44. Die Mittellinien der Öffnungen 42, 44 schneiden einander in einem spitzen Winkel, um eine V-Form zu bilden. In einer hoch bevorzugten Ausführungsform beträgt der Schnittwinkel 90° und jede Mittellinie ist in einem Winkel von 45° zu der länglichen Achse der Seitenachsen zugeordnet.
  • Die Öffnung 42 hat eine Umgebung 48, welche ein Teil 50 umfasst, in nächster Nachbarschaft zu der Kante 38. Wie in 5 zu sehen, beträgt die Beabstandung zwischen dem Teil 50 der Umgebung 48 und der Kante 38 in einer hoch bevorzugten Ausführungsform 1,6 mm. Es können jedoch auch andere Werte verwendet werden, wie es im Folgenden offensichtlich wird für die Fachleute.
  • Die Öffnung 44 hat ebenso eine Umgebung 52, mit einem Teil 54 in nächster Nachbarschaft zu der Kante 40. Wiederum beträgt die Beabstandung in einer hoch bevorzugten Ausführungsform zwischen dem Teil 54 1,6 mm.
  • Die Umgebungen 48 und 52 der Öffnungen 42 und 44 haben auch Teile 56, welche in nächster Nähe zu dem korrespondierenden Teil der anderen der Öffnungen 42, 46 sind. Wie in 6 gezeigt sind die Teile 56 der Öffnungen 42 und 44 von einander beabstandet, um eine Distanz von 3,2 mm, obwohl andere Werte verwendet werden können. Im Allgemeinen wird die Abmessung 4,6 mm oder weniger sein.
  • In der illustrierten Ausführungsform gibt es zwei Sätze von Öffnungen 42, 44 an verschiedenen Stellen zwischen den Enden 24, 26 des Seitenstücks.
  • Das Seitenstück kann an seinen Enden 24, 26 ausgestattet sein mit Einkerbungen 60, 62, welche dann Streifen 64 definieren, welche gebogen werden können, um die Enden der Kopfteile 10, 12 oder aufgenommen werden in Schlitzen darin, um mechanisch die Seitenplatten 18, 20 zu sichern an der Anordnung vor dem Hartlöten.
  • Ein signifikantes Merkmal der Erfindung ist die Vorsehung von Schwächungslinien in jeder Seitenplatte. Deshalb erstreckt sich an dem Teil 50 der Umgebung 48 der Öffnung 42 eine Schwächungslinie 70 zu der benachbarten Kante 38 der Seitenplatten. Eine ähnliche Linie 72 der Abschwächung ist angeordnet an dem Teil 54 der Umgebung 52 der Öffnung 44 und erstreckt sich zu der Kante 40 der Seitenplatte.
  • Zusätzlich erstreckt sich eine Schwächungslinie 74 zwischen den Öffnungen 42, 44 an diesen Teilen 56 ihrer Umgebungen 48, 52, welche in nächster Nachbarschaft sind. Es wird beobachtet werden, dass die Schwächungslinien 70, 72, 74 voneinander beabstandet sind entlang der Länge der Seitenplatten 18, 20.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schwächungslinien geformt als V-förmige Einkerbungen, wie gezeigt anhand der Schwächungslinie 74 in 5. Die Seiten der V-förmigen Einkerbungen, welche die Schwächungslinien bilden, sind winkelmäßig beabstandet um ungefähr 90° und die Tiefe von jeder Einkerbung wird ungefähr die Hälfte der Dicke des Seitenstücks betragen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Tiefe von jeder der Einkerbungen, welche eine Schwächungslinie 70, 72, 74 bilden, 0,8 mm.
  • Natürlich kann die Tiefe von jeder Einkerbung variiert werden in Abhängigkeit von der Dicke des Materials sowie von der Distanz zwischen den Teilen 56 oder den Teilen 50, 54 in den jeweiligen Kanten 38 und 40. Die Schwächungslinien sind tatsächlich eckige Linien, welche durch den Prozess des Prägens erhalten werden. Es wird jedoch berücksichtigt, dass die Linien der Perforation in manchen Fällen verwendet werden könnten. Weiterhin kann, falls gewünscht, jede Art der Schwächung von Metall entlang einer Linie verwendet werden.
  • Der Wärmetauscher, welcher in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wird, wird gefertigt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, welches als einen erster Schritt umfasst den Schritt des Zusammenbaus der Komponenten des Wärmetauschers, nämlich der Kopfteile 10, 12, der Röhren 14, der Seitenstücke 18, 20 und der Serpentinenrippen 22 in einer Spannvorrichtung, so dass die Kopfteile beabstandet sind, wobei die Röhren beabstandet sind und sich erstrecken zwischen den Kopfteilen in Schlitze darin und wobei die Seitenplatten sich erstrecken zwischen den Kopfteilen an den Seiten des Kerns zusammen mit Serpentinenrippen, welche angeordnet sind zwischen benachbarten Röhren und zwischen den Seitenplatten und der benachbarten Röhre an jeder der Seiten des Kerns. Die Seitenplatten sind typischerweise aber nicht immer mechanisch befestigt an jedem Ende an dem benachbarten Kopfteil. Bevor die vorgenannten Schritte ausgeführt werden, wird es jedoch verstanden werden, dass die Seitenplatten so gefertigt werden, dass sie eine Schwächungslinie an einem Punkt zwischen den Enden 24, 26 aufweisen. Vorzugsweise wird die offenbarte Ausführungsform angewendet aber wie es für die Fachleute offensichtlich sein wird, können auch andere Ausführungen verwendet werden. Der Punkt der Schwächung der Seitenplatte ist dazu da, seine Fähigkeit zu reduzieren, einer Zugbeanspruchung zu widerstehen, wobei seine Fähigkeit, einer Biegebeanspruchung zu widerstehen, nicht materiell betroffen wird; und dies wird teilweise erleichtert, wenn die Zähllinien 70, 72, 74 versetzt sind voneinander wie gezeigt.
  • Die resultierende Anordnung wird dann Hartlöttemperaturen ausgesetzt, um sowohl die Komponenten zusammenzulöten als auch der Wärmebelastung, welche in dem Hartlötvorgang auftritt, zu gestatten, jedes Seitenstück an dem Punkt der Schwächung zu scheren, als ein Ergebnis von wärmebedingter Belastung. Ob eine Trennung tatsächlich auftritt wird abhängig sein von der Abkühlungsrate der Anordnung, welche auf das Hartlöten folgt.
  • In manchen Fällen kann die Trennung nicht vollständig während des Hartlötprozesses auftreten, aber wenn der Wärmetauscher in Betrieb genommen wird, ist er ausreichend geschwächt in den Seitenplatten an den Schwächungslinien, so dass nach ein paar wenigen Wärmebetriebszyklen die Seitenplatten brechen werden beim Betrieb, lange bevor ein Schaden an der Röhre, an den Kopfteilverbindungen oder sonst wo in dem Wärmetauscher auftreten kann.

Claims (14)

  1. Wärmetauscher umfassend ein Paar von beabstandeten, im Allgemeinen parallelen Kopfteilen (10, 12), eine Mehrzahl von beabstandeten, im Allgemeinen parallelen Röhren (14), welche sich erstrecken zwischen und in Fluidkommunikation stehen mit dem Inneren der Kopfteile, ein Paar von verlängerten Seitenplatten (18, 20), eine auf jeder Seite des Wärmetauschers und welche sich erstrecken zwischen und verbunden sind mit den Kopfteilen und beabstandet sind von der benachbarten Röhre an der korrespondierenden Seite des Wärmetauschers und Serpentinenrippen (22) zwischen benachbarten Röhren und den Seitenplatten, wobei jede Seitenplatte (18, 20) zumindest eine Öffnung (40, 42) zwischen ihren Kanten (38, 40) umfasst und eine Umgebung (48, 52) aufweist mit einem Teil (50, 54) dieser Umgebung in nächster Nähe zu zumindest einer der Seitenkanten und eine Schwächungslinie (70, 72) in jeder Seitenplatte (18, 20), welche sich erstreckt von dem Teil (50, 54) zu der Kante (38, 40), dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (40, 42) verlängert ist und sich in einem spitzen Winkel zu der Richtung der Verlängerung der korrespondierenden Seitenplatte (18, 20) befindet.
  2. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei die Linie der Abschwächung (70, 72) als eine Zähllinie gebildet ist.
  3. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei die Seitenplatte (18, 20) gebildet sind als ein Kanal, welcher eine Basis (32) und zumindest ein Bein (34, 36) aufweist, welches sich davon erstreckt und in der einen Kante (38, 40) endet, und wobei die Öffnung (42, 44) gebildet ist in der Basis (32), und in dem einen Bein und wobei sich die Schwächungslinie (70, 72) in dem einen Bein (34, 36) befindet.
  4. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 3, weiterhin umfassend eine zweite Linie der Abschwächung (70, 72), welche sich erstreckt zu der anderen der Kanten (38, 40).
  5. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 4, wobei die Kanäle ein zweites Bein (38, 40) umfassen, welches sich erstreckt von der Basis (32) in beabstandeter Beziehung zu dem ersten Bein (40, 38) und wobei die zweite Linie der Abschwächung (70, 72) sich erstreckt zu einer zweiten verlängerten Öffnung (42, 44) in einem spitzen Winkel zu der Richtung der Verlängerung und in Seite-an-Seite-Beziehung mit der einen Öffnung, wobei die Öffnungen Mittellinien (46) aufweisen, welche sich in einer V-Form schneiden.
  6. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 5, wobei es zwei beabstandete Sätze von der einen und zweiten Öffnung (42, 44) gibt, wobei jeder Satz eine von jeder der Schwächungslinie (72, 74) umfasst.
  7. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 5, wobei jede Seitenplatte (18, 20) kanalförmig geformt ist, wobei jede der Öffnungen (42, 44) eine Umgebung (48, 52) aufweist, welche ein erstes Teil (50, 54) in nächster Nähe zu einer korrespondierenden Kante (38, 40) umfasst und ein zweites Teil (56) in nächster Nähe zu der anderen Öffnung, wobei die ersten und zweiten Teile (50, 54; 56) voneinander beabstandet sind in der Richtung der Verlängerung der Seitenplatte (18, 20), wobei die ersten und zweiten Linien der Abschwächung (70, 72) an jedem ersten Teil (50, 54) sich erstrecken zwischen einer korrespondierenden der Öffnungen (42, 44) und der benachbarten einen der Kanten (38, 40) und wobei eine weitere Linie der Abschwächung (74) sich erstreckt zwischen den Öffnungen (42, 44) an dem zweiten Teil (56).
  8. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, wobei der spitze Winkel sich in der Größenordnung von 90° befindet.
  9. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, wobei die Linien der Abschwächung (70, 72, 74) eine Länge von ungefähr 4,6 mm oder weniger aufweisen.
  10. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, wobei die ersten und zweiten Linien der Abschwächung (70, 72) jeweils definiert werden durch V-förmige Einkerbungen in den Beinen (34, 36) und der Basis (32).
  11. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 10, wobei der Wärmetauscher im Wesentlichen besteht aus zusammengelöteten Aluminium- oder Aluminiumlegierungsteilen und wobei die Seitenplatten (18, 20) abgeschert werden an den Linien der Abschwächung (70, 72, 74).
  12. Der Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, wobei die Öffnungen (42, 44) im Wesentlichen ovalförmig sind.
  13. Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumwärmetauschers, welches die folgenden Schritte umfasst: a) Zusammensetzen der Komponenten eines Wärmetauscherkerns in einer Spannvorrichtung, um beabstandete Kopfteile zu erhalten, beabstandete Röhren, welche sich erstrecken zwischen den Kopfteilen, Seitenplatten, welche sich erstrecken zwischen den Kopfteilen und an den Seiten des Kerns und Serpentinenrippen, welche angeordnet sind zwischen benachbarten Röhren und zwischen den Seitenplatten und der angrenzenden Röhre an jeder Seite des Kerns; b) vor dem Schritt a), Schwächen der Seitenplatten an einem Punkt zwischen ihren Enden um ihre Fähigkeit zu reduzieren, einer Zugbeanspruchung zu widerstehen, während ihre Fähigkeit, einer Biegebeanspruchung zu widerstehen, nicht materiell beeinflusst wird; c) Aussetzen der aus dem Schritt b) resultierenden Anordnung an Löttemperaturen, um i) die Komponenten zusammenzulöten und ii) das Scheren jeder Seitenplatte an dem Punkt zu gestatten als Ergebnis der wärmebedingten Belastung.
  14. Das Verfahren nach Anspruch 13, umfassend den Schritt des mechanischen Befestigens von jedem Ende jeder Seitenplatte an dem benachbarten Kopfteil.
DE60111469T 2000-10-04 2001-10-04 Wärmetauscher und Verfahren zu dessen Herstellung Expired - Lifetime DE60111469T3 (de)

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US09/679,123 US6412547B1 (en) 2000-10-04 2000-10-04 Heat exchanger and method of making the same
US679123 2000-10-04

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