DE69003241T2 - Platten-wärmeaustauscher und verfahren zur herstellung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers/Kühlers, der im Endzustand eine Anzahl von Kanälen aufweist, die parallel über Kollektoren kommunizieren und die für ein Fluid bestimmt sind, das zu kühlen ist, wobei jeder einzelne Kanal aus einem Paar von vorzugsweise gerundeten rechteckigen Platten besteht, die mit vorspringenden und nach außen umgebördelten Kanten versehen und einander zugewandt sind, mit Öffnungen, die an den kurzen Seiten angeordnet sind, die beim fertigen Wärmetauscher/Kühler die vorgenannten Kollektoren bilden, in Verbindung mit welchen einerseits Abstandshalter vorgesehen sind, die geschlitzte Durchschlußöffnungen für ein Kühlmedium definieren, zwischen Plattenpaaren, die einander benachbart angeordnet sind, und andererseits mit einem Distanzstück zwischen jedem Paar von Platten in einem Bereich auf der entsprechenden kurzen Seite, wobei die Abstandshalter und die Platten sowie die Plattenpaare wenigstens entlang ihrer nach außen umgebördelten Kanten in einem Ofen-Hartlöt- Prozess miteinander verbunden werden.
• Für Vereinfachung wird der Ausdruck "Kühler" im folgenden sowohl für Wärmetauscher als auch für Kühler verwendet.
• Die zuvor beschriebenen Kühler der genannten Art werden zum Zwecke des Einbaus mit Befestigungsvorrichtungen versehen, häufig in Form von Befestigungsansätzen. Diese werden üblicherweise an einer der Außenplatten des Kühlers befestigt und haben die Gestalt von vorspringenden Teilen von Verbindungshülsen des Kühlers. Um den Kühler in Verbindung mit einem System montieren zu können, dessen Bestandteil er ist, ist es notwendig, daß bei den Kühlern der vorbeschriebenen Art die Befestigungsansätze über den Kühler hinausragen. Dies bedeutet, daß der Kühler einen vergleichsweise großen Raum einnimmt, aufgrund der Tatsache, daß mehr Raum erforderlich ist, als jener, der durch den eigentlichen Kühler beansprucht wird. Die zuvor beschriebene Montageart ist auch unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit nicht ideal, da Schwingungen zu Ermüdungsschäden führen können, unter anderem an der Befestigungsstelle der Befestigungsansätze am Kühler.
• Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlers zu schaffen, der zum Zwecke seines Einbaus weniger Raum einnimmt, als die zuvor beschriebenen Kühler. Dies wird durch die Erfindung dadurch erzielt, daß die Abstandshalter und Distanzstücke im selben Bereich angeordnet werden, daß die vorgenannten Platten und Abstandshalter bzw. Distanzstücke während des Ofen-Hartlöt- Vorganges zu einem festen Körper auf der jeweils kurzen Seite des Platten-Wärmetauscher/Kühlers verbunden werden, und daß vor oder nach dem Ofen-Hartlöt-Vorgang wenigstens ein Kanal, der quer über die Platten läuft und durch diese hindurch sowie die Abstandshalter und Distanzstücke in dem vorgenannten Bereich hergestellt werden, wobei der Kanal in Verbindung mit dem Einbau des Wärmetauschers/Kühlers dient.
• Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhält man einen Kühler, der außerdem wesentlich widerstandsfähiger gegenüber Schwingungen ist, als die zuvor genannten Kühler.
• Die Anordnung von Abstandshaltern zwischen den Platten in demontierbaren Radiatoren aus relativ dünnen Platten ist beispielsweise aus DE-C-122 393 als nächstkommendem Stande der Technik bekannt, aus DE-B-1 172 828 sowie aus FR-A-2 280 871. Diese Abstandshalter sind in Bereichen angeordnet, in welchen die Platten Spannungen durch Klemmen ausgesetzt sind, mittels welcher die Einzelteile des Radiators zusammengehalten werden. Die Abstandshalter dienen somit zum Freisetzen der Spannungen in den Radiatorplatten und zum Erhöhen der Steifigkeit des Radiators. Die vorgenannten Veröffentlichungen zeigen nicht einen massiven Körper gemäß der Erfindung.
• Weitere kennzeichnende Merkmale des Kühlers gemäß der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnung. Figur 1 zeigt in perspektifischer Ansicht eine Hälfte eines Kühlers, der in dem Verfahren hergestellt wurde, auf welches sich die Erfindung bezieht. Die Figuren 2a, 2b und 2c zeigen in dieser Reihenfolge einen Abstandshalter, ein Distanzstück sowie ein Teil einer geformten Platte in einem Kühler gemäß Figur 1. Figur 3 zeigt in perspektifischer Ansicht eine schematische Wiedergabe eines bevorzugten Verfahrens zum Herstellen eines Kühlers gemäß der Erfindung. Figur 4 ist ein Längs- Teilschnitt durch die Hälfte des in Figur 1 gezeigten Kühlers.
• In den Zeichnungen, und insbesondere in Figur 1 ist das Bezugszeichen 1 ganz allgemein in Bezug auf einen Kühler mit sechs Kanälen 2-7 für ein zu kühlendes Fluid verwendet; die Kanäle sind nebeneinander und in einem gewissen gegenseitigen Abstand angeordnet. Sie sind zueinander parallel geschaltet und kommunizieren mit Einlaß- und Auslaß-Anschlußstutzen 8 über Kollektoren 8a. Die Stutzen 8 sind auf herkömmliche Weise ausgeführt und mit einer Ringnut 8b für eine Dichtung versehen, beispielsweise für einen O-Ring. Das zu kühlende Fluid strömt somit durch den Einlaßstutzen 8, den Kollektor 8a, die Kanäle 2-7, den entsprechenden Kollektor und durch den Auslaßstutzen, wobei die beiden letztgenannten Teile in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Jeder Kanal 2-7 besteht aus zwei vorzugsweise gerundeten rechteckigen Platten 2a, 2b ... 7a, 7b, die wenigstens entlang ihrer vorstehenden, nach außen umgebördelten Kanten 2a1, 2b1 ... 7a1, 7b2 luftdicht miteinander verbunden sind. Zum Zwecke der Klarheit sind in Figur 3 lediglich die Platten 2a, 2b gezeigt.
• An den kurzen Seiten der Platten 2a, 2b ... 7a, 7b sind Bohrungen 2a2, 2b2 ... 7a2, 7b2 vorgesehen - siehe Figur 2c-, welche die Kollektoren 8a im fertigen Kühler 1 bilden. Die Platten sind während der Herstellung durch einen Ofen- Hartlöt-Prozess miteinander verbunden. Zum Zwecke des Einbaus des Kühlers 1 sind Kanäle 9, die durch diesen sowie durch Anschlußstutzen 8 hindurchlaufen, gemäß der Erfindung vorgesehen. Es wird unterstellt, daß während des Betriebes ein Kühlmedium in die Spalträume 1b in Figur 4 strömt, durch die Kanäle 2-7, die in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind.
• Zur genaueren Erläuterung eines Kühlers 1, der gemäß der Erfindung hergestellt wurde, wird auf Figur 2 Bezug genommen. In dieser Figur sind die Bezugszeichen 10 und 11 für Abstandshalter bzw. Distanzstücke verwendet, die im einzelnen in den Figuren 2a und 2b gezeigt sind und die dazu dienen, in einem Bereich des Kühlers 1 positioniert zu werden, der sich nah bei den jeweiligen kurzen Seiten der Platten 2a, 2b ... 7a, 7b befindet. Die Gestalt der Abstandshalter/Distanzstücke 10, 11 entspricht den gerundeten kurzen Seiten der Platten 2a, 2b ... 7a, 7b. Die Abstandshalter 10 definieren den Abstand zwischen den Kanälen, die nebeneinander angeordnet sind, d.h. den Spaltraum zwischen den Kanälen 2 und 3, 3 und 4, usw. für das Kühlmedium. Die Distanzstücke bewirken das Füllen eines Raumes, der unmittelbar im Bereich der jeweiligen kurzen Seite der Kanäle 2-7 liegt. Wie man aus den Figuren 2a und 2b erkennt, sind die Abstandshalter 10 und die Distanzstücke 11 mit Aussparungen 10a und 11a versehen, die mit den Bohrungen 2a2, 2b2 ... 7a2, 7b2 in den Platten zusammenarbeiten, um die Kollektoren 8a zu bilden. Während des Ofen-Hartlöt-Vorganges, wobei die Platten 2a, 2b ... 7a, 7b miteinander wenigstens entlang ihrer Kanten zusammengefügt werden, werden auch die Platten 2a, 2b ... 7a, 7b, Anschlußstutzen 8, die Abstandshalter und die Distanzstücke derart miteinander verbunden, daß ein massiver Körper 12 - siehe Figur 4 - auf jeder kurzen Seite des Kühlers 1 gebildet wird. Die Kanäle 9 werden sodann durch diesen Körper hindurchgeformt, beispielsweise durch herkömmliches Bohren.
• Ein weiteres bevorzugtes Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen der Kanäle 9 ergibt sich aus dem folgenden unter Bezugnahme auf Figur 3: In Verbindung mit dem Pressen der Platten 2a, 2b ... 7a, 7b und dem Ausstanzen der Abstandshalter und der Distanzstücke 10, 11 werden diese mit symmetrisch angeordneten Durchgangsbohrungen 2a3, 2b3 ... 7a3, 7b3; 10b und 11b versehen. Die Bezeichnungen 13, 14 werden in Bezug auf zwei Paare von zueinander identischen Rohren benutzt, deren Außendurchmesser derart bemessen ist, daß sich ein Gleitsitz zwischen den vorgenannten Durchgangsbohrungen und den Rohren 13, 14 ergibt. Während des Herstellungsprozesses werden die Rohre in senkrechte Position gebracht, derart, daß die Platten 2a, 2b ...7a, 7b und die Abstandshalter/Distanzstücke 10, 11 in der beabsichtigten Reihenfolge auf die Rohre aufgeschoben werden können. Man beginnt in diesem Falle mit einem Abstandshalter 10 an jedem Paar von Rohren 13, 14. Diesen folgt sodann Platte 2a, Distanzstück 11, möglicherweise ein Abstandskörper 15 zum Erzeugen einer bestimmten Art von Strömung in Kammer 2, Platte 2b und sodann ein weiterer Abstandshalter 10, usw. Sobald eine vorbestimmte Anzahl von Kammern hergestellt ist, wird schließlich ein Anschlußstutzen 8 über die entsprechenden Paare von Rohren 13, 14 geschoben, worauf die Rohre an ihren Enden um ein genügendes Maß überstehen, um sicherzustellen, daß die gestapelten Platten und die Abstandshalter/Distanzstücke sicher an den Einlaßstutzen befestigt sind, worauf der Ofen-Hartlöt-Vorgang stattfindet.
• Wie bereits erwähnt, führt der Ofen-Hartlöt-Vorgang dazu, daß die Platten 2a, 2b ... 7a, 7b entlang ihrer Kanten 2a1, 2b1 ... 7a1, 7b1 mit dem entsprechenden Abstandskörper 15 und im entsprechenden Bereich der kurzen Seiten des Kühlers mit den Abstandshaltern und den Distanzstücken 10, 11, dem Anschlußstutzen 8 sowie den Paaren 13, 14 verbunden werden, um einen festen Körper 12 zu bilden. In diesem Falle bilden die Rohre 13, 14 die Kanäle 9 für den Einbau des Kühlers.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers/Kühlers (1), der im fertigen Zustand eine Anzahl von Kanälen (2-7) aufweist, die über Kollektoren (8a) parallel geschaltet sind und für ein zu kühlendes Fluid dienen, wobei jeder einzelne Kanal aus einem Paar von vorzugsweise gerundeten rechteckigen Platten (2a, 2b ... 7a, 7b) besteht, die mit vorstehenden und nach außen umgebördelten Kanten (2a1, 2b1 ... 7a1, 7b1) ausgestattet und einander zugewandt sind, mit Bohrungen (2a2, 2b2 ... 7a2, 7b2), die an den kurzen Seiten angeordnet sind, die beim fertigen Wärmetauscher/Kühler die vorgenannten Kollektoren (8a) bilden, in Verbindung mit welchen einerseits Abstandshalter (10), die geschlitzte Durchschlußöffnungen (1b) für ein Kühlmedium bilden, vorgesehen sind zwischen Paaren von Platten, die nebeneinander angeordnet sind, und andererseits ein Distanzstück (11) zwischen einem jeden Paar von Platten (2a, 2b ... 7a, 7b) im Bereich einer entsprechenden kurzen Seite vorgesehen ist, wobei die Abstandshalter (10) und die Platten (2a, 2b ... 7a, 7b) und die Paare von Platten wenigstens entlang ihrer nach außen umgebördelten Kanten (2a1, 2b1 ... 7a1, 7b1) durch einen Ofen-Hartlöt-Prozess miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (10) und die Distanzstücke (11) im selben Bereich angeordnet sind, daß die genannten Platten und die Abstandshalter/Distanzstücke (10; 11) durch den Ofen-Hartlöt-Prozess zu einem festen Körper (12) auf jeder kurzen Seite des Wärmetauschers/Kühlers (1) miteinander verbunden werden, und daß vor oder nach dem Ofen-Hartlöt-Prozess wenigstens ein Kanal (9) im genannten Bereich hergestellt wird, der durch die Platten und durch die Abstandshalter/Distanzstücke hindurchläuft, und der dazu vorgesehen ist, in Verbindung mit dem Einbau des Wärmetauschers/Kühlers (1) verwendet zu werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Distanzstück und/oder jeder Abstandshalter (11; 10) derart hergestellt ist, daß er in seiner Form der Kante der kurzen Seite der Platte (2a, 2b ... 7a, 7b) entspricht und mit einer Aussparung versehen ist, die mit dem vorgenannten Kollektor zusammenarbeitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (2a, 2b ... 7a, 7b) und die Abstandshalter/Distanzstücke (10; 11) in Verbindung mit dem Pressen und Ausstanzen mit zwei Durchgangsbohrungen versehen werden, die relativ zu den Öffnungen und den Aussparungen symmetrisch angeordnet sind, daß während des Herstellungsvorganges vier Rohre stehend angeordnet werden, mit einem Außendurchmesser, der einen gleitenden Sitz in den vorgenannten Bohrungen erlaubt, derart, daß die Platten und die Abstandshalter/Distanzstücke auf die Rohre in einer gewünschten Reihenfolge aufgeschoben werden können, und daß dann, wenn eine vorgegebene Anzahl von Platten und Abstandshaltern/Distanzstücken gestapelt ist, die Enden der Rohre aufrechtstehen, um sicherzustellen, daß die gestapelten Platten und die Abstandshalter/Distanzstücke sicher zusammengehalten werden, worauf der Ofen-Hartlöt-Prozess stattfindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangskanäle (9) zum Montieren des Wärmetauschers/Kühlers (1) durch Bohren ausgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußstutzen (8) an jedem Kollektor auf der äußersten Platte (7b) des Wärmetauschers/Kühlers (1) durch den Ofen-Hartlöt- Prozess befestigt wird, und daß ein Abstandshalter (10) durch den Ofen-Hartlöt-Prozess an der entsprechenden kurzen Seite der gegenüberliegenden Platte (2a) befestigt wird.

6. Anordnung für einen Platten-Wärmetauscher/Kühler (1), hergestellt durch Ofen-Hartlöten, mit einer Anzahl von Kanälen (2-7), die nebeneinander und in einem gewissen gegenseitigen Abstand angeordnet sind, die einen Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen (8) für ein zu kühlendes Fluid aufweisen, die zueinander parallel geschaltet sind, zwischen welchen ein Kühlmedium strömt, wobei jeder Kanal (2-7) aus zwei vorzugsweise gerundeten, rechteckigen, trogartigen Platten (2a, 2b ... 7a, 7b) gebildet ist, die luftdicht miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke Abstandshalter (10, 11) sind, die sich im Bereich entsprechender kurzer Seiten der Kanäle (2- 7) zwischen den Platten (2a, 2b ... 7a, 7b) in jedem Kanal und zwischen diesen befinden, daß die Distanzstücke und die Abstandshalter während des Ofen- Hartlöt-Prozesses einen festen Körper zusammen mit den Platten (2a, 2b ... 7a, 7b) und den Anschlußstutzen (8) bilden, und daß an jedem Ende zwei Kanäle (9) vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf die Anschlußstutzen (8) angeordnet sind, die senkrecht zu der Ebene der Platten verlaufen und durch den vorgenannten Körper sich hindurch erstrecken, um den Platten-Wärmetauscher/Kühler (1) sicher an Ort und Stelle zu halten.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der genannten Kanäle (9), der durch einen entsprechenden festen Körper hindurch verläuft, aus einem Rohr besteht, daß sich durch die Platten (2a, 2b ... 7a, 7b), die Abstandshalter/Distanzstücke (10, 11) und die entsprechenden Anschlußstutzen hindurch erstreckt, und das während des Ofen-Hartlöt-Prozesses Teil des genannten Körpers wird.