DE69207485T2

DE69207485T2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE69207485T2
Application number: DE69207485T
Authority: DE
Inventors: Toshinori Tokutake
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2012-05-29
Also published as: KR920021962A; KR100247897B1; EP0516413A1; ES2082369T3; JP2747379B2; EP0516413B1; ATE132964T1; AU657137B2; CA2069783C; DE69207485D1; CA2069783A1; US5240068A; US5379834A; AU1725592A; JPH04353395A; US5509473A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Bereich der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der zur Verwendung beispielsweise als Kondensator oder Verdampfer in der Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeuges oder als Klimaanlage für Räume oder als Ölkühler geeignet ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Der Wärmetauscher dieses Typs kann in einem Fall von stirnseitigen Rohren gehaltene Elemente enthalten, die an seinen stirnseitigen Rohren befestigt sind, damit er an einem Objekt, beispielsweise einer Kraftfahrzeug-Karosserie, angebracht werden kann. In einem weiteren Fall kann der Wärmetauscher auch Rohrverbindungen umfassen, die an seinen stirnseitigen Rohren befestigt sind, um externe Leitungen mit den stirnseitigen Rohren für Kommunikation von Flüssigkeit zu verbinden.
Im erstgenannten Fall, der die von den stirnseitigen Rohren gehaltenen Elemente vorsieht, handelt es sich dabei üblicherweise um im Preßverfahren geformte Metallplatten, die an einem Körper des Wärmetauschers befestigt sind. Derartige Elemente können zum Beispiel durch Punktschweißen an den stirnseitigen Rohren des Wärmetauschers vom sogenannten Mehrfachfluß-Typ angebracht werden, bei dem Flachrohre parallel zueinander angeordnet sind, wobei beide Enden eines jeden Flachrohres mit einem linken bzw. einem rechten hohlen stirnseitigen Rohr zur Kommunikation von Flüssigkeit verbunden sind.
Wenn derartige plattenförmige Elemente durch Punktschweißen an den stirnseitigen Rohren, insbesondere an die stirnseitigen Rohre, die Leitungen mit rundem Querschnitt sind, angebracht werden, kann die Kontaktfläche zwischen den Rohren und den Elementen nicht genügend groß sein. Daher wurde festgestellt, daß aufgrund der Vibrationen eines Motorgehäuses oder einer Kraftfahrzeugkarosserie die Verbindung nach nicht allzu langer Zeit bricht. Weitere Probleme ergeben sich daraus, daß die Konzentration der in den stirnseitigen Rohren auftretenden Belastung die Rohre verformen kann, und dadurch, daß die Positionierung oder temporäre Einstellung der stirnseitigen Rohre beim Schweißen nicht leicht durchzuführen ist.
Im letzteren Fall, in dem die Rohrverbindungen miteinander verbunden sind, enthält ein typisches Beispiel derartiger Rohrverbindungen, wie in Fig. 14 gezeigt, ein kurzes Rohr 251, von dem ein Ende mit dem stirnseitigen Rohr 203 verbunden ist, und eine Bördelverbindung 252 integral mit dem anderen Ende des kurzen Rohres verläuft. Eine weitere passende Verbindung, die an einem Ende der externen Rohrleitung befestigt ist, kann an die Bördelverbindung 252 angeschlossen werden, um auf diese Weise in Verbindung mit einem Kompressor oder dergleichen einen Zirkulationsweg für ein Kühlmittel bilden.
Bei diesem herkömmlichen Aufbau ergibt sich jedoch nicht unbedingt eine Verbindung mit ausreichender Oberfläche zwischen der Bördelverbindung 252 und dem kurzen Rohr 251 oder zwischen dem kurzen Rohr 251 und einer Wand des stirnseitigen Rohrs 203. Daher besteht die Möglichkeit, daß die befestigte Bördelverbindung 252 als unter gewissen Bedingungen nicht ausreichend haltbar und starr eingestuft werden muß. Ein vom stirnseitigen Rohr gehaltenes Element kann in einem derartigen Fall dazu verwendet werden, die Bördelverbindung 252 mit dem Körper des Wärmetauschers zu verbinden, was sich jedoch in der unerwünschten Zunahme der Anzahl von Bauteilen des Wärmetauschers niederschlägt.
In der JP-A-2025693 ist ein Wärmetauscher mit einem Hauptkörper beschrieben, der eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren und ein Paar stirnseitiger Rohre enthält, mit denen beide Ende eines jeden Rohres zur Kommunikation von Flüssigkeit verbunden sind, sowie von den stirnseitigen Rohren gehaltene Elemente, die auf den stirnseitigen Rohren befestigt sind, wobei jedes vom stirnseitigen Rohr gehaltene Element einen das stirnseitige Element umgebenden Abschnitt aufweist, der seitlich auf das stirnseitige Rohr paßt und zur Erzeugung einer einstückigen Verbindung an dieses hartgelötet ist. Bei einem derartigen Aufbau muß jedoch jedes vom stirnseitigen Rohr gehaltene Element mit einem Werkzeug festgehalten werden, bevor der Lötvorgang durchgeführt wird.
Daher besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der stirnseitige Rohre und von diesen gehaltene Elemente enthält, wobei diese Elemente so aufgebaut sind, daß sie sich fest und problemlos an den stirnseitigen Rohren befestigen lassen, selbst wenn letztere einen runden Querschnitt haben.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Wärmetauscher mit stirnseitigen Rohren und von den stirnseitigen Rohren gehaltenen und an diesen befestigten Elementen anzugeben, bei dem diese Elemente leicht herstellbar sind.
Eine dritte Aufgabe besteht darin, einen Wärmetauscher mit stirnseitigen Rohren, von den stirnseitigen Rohren gehaltene Elemente und Rohrverbindungen anzugeben, wobei diese Rohrverbindungen zum Anschluß an externe Rohrleitungen starr und stabil und ohne Zwischenfügung zusätzlicher Elemente mit den stirnseitigen Rohren verbunden sind.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Wärmetauscher zur Verfügung gestellt, der folgendes umfaßt: einen Hauptkörper "A" mit einer Vielzahl von Wärmetauscherrohren und einem Paar stirnseitiger Rohre, mit denen beide Enden eines jeden Rohres zur Kommunikation von Flüssigkeit verbunden sind; und von den stirnseitigen Rohren gehaltene Elemente, die auf den stirnseitigen Rohren befestigt sind, wobei jedes von den stirnseitigen Rohren gehaltene Element einen das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt aufweist, der seitlich auf das stirnseitige Rohr paßt und zur Erzeugung einer einstückigen Verbindung an dieses hartgelötet wird, wobei sich der Wärmetauscher dadurch auszeichnet, daß jeder das stirnseitige Rohr umgebende Abschnitt, der in seiner Form so gewählt ist, daß er nach Aufbringen auf das stirnseitige Rohr von selbst auf diesem sitzenbleibt, einen Ausläufer aufweist, der sich von dem das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt zu einem Rohr hin erstreckt, um eine Seitenoberfläche dieses Rohres zu kontaktieren, und eine Ausnehmung, die auf dem Ausläufer an dem Abschnitt ausgebildet ist, der einer Grenze zwischen dem stirnseitigen Rohr und den Rohren zugewandt ist; und daß die Ausnehmung derart gewählt ist, daß sie verhindert, daß jegliche ungelöteten Hohlräume in einem Bereich in der Nähe des Abschnittes des stirnseitigen Rohres, der mit dem Rohr verbunden ist, entstehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der die wesentlichen Teile eines gemäß einer ersten Ausführungsform bereitgestellten Wärmetauschers in einem zerlegten Zustand dargestellt sind, wobei die Teile unter anderem ein von den stirnseitigen Rohren gehaltenes Element umfassen, an dem ein Kühlmittel-Einlaßrohr sicher befestigt ist;
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht, in der der Wärmetauscher gemäß der ersten Ausführungsform in seiner Gesamtheit dargestellt ist;
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den ebenfalls in seiner Gesamtheit dargestellten Wärmetauscher;
Fig. 4 zeigt einen horizontalen Querschnitt, in dem die an einem stirnseitigen Rohr des Wärmetauschers befestigten Elemente dargestellt sind;
Fig. 5 zeigt einen weiteren Querschnitt, in dem die Elemente dargestellt sind, welche an dem stirnseitigen Rohr befestigt werden;
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselementes, welches in einer zweiten Ausführungsform mit einem stirnseitigen Rohr verbunden ist;
Fig. 7 zeigt einen horizontalen Querschnitt, des in Fig. 6 dargestellten Verbindungselementes;
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der das in Fig. 6 gezeigte stirnseitige Rohr in einem von den Wärmetauscherrohren und dem Verbindungsglied demontierten Zustand dargestellt ist;
Fig. 9A zeigt eine Vorderansicht des Wärmetauschers in seiner Gesamtheit gemäß der zweiten Ausführungsform;
Fig. 9B zeigt eine Draufsicht auf den Wärmetauscher ebenfalls in seiner Gesamtheit;
Fig. 10 zeigt den Wärmetauscher in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform, wobei seine wesentliche Teile in demontiertem Zustand dargestellt sind;
Fig. 11 zeigt einen horizontalen Querschnitt der in Fig. 10 dargestellten Teile;
Fig. 12 zeigt den Wärmetauscher in einer weiteren Modifikation der zweiten Ausführungsform, wobei ebenfalls seine wesentlichen Teile in demontiertem Zustand dargestellt sind;
Fig. 13 zeigt einen horizontalen Querschnitt der in Fig. 12 gezeigten Teile; und
Fig. 14 zeigt eine perspektivische Darstellung eines an einem stirnseitigen Rohr befestigten Verbindungsteiles aus dem Stand der Technik.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es werden nunmehr Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

- Erste Ausführungsform -

Ein Wärmetauscher aus Aluminium (oder einer Aluminiumlegierung) zur Verwendung als Kondensator in einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung ist in seiner Gesamtheit in den Figuren 2 und 3 dargestellt.
Ein Körper "A" des Wärmetauschers umfaßt: eine Vielzahl von stapelartig übereinander angeordneter horizontaler Rohre 1; sowie gewellte Rippen 2, von denen je eine zwischen benachbarten Rohren 1 eingefügt ist.
Die Rohre 1 werden durch Extrudieren eines Aluminiummaterials flach ausgebildet. Es ist wünschenswert, daß jedes Rohr eine oder mehrere interne Trennwände aufweist, die jeweils eine obere Wand mit einer unteren Wand des Rohres verbinden, einstückig mit diesem sind und in Längsrichtung des Rohres verlaufen. Bei diesem vorteilhaften Aufbau bilden diese Trennwände in Längsrichtung verlaufende einzelne Kammern innerhalb des Rohres und verbessern somit seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Druck. Derartige Rohre lassen sich problemlos aus dem sogenannten "Harmonika"-Rohr herstellen, das im Extrusionsverfahren entsteht. Alternativ können die Rohre 1 auch nahtgeschweißte Rohre sein, in die jeweils eine innere gewellte Rippe eingesetzt und hartgelötet wird.
Die externen gewellten Rippen 2 haben im wesentliche dieselbe Breite wie die Rohre und sind mit den benachbarten Rohren 1 durch Hartlöten fest verbunden. Ferner können die gewellten Rippen 2, die ebenfalls aus Aluminium sind, vorteilhafterweise Kühlschlitze umfassen, die sich von ihren Wänden her öffnen.
Der Körper "A" des Wärmetauschers umfaßt des weiteren ein Paar links und rechts befindlicher stirnseitiger Rohre 3 und 4. Ein jedes dieser stirnseitigen Rohre 3 und 4 ist ein nahtgeschweißtes und druckfestes Aluminiumrohr mit runden Querschnitt, und dieses Rohr besteht aus einem Lötblech, von dem mindestens eine Oberfläche mit einer Lötmittelschicht überzogen ist. Des weiteren hat jedes stirnseitige Rohr 3 und 4 Rohreinsatzöffnungen, die durch seine Umfangswand hindurch ausgebildet sind und in regelmäßigen Abständen in Längsrichtung des stirnseitigen Rohres angeordnet sind. Beide Enden eines jeden Rohres 1 werden in die Öffnungen eingesetzt und mittels der Lötmittelschicht fest mit den stirnseitigen Rohren verlötet.
Aufsätze 5 sind auf oberen und unteren Enden des linken und des rechten stirnseitigen Rohres 3 bzw. 4 aufgebracht. Jeder Aufsatz hat eine aufrechte Umfangswand, die eine äußere Oberfläche des stirnseitigen Rohres eng umschließt und an diese hartgelötet ist.
Eine oder mehrere Trennwände 6 sind in den stirnseitigen Rohren vorgesehen, so daß das Innere des linken stirnseitigen Rohres 3 in zwei Kammern unterteilt ist, die übereinander angeordnet sind, wobei das Innere des rechten stirnseitigen Rohres 4 in drei ebenfalls übereinander angeordnete Kammern unterteilt ist. Diese Trennwände 6 werden über deren am Rohrumfang ausgebildete Öffnungen in die stirnseitigen Rohre eingesetzt und zur Erzeugung einer einstückigen Verbindung mit den stirnseitigen Rohren an diese angelötet. Somit werden ein paar Gruppen der Rohre zur Verfügung gestellt, so daß ein in den Körper "A" des Wärmetauschers eintretendes Kühlmittel alle Kühlmittelwege der Rohre in jeder Gruppe mäandernd durchfließt. Beim seinem mäandernden Verlauf wird das Kühlmittel einem Wärmetauschprozeß unterzogen. Die Bezugszeichen 12 und 13 in Fig. 2 bezeichnen Platten der Ober- bzw. Unterseite.
Ein nach unten verlaufendes Kühlmitteleinlaßrohr 7 aus Aluminium ist über eines seiner Enden mit einem oberen Abschnitt des rechten stirnseitigen Rohres 4 an diesen angelötet und zur Kommunikation von Flüssigkeit verbunden, wobei sich der obere Abschnitt in der Nähe eines oberen Endes des rechten stirnseitigen Rohres befindet. Ähnlich ist ein Ende eines ebenfalls aus Aluminium bestehenden Kühlmittelauslaßrohres 8, welches jedoch nach oben verläuft, über eines seiner Enden mit einem unteren Abschnitt des rechten stirnseitigen Rohres 4 an diesen angelötet und zur Kommunikation von Flüssigkeit verbunden, wobei sich der untere Abschnitt in der Nähe eines unteren Endes des rechten stirnseitigen Rohres befindet.
Ein oberes Aluminiumelement 9 ist an einem Zwischenabschnitt des rechten stirnseitigen Rohres, der sich unterhalb des voranstehend erwähnten oberen Abschnittes befindet, an das rechte stirnseitige Rohr angelötet. Dieses Element 9 stützt nicht nur das Einlaßrohr 7, sondern wird auch zur Befestigung dieses Wärmetauschers an einer Kraftfahrzeugkarosserie verwendet. Ähnlich ist ein unteres Aluminiumteil 10 an das rechte stirnseitige Rohr an einem anderen Zwischenabschnitt oberhalb des voranstehend erwähnten unteren Abschnittes angelötet. Dieses Element 10 stützt das Auslaßrohr 8 und wird gleichzeitig zur Befestigung dieses Wärmetauschers an der Kraftfahrzeugkarosserie verwendet.
Diese Teile 9 und 10 sind aus einem extrudierten Aluminiummaterial hergestellt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, in der das obere Teil 9 beispielhaft dargestellt ist.
Das Teil 9 umfaßt folgende Abschnitte, die alle einstückig mit Teil 9 ausgebildet sind: einen das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt 91 mit einer Öffnung 91a, der in seinem Querschnitt im wesentlichen die Form eines umgedrehten "C" hat und auf einen äußeren Umfang des stirnseitigen Rohres 4 aufbringbar ist; einen Ausläufer 92, der sich von einem Ende des das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitts 91 erstreckt, um Seitenoberflächen der Rohre zu kontaktieren; und einen Befestigungsabschnitt 93, welcher sich ebenfalls vom umgebenden Abschnitt 91 in linearer Ausrichtung mit dem Ausläufer 92, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu diesem erstreckt. Somit ist das Teil an dem rechten stirnseitigen Rohr befestigt, wobei seine Öffnung 91a des das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnittes 91 seitlich auf das stirnseitige Rohr paßt und an dieses angelötet ist. Der das Rohr umgebende Abschnitt 91 kann vorteilhafterweise in seiner Form so gewählt sein, daß er nach Aufbringen auf das stirnseitige Rohr - ohne Unterstützung durch ein zusätzliches Element oder Werkzeug - von selbst auf diesem sitzenbleibt. Eine Klemme 94 ist auf den Befestigungsabschnitt 93 aufgeschraubt, um das Kühlmitteleinlaßrohr 7 auf diesem Element 9 zu sichern.
Der Ausläufer 92 dieses Teils 9 fungiert als Positioniervorrichtung. Genauer gesagt wird, nachdem der das Rohr umgebende Abschnitt 91 mit dem rechten stirnseitigen Rohr 4 in Eingriff gegangen ist, das Teil 9 auf dem stirnseitigen Rohr herumgedreht, bis sein Ausläufer 92 die Rohre 1 kontaktiert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Befestigungsabschnitt 93 von oben gesehen entgegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Durch den Kontakt des Ausläufers 92 mit den Rohren 1 wird eine weitere Drehung des Teils 9 verhindert, wodurch es an seinem Platz gehalten wird. Das Teil 9 muß auf dem Abschnitt des stirnseitigen Rohres passend aufgesetzt werden, um eine derartige Funktion des Ausläufers 92 zu gewährleisten. Ein Spitzenende 92a des Ausläufers 92 ist gebogen und somit geringfügig von den Rohren 1 beabstandet, damit sie bei Kontakt des Ausläufers mit den Rohren nicht beschädigt werden.
Eine Ausnehmung 96, die entlang der Höhe des das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnittes 91 verläuft, ist auf dessen innerer Oberfläche im vertikalen Mittelbereich ausgebildet. Diese Ausnehmung 96 ist aus folgendem Grund vorteilhaft, insbesondere in einem Fall, in dem das stirnseitige Rohr 4 ein zylindrisch aufgerolltes Rohr aus Lötblech ist. In einem temporären Aufbau des Körpers des Wärmetauschers treffen beide Seitenränder aufeinander und befinden sich außerhalb des Körpers, nämlich gegenüber den Rohreinsatzöffnungen des stirnseitigen Rohres. Dann werden die aufeinanderstoßenden Ränder miteinander verlötet, was gleichzeitig mit dem Anlöten der Rohre an die stirnseitigen Rohren erfolgt, wobei der das Rohr umgebende Abschnitt 91 einen leeren Raum zwischen einer Oberfläche dieser Ausnehmung 96 und den aufeinanderstoßenden Rändern bildet. Das Lötmittel, das zu diesem Zeitpunkt geschmolzen ist, füllt diesen Raum und verbleibt darin, wodurch die aufeinanderstoßenden Seitenränder perfekt miteinander verlotet sind, ohne daß jegliche ungelöteten Hohlräume entstehen. Eine weitere Ausnehmung 97 ist auf dem Ausläufer 92 an seinem Abschnitt ausgebildet, der einer Grenze zwischen dem stirnseitigen Rohr 4 und den Rohren 1 zugewandt ist. In dieser weiteren Ausnehmung verbleibt ebenfalls eine ausreichende Menge geschmolzenen Lötmittels, um auf diese Weise eine ausreichend starre Lötverbindung der Rohre 1 mit dem stirnseitigen Rohr 4 zu gewährleisten.
Der Aufbau des unteren Teils 10 ist derselbe wie derjenige des voranstehend beschriebenen oberen Teils 9. Sein das stirnseitige Rohr umgebender Abschnitt 101 paßt auf den äußeren Umfang des stirnseitigen Rohres 4, wobei das Kühlmittelauslaßrohr 8 auf ähnliche Weise über eine angeschraubte Klemme 104 des unteren Elements 10 an einem Befestigungsabschnitt 103 gesichert ist. Bohrungen 95 und 105 der Befestigungsabschnitte 93 und 103 werden zur Befestigung der Teile 9 und 10 auf der Fahrzeugkarosserie oder einem anderen Objekt verwendet.
Die Kühlmitteleinlaß- und -auslaßrohre 7 und 8 werden auf folgende Art und Weise unter Verwendung der Teile 9 bzw. 10 an dem Körper "A" des Wärmetauschers befestigt. Zunächst wird das obere Teil 9 mit dem stirnseitigen Rohr 4 auf die in Fig. 5 dargestellte Weise in Eingriff gebracht, so daß der das Rohr umgebende Abschnitt 91 das stirnseitige Rohr eng umschließt, wobei eine innere gekrümmte Oberfläche des Abschnittes dabei in engen Kontakt mit einer äußeren Umfangsoberfläche des stirnseitigen Rohres gelangt. Als nächstes wird das Teil 9 gedreht, um seinen Ausläufer 92 in Kontakt mit den Rohren 1 zu bringen, so daß es auf diese Weise eine richtige Position einnimmt, wie in Fig. 4 gezeigt (wie voranstehend bereits beschrieben wurde). Im Anschluß an diese Vorgänge wird ein oberes Ende des Kühlmitteleinlaßrohres 7 in eine seitliche Bohrung 11 des rechten stirnseitigen Rohres 4 eingesetzt. Dieser temporäre Zustand des Rohres wird dann durch Verschraubung der Klemme 94 mit dem Teil 9 fixiert. Aus diesem Grund ist kein weiteres zusätzliches Teil oder Werkzeug für die vorübergehende Befestigung des Rohres erforderlich.
Ebenso wird das Kühlmittelauslaßrohr 8 ebenfalls unter Verwendung des unteren Teils 10 auf dem rechten stirnseitigen Rohr 4 an seinem Platz befestigt.
Nachdem die Teile 9 und 10 auf diese Art und Weise zusammen mit den Kühlmitteleinlaß- und -auslaßrohren 7 und 8 an ihrem Platz befestigt wurden, werden sie dem sogenannten "Ein- Schritt-Lötvorgang" unterzogen. In diesem Vorgang werden die stirnseitigen Rohre 3 und 4, die Rohre 1 und die gewellten Rippen 2 zusammengelötet, um den Körper "A" des Wärmetauschers zu bilden, während die temporär angeordneten Klammern und Rohre an das rechte stirnseitige Rohr 4 angelötet werden. Ein derartiger "Ein-Schritt-Lötvorgang" läßt sich (noch) erleichtern, wenn die stirnseitigen Rohre 3 und 4 und die Rohre 1 aus dem Lötblech hergestellt sind.
Es ist jetzt klar, daß aufgrund der Tatsache, daß das Teil 9 den das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt 91 aufweist, dessen Form so gewählt ist, daß er den äußeren Umfang des stirnseitigen Rohres 4 eng umschließt, eine größere Oberfläche für die darauf zu tragenden Teile entsteht. Daher wird es bei jeder Querschnittsform des stirnseitigen Rohres 4 möglich sein, das Teil 9 fest an seiner Stelle zu halten. Dieses Merkmals verhindert, daß Vibrationen der Kraftfahrzeugkarosserie oder andere Bedingungen im Gebrauch zu einer Konzentration von Belastungen an einem bestimmten Abschnitt des stirnseitigen Rohres 4 führen, welche anderenfalls eine Verformung dieses stirnseitigen Rohres zur Folge hätten.
Da das Teil 9 ein Teilabschnitt eines länglichen extrudierten Materials ist, ist es nicht schwierig, seinem das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt 91 die voranstehend beschriebene spezifische Form zu verleihen, aber jeweder komplizierte Preßvorgang kann entfallen, was nicht nur die Produktivität im Fall der Teile selbst, sondern auch des Wärmetauschers in seiner Gesamtheit erhöht.

- Zweite Ausführungsform -

Ein weiterer Wärmetauscher, ebenfalls aus Aluminium, zur Verwendung als Kondensator im Kraftfahrzeug-Kühlsystem, wie er in einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung bereitgestellt wird, ist in den Fign. 6 bis 13 dargestellt.
Ein in diesen Figuren dargestellter Körper "A" eines Wärmetauschers ist ähnlich aufgebaut wie derjenige der ersten Ausführungsform und umfaßt: eine Vielzahl von stapelartig übereinander angeordneten horizontalen Rohren 201; gewellte Rippen 202, von denen jede zwischen benachbarten Rohren 201 eingefügt ist; und ein Paar links und rechts angeordneter stirnseitiger Rohre 203, mit denen beide Enden eines jeden Rohres 201 zur Kommunikation von Flüssigkeit verbunden sind.
Ein Kühlmitteleinlaß-Verbindungselement 204 ist als externes Rohrverbindungselement in der Erfindung an einem oberen Abschnitt des linken stirnseitigen Rohres 203 befestigt. Ein abnehmbares Verbindungselement 206 ist an einem Ende des Einlaß-Verbindungselementes 204 befestigt. Ein externes Rohr 205 zur Zirkulation eines Kühlmittels wird vom Verbindungselement 206 derart gehalten, daß eine Kommunikation von Flüssigkeit zwischen dem stirnseitigen Rohr 203 und dem Rohr 205 stattfindet.
Ein Kühlmittelauslaß-Verbindungselement 207 ist als externes Rohrverbindungselement in der Erfindung auf ähnliche Weise an einem unteren Abschnitt des rechten stirnseitigen Rohres 203 befestigt.
Trennwände 209, die jeweils in dem linken und dem rechten stirnseitigen Rohr 203 befestigt sind, unterteilen deren Inneres, so daß ein in den Körper "A" des Wärmetauschers eintretendes Kühlmittel mäandernd die Gruppen von Rohren 201 durchfließt. Die Bezugsziffer 210 bezeichnet eine obere und eine untere Seitenplatte, die außerhalb der äußersten oberen bzw. unteren gewellten Rippe 202 angeordnet sind, um diese zu schützen.
Die Flachrohre 201 sind Teilabschnitte, die von einem länglichen extrudierten Aluminium-Formmaterial abgeschnitten sind. Hierbei handelt es sich um die sogenannten "Harmonika"-Rohre, die - wie in Fig. 6 gezeigt - jeweils interne Trennwände aufweisen, die in Längsrichtung verlaufende einzelne Kammern innerhalb des Rohres bilden und somit seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Druck verbessern. Alternativ können diese Rohre auch nahtgeschweißte Rohre sein.
Die externen gewellten Rippen 202 werden hergestellt, indem ein Blech in gewellte Form gebracht wird und Kühlschlitze in diesem ausgebildet werden. Das Blech ist ein Aluminium-Lötblech, dessen Oberflächen mit einer Schicht eines Lötmittels überzogen sind.
Die stirnseitigen Rohre 203 sind aus einem weiteren Lötblech hergestellt, bei dem mindestens eine Oberfläche, insbesondere eine äußere Oberfläche, mit der Lötmittelschicht überzogen ist. Dieses Blech wird in eine Form eines zylindrischen Rohres 203a mit rundem Querschnitt gebogen, wobei beide Seitenränder des Bleches dadurch aufeinanderstoßen, wie es durch die Bezugsziffer 203c gekennzeichnet ist. Aluminium-Aufsätze 203b der stirnseitigen Rohre, die auf den äußeren Umfang eines jeden stirnseitigen Rohres aufgesetzt werden, verschließen seine oberen und unteren offenen Enden. Wie in Fig. 8 gezeigt, haben die stirnseitigen Rohre 203 Rohreinsetzöffnungen 203d, d.h. Umfangsschlitze, die durch Umfangswandabschnitte der stirnseitigen Rohre hindurch ausgebildet sind und unter gleichmäßigen Abständen in Längsrichtung angeordnet sind, wobei sich die Wandabschnitte gegenüber den aufeinanderstoßenden Rändern 203c befinden. Eine runde Bohrung 203e zur Aufnahme eines Kühlmittels von einem Einlaßrohr ist durch einen Wandabschnitt hindurch an einer Stelle ausgebildet, an der die Seitenränder 203c aufeinanderstoßen. Um die Herstellung des stirnseitigen Rohres 203a zu vereinfachen, werden beide Hälften der runden Bohrung 203e ausgebildet, bevor das Lötblech gebogen wird, bis seine Ränder aufeinanderstoßen. Alternativ kann das stirnseitige Rohr 203a ein nahtgeschweißtes Rohr oder ein extrudiertes Rohr sein.
Andererseits ist das Kühlmitteleinlaß-Verbindungselement 204 ein Aluminiumstück zur Aufnahme eines flanschartigen Teils (d.h. das Verbindungsstück 206, wie später beschrieben werden wird) und umfaßt einen Verbindungskörper 211 und einen einstückig mit diesem verlaufenden, das stirnseitige Rohr umgebenden Körper 212.
Der Verbindungskörper 211 gleicht einem quaderartigen Block mit einer flachen Oberfläche 213 zur Aufnahme des flanschartigen Teils und einer Kühlmitteleinlaßbohrung 214, die sich zu dieser Oberfläche 213 öffnet. Eine Bohrung 215 mit Innengewinde ist ebenfalls in der Nähe der Einlaßbohrung ausgebildet.
Der das stirnseitige Rohr umgebende Körper 212 besteht aus folgenden einstückigen Abschnitten: einem das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt 217; einem von diesem weg in Richtung der den Kern dieses Wärmetauschers bildenden Rohre 201 verlaufenden Ausläufer 218; einer auf dem Ausläufer 218 ausgebildeten Ausnehmung 218a; und einer einrastbaren Nase 219, die von einer inneren Oberfläche des Ausläufers absteht.
Der das stirnseitige Rohr umgebende Abschnitt 217 hat eine innere gekrümmte Oberfläche, die auf einen äußeren Umfang des stirnseitigen Rohres paßt, wobei sie elastisch nur wenig mehr als einen Halbkreis dessen abdeckt oder umschließt. Der Ausläufer 218 ist so breit, daß er mindestens zwei Rohre 201 abdeckt, während die Nase 219 so dimensioniert ist, daß sie in eine Lücke zwischen zwei benachbarten Rohren 201 eingefügt, vorzugsweise in diese hineingezwängt, werden kann. Eine Kühlmittelauslaß-Öffnung 220 öffnet sich rund zur inneren Oberfläche des das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnittes 217. Diese Öffnung 220 führt zu einer runden Kühlmitteleinlaßöffnung 214 auf der Flanschverbindungsoberfläche 213, über einen inneren Durchlaß 221, der durch das Rohrverbindungselement 204 hindurch vorgesehen ist.
Dieses Verbindungselement 204, das in der zweiten Ausführungsform ein einstückiger Teilabschnitt eines extrudierten Stücks ist, kann daher mit hoher Produktivität und unter geringen Kosten hergestellt werden.
Das Auslaßrohr-Verbindungselement 207 hat denselben Aufbau wie das Einlaßrohr-Verbindungselement 204.
Bei der Herstellung dieses Wärmetauschers werden seine Teile für einen temporären Zusammenbau miteinander kombiniert. Wie in den Fign. 6 und 8 gezeigt ist, werden die Flachrohre 201 zunächst parallel zueinander in der Richtung ihrer Breite und in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Anschließend werden beide Enden eines jeden Rohres 201 in die Rohreinsatzöffnungen 203d eingesetzt, wobei jede gewellte Rippe 202 zwischen den benachbarten Rohren eingefügt ist. Die Trennwände 209, die Seitenplatten 210 und andere Teile sind ebenfalls im Aufbau enthalten.
Das Einlaßrohr-Verbindungselement 204 wird auf die nachfolgend beschriebene Art und Weise dem Aufbau hinzugefügt. Zunächst wird der das Rohr umgebende Körper 212 seitlich auf das stirnseitige Rohr 203 aufgesetzt. Da der das Rohr umgebende Abschnitt 217 des Körpers dadurch ein wenig mehr als den Halbkreis (des Querschnittes) des stirnseitigen Rohres abdeckt, wird automatisch verhindert, daß das Teil 204 mit diesem Abschnitt 217 sich von diesem stirnseitigen Rohr löst. Dann wird dieses Verbindungselement 204 um das stirnseitige Rohr 203 auf dieser Höhe gedreht, so daß dessen runde Bohrung 203e, die das Kühlmittel aufnimmt, mit der Kühlmittelauslaßöffnung 220 des Teils 204 ausgerichtet ist. Auf diese Weise paßt die Nase 219 in die Lücke zwischen den Rohren 201 und eine innere Oberfläche des Ausläufers 218 kontaktiert den Kern. Durch den Ausläufer 218 bzw. die Nase 219 wird in diesem Zustand eine weitere Drehung des Teils 204 in eine Richtung verhindert, ebenso wie dessen Verschiebung in Längsrichtung des stirnseitigen Rohres 203. Aufgrund der Tatsache, daß der Eingriff der Nase 219 unter Krafteinwirkung erfolgt, und zusätzlich zur Umschließungswirkung des das Rohr umgebenden Abschnitts 217 bleibt dieses Verbindungsteil 204 von selbst an seinem Platz auf dem Körper des Wärmetauschers. Mit anderen Worten bleibt die runde Bohrung 203a des stirnseitigen Rohres mit der Kühlmittel-Auslaßöffnung 220 des Teils 204 ausgerichtet, ohne daß hierfür ein Werkzeug erforderlich wäre.
Ferner ist das Auslaßrohr-Verbindungselement 207 auf dieselbe Art und Weise mit dem anderen stirnseitigen Rohr verbunden wie das Einlaßrohr-Verbindungselement.
Das abnehmbare Verbindungselement 206 ist am Verbindungsteil 204 dieses Wärmetauschers befestigt. Dieses Verbindungselement, welches mittels einer Schraube 223 auf Flanschverbindungsart am Teil 204 befestigt ist, trägt ein Ende eines externen Rohres 205, wie es in den Fign. 6 und 8 gezeigt ist. Somit wird ein Abschnitt beispielsweise einer Kühlmittelzirkulationspassage zwischen den Rohrleitungen und dem stirnseitigen Rohr gebildet.
Eine Modifikation der zweiten Ausführungsform ist in den Fign. 10 und 11 gezeigt. In dieser Modifikation wird ein kurzes Rohr 230 verwendet, dessen eines Ende in der Auslaßöffnung 220 des Verbindungsteils 204 eingesetzt ist. Ein anderes Ende des kurzen Rohres ragt durch seine Kühlmittelaufnahmebohrung 203e in das stirnseitige Rohr 203, und dieses kurze Rohr 230 wird in diesem Zustand an das Teil und das stirnseitige Rohr angelötet.
Das kurze Rohr 230 ist ein Rohr, welches durch Nahtschweißen eines Aluminium-Lötbleches gebildet wird, von dem wenigstens die äußere Oberfläche mit einer Lötmittelschicht überzogen ist. Aufgrund des kurzen Rohrs 230 läßt sich die Öffnung 220 des Verbindungsteils 204 problemlos mit der Kühlmittelaufnahmeöffnung 203e des stirnseitigen Rohrs 203 ausrichten. Eine ungewünschte Drehung des Teils 204 um das stirnseitige Rohr wird durch das im temporären Aufbau vorhandene kurze Rohr verhindert.
In einer weiteren Modifikation, die in den Fign. 12 und 13 dargestellt ist, wird ein Zwischenrohr 232 zwischen dem Rohrverbindungselement 204 und dem stirnseitigen Rohr 203 eingefügt. Das Zwischenrohr 232 dient auch dazu, das Teil fei von einer unbeabsichtigten Drehung im temporären Aufbau an seinem Platz zu halten.
Die Teile oder Abschnitte der in den Fign. 10 und 11 oder in den Fign. 12 und 13 dargestellten Modifikationen sind mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet, wenn diese Teile eine ähnliche Funktion wie diejenige der in den Fign. 6 bis 9A dargestellten Ausführungsform haben.
Obwohl der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Verbindungsaufbau sowohl für den Kühlmitteleinlaß als auch für den Kühlmittelauslaß verwendet wird, kann dieser Aufbau auch nur für den Einlaß bzw. nur für den Auslaß verwendet werden.
Es versteht sich, daß der breite Kontaktbereich zwischen dem Verbindungsteil und dem stirnseitigen Rohr die Verbindung dieses Teils mit dem Körper des Wärmetauschers stabilisiert und verstärkt, so daß eine zuverlässige Verbindung erhalten wird, ohne daß hierfür auf zusätzliche Klammerelemente oder dergleichen zurückgegriffen werden muß, die die Anzahl der Teile erhöhen würden.

Claims

1. Wärmetauscher mit: einem Hauptkörper "A" mit einer Vielzahl Wärmetauscherrohre (1; 201) sowie einem Paar stirnseitiger Rohre (3,4;203), mit dem beide Enden eines jeden Rohres für Kommunikation von Flüssigkeit verbunden sind; und mit von den stirnseitigen Rohren gehaltenen Elementen (9;204), die auf den stirnseitigen Rohren (3,4;203) aufgebracht sind, wobei jedes von den stirnseitigen Rohren gehaltene Element einen das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt aufweist, der seitlich auf das stirnseitige Rohr paßt und zur Erzeugung einer einstückigen Verbindung an dieses hartgelötet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder das stirnseitige Rohr umgebende Abschnitt (91; 217), der in seiner Form so gewählt ist, daß er nach Aufbringen auf das stirnseitige Rohr (3,4; 203) von selbst auf diesem sitzenbleibt, einen Ausläufer (92; 218) aufweist, der sich von dem das stirnseitige Rohr umgebenden Abschnitt (91; 217) zu einem Rohr (1; 201) hin erstreckt, um eine Seitenoberfläche dieses Rohres zu kontaktieren, und eine Ausnehmung (97; 218a), die auf dem Ausläufer (92; 218) an dem Abschnitt ausgebildet ist, der einer Grenze zwischen dem stirnseitigen Rohr (4; 203) und den Rohren (1; 201) zugewandt ist; und daß die Ausnehmung (97; 218a) derart gewählt ist, daß sie verhindert, daß jegliche ungelöteten Hohlräume in einem Bereich in der Nähe des Abschnittes des stirnseitigen Rohres (4; 203), der mit dem Rohr (1; 201) verbunden ist, entstehen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das stirnseitige Rohr umgebende Abschnitt (91) eine Öffnung (91a) aufweist, die seitlich passend auf das stirnseitige Rohr (4) aufsetzbar ist und eine innere gekrümmte Oberfläche aufweist, die mit einer äußeren peripheren Oberfläche des stirnseitigen Rohres (4) korrespondiert.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes vom stirnseitigen Rohr gehaltene Element ein Träger (9) zur Befestigung des Hauptkörpers "A" an einem Objekt ist.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes vom stirnseitigen Rohr gehaltene Element (9) ein extrudiertes integrales Teil ist.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Rohre im Hauptkörper "A" ein erstes stirnseitiges Rohr (3) und ein zweites stirnseitiges Rohr (4) sind, das in einem vorbestimmten Abstand vom ersten stirnseitigen Rohr (3) angeordnet ist und parallel dazu verläuft; wobei die Rohre (1) Flachrohre sind, deren Enden mit dem ersten und zweiten stirnseitigen Rohr verbunden sind; und der Hauptkörper "A" des weiteren Rippen (2) umfaßt, die jeweils zwischen den benachbarten Flachrohren (1) verlaufen.

6. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes vom stirnseitigen Rohr gehaltene Element (9) des weiteren einen Befestigungsabschnitt (93) umfaßt, wobei der Befestigungsabschnitt (93) eine externe Rohrleitung (7) sichert, die das Fließen von Kühlmittel durch den Wärmetauscher ermöglicht.

7. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes stirnseitige Rohr (3,4) eine Rohrleitung ist und aus einem Lötblech besteht, dessen innere oder äußere Oberfläche mit einer Schicht aus Lötmittel überzogen ist, wobei das Blech zur Bildung des Rohres umgebogen ist, so daß beide Seitenkanten des Lötbleches aufeinanderstoßen und durch die Lötmittelschichten integral miteinander verbunden werden; wobei beide Enden eines jeden Rohres (1) in Rohreinsetzöffnungen, die durch Wände der stirnseitigen Rohre (3, 4) hindurch ausgebildet sind, eingesetzt und über die Lötmittelschicht flüssigkeitsdicht mit diesen verlötet sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Trennwand (6) in wenigstens einem der stirnseitigen Rohre (3, 4) befestigt ist, wobei die Trennwand (6) eine Position rechtwinklig zum stirnseitigen Rohr einnimmt und dessen Inneres in einzelne Kammern unterteilt, die übereinander angeordnet sind, so daß ein Kühlmittel bei seinem Verlauf durch in den Rohren (1) ausgebildete Wege wenigstens eine 180º-Kurve durchfließt.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom stirnseitigen Rohr gehaltene Element ein Rohrverbindungselement (204) ist, um ein externes Rohr (205) in seiner Stellung zu halten und mit dem stirnseitigen Rohr (203) für Kommunikation von Flüssigkeit zu verbinden, wobei das Rohrverbindungselement (204) einen integral mit ihm ausgebildeten blockförmigen Verbindungskörper (211) aufweist mit einer Oberfläche (213) zur Flanschverbindung, wobei eine erste Öffnung (214) und eine zweite Öffnung (220) vorgesehen sind, die sich jeweils auf der Flanschverbindungsoberfläche (213) des Verbindungskörpers (211) und auf der inneren gekrümmten Oberfläche des umgebenden Körpers (212), der das stirnseitige Rohr kontaktiert, öffnen, und ein Kühlmitteldurchlaß (221) durch den Verbihdungskörper hindurch ausgebildet ist und die Öffnungen (214, 220) für Kommunikation von Flüssigkeit miteinander verbindet; und daß das Rohrverbindungselement (204) an das stirnseitige Rohr (203) gelötet und derart integral mit diesem verbunden ist, daß die zweite Öffnung (220) mit einer Bohrung (203e) ausgerichtet ist, die durch das mit dem umgebenden Körper in Kontakt stehende stirnseitige Rohr (203) hindurchgebohrt ist.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausläufer (218), der in Kontakt mit dem Rohr (201) angeordnet ist, einen Ansatz (219) hat, der in die Lücke zwischen den Rohren (201) paßt.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Trennwand (209) in mindestens einem der stirnseitigen Rohre (203) befestigt ist, wobei die Trennwand eine Stellung rechtwinklig zum stirnseitigen Rohr einnimmt und sein Inneres in einzelne Kammern unterteilt, die übereinander angeordnet sind, so daß ein Kühlmittel bei seinem Verlauf durch in den Rohren (201) ausgebildete Kühlmittelkanäle mindestens eine 180º- Kurve durchfließt.

12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch ein kurzes Rohr (230), das zwischen dem Verbindungselement (204) und dem stirnseitigen Rohr (203) eingesetzt und integral an diese angelötet ist, wobei ein Ende des kurzen Rohres (230) in die Öffnung (220) auf der inneren gekrümmten Oberfläche des Elementes (204) paßt, während ein anderes Ende des kurzen Rohres in eine Kühlmittelaufnahmebohrung (203e) des stirnseitigen Rohres eingepaßt ist.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom stirnseitigen Rohr gehaltene Element ein Rohrverbindungselement (204) ist, um ein externes Rohr (205) an seiner Stelle zu halten und mit dem stirnseitigen Rohr (203) für Kommunikation von Flüssigkeit zu verbinden, wobei das Rohrverbindungselement (204) einen integral mit diesem ausgeführten blockförmigen Verbindungskörper (211) umfaßt, mit einer Oberfläche (213) zur Flanschverbindung und einer weiteren Oberfläche (218) zur Verbindung mit einem Zwischenrohr (232), wobei eine erste Öffnung (214) und eine zweite Öffnung (220) so ausgebildet sind, daß sie sich jeweils auf der Flanschverbindungsoberfläche (213) des Verbindungskörpers (211) und auf der weiteren Oberfläche zur Verbindung mit dem Zwischenrohr (232) öffnen, ein Kühlmitteldurchlaß (221) durch den Verbindungskörper hindurch vorgesehen ist und die Öffnungen (214, 220) für Kommunikation von Flüssigkeit miteinander verbindet, und das Zwischenrohr (232) die zweite Öffnung auf der weiteren Oberfläche für das Zwischenrohr mit der durch das stirnseitige Rohr (203) hindurchgebohrten Bohrung verbindet, um somit Fließen eines Kühlmittels zwischen diesen Öffnungen zu ermöglichen, wobei das Zwischenrohr (232) und das Rohrverbindungselement (204) an das stirnseitige Rohr (203) angelötet sind, um integral mit diesem verbunden zu sein.