DE9016381U1

DE9016381U1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE9016381U1
Application number: DE9016381U
Authority: DE
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1990-12-01
Filing date: 1990-12-01
Publication date: 1992-01-02
Anticipated expiration: 2000-12-02
Also published as: US5329997A; JPH06502907A; EP0558506A1; WO1992009860A1; EP0558506B1; DE59102202D1; JP2515661B2; ES2055998T3

Description

•*.27.1 1.1990 :g0-B-53/54 ES/Ri/gw

BEHR GmbH & Co.,
Mauserstraße 3, D-7000 Stuttgart 30

Wärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit mindestens einem Wärmetauscherrohr der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-A-36 19 265 ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem die Wärmetauscherrohre endseitig in einem Kunststoffboden flüssigkeits- oder gasdicht gehalten sind. Die Rohranschlüsse weisen Anschlußstutzen mit darin befindlicher Ringnut auf, in die die Enden der Wärmetauscherrohre eingepreßt werden. Zur leichten Zentrierung des Rohres ist ein durch die Ringnut gebildeter Innenring verlängert ausgeführt und mit einer Anschrägung versehen.

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Die Fertigungssicherheit dieser bekannten Wärmetauscher hängt jedoch teilweise von den verwendeten Materialien, insbesondere des Metalls der Wärmetauscherrohre und von der Querschnittsform der Rohre ab. Bei Rohren mit ovalern Querschnitt kann es u.U. zu Ausknickungen des Rohres kommen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung derart weiterzubilden, daß unabhängig vom verwendeten Rohrmaterial und der Querschnitts form des Rohres Stauchungen oder Ausknickungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen3tandes bestehen darin, daß der Außenring an seinem dem Wärmetauscherblock zugewandten Ende mit einer bogenförmigen Erweiterung versehen ist und/oder der Innenring an dem offenen Ende der Ringnut eine Rundung besitzt, so daß dadurch die Ringnut in diesem Bereich erweitert wird. Dies hat den Vorteil, daß die Einpreßkraft beim Einpressen des Rohrendes kontinuierlieh bis zu dem Punkt ansteigt, an dem die Wandungen der Ringnut parallelen Verlauf besitzen.

Insbesondere bei Rohrquerschnitten, die nicht kreisförmig sind, kann es vorkommen, daß die Trennebene des Rohrendes bezogen auf die Längsachse des Rohres nicht exakt orthogonal ist, sondern über den Umfang eine Abweichung von einigen zehntel Millimetern aufweist. Dies kann zur Folge haben, daß das Rohrende nicht über seinen gesamten Querschnittsurafang gleichzeitig auf den

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Anschlußstutzen trifft, so daß die Kraft beim Einpressen zunächst nur an diesen Anlagestellen wirkt. Um hierbei trotzdem eine exakte Führung zu erreichen, ist es vorteilhaft, daß zwischen der bogenförmigen Erweiterung und dem Hauptabschnitt der Ringnut ein Wandungsbereich mit mindestens annähernd zylindrischer Form angeordnet ist. Zwischen dem Hauptabschnitt der Ringnut und dem zylindrischen Wandungsbereich ist zweckmäßigerweise ein Übergangsabschnitt vorgesehen. Bei einer solchen Ausführung handelt es sich um eine gestufte Verengung des Ringspaltes. Dadurch wird erreicht, daß die Pressung zunächst am Außenring und anschließend am Innenring des Kunststoffbodens aufgebaut wird, wodurch Klemmwirkung vermieden und ein linearer Kraft/Weg-Verlauf sowie Reduzierung der Einpreßkraft erreicht wird.

Die axiale Länge des zylindrischen Abschnitts beträgt vorzugsweise 0,5 mn: bis 1 mm.

Um Fertigungstoleranzen, sowohl des Rohrbodens als auch des Wärmetauscherblocks und möglicherweise Achsenversatz von Rohrenden und Anschlußstutzen auszugleichen wird vorgeschlagen, daß der Endpunkt der Erweiterung und der Endpunkt der Rundung bezogen auf die Längsachse des Rohranschlusses einen radialen Abstand aufweisen, der das 2-fache bis 3-fache der Rohrwanddicke des Wärmetauscherrohres beträgt. In einer Orthogonalen zur Längsachse des Anschlußstutzens durch den Endpunkt der Rundung soll der radiale Abstand zwischen Erweiterung und Rundung etwa das 1,3-fache bis 1,7-fache der Rohrwanddicke betragen.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert:

In der Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen oberen Abschnitt des Wärmetauschers ;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung

der Einzelheit X in Fig. 1 vor dem Einpressen des Rohrendes;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Y in Fig. 2;

und

Fig. 4 eine Ausführungsvariante zu Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt eines Wärmetauschers 1 dargestellt, der einen aus Kunststoff bestehenden Wasserkasten 2, einen ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Rohrboden 3 und einen Wärmetauscherblock 10 besitzt. Wasserkasten 2 und Rohrboden 3 sind an ihren Randbereichen 4 und 5 miteinander verschweißt. Der Rohrboden 3 weist Rohranschlüsse 6 mit Öffnungen 7 auf, wobei die Rohranschlüsse 6 jeweils einen hülsenförmigen Anschlußstutzen 8 mit einer sich koaxial zur öffnung 7 erstreckenden und zum Wärmetauscherblock 10 hin offenen

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Ringnut 9 umfassen. Der Wärmetauscherblock 10 ist aus metallischen Wärmetauscherrohren 11 und quer dazu angeordneten - ebenfalls aus Metall bestehenden - Rippen 12 aufgebaut. In die Wärmetauscherrohre 11 sind Turbulenzeinlagen 13 eingeschoben. Die Enden 11* der Wärmetauscherrohre 11 sind in die Ringnuten 9 der Anschlußstutzen 8 eingepreßt.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X in Fig. 1 , allerdings in dem Zustand vor dem Einpressen des Rohrendes 11* in die Ringnut 9 des Anschlußstutzens 8. Es ist ersichtlich, daß der Anschlußstutzen 8 - bezogen auf die Ringnut 9 und damit auch das Rohrende 11* - einen Innenring 14 und einen Außenring 15 umfaßt. Der dem Wärmetauscherblock benachbarte Abschnitt 15* des Außenringes 15 ist länger ausgeführt als der entsprechende Abschnitt 14* des Innenringes 14, und an der radialen Innenwandung ist dieser Abschnitt 15* zum Ende hin mit einer bogenförmigen Erweiterung 16 versehen. Der Innenring 14 besitzt an dem offenen Ende der Ringnut 9 eine Rundung 17, so daß dadurch auch die Ringnut 9 in diesem Bereich erweitert ist.

In Fig. 3 ist der Ausschnitt Y in Fig. 2 nochmals vergrößert gezeigt. Für gleiche Teile stimmen die Bezugszeichen mit denjenigen der Fig. 2 überein. Das äußere Ende der bogenförmigen Erweiterung 16 ist mit dem Punkt &khgr; bezeichnet und am Punkt &zgr; geht der Bogen in einen geraden Verlauf der Ringnut 9 über. Das äußere Ende der Rundung 17 ist mit dem Punkt b bezeichnet, wobei dieser Bogen am Punkt a in den geraden Verlauf der Ringnut 9 übergeht. In einer orthogonal zur Längserstreckung des

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Rohrstutzens 8 verlaufenden Ebene liegt dem Punkt b an der Rundung 17 der Punkt y an der Rundung 16 gegenüber. Der radiale Abstand - bezogen auf die Mittelachse 18 des Anschlußstutzens 8 zwischen den Punkten b und &khgr; ist mit s-| und der radiale Abstand zwischen den Punkten b und y mit 33 bezeichnet. Aufgrund der geringeren axialen Länge des Innenringes 14 gegenüber dem Außenring 15 ergibt sich beim Einpressen der Rohre, daß sich zunächst das Rohrende 1 1 * an der Innenkontur der Erweiterung 16 anlegt und die Zentrierung der Rohrenden 11* im Bereich zwischen den Punkten &khgr; und y erfolgt. Der Abstand 3-| minus S2 ist so bemessen, daß die Fertigungstoleranz der Teile und die Toleranz des Achsenversatzes von Wäretauscherrohr 11 und Ringnut 9, sich nicht nachteilig auswirkt. Durch die beiden Rundungen 16 und 17 ist gewährleistet, daß die Einpreßkraft beim Einpressen der Rohrenden 11* bis zum Punkt &zgr; kontinuierlich ansteigt. In Fig. 3 ist mit dem Abstand Sq die Rohrwanddicke bezeichnet.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante zu Fig. 2 gezeigt, wobei für gleiche Teile die Bezugszeichen mit denjenigen der Fig. 2 übereinstimmen. Diese Darstellung zeigt, daß sich an die bogenförmige Erweiterung 16 am Abschnitt 15* zunächst ein Wandungsbereich 19 mit zylindrischem - oder zumindest annähernd zylindrischem Verlauf anschließt. Dieser zylindrische Bereich 19 besitzt eine axiale Länge 1 von ca. 0,5 bis 1 mm, wobei für die Festlegung dieses Maßes auch der jeweilige Durchmesser bzw. Querschnitt des Rohres 1 1 zu berücksichtigen ist. Zwischen dem Hauptabschnitt der Ringnut 9 und dem zylindrischen Bereich 19 ist ein Übergangsabschnitt 20 vorgesehen. Die Ausgestaltung gemäß Fig. 4

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ist insbesondere für Rohre mit elliptischer Form von Vorteil, da derartige Rohre beim Beginn des Einpressens zur Ausknickung oder Stauchung neigen. Durch den Bereich 19 ergibt sich eine bestimmte Führungslänge ohne Kraftanstieg, so daß sichergestellt ist, daß das Rohrende 11* über den gesamten Umfang seines vorderen Rohrendes an der Wandung des Abschnittes 15* anliegt, bevor nennenswerte Preßkräfte auftreten.

Claims

- 8 - . 28.1 1.1990 * ■ 90-B-53/54 ES/Ri/gw Schutzansprüche

1. Wärmetauscher (1) mit mindestens einem Wärmetauscherrohr (11), das endseitig in einem aus Kunststoff bestehenden Rohrboden (3) flüssigkeits- oder gasdicht gehalten ist, wobei der Rohrboden (3) je Rohranschluß (6) eine Öffnung (7) zum Durchtritt des Wärmetauscherfluids vom Rohr (11) in einen Anschlußkasten (2) bzw. in umgekehrter Richtung und der Rohrboden (3) im Bereich der Öffnungen (7) je einen hülsenförmigen Anschlußstutzen (8) aufweist, in dem eine sich koaxial zur öffnung (7) erstreckende und zum Wärmetauscherrohr (11) hin offene Ringnut (9) angeordnet ist, durch die ein Innnenring (14) und ein Außenring (15) gebildet ist und in die das Ende (11*) des Wärmetauscherrohres (11) eingepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Abschnitt (15*) des Außenringes (15), der dem Wärmetauscherblock (10) benachbart ist, länger ausgeführt ist als ein entsprechender Abschnitt (14*) des Innenringes (14).

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , daß der Außenring

(15) an seinem Abschnitt (15*) mit einer bogenförmigen Erweiterung (16) versehen ist.

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3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Innenring (14) an dem offenen Ende der Ringnut (9) eine Rundung (17) besitzt, so daß dadurch die Ringnut in

c diesem Bereich erweitert wird.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der bogenförmigen Erweiterung (16) und dem Hauptab-

1Q schnitt der Ringnut (9) ein Wandungsbereich (19) mit

mindestens annähernd zylindrischer Form angeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch ~c gekennzeichnet, daß zwischen dem Wandungsbereich (19) und dem Hauptabschnitt der Ringnut (9) ein Übergangsabschnitt (20) vorgesehen ist.

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6. Wärmetauscher nach Anspruch 2 und 3, dadurch

gekennzeichnet , daß der Endpunkt (x) der Erweiterung (16) und der Endpunkt (b) der Rundung (17) bezogen auf die Längsachse (18) des Rohranschlusses (6) einen radialen Abstand (s-|) aufweisen, der das 2-fache bis 3-fache der Rohrwanddicke (sq) des Wärmetauscherrohres (11) beträgt.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet , daß in einer Ortho-OQ gonalen zur Längsachse (18) des Anschlußstutzens (6)

durch den Endpunkt (b) der Rundung (17) der radiale Abstand (s2) zwischen Erweiterung (16) und Rundung (17) mindestens das 1,3-fache der Rohrwanddicke (sq) beträgt.

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8. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet , daß die axiale Länge (1) des Abschnitts (19) 0,5 mm bis 1 mm beträgt.