EP1296109B1 - Wärmeaustauscher mit einem Rippen-Flachrohr-Block und Herstellungsverfahren - Google Patents
Wärmeaustauscher mit einem Rippen-Flachrohr-Block und HerstellungsverfahrenInfo
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- EP1296109B1 EP1296109B1 EP02010989A EP02010989A EP1296109B1 EP 1296109 B1 EP1296109 B1 EP 1296109B1 EP 02010989 A EP02010989 A EP 02010989A EP 02010989 A EP02010989 A EP 02010989A EP 1296109 B1 EP1296109 B1 EP 1296109B1
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- flat tube
- flat
- heat exchanger
- flat tubes
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
- F28F9/0221—Header boxes or end plates formed by stacked elements
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
- Y10T29/49352—Repairing, converting, servicing or salvaging
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
- Y10T29/49391—Tube making or reforming
Definitions
- the invention relates to a heat exchanger with a ribbed flat tube block, consisting of flat tubes and ribs arranged therebetween, the ends of the flat tubes opening into opposite collecting or deflecting boxes; the ends of the flat tubes are reshaped so that in each case one broad side of the flat tubes can be connected to the adjacent broad side of the next flat tube, which at least partially terminate the collecting or deflecting boxes, the ends of the flat tubes with their narrow sides having connection edges of the collecting or deflection boxes in contact and connected by soldering. Furthermore, the invention relates to production processes for such heat exchangers.
- the object of the invention is to reshape heat exchanger with the features mentioned above and to provide suitable manufacturing process for the redesigned heat exchanger that they have much lower pressure drop, the other benefits are to be preserved.
- the ends of the flat tubes are deformed such that the broad sides of adjacent flat tube ends are connected to their former inner sides, or that the connection is provided between the outer side of the broad side of a flat tube end and the former inner side of the broad side of the adjacent flat tube end is.
- either two former inner sides are connected to one another, or in each case a former inner side of the broad side of one flat tube end is connected to the outer side of the broad side of the adjacent flat tube end.
- the collecting or deflecting boxes are closed downwards (towards the flat tube ends) by the connected broad sides of the flat tube ends.
- the end faces of the collecting or deflecting boxes can be closed in other ways.
- a comparatively low pressure loss is realized, because such a design of the compound results in a nearly flat or wavy, in any case, a streamlined and the collection box facing surface, which is formed by the insides of the broadsides.
- the connection of the broad sides is provided over the entire width of the flat tubes reaching.
- the flat tubes are not constricted at the ends in their large diameter, which is why there is no pressure loss caused.
- the former inner sides of the broad sides are those sides which lie in the flat tube before forming the ends inside the flat tube.
- the broad sides are "turned over" at the ends, so to speak, wherein the connection of the adjacent flat tube end serving former inner sides are preferably arranged approximately parallel to the broad sides of the flat tubes.
- the broad sides are arranged in one embodiment in the region of their connection perpendicular or parallel to the flat tubes, wherein they have two bends of about 90 °.
- the broad sides are arranged in the region of their connection with an angle to the flat tubes, wherein the broad sides have a bend of about 90 ° and a second, which corresponds to the angle of the inclined position.
- a flat, corrugated surface is present, because the broad sides are curved in an arc shape, wherein one end of the arc leads to the inlet or outlet funnel of the respective flat tube and the other end for connection between the former inner sides of the broad sides of adjacent flat tubes. It is particularly favorable if, when viewed in cross section, two connected and arcuately shaped broad sides in each case form approximately a semicircle or a half ellipse.
- the approximately flat or preferably corrugated surface has inlet or outlet funnels in the flat tubes.
- the surface is in any case designed so that as far as possible only a negligible pressure loss is caused when the medium flows into the flat tubes.
- the flat tubes themselves are formed in an embodiment of two half-shells.
- the former inside of the broad side is in this embodiment, then the side which represents the inner broad side of the flat tube or the half-shell in a flat tube assembled.
- DE 100 16 113.8 which is to be considered as disclosed here.
- drawn or welded flat tubes are provided, which have at their ends in their narrow sides at least one separating cut, which divides the ends into two parts, which are formed.
- the deeper the separation cut is provided the larger the already mentioned distance between the flat tubes can be made. Conversely, a smaller distance can thus be realized at a smaller depth.
- a manufacturing method when welded or drawn flat tubes are used, provides that the narrow sides of the flat tube ends be separated, that the two broad sides of the flat tube ends be deformed so that their former inner sides are outside and at a distance from the broad side of the flat tube, that the flat tubes are combined with the thus formed flat tube ends with the ribs to the rib - flat tube block, wherein the former inner sides of the Broad sides of adjacent flat tube ends joined together and connected during soldering of the rib - flat tube block.
- the flat tube ends can be previously brought to a sharp-edged, rectangular cross-section.
- this step can be omitted if the flat tubes already have an approximately rectangular cross-section with relatively sharp bending edges.
- the rectangular cross section creates better conditions to be able to solder the narrow sides of the flat tubes with the connecting edges of the manifolds tight and durable.
- the narrow sides have been eliminated, at least where the broad sides of adjacent flat tube ends are connected, by squeezing or similar deformation.
- Another inventive manufacturing method for heat exchangers with flat tubes of half-shells provides that the ends of the half-shells of the flat tubes are deformed so that the former inside of the broad sides is outside and at a distance from the broad side of the half-shells, that the half shells to the flat tube and the flat tubes with the ribs to the rib - flat tube block are joined together, wherein the former inner sides of adjacent half shells of adjacent flat tubes joined together and connected during soldering of the rib - flat tube block.
- Fig. 1 illustrates a heat exchanger in which only the upper header 5 is shown.
- the lower collection box 5, not shown, at the opposite ends 4 of the flat tubes 2 may be identical or similar.
- the entire heat exchanger, consisting of the flat tubes arranged in series 2 , with interposed corrugated fins 3 , the collecting boxes 5 and not shown connecting members, was made of solder coated aluminum sheet, which has long been part of the prior art.
- flat tubes 2 in use which consist of two half-shells, which are in the narrow sides 8 , on the center 30 , joined together and soldered later.
- the flat tubes 2 prepared in this way are assembled in alternating sequence with corrugated ribs 3 for the rib-flat tube block, in this embodiment in each case the former inner sides 10 of the broad sides 6 of the flat tube ends 4 being in contact, so that they can later be connected together when soldering the heat exchanger.
- suitable mechanization and automation means are suitable mechanization and automation means, the use of which is provided in terms of economic efficiency.
- the heat exchanger described so far is the coolant radiator of a motor vehicle.
- Fig. 7 it is shown that the flat tube ends 4 are first brought to a sharp-edged rectangular cross section by a corresponding tool is introduced. This operation is optional and depends on the shape of the present flat tubes 2 . Thereafter, as shown in Fig. 6, in contrast to the embodiment described above, two separating cuts 20 are attached to all flat tube ends 4 in the two narrow sides 8 . This results in the flat tube ends 4, the parts 20a , 20b and 20c , which were designated in Fig. 6.
- the two lateral parts 20a and 20b are then reshaped, as already described.
- the middle relatively wide part 20c is folded inwards, which is also a not necessary measure.
- the rigidity in the narrow sides 8 raised so that the subsequent connection with the connection edges 7 of the manifolds 5 can be positively influenced.
- all parts 20a and 20b of the flat tube ends 4 are each provided with two rather sharp edges Bends 15 provided so that the surface 11 (Fig. 3 and 4), which results after assembly of the flat tubes 2 with the corrugated fins 3 and the subsequent application of the collecting boxes 5 , is relatively flat. It is interrupted at regular intervals by inflow funnels 12 in the flat tubes 2 . This is apparent from Figs. 2 and 4. Such a flat surface 11 with inflow funnels 12 creates good flow conditions which allow a very low pressure loss of the agent flowing through the flat tubes 2 .
- connection between the broad sides 6 of adjacent flat tube ends 4 is achieved by fitting the former inner side 10 of the broad side 6 of one flat tube end 4 when joining the rib-flat tube block the outside 13 of the broad side 6 of the adjacent flat tube end 4 is applied becomes.
- the connecting surface formed between the outer side 13 and the former inner side 10 is arranged approximately perpendicular to the longitudinal direction of the flat tubes 2 .
- Such variants are provided, for example, because in some applications, the flat tubes 2 are made of only on the outside 13 lotplattiertem aluminum sheet. Furthermore, it is advantageous if, as shown in FIGS.
- a prefixing 40 is made, which precedes the rib-flat tube block before being joined to the manifolds 5 and before soldering gives provisional support.
- the prefix 40 can be made with a tool that partially interlocks the adjacent surfaces.
- equivalent prefixes 40 are available to those skilled in the art.
- a prefix 40 is otherwise possible in the previously described embodiments.
- the bend 50 described above also acts as a prefix 40 .
- the compound of broadsides 6 is provided over the entire width of the flat tubes 2 reaching.
- the flat tubes 2 are not constricted at the ends 4 in their large diameter D , which is why there is no pressure loss caused.
- FIGS. 5 and 11 which each show plan views of a single flat tube 2 with a deformed end 4 , which belong to the first embodiment, in which the former inner sides 10 of the broad sides 6 of adjacent flat tube ends 4 are connected to each other.
- the connection over the entire width of the flat tubes 2 has also been provided in the second exemplary embodiment (FIGS. 12-15), in which the former inner side 10 is in each case connected to the outer side 13 .
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einem Rippen - Flachrohr - Block, bestehend aus Flachrohren und dazwischen angeordneten Rippen, wobei die Enden der Flachrohre in gegenüberliegende Sammel - oder Umlenkkästen münden; die Enden der Flachrohre sind so umgeformt, dass jeweils eine Breitseite der Flachrohre mit der benachbarten Breitseite des nächsten Flachrohrs verbindbar ist, die dabei die Sammel - oder Umlenkkästen zumindest partiell abschließen, wobei die Enden der Flachrohre mit ihren Schmalseiten mit Verbindungsrändern der Sammel - oder Umlenkkästen in Kontakt und mittels Löten verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung Herstellungsverfahren für solche Wärmetauscher.
- Solche Wärmeaustauscher sind in den bisher unveröffentlichten Patentanmeldungen DE 100 16 113.8 und DE 100 19 268.8 der Anmelderin beschrieben worden. Es handelt sich dabei um sogenannte "rohrbodenlose" Wärmeaustauscher, die sehr raum - und materialsparend aufgebaut und relativ leicht sind sowie vollständig aus Aluminiumblech gefertigt werden können. In der erstgenannten Anmeldung werden die Flachrohre aus je zwei Rohrhälften gebildet, die an den Enden so umgeformt sind, dass die Breitseiten benachbarter Flachrohrenden verbunden werden können. In der zweiten Anmeldung werden geschweißte oder gezogene Flachrohre vorgesehen, die an den Enden in ihren Schmalseiten aufgeschlitzt werden, um die dadurch entstandenen zwei Teile der Enden so umzuformen, dass die Breitseiten benachbarter Flachrohre an den umgeformten Enden ebenfalls verbunden werden können.
- Es hat sich herausgestellt, dass der Druckverlust des durch die Sammelkästen und die Flachrohre strömenden Mittels bei solchen Wärmeaustauschern weiter reduziert werden muß, um ihre Einsatzchancen, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, zu verbessern.
- Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Wärmeaustauscher mit den eingangs genannten Merkmalen so umzugestalten und geeignete Herstellungsverfahren für die umgestalteten Wärmeaustauscher anzugeben, dass sie wesentlich geringeren Druckverlust besitzen, wobei die sonstigen Vorteile erhalten bleiben sollen.
- Die erfindungsgemäße Lösung steht, bezüglich des Wärmeaustauschers mit den Merkmalen des Oberbegriffs, im Kennzeichen des Anspruchs 1. Zwei alternative Herstellungsverfahren sind Gegenstand der Ansprüche 12 und 15.
- Danach ist für den Wärmeaustauscher vorgesehen, dass die Enden der Flachrohre derart umgeformt sind, dass die Breitseiten benachbarter Flachrohrenden an ihren vormaligen Innenseiten verbunden sind, oder dass die Verbindung jeweils zwischen der Außenseite der Breitseite eines Flachrohrendes und der vormaligen Innenseite der Breitseite des benachbarten Flachrohrendes vorgesehen ist. Es sind also entweder jeweils zwei vormalige Innenseiten miteinander verbunden, oder es ist jeweils eine vormalige Innenseite der Breitseite des einen Flachrohrendes mit der Außenseite der Breitseite des benachbarten Flachrohrendes verbunden. Die Sammel - oder Umlenkkästen sind nach unten (zu den Flachrohrenden hin) durch die verbundenen Breitseiten der Flachrohrenden verschlossen. Die Stirnseiten der Sammel - oder Umlenkkästen können auf andere Weise verschlossen sein. Durch die Erfindung wird ein vergleichsweise geringer Druckverlust realisiert, weil eine solche Ausbildung der Verbindung eine fast ebene oder wellige, auf jeden Fall eine strömungsgünstige und zum Sammelkasten weisende Fläche ergibt, die durch die Innenseiten der Breitseiten gebildet ist. Die Verbindung der Breitseiten ist über die gesamte Breite der Flachrohre reichend vorgesehen. Mit anderen Worten, die Flachrohre sind an den Enden nicht in ihrem großen Durchmesser eingeschnürt, weshalb auch dort kein Druckverlust verursacht wird.
- Die vormaligen Innenseiten der Breitseiten sind jene Seiten, die im Flachrohr vor der Umformung der Enden innen im Flachrohr liegen. Mit anderen Worten, die Breitseiten werden an den Enden sozusagen "umgekrempelt", wobei die der Verbindung mit dem benachbarten Flachrohrende dienenden vormaligen Innenseiten vorzugsweise etwa parallel mit den Breitseiten der Flachrohre angeordnet sind. Dadurch wird gleichzeitig der Abstand zwischen den Flachrohren des Wärmeaustauschers, der mit Wellrippen belegt ist, festgelegt.
- Die Breitseiten sind in einem Ausführungsbeispiel im Bereich ihrer Verbindung senkrecht bzw. parallel zu den Flachrohren angeordnet, wobei sie zwei Abbiegungen von etwa 90° aufweisen.
- In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Breitseiten im Bereich ihrer Verbindung mit Schräglage zu den Flachrohren angeordnet, wobei die Breitseiten eine Abbiegung von etwa 90° aufweisen und eine zweite, die dem Winkel der Schräglage entspricht.
- In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt eine ebene, gewellte Fläche vor, weil die Breitseiten bogenförmig verformt sind, wobei das eine Ende des Bogens zum Ein - oder Ausströmtrichter des jeweiligen Flachrohrs führt und das andere Ende zur Verbindung zwischen den vormaligen Innenseiten der Breitseiten benachbarter Flachrohre. Besonders günstig ist es , wenn jeweils zwei verbundene und bogenförmig verformte Breitseiten im Querschnitt gesehen etwa einen Halbkreis oder eine halbe Ellipse ausbilden.
- Die etwa ebene oder vorzugsweise gewellte Fläche weist Ein - oder Ausströmtrichter in die Flachrohre auf. Die Fläche ist auf jeden Fall so ausgebildet, dass möglichst lediglich ein vernachlässigbarer Druckverlust beim Einströmen des Mittels in die Flachrohre verursacht wird.
- Die Flachrohre selbst sind in einem Ausführungsbeispiel aus jeweils zwei Halbschalen gebildet. Die vormalige Innenseite der Breitseite ist in diesem Ausführungsbeispiel dann die Seite, die bei einem zusammengefügten Flachrohr die innenliegende Breitseite des Flachrohres bzw. der Halbschale darstellt. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die DE 100 16 113.8 verwiesen, die als an dieser Stelle offenbart gelten soll.
- In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind gezogene oder geschweißte Flachrohre vorgesehen, die an den Enden in ihren Schmalseiten wenigstens einen Trennschnitt aufweisen, der die Enden in zwei Teile teilt, die umgeformt sind. Je tiefer der Trennschnitt vorgesehen ist, desto größer kann der bereits erwähnte Abstand zwischen den Flachrohren ausgeführt werden. Umgekehrt kann demzufolge bei geringerer Tiefe ein kleinerer Abstand realisiert werden. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die DE 100 19 268.8 verwiesen.
- Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren sieht, wenn geschweißte oder gezogene Flachrohre verwendet werden, vor, dass die Schmalseiten der Flachrohrenden aufgetrennt werden, dass die beiden Breitseiten der Flachrohrenden so verformt werden, dass sich ihre vormaligen Innenseiten außen und in einem Abstand von der Breitseite des Flachrohres befinden, dass die Flachrohre mit den so umgeformten Flachrohrenden mit den Rippen zum Rippen - Flachrohr - Block zusammengefügt werden, wobei die vormaligen Innenseiten der Breitseiten benachbarter Flachrohrenden aneinandergefügt und beim Löten des Rippen - Flachrohr - Blocks verbunden werden.
- Falls erforderlich, können die Flachrohrenden vorher auf einen scharfkantigen ,rechteckigen Querschnitt gebracht werden. Dieser Schritt kann selbstverständlich entfallen, wenn die Flachrohre bereits einen etwa rechteckigen Querschnitt mit relativ scharfen Biegekanten aufweisen. Der rechteckige Querschnitt schafft bessere Voraussetzungen, um die Schmalseiten der Flachrohre mit den Verbindungsrändern der Sammelkästen dicht und haltbar verlöten zu können.
- Die Schmalseiten sind zumindest dort, wo die Breitseiten benachbarter Flachrohrenden verbunden sind, durch Quetschen oder ähnliche Umformung beseitigt worden.
- Beispielsweise für Ladeluftkühlerrohre, die etwas breitere Schmalseiten aufweisen, sind zwei außermittige Trennschnitte vorgesehen. Die zwischen den Trennschnitten vorhandene Schmalseite wird nach innen umgeklappt, was allerdings nicht notwendigerweise so geschehen muß. Jedoch hat es sich herausgestellt, dass die nach innen umgeklappten Schmalseiten eine stabilere Verbindung mit den Verbindungsrändern der Sammelkästen ergeben.
- Bei relativ flachen Flachrohren reicht ein einziger, mittiger Trennschnitt.
- Ein anderes erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für Wärmeaustauscher mit Flachrohren aus Halbschalen sieht vor, dass die Enden der Halbschalen der Flachrohre so verformt werden, dass sich die vormalige Innenseite der Breitseiten außen und im Abstand von der Breitseite der Halbschalen befindet, dass die Halbschalen zum Flachrohr und die Flachrohre mit den Rippen zum Rippen - Flachrohr - Block zusammengefügt werden, wobei die vormaligen Innenseiten benachbarter Halbschalen benachbarter Flachrohre aneinandergefügt und beim Löten des Rippen - Flachrohr - Blocks verbunden werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen beschrieben.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- Perspektivische Ansicht auf einen Teil des Wärmeaustauschers,
- Fig. 2
- Wie Fig. 1 jedoch ohne Sammelkasten;
- Fig. 3
- Vergrößerter Ausschnitt eines Teils des Wärmeaustauschers in Seitenansicht;
- Fig. 4
- Wie Fig. 3 bei einer modifizierten Ausführung;
- Fig. 5
- Ansicht von oben auf ein einzelnes Flachrohrende aus Fig. 4;
- Fig. 6
- Schematischer Ablauf der Herstellung von umgeformten Flachrohrenden;
- Fig. 7
- Umformen der Enden auf rechteckigen Querschnitt;
- Fig. 8
- Wie Fig. 6, bei einer anderen Ausführungsform;
- Fig. 9
- Wie Fig. 6, bei einer weiteren Modifikation;
- Fig. 10
- Vergrößerter Ausschnitt eines Teils des Wärmeaustauschers nach Fig. 9;
- Fig. 11
- Einzelnes Wärmetauscherrohr, von oben gesehen;
- Fig.12
- Ausschnitt eines Wärmeaustauschers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- Fig. 13
- Einzelheit aus Fig. 12;
- Fig. 14
- Mit Fig. 12 vergleichbares Ausführungsbeispiel;
- Fig. 15
- Einzelheit aus Fig. 14;
- Fig. 16
- Ausschnitt einer Seitenansicht bei einer weiteren Modifikation;
- Fig. 17
- Weiterbildung aus Fig. 16;
- Die Fig. 1 stellt einen Wärmeaustauscher dar, bei dem nur der obere Sammelkasten 5 gezeigt ist. Der nicht gezeigte untere Sammelkasten 5 an den gegenüberliegenden Enden 4 der Flachrohre 2 kann identisch oder ähnlich ausgebildet sein. Der gesamte Wärmeaustauscher, bestehend aus den in Reihe angeordneten Flachrohren 2, mit dazwischen angeordneten Wellrippen 3, den Sammelkästen 5 und nicht gezeigten Anschlußorganen, wurde aus lotbeschichtetem Aluminiumblech hergestellt, was seit langem zum Stand der Technik gehört. In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich um geschweißte Flachrohre 2 mit einer nicht gezeigten Längsnaht, die relativ dünnwandig und sehr kostengünstig herstellbar sind. In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind Flachrohre 2 im Einsatz, die aus zwei Halbschalen bestehen, welche in den Schmalseiten 8, auf der Mitte 30, zusammengefügt sind und später verlötet werden.
- Für den in den Fig. 1 - 3 dargestellten Wärmeaustauscher werden Flachrohre 2 mit relativ schmalen Schmalseiten 8 verwendet. Die Herstellung solcher Flachrohre 2, bzw. die Umformung deren Enden 4 ist in Fig. 8 schematisch aufgezeigt worden. Zunächst wird ein auf der Mitte 30 der Schmalseiten 8 liegender Trennschnitt 20 vorgenommen, wobei die Teile 20a und 20b entstehen und danach werden die Teile 20a und 20b, wie in Fig. 8 gezeigt, nach und nach umgeformt. Der für die spätere Verbindung der Breitseiten 6 miteinander hinderliche Rand an den umgeformten Breitseiten 6, ist durch Andrücken etwa eingeebnet worden. Zur Umformung ist zu sagen, dass dieselbe in mit einem Folgewerkzeug bestückter Umformmaschine durchgeführt wird, wobei mit jedem Arbeitshub ein fertig umgeformtes Flachrohr 2 ausgeworfen wird. Danach werden, wie insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht, die so vorbereiteten Flachrohre 2 in abwechselnder Folge mit Wellrippen 3 zum Rippen - Flachrohr - Block zusammengesetzt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel jeweils die vormaligen Innenseiten 10 der Breitseiten 6 der Flachrohrenden 4 in Kontakt sind, so dass sie später, beim Löten des Wärmeaustauschers, miteinander verbunden werden können. Auch für den Vorgang des Zusammensetzens stehen geeignete Mechanisierungs - und Automatisierungsmittel zur Verfügung, deren Einsatz nach Aspekten der Wirtschaftlichkeit vorgesehen wird. Bei dem bisher beschriebenen Wärmeaustauscher handelt es sich um den Kühlmittelkühler eines Kraftfahrzeuges.
- Bei den in den anderen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich hingegen um einen luftgekühlten Ladeluftkühler. Für solche Kühler werden Flachrohre 2 mit breiteren Schmalseiten 8 verwendet, die später in der Regel noch mit nicht gezeigten Inneneinsätzen ausgerüstet werden, um die Effizienz des Wärmetausches zu verbessern. In Fig. 7 ist gezeigt, dass die Flachrohrenden 4 zunächst auf einen scharfkantigen Rechteckquerschnitt gebracht werden, indem ein entsprechendes Werkzeug eingeführt wird. Dieser Arbeitsgang ist fakultativ vorgesehen und hängt von der Form der vorliegenden Flachrohre 2 ab. Danach werden, wie in Fig. 6 gezeigt, im Unterschied zum vorne beschriebenen Ausführungsbeispiel, jeweils zwei Trennschnitte 20 an sämtlichen Flachrohrenden 4 in deren beiden Schmalseiten 8 angebracht. Dadurch entstehen an den Flachrohrenden 4 die Teile 20a, 20b und 20c, die in Fig. 6 bezeichnet wurden. Die beiden seitlichen Teile 20a und 20b werden dann, wie bereits beschrieben wurde, umgeformt. Das mittlere relativ breite Teil 20c wird nach innen umgelegt, was ebenfalls eine nicht unbedingt notwendige Maßnahme ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Steifigkeit in den Schmalseiten 8 damit angehoben und die spätere Verbindung mit den Verbindungsrändern 7 der Sammelkästen 5 positiv beeinflußt werden kann.
- In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen werden sämtlich Teile 20a und 20b der Flachrohrenden 4 jeweils mit zwei ziemlich scharfkantigen Abkantungen 15 versehen, so dass die Fläche 11 (Fig. 3 und 4) , die sich nach dem Zusammensetzen der Flachrohre 2 mit den Wellrippen 3 und dem danach folgenden Ansetzen der Sammelkästen 5 ergibt, relativ eben ist. Sie ist in regelmäßigen Abständen von Einströmtrichtern 12 in die Flachrohre 2 unterbrochen. Dies geht aus den Fig. 2 und 4 hervor. Eine solche ebene Fläche 11 mit Einströmtrichtern 12 schafft gute Strömungsbedingungen, die einen sehr geringen Druckverlust des durch die Flachrohre 2 strömenden Mittels erwarten lassen. In den Fig. 9, 10 und 11, die im übrigen den beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechen, denn auch dort ist die Verbindung an den vormaligen Innenseiten 10 vorgesehen, werden die Teile 20a und 20b in etwa halbrund verformt, wodurch die somit entstehende Fläche 11 einen mehr welligen Charakter erhält. Auch eine solche Modifikation ist hinsichtlich eines geringen Druckverlustes äußerst günstig. Es geht deutlich aus den genannten Figuren hervor, dass die die Fläche 11 ausbildenden Teile 20a, 20b, die aus den Breitseiten 6 der Flachrohre 2 geformt sind, die Sammelkästen 5 unmittelbar verschließen, weshalb es sich hier um einen sogenannten "rohrbodenlosen" Wärmeaustauscher handelt, der relativ leicht und raumsparend, in jeder Beziehung fortschrittlich und deshalb für den Einsatz in Kraftfahrzeugen besonders geeignet ist. In den zum gleichen Ausführungsbeispiel gehörenden Fig. 16 und 17 wurden die Breitseiten 6 so verformt, dass jeweils zwei Breitseiten 6 etwa ein Halbrund ausbilden. Nicht gezeigte weitere Ausführungsbeispiele zeigen diesbezüglich eine halb - elliptische Gestaltung. Die in den genannten Figuren gezeigte Ausbildung ist nicht nur bezüglich des geringen Druckverlustes sondern auch hinsichtlich der Stabilität sehr günstig, denn die Wanddicke der Flachrohre 2 ist meist wesentlich geringer als 1 mm. In Fig. 17 wurde eine zusätzliche Maßnahme vorgesehen, um die Stabilität anzuheben, die, wie dort gezeigt, darin besteht, dass eine der jeweils zwei anliegenden Breitseiten 6 unten umgebogen 50 wurde. Die Umbiegung 50 trägt außerdem dazu bei, dass die Verlötung mit den Verbindungsrändern 7 der Sammelkästen 5 verbessert ist.
- In den Fig. 12 bis 15 erfolgt die Verbindung zwischen den Breitseiten 6 benachbarter Flachrohrenden 4, im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Figuren, dadurch, dass beim Zusammenfügen des Rippen - Flachrohr - Blocks jeweils die vormalige Innenseite 10 der Breitseite 6 des einen Flachrohrendes 4 an die Außenseite 13 der Breitseite 6 des benachbarten Flachrohrendes 4 angelegt wird. Dabei ist die zwischen der Außenseite 13 und der vormaligen Innenseite 10 ausgebildete Verbindungsfläche etwa senkrecht zur Längsrichtung der Flachrohre 2 angeordnet. Solche Varianten werden beispielsweise deshalb vorgesehen, weil in manchen Anwendungsfällen die Flachrohre 2 aus lediglich auf der Außenseite 13 lotplattiertem Aluminiumblech hergestellt sind. Ferner ist es von Vorteil, wenn, wie in den Figuren 13 und 15 gezeigt, in der Verbindung zwischen den benachbarten Flachrohrenden 4 eine Vorfixierung 40 vorgenommen wird, die dem Rippen - Flachrohr - Block vor dem Zusammenfügen mit den Sammelkästen 5 und vor dem Löten einen provisorischen Halt verleiht. Die Vorfixierung 40 kann mit einem Werkzeug hergestellt werden, das die anliegenden Flächen partiell miteinander verschränkt. Dem Fachmann stehen jedoch äquivalente Vorfixierungen 40 zur Verfügung. Eine Vorfixierung 40 ist im übrigen auch in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich. Ferner wirkt die oben beschriebene Umbiegung 50 ebenfalls wie eine Vorfixierung 40.
- Die Verbindung der Breitseiten 6 ist über die gesamte Breite der Flachrohre 2 reichend vorgesehen. Mit anderen Worten, die Flachrohre 2 sind an den Enden 4 nicht in ihrem großen Durchmesser D eingeschnürt, weshalb auch dort kein Druckverlust verursacht wird. Dies geht besonders deutlich aus den Fig. 5 und 11 hervor, die jeweils Draufsichten auf ein einzelnes Flachrohr 2 mit umgeformtem Ende 4 zeigen, die zum ersten Ausführungsbeispiel gehören, bei dem jeweils die vormaligen Innenseiten 10 der Breitseiten 6 benachbarter Flachrohrenden 4 miteinander verbunden sind. Die Verbindung über die gesamte Breite der Flachrohre 2 ist jedoch auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 12 - 15) so vorgesehen worden, bei dem jeweils die vormalige Innenseite 10 mit der Außenseite 13 verbunden ist.
Claims (15)
- Wärmeaustauscher (1) mit einem Rippen (3) - Flachrohr (2) - Block, bestehend aus in Reihe angeordneten Flachrohren (2) und dazwischen angeordneten Rippen (3), wobei die Enden (4) der Flachrohre (2) in gegenüberliegende Sammel - oder Umlenkkästen (5) münden; die Enden (4) der Flachrohre (2) sind so umgeformt, dass jeweils eine Breitseite (6) der Flachrohre (2) mit der benachbarten Breitseite (6) des nächsten Flachrohrs (2) verbunden ist; die Breitseiten (6) schließen dabei die Sammel - oder Umlenkkästen (5) zumindest partiell ab; die Enden (4) der Flachrohre (2) sind mit ihren Schmalseiten (8) mit Verbindungsrändern (7) der Sammel - oder Umlenkkästen (5) in Kontakt und mittels Löten verbunden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Enden (4) derart umgeformt sind, dass die Breitseiten (6) benachbarter Flachrohrenden (4) an ihren vormaligen Innenseiten (10) verbunden sind, oder derart, dass die Verbindung jeweils zwischen der Außenseite (13) der Breitseite (6) eines Flachrohrendes (4) und der vormaligen Innenseite (10) der Breitseite (6) des benachbarten Flachrohrendes (4) durchgeführt ist. - Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseiten (6) zwei Abbiegungen (15) von etwa 90° aufweisen und im Bereich ihrer Verbindung parallel zur Längsachse (30) der Flachrohre (2) angeordnet sind.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseiten (6) im Bereich ihrer Verbindung mit Schräglage zur Längsachse (30) der Flachrohre (2) angeordnet sind, wobei die Breitseiten (6) eine Abbiegung von etwa 90° aufweisen und eine zweite, die dem Winkel der Schräglage entspricht.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseiten (6) etwa bogenförmig verformt sind, vorzugsweise so, dass im Querschnitt gesehen, jeweils zwei verbundene Breitseiten (6) etwa einen halbkreisförmigen oder halb-elliptischen Verlauf besitzen.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verbindung zwischen der Außenseite (13) der Breitseite (6) eines Flachrohrendes (4) und der vormaligen Innenseite (10) der Breitseite (6) des benachbarten Flachrohrendes (4), die Verbindungsfläche etwa senkrecht zur Längsachse (30) der Flachrohre (2) angeordnet ist.
- Wärmeaustauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Enden (4) umgeformten Breitseiten (6) den unteren Abschluß des Sammelkastens (5) darstellen und dabei eine etwa ebene Fläche (11) oder eine in einer Ebene verlaufende, gewellte Fläche (11) bilden, wobei die Fläche (11) Einströmtrichter (12) in die Flachrohre (2) aufweist.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (2) aus jeweils zwei Halbschalen gebildet sind.
- Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise geschweißte Flachrohre (2) vorgesehen sind, die an den Enden (4) in ihren Schmalseiten (8) wenigstens einen Trennschnitt (20) aufweisen, der die Enden (4) in zwei Teile (20a, 20b) teilt, die umgeformt sind.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Trennschnitte (20) außerhalb der Mitte (30) der Schmalseiten (8) angeordnet sind.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Trennschnitten (20) verbleibenden Schmalseiten (8; 20c) nach innen , in das Flachrohr (2) hinein, umgeschlagen sind.
- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Trennschnitt (20) auf der Mitte (30) der beiden Schmalseiten (8) angeordnet ist.
- Verfahren zur Herstellung von Wärmeaustauschern mit den Merkmalen der Ansprüche1 und 8 und mit folgenden Schritten;
die Schmalseiten (8) der Flachrohrenden (4) werden aufgetrennt,
die beiden Breitseiten (6) der Flachrohrenden (4) werden so verformt, dass sich ihre vormaligen Innenseiten (10) außen und in einem Abstand von der Breitseite (6) des Flachrohres (2) befinden;
die Flachrohre (2) mit den so umgeformten Flachrohrenden (4) werden mit den Rippen (3) zum Rippen - Flachrohr - Block zusammengefügt,
dadurch gekennzeichnet, dass
entweder die vormaligen Innenseiten (10) der Breitseiten (6) benachbarter Flachrohrenden (4) oder jeweils eine vormalige Innenseite (10) mit einer Außenseite (13) aneinandergefügt und beim Löten des Rippen - Flachrohr - Blocks bzw. des Wärmeaustauschers verbunden werden. - Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalseiten, (8) zumindest dort, wo die Breitseiten (6) benachbarter Flachrohrenden (4) verbunden sind, durch Quetschen oder ähnliche Umformung beseitigt werden.
- Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohrenden (4) vor dem Auftrennen der Schmalseiten (8) auf einen rechteckigen Querschnitt gebracht werden.
- Verfahren zur Herstellung von Wärmeaustauschern mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 und mit folgenden Schritten;
die Enden (4) der Halbschalen der Flachrohre (2) werden so verformt, dass sich die vormalige Innenseite (10) der Breitseiten (6) außen und im Abstand von der Breitseite (6) der Halbschalen befindet;
die Halbschalen werden zum Flachrohr (2) und die Flachrohre (2) mit den Rippen (3) zum Rippen - Flachrohr - Block zusammengefügt,
dadurch gekennzeichnet, dass entweder die vormaligen Innenseiten (10) benachbarter Halbschalen benachbarter Flachrohrenden (2) oder jeweils eine vormalige Innenseite (10) mit einer Außenseite (13) aneinandergefügt und beim Löten des Rippen - Flachrohr - Blocks bzw. des Wärmeaustauschers verbunden werden.
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