EP3056850A1 - Wärmeübertrager - Google Patents

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Publication number
EP3056850A1
EP3056850A1 EP16155720.2A EP16155720A EP3056850A1 EP 3056850 A1 EP3056850 A1 EP 3056850A1 EP 16155720 A EP16155720 A EP 16155720A EP 3056850 A1 EP3056850 A1 EP 3056850A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
passages
exchanger according
partition
flat tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16155720.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Kästle
Stefan Holzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of EP3056850A1 publication Critical patent/EP3056850A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0202Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F28F9/0207Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions the longitudinal or transversal partitions being separate elements attached to header boxes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/04Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/162Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using bonding or sealing substances, e.g. adhesives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F9/16Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
    • F28F9/182Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding the heat-exchange conduits having ends with a particular shape, e.g. deformed; the heat-exchange conduits or end plates having supplementary joining means, e.g. abutments

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger with a belonging to a collection box bottom, in which passages are provided for the longitudinal end receiving flat tubes and a partition, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for producing a bottom of a heat exchanger.
  • a generic heat exchanger with a belonging to a collection box bottom part is known to be provided in the passages for longitudinally receiving flat tubes.
  • the known heat exchanger also has a extending in the longitudinal direction of the bottom part of the partition wall for the realization of a UT heat exchanger (U-deflection in depth).
  • the individual passages are produced at least partially by a first shaping method and at least partly by a second shaping method, which is different from the first shaping method.
  • the two methods are tearing and punching, with the two advantages of the two methods being combined.
  • Heat exchangers are either simply flowed through or have a deflection in the depth or width.
  • both coolant inlet and coolant outlet are located on the same collection box.
  • the advantage of a deflection in depth is the uniform distribution of the coolant over the entire width. Due to the resulting cross countercurrent with the air to be heated, the performance of a heat exchanger with deflection in depth is greater than in a heat exchanger with deflection in the width. In addition, due to the coolant deflection in depth, a more homogeneous air-side temperature profile results.
  • the flow through the heat exchanger in the depth or width is effected via a partition wall in the collecting box.
  • the longitudinal dividing wall is positioned so that the web / fold between the two chambers is covered by the dividing wall.
  • the floor is provided with a groove, in which the partition wall is inserted.
  • the partition / floor soldering is thus done via a kind tongue and groove connection.
  • the contour of the longitudinal dividing wall is designed so that the individual tube ends are enclosed by the dividing wall and only a minimal gap is present.
  • the partition must be soldered to the flat tube ends by the soldering process. For this reason, the partition is usually provided with a Lotplatt ist. Due to the many solder joints, however, a 100 percent soldering between flat tube and partition can not always be guaranteed reliably.
  • a disadvantage of the known from the prior art heat exchangers is in particular that a current floor design in the region of the flat tube / ground connection does not allow sufficient insertion bevels on the ground and also can be soldered in this area only extremely expensive tight.
  • the use of two different manufacturing processes also requires the use of two different production tools, in particular the punching tools are very maintenance-intensive.
  • the present invention therefore deals with the problem of providing a heat exchanger of the generic type an improved or an alternative embodiment, which not only simplifies the production of such a heat exchanger, but also allows more cost-effective.
  • the present invention is based on the general idea of producing passages for the longitudinal end receiving flat tubes in a belonging to a header of a heat exchanger soil exclusively by tearing and not as hitherto by a combined punching / tearing process, whereby the inventively produced passages along its entire peripheral edge a From the level of the passages outstanding, erect collar have, over which they are soldered to the respective associated flat tube and, for example, arranged in the collecting box partition.
  • a sufficient Lot yes can be provided in the entire scope of the invention with the invention exclusively by means of tearing produced passage.
  • the soil material is soldered at least on the outside, which is obtained by the tearing of the passages Lotplatt ist also in the region of the partition wall groove and thus is available for Flachrohr- / Bodenverlötung available.
  • the passages should be wetted with a flux, which is displaced by the molten solder during the soldering process.
  • Falzrohre range delta radius
  • the solder solidifies before the flux, whereby mischiefs can be excluded.
  • the dividing wall extends along a longitudinal direction or a transverse direction. This means that both a UT heat exchanger and a UB heat exchanger can be produced with the base produced according to the invention.
  • a dividing wall groove for receiving and fixing the dividing wall is provided in the bottom.
  • a dividing wall groove enables positioning and fixing of the dividing wall and, on the other hand, provides the solder joining surfaces required for fixing the dividing wall.
  • Such Trennwandnut can be impressed by means of a correspondingly formed stamping stamp in the manufacture of the soil with.
  • the flat tubes are designed as two-chamber tubes, wherein between the two chambers, a further partition wall, in particular a web or a fold is provided.
  • the heat exchanger according to the invention is thus also the use of hitherto, especially in the range of Trennwandnut, only critical to be soldered Falzrohren conceivable because due to the completely cracked passage in the partition wall groove an absolutely sufficient Lot make can be provided.
  • a heat exchanger 1 has an upper header 2, a heat exchanger block 3, and a lower header 4.
  • the heat exchanger 1 is embodied as a UB heat exchanger or as a UT heat exchanger and consequently has a U-shaped deflection of a coolant 5, which makes it possible to arrange both an inlet 6 and an outlet 7 one and the same collection box 2.
  • a partition 8 see also FIGS. 2 to 6 ), which in the case of a UT heat exchanger in the longitudinal direction of a bottom 9 (see. Fig.
  • the heat exchanger 1 in the vertical direction flows through coolant 5 and transversely thereto, ie in the present case horizontally to be heated or cooled air 12th
  • the passages 10 of the bottom 9 are now produced exclusively by means of tearing and thereby have a collar 14 projecting along its entire peripheral edge 13 out of the plane of the passages 10, via which they contact the respectively associated flat tube 11 and the Partition 8 are soldered.
  • the peripheral edge 13 and the collar 14 set up along the same can be taken from the detailed representation 6 particularly well.
  • the fully cracked passages 10 according to the invention have the great advantage that this particular in the area of the partition 8 sufficient coverage and thus a sufficient Lot on make available, by which a reliable and tight soldering can be guaranteed.
  • solder required for soldering could be provided exclusively by the flat tube 11 and the partition 8, since only these were previously provided with a solder application.
  • An overlap between flat tubes and bottom in heat exchangers according to the prior art was in the stamped portion of the partition only 0.2 mm, which was not always a reliable soldering was possible.
  • the bottom 9 can also be produced more cost-effectively, since the punching tools previously used in the partition 8 were complex and therefore cost-intensive due to the filigree contour of the partition 8. In addition, such punching tools require comparatively high maintenance costs, which can now be completely eliminated due to the exclusive use of tearing punches.
  • the partition wall 8 at its bottom 9 side facing recesses 18 which, however, are dimensioned such that they embrace the respective collar 14 of the passage 10 and are soldered both tightly with the partition wall 15 of the flat tube 11 and with the bottom 9.
  • FIGS. 4 to 6 Another great advantage of the invention according to the invention only torn passages 10 characterized in that now also folded flat tubes 11 can be used, in which a partition wall 15 (see FIGS. 4 to 6 ) is produced by means of folded edges of the strip material.
  • a folded flat tube 11 has namely in the region of the partition wall 15 delta radars, which require a high Lotanteil for dense soldering.
  • Especially in the area of previously punched passages at the location of the partition wall 15 was due to the punched in this area bottom 9 only a minimal Lot make available.
  • the partition 8 along a longitudinal direction (see. Fig. 3 and 4 ) or along a transverse direction (cf. Fig. 2 ) of the bottom 9 are used, wherein in the latter case, the partition wall 8 is positioned between two flat tubes 11 through which coolant flows.
  • a dividing wall groove 16 for receiving the dividing wall 8 is provided in the bottom 9.
  • the flat tubes 11 themselves are designed as two-chamber tubes, wherein the between the two chambers 17 and 17 '(see. Fig. 2 to 4 ) the partition wall 15 described above is arranged. This can be formed as a bridge or as a fold, which of course is also conceivable that the entire flat tube 11 is formed as extruded or welded flat tube 11.
  • a wall thickness of the soil is between 0.6 and 2.5 mm, preferably between 0.8 and 1.5 mm.
  • a passage width b (cf. Fig. 5 ) is between 12.0 and 60 mm, more preferably between 16 and 45 mm. This is a standard range for such a draft width and a typical range for radiators in vehicles, which in turn results from the available space and the required heating power.
  • a depth t D of the passages 10 is between 1.0 and 5.0 mm, preferably between 1.0 and 2.0 mm. This results from the typical Flachrohrab Wegen for radiators, whereby a compromise from coolant-side pressure drop and heat transfer of the flat tubes can be achieved.
  • the invention also relates to the bottom 9, the passages 10 of which are produced exclusively by means of tearing hot of an associated tearing punch.
  • the bottom 9, the passages 10 of which are produced exclusively by means of tearing hot of an associated tearing punch.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) mit zu einem Sammelkasten (2,3) gehörenden Boden (9), in welchem Durchzüge (10) zur längsendseitigen Aufnahme von Flachrohren (11) vorgesehen sind und mit einer Trennwand (8). Eine verbesserte Herstellbarkeit lässt sich dadurch erreichen, dass die Durchzüge (10) ausschließlich mittels Reißen hergestellt sind und dadurch entlang ihres gesamten Umfangsrandes (13) einen aufgestellten Kragen (14) aufweisen, über welchen sie mit dem jeweils zugehörigen Flachrohr (11) und der Trennwand (8) verlötet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem zu einem Sammelkasten gehörenden Boden, in welchem Durchzüge zur längsendseitigen Aufnahme von Flachrohren vorgesehen sind sowie mit einer Trennwand, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Bodens eines Wärmeübertragers.
  • Aus der DE 10 2005 058 177 A1 ist ein gattungsgemäßer Wärmeübertrager mit einem zu einem Sammelkasten gehörenden Bodenteil bekannt, in dem Durchzüge zur längsendseitigen Aufnahme von Flachrohren vorgesehen sind. Der bekannte Wärmeübertrager weist darüber hinaus eine sich in Längsrichtung des Bodenteils erstreckende Trennwand zur Realisierung eines UT-Wärmeübertragers (U-Umlenkung in der Tiefe). Die einzelnen Durchzüge werden dabei wenigstens teilweise durch ein erstes Formgebungsverfahren und wenigstens teilweise durch ein zweites Formgebungsverfahren, das vom ersten Formgebungsverfahren unterschiedlich ist, hergestellt. Die beiden Verfahren sind dabei das Reißen und das Stanzen, wobei die beiden Vorteile der beiden Verfahren miteinander kombiniert werden sollen.
  • Aus der EP 1 728 038 B1 ist ein weiterer gattungsgemäßer Wärmeübertrager bekannt.
  • Wärmeübertrager, speziell Heizkörper, sind entweder einfach durchströmt oder besitzen eine Umlenkung in der Tiefe oder Breite. Durch eine Umlenkung des Kühlmittels befinden sich sowohl Kühlmitteleintritt als auch Kühlmittelaustritt am selben Sammelkasten. Der Vorteil einer Umlenkung in der Tiefe ist die gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels auf die gesamte Breite. Durch den sich ergebenden Kreuzgegenstrom mit der zu erwärmenden Luft ist die Leistung eines Wärmeübertragers mit Umlenkung in der Tiefe größer als bei einem Wärmeübertrager mit Umlenkung in der Breite. Zusätzlich ergibt sich durch die Kühlmittelumlenkung in der Tiefe ein homogeneres luftseitiges Temperaturprofil. Die Durchströmung des Wärmeübertragers in der Tiefe bzw. Breite wird dabei über eine Trennwand im Sammelkasten bewirkt. Abhängig von der Einbaulage der Trennwand (längs oder quer) erfolgt die Umlenkung in der Tiefe (Längstrennwand) oder in der Breite (Quertrennwand). Für eine Umlenkung in der Breite ist die Quertrennwand zwischen zwei mit Kühlmittel durchströmten Flachrohren positioniert. Eine Trennwandleckage ist als sehr kritisch zu bewerten, da diese zu einer Leistungsminderung und unter Umständen zu einer mangelhaften Funktion des Wärmeübertragers führt.
  • Damit eine Umlenkung in der Tiefe möglich ist, muss mindestens ein Zweikammerrohr als Flachrohr verwendet werden. Im Sammelkasten ist die Längstrennwand so positioniert, dass der Steg/Falz zwischen den beiden Kammern von der Trennwand überdeckt wird. Der Boden ist mit einer Nut versehen, in welche die Trennwand gesteckt wird. Die Trennwand/Boden-Verlötung erfolgt somit über eine Art Nut-Feder-Verbindung. Im Bereich der Flachrohre ist die Kontur der Längstrennwand so gestaltet, dass die einzelnen Rohrenden von der Trennwand umschlossen werden und nur ein minimaler Spalt vorhanden ist. Um eine Trennwandleckage zu vermeiden, muss die Trennwand durch den Lötprozess mit den Flachrohrenden verlöten. Aus diesem Grund ist die Trennwand in der Regel mit einer Lotplattierung versehen. Aufgrund der vielen Lötverbindungen kann eine 100-prozentige Verlötung zwischen Flachrohr und Trennwand jedoch nicht immer zuverlässig gewährleistet werden.
  • Für das aus der aktuelle Bodendesign wird ein beidseitig lotplattierter Werkstoff eingesetzt. Die Herstellung der Bodendurchzüge erfolgt, beispielsweise gemäß der DE 10 2005 058 177 A1 , mittels zweier unterschiedlicher Formgebungsverfahren, wobei der Boden im Bereich der Trennwandnut gestanzt ist, d.h. es liegt eine Schnittkante ohne Lotplattierung vor. Außerhalb der Trennwandnut wird das Bodenmaterial durchgerissen. Bei einem gestanzten Durchzug muss das für die Flachrohr/Boden-Verlötung notwendige Lot allein durch die Flachrohrkontur zur Verfügung gestellt werden bzw. vom Bodenmaterial über Kapillarkräfte in die Flachrohr-/Bodenverbindung fließen. Besonders kritisch ist eine gelötete Flachrohr-/Bodenverbindung bei gefalzten Flachrohren, die einen Deltabereich aufweisen. Der Deltabereich entsteht an der Flachrohraußenkontur durch Abknicken/Umformen des Bandmaterials. Dadurch ergibt sich in der Flach-rohr/Boden-Verbindung in diesem Bereich ein höherer Lotbedarf, der mit Lot ge-füllt werden muss.
  • Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Wärmübertragern ist insbesondere, dass ein heutiges Bodendesign im Bereich der Flachrohr/Boden-Verbindung keine ausreichenden Einführschrägen am Boden zulässt und zudem in diesem Bereich nur äußerst aufwendig dicht verlötet werden kann. Zudem erfordert der Einsatz zweier unterschiedlicher Fertigungsverfahren auch den Einsatz zweier unterschiedlicher Fertigungswerkzeuge, wobei insbesondere die Stanzwerkzeuge sehr wartungsintensiv sind.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Wärmeübertrager der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche die Herstellung eines solchen Wärmeübertragers nicht nur vereinfacht, sondern auch kostengünstiger ermöglicht.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, Durchzüge zur längsendseitigen Aufnahme von Flachrohren in einem zu einem Sammelkasten eines Wärmeübertragers gehörenden Boden ausschließlich mittels Reißen herzustellen und nicht wie bislang durch einen kombinierten Stanz-/Reißprozess, wodurch die erfindungsgemäß hergestellten Durchzüge entlang ihres gesamten Umfangsrandes einen aus der Ebene der Durchzüge herausragenden, aufgestellten Kragen aufweisen, über welchen Sie mit dem jeweils zugehörigen Flachrohr und beispielsweise einer im Sammelkasten angeordneten Trennwand verlötet sind. Im Vergleich zu einem gestanzten Bereich eines bisherigen Durchzuges, insbesondere in einem Mittelbereich des Flachrohres, kann mit dem erfindungsgemäß ausschließlich mittels Reißen hergestellten Durchzugs ein ausreichendes Lotangebot im gesamten Durchzugsumfang bereitgestellt werden. Hierdurch kann auch eine besonders robuste Flachrohr/Bodenverbindung, das heißt insbesondere auch eine zuverlässig dichte Verlötung in diesem Bereich hergestellt werden. Hierdurch lässt sich das Risiko einer internen Leckage, wie dies bei dem im bisherigen Stanzbereich aufgrund des reduzierten Lotangebots befürchtet werden musste, deutlich reduzieren, da Verbindungsfehler ausschließlich noch dann auftreten, sofern das Flachrohr nicht ausreichend tief in den Durchzug eingesteckt sein sollte. Aufgrund der Tatsache, dass bei dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager die Durchzüge über die gesamte Durchzugsbreite gerissen, d.h. auch im Bereich der Trennwandnut gerissen sind, entsteht im gesamten Durchzugsbereich eine gleichmäßige Durchformung des Materials und dadurch eine konstante Überdeckung bzw. Lötfläche zwischen dem Durchzug und dem Flachrohr. Beim Reißen wird mit einem Stempel das Material plastisch bis zum Materialriss verformt und aufgestellt (durchgerissen). Insbesondere im bislang kritischsten Bereich, d.h. im Bereich der Trennwandnut, entsteht dadurch eine um ein Vielfaches größere Lötfläche (Glanzanteil), welche ein besonders zuverlässiges und damit auch dichtes Verlöten des jeweiligen Flachrohrs mit dem Rand des Durchzugs ermöglicht. Gleichzeitig entsteht durch das Reißen der Durchzüge eine umlaufende Einführschräge, welche sich positiv auf den Fügeprozess auswirkt, da das Einführen der Flachrohre in die Durchzüge erleichtert wird.
  • Da der Durchzug erfindungsgemäß nun vollständig gerissen ist, kann auch das bisher erforderliche, oftmals filigrane und insbesondere instandhaltungsintensive Stanzwerkzeug entfallen, sodass je Durchzug nur noch ein einziger und deutlich stabiler Reißstempel erforderlich ist.
  • Das Bodenmaterial ist dabei mindestens auf der Außenseite lotplattiert, wobei durch das Reißen der Durchzüge diese Lotplattierung auch im Bereich der Trennwandnut erhalten bleibt und damit für die Flachrohr-/Bodenverlötung zur Verfügung steht. Vor dem Löten sollten die Durchzüge selbstverständlich mit einem Flussmittel benetzt werden, welches im Lötprozess durch das aufgeschmolzene Lot verdrängt wird. Im insbesondere für Falzrohre kritischen Bereich (Delta-radius) ist durch den komplett gerissen Durchzug bereits ausreichend Lot im Durchzug vorhanden. Während des Abkühlvorgangs erstarrt dabei das Lot vor dem Flussmittel, wodurch Scheindichtheiten ausgeschlossen werden können.
  • Um die Anlage des Flachrohres an die Trennwand sicherstellen zu können, kann der heutige Distanzier- und Fügeablauf beibehalten werden, wobei auf der Seite mit der Trennwand die Enden der Flachrohre bündig mit den Durchzügen im Nutbereich gefügt werden. Dies kann beispielsweise mittels eines festen Anschlages erfolgen, der wiederum die Ausrichtung der Flachrohre vereinfacht, insbesondere durch eine Vereinfachung der Aufdrückwerkzeuge in einem Blockfertiger, da die Federfunktion der bisher erforderlichen Aufweitstempel zum Aufweiten der Flach-rohre entfällt. Die Toleranz in der Rohrlänge wird im Bodendurchzug auf der Umlenkseite durch die konstante umlaufende Überdeckung zwischen dem Durchzug und dem Flachrohr kompensiert. Dies ermöglicht insbesondere auch den Entfall eines bisher erforderlichen Flachrohrüberstandes und damit eine Materialeinsparung.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung erstreckt sich die Trennwand entlang einer Längsrichtung oder einer Querrichtung. Dies bedeutet, dass mit dem erfindungsgemäß hergestellten Boden sowohl ein UT-Wärmeübertrager als ein UB-Wärmeübertager hergestellt werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist in dem Boden eine Trennwandnut zur Aufnahme und Fixierung der Trennwand vorgesehen. Eine derartige Trennwandnut ermöglicht einerseits eine Positionierung und Fixierung der Trennwand und stellt andererseits die zur Fixierung der Trennwand erforderlichen Lötverbindungsflächen zur Verfügung. Eine derartige Trennwandnut kann mittels eines entsprechend ausgebildeten Prägestempels beim Herstellen des Bodens mit eingeprägt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Flachrohre als Zweikammerrohre ausgebildet, wobei zwischen den beiden Kammern eine weitere Trennwand, insbesondere ein Steg oder ein Falz vorgesehen ist. Dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager ist somit auch der Einsatz von bisher, insbesondere im Bereich einer Trennwandnut, lediglich kritisch zu verlötenden Falzrohren denkbar, da aufgrund des komplett gerissenen Durchzugs auch im Bereich der Trennwandnut ein absolut ausreichendes Lotangebot zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • Fig. 1
    einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 2
    eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers bei geöffnetem Sammelkasten UB-Ausführung (U-flow und Trennwand in Querrichtung),
    Fig. 3
    eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit einer UT-Ausführung (U-flow und Trennwand in Längsrichtung),
    Fig. 4
    eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch bei einer Explosionsdarstellung,
    Fig. 5
    eine Schnittdarstellung und eine Schrägansicht durch einen Boden des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
    Fig. 6
    eine Ansicht ähnlich der Fig. 3 sowie eine Detaildarstellung zur Verdeutlichung der komplett gerissenen Durchzüge,
    Fig. 7
    eine Schnittdarstellung im Bereich der Trennwandebene durch den erfindungsgemäßen Wärmeübertrager.
  • Entsprechend der Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager 1 einen oberen Sammelkasten 2, einen Wärmeübertragerblock 3, sowie einen unteren Sammelkasten 4 auf. Der Wärmeübertrager 1 ist dabei als UB-Wärmeübertrager oder als UT-Wärmeübertrager ausgebildet und besitzt demzufolge eine U-förmige Umlenkung eines Kühlmittels 5, was es ermöglicht, sowohl einen Einlass 6 als auch einen Auslass 7 ein und demselben Sammelkasten 2 anordnen zu können. Um eine derartige U-Strömung bewirken zu können, ist es erforderlich, im Sam-melkasten 2 eine Trennwand 8 (vgl. auch die Figuren 2 bis 6) vorzusehen, welche im Falle eines UT-Wärmeübertragers in Längsrichtung eines Bodens 9 (vgl. Fig. 3) und im Falle eines UB-Wärmeübertragers quer zur Längsrichtung des Bodens 9 angeordnet ist. Der Boden 9 besitzt eine Reihe von Durchzügen 10 zur längsendseitigen Aufnahme von Flachrohren 11. Im vorliegenden Fall ist somit der Wärmeübertrager 1 in vertikaler Richtung von Kühlmittel 5 durchströmt und quer dazu, d.h. im vorliegenden Fall horizontal von zu erwärmender bzw. zu kühlender Luft 12.
  • Erfindungsgemäß sind nun die Durchzüge 10 des Bodens 9 ausschließlich mittels Reißen hergestellt und besitzen dadurch einen entlang ihres gesamten Umfangrandes 13 aus der Ebene der Durchzüge 10 herausragenden, aufgestellten Kragen 14, über welchen sie mit dem jeweils zugehörigen Flachrohr 11 und der Trennwand 8 verlötet sind. Den Umfangsrand 13 und den entlang desselben aufgestellten Kragen 14 kann man besonders gut der Detaildarstellung 6 entnehmen.
  • Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten und lediglich teilweise gerissenen und im übrigen Bereich gestanzten Durchzügen, bieten die vollständig gerissenen Durchzüge 10 gemäß der Erfindung den großen Vorteil, dass diese insbesondere auch im Bereich der Trennwand 8 eine genügende Überdeckung und damit ein ausreichendes Lotangebot zur Verfügung stellen, durch welches eine zuverlässige und dichte Verlötung gewährleistet werden kann. Bei bisher in diesem Bereich gestanzten Durchzügen konnte das zur Verlötung erforderliche Lot ausschließlich von dem Flachrohr 11 bzw. der Trennwand 8 bereitgestellt werden, da ausschließlich diese bisher mit einem Lotauftrag versehen waren. Eine Überdeckung zwischen Flachrohren und Boden bei Wärmeübertragern gemäß dem Stand der Technik betrug im gestanzten Bereich der Trennwand lediglich 0,2 mm, wodurch nicht immer eine zuverlässige Verlötung möglich war. Durch die nunmehr ausschließlich mittels eines Reißstempels gerissenen Durchzüge 10, lässt sich der Boden 9 zudem kostengünstiger herstellen, da die bisher im Bereich der Trennwand 8 eingesetzten Stanzwerkzeuge aufgrund der filigranen Kontur der Trennwand 8 komplex und dadurch kostenintensiv waren. Darüber hinaus erfordern derartige Stanzwerkzeuge vergleichsweise hohe Instandhaltungskosten, welche nunmehr aufgrund des ausschließlichen Einsatzes von Reißstempeln komplett entfallen können.
  • Generell kann die Trennwand 8 an ihrer dem Boden 9 zugewandten Seite Ausnehmungen 18 (vgl. Fig. 3) aufweisen, welche jedoch derart dimensioniert sind, dass sie den jeweiligen Kragen 14 des Durchzugs 10 umgreifen und sowohl dicht mit der Trennwand 15 des Flachrohres 11 als auch mit dem Boden 9 verlötet sind.
  • Einen weiteren großen Vorteil bieten die erfindungsgemäß komplett gerissenen Durchzüge 10 dadurch, dass die Flachrohre 11 nicht mit Übermaß in die Durchzüge 10 eingesteckt werden müssen, sondern bündig mit diesen abschließen können. Hierdurch können nicht nur im Bereich der Flachrohre Material und damit Gewicht und Kosten eingespart werden, sondern es kann zudem auch ein positiver Einfluss auf eine Strömung im Sammelkasten 2 genommen werden, da nunmehr keine über die Durchzüge 10 in den Sammelkasten 2 hineinragenden Rohrenden mehr vorhanden sind, welche die Strömung unter Umständen negativ beeinflussen.
  • Einen weiteren großen Vorteil bieten die erfindungsgemäß ausschließlich gerissenen Durchzüge 10 dadurch, dass nunmehr auch gefalzte Flachrohre 11 eingesetzt werden können, bei welchen eine Trennwand 15 (vgl. die Figuren 4 bis 6) mittels eingefalzter Ränder des Bandmaterials hergestellt wird. Ein derartig gefalztes Flachrohr 11 besitzt nämlich im Bereich der Trennwand 15 Deltaradien, welche zur dichten Verlötung einen hohen Lotanteil erfordern. Gerade im Bereich der bisher gestanzten Durchzüge an der Stelle der Trennwand 15 war aufgrund des in diesem Bereich gestanzten Bodens 9 ein lediglich minimales Lotangebot vorhanden.
  • Wie bereits den Figuren 2 bis 4 zu entnehmen ist, kann die Trennwand 8 entlang einer Längsrichtung (vgl. Fig. 3 und 4) oder entlang einer Querrichtung (vgl. Fig. 2) des Bodens 9 eingesetzt werden, wobei in letzterem Fall die Trennwand 8 zwischen zwei mit Kühlmittel durchströmten Flachrohren 11 positioniert wird. Zur besseren Positionierung und Fixierung der Trennwand 8 am Boden 9 ist im Boden 9 eine Trennwandnut 16 zur Aufnahme der Trennwand 8 vorgesehen. Die Flachrohre 11 selbst sind dabei als Zweikammerrohre ausgebildet, wobei die zwischen den beiden Kammern 17 und 17' (vgl. Fig. 2 bis 4) die zuvor beschriebene Trennwand 15 angeordnet ist. Diese kann als Steg oder als Falz ausgebildet werden, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass das gesamte Flachrohr 11 als extrudiertes oder geschweißtes Flachrohr 11 ausgebildet ist.
  • Eine Wandstärke des Bodens liegt dabei zwischen 0,6 und 2,5 mm, bevorzugt zwischen 0,8 und 1,5 mm. Hierdurch kann ein vernünftiges Verhältnis bezüglich der Kosten/Nutzen (Festigkeit des Bauteils, Herstellbarkeit, Montierbarkeit) erreicht wird.
  • Eine Durchzugsbreite b (vgl. Fig. 5) liegt dabei zwischen 12,0 und 60 mm, besonders bevorzugt zwischen 16 und 45 mm. Dies ist ein Standardbereich für eine solche Durchzugsbreite und ein typischer Bereich für Heizkörper in Fahrzeugen, der sich wiederum aus dem zur Verfügung stehenden Bauraum und der geforderten Heizleistung ergibt.
  • Eine Tiefe tD der Durchzüge 10 liegt dabei zwischen 1,0 und 5,0 mm, bevorzugt zwischen 1,0 und 2,0 mm. Diese ergibt sich aus den typischen Flachrohrabmessungen für Heizkörper, wodurch ein Kompromiss aus kühlmittelseitigem Druckabfall und Wärmeübergang der Flachrohre erzielt werden kann.
  • Generell betrifft die Erfindung auch den Boden 9, dessen Durchzüge 10 ausschließlich mittels Reißen, das heiß eines zugehörigen Reißstempels, hergestellt wird. Hierdurch verbilligt sich nicht nur die Herstellung des Bodens 9, sondern es kann auch ein um den Durchzug 10 komplett umlaufender Kragen 14 insbesondere im Bereich der Trennwand 8 bzw. der die beiden Kammern 17, 17' trennenden Trennwand 15, geschaffen werden, welcher eine zuverlässige und dichte Verlötung der Flachrohre 11 mit dem Boden 9 und der Trennwand 8 ermöglicht. Da ein ausreichendes Lotangebot am gesamten Umfangsrand 13 des Durchzuges 10 bereitgestellt werden kann. Dadurch kann auch das Risiko einer internen Leckage deutlich minimiert werden, da Undichtigkeiten ausschließlich dann auftreten kann, sofern das Flachrohr 11 nicht ausreichend tief in den jeweiligen Durchzug 10 eingesteckt wurde. Dies kann jedoch mittels entsprechender Anschläge zuverlässig vermieden werden. Zugleich kann auch die Länge der einzelnen Flachrohre reduziert werden, da der bisher erforderliche Rohrüberstand zur Herstellung einer sicheren Verlötung nun nicht mehr erforderlich ist. Hierdurch lassen sich nicht nur Kosten, sondern auch Gewicht einsparen.
  • Durch den festen Anschlag im Bereich der Durchzüge 10 kann auch ein unerwünschtes Verschieben der Flachrohre 11 bei der Montage des Wärmeübertragers 1 vermieden werden, was dazu beiträgt, eine Taktzeit zu reduzieren und insbesondere auch eine Messeinheit erübrigt. Durch einen komplett gerissenen Durchzug 10 besteht zudem die Möglichkeit, auf das Kalibrieren der Flachrohrenden durch Aufweitstempel zu verzichten, sodass auch derartige Aufweitstempel nicht mehr erforderlich sind. Aufgrund des umlaufenden Kragens 14, der zudem das Einführen der Flachrohre 11 in den jeweils zugehörigen Durchzug 10 erleichtert, können der Montage des Wärmeübertragerblocks auch beide Böden 9 gleichzeitig aufgedrückt werden, da ein leichtes Rohrverschieben sich nicht derart signifikant auf eine Trennwandleckage auswirkt, wie beim heutigen Design. Hierdurch kann ebenfalls eine Reduzierung der Taktzeit erreicht werden.

Claims (11)

  1. Wärmeübertrager (1) mit zu einem Sammelkasten (2,3) gehörenden Boden (9), in welchem Durchzüge (10) zur längsendseitigen Aufnahme von Flachrohren (11) vorgesehen sind und mit einer Trennwand (8),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Durchzüge (10) im Boden (9) ausschließlich mittels Reißen hergestellt sind und dadurch entlang ihres gesamten Umfangsrandes (13) einen aufgestellten Kragen (14) aufweisen, über welchen sie mit dem jeweils zugehörigen Flachrohr (11) und der Trennwand (8) verbunden, insbesondere verlötet, sind.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Trennwand (8) entlang einer Längsrichtung oder einer Querrichtung des Bodens (9) erstreckt.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennwandnut (16) zur Aufnahme der Trennwand (8) vorgesehen ist.
  4. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (11) als Zweikammerrohre ausgebildet sind, wobei zwischen den beiden Kammern (17,17') eine Trennwand (15), insbesondere ein Steg oder ein Falz, vorgesehen ist.
  5. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (8) Ausnehmungen (18) aufweist, wobei diese Ausnehmungen (18) mit der Trennwand (15) und mit dem Kragen (14) verlötet sind.
  6. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass zumindest ein Flachrohr (11) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, und/oder
    - das zumindest ein Flachrohr (11) als extrudiertes, geschweißtes oder gefalztes Flachrohr (11) ausgebildet ist.
  7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (11) bündig mit den Krägen (14) abschließen.
  8. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke des Bodens (9) zwischen 0,6 mm und 2,5 mm, bevorzugt zwischen 0,8 mm und 1,5 mm, liegt.
  9. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchzugsbreite b zwischen 12,0 mm < b < 60,0 mm, bevorzugt zwischen 16,0 mm < b < 45 mm, liegt.
  10. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der Durchzüge (10) zwischen 1,0 mm < tD < 5,0 mm, bevorzugt zwischen 1,0 < tD < 2,5 mm, liegt.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Bodens (9) mit Durchzügen (10) zur längsendseitigen Aufnahme von Flachrohren (11) vorgesehen sind, wobei die Durchzüge (10) ausschließlich mittels Reißen hergestellt werden und dadurch entlang ihres gesamten Umfangsrandes (13) einen aus der Ebene der Durchzüge (10) herausragenden, aufgestellten Kragen (14) aufweisen.
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