NO155161B - Roerfordeler og fremgangsmaate ved fremstilling av denne. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en rørfordeler, og mer spesielt en tilførsels- eller oppsamlingsbeholder i en varmeveksler, omfattende et hullegeme i form av et profilert rør utstyrt med et flertall av veggåpninger for innføring og festing av varmevekslerens rør, samt fremgangsmåte ved fremstilling av denne rørfordeleren.

Varmevekslere av ovennevnte type anvendt som f.eks. konden-satorer eller radiatorer i et kjøretøy, er i prinsippet fremstilt etter to metoder - lodding eller en mekanisk ekspansjon av rørene etter innføring av disse i fordeleren. Begge metodene kjennetegnes i dag ved en rekke problemer ved fremstilling av en pålitelig, fluidtett forbindelse med tilfreds-stillende mekanisk styrke. Spesielt de såkalte loddefrie radiatorer må som regel forsynes med tetningsringer, eventuelt lim i forbindelsen i tillegg til ekspansjon av rørene for å sikre en akseptabel, fluidtett kontakt.

DE 2448332 beskriver en varmeveksler for kjøretøy basert på en ren ekspansjonsforbindelse mellom rør og fordeler uten bruk av tilleggsgummitetning. Konstruksjonen er kjennetegnet ved et nøyaktig spesifisert samspill mellom en rekke para-metre som veggtykkelse, rørdiameter, materialstyrke, under-støttelseslengde m.fl. uttrykt i empiriske formler. Denne konstruksjon stiller høye toleransekrav til komponentene og er videre klart begrensende med hensyn til fritt material-valg, veggtykkelse, rørdiameter etc.

En videre ulempe ved den viste konstruksjonen ligger i den fremgangsmåte man anvender for å lage innfestningsåpninger i rørveggen på. Veggen "knekkes" inn og presses og trekkes et stykke innover for å danne en krage eller flense som skal sikre den nødvendige støte- eller anleggsflate for innfesting av varmevekslerrørene. Høyden på kragen er relatert til vegg-tykkelsen på fordeleren, noe som gir dårlige muligheter for å oppnå en adekvat kragehøyde på tynnveggede fordelerrør på grunn av begrenset disponibel materialmengde som kan for-flyttes i deformasjonsområdet.

Begrenset materialflyt er også ulempen ved de såkalte T-drill eller Flow-drill prosesser, hvor man ved hjelp av spesielle verktøy perforerer fordelerrøret og former en lav krage. Avhengig av verktøytype formes denne lave krage på undersiden eller både på undersiden og delvis også på utsiden av fordeleren. Ved de tilfeller hvor kragen rager inn i fordeler-røret medfører dette at det disponible, frie tverrsnittet i rørfordeleren blir redusert, og man får økt trykktap i varmeveksleren på grunn av turbulente strømninger i fordeleren.

Ved lodding av varmevekslerrørene til slike rørfordelere opp-står det i tillegg til de ovennevnte ulemper også en del andre problemer. På grunn av den korte kragen inntreffer ofte inntrengning av lodde-materiale og fluks inn i fordeleren langs rørene, noe som ytterligere bidrar til innsnevring av det disponible, frie tverrsnittet. Fluksrester som blir fanget inn på denne måten er det vanskelig å fjerne og virker dermed korrosjonsfremmende på komponentene. Videre er det vanskelig å oppnå en tett og stabil lodde forbindelse på grunn av den korte loddelengde. Ved de innragende loddekrager er det vanskelig å kontrollere varmemengde da oppvarming skjer hovedsakelig indirekte ved hjelp av varmeledning i rørene, i og med at selve .loddesonen er skjult i fordeleren. Over-oppheting av rørene med en mekanisk svekkelse av forbindelsen som følge av dette er derfor en overhengende fare som kan forårsake stor vrakprosent ved fremstilling av varmevekslere etter dette prinsippet.

Det er derfor hensikten med foreliggende oppfinnelse å frembringe en rørfordeler uten de ovennevnte ulemper og begrens-ninger, som gir mulighet for anvendelse av tynnveggede rør i varmeveksleren samt sikrer en overlegen fluidtett og fast

forbindelse med rørene.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å frembringe en ny metode for fremstilling av rørfordeleren som optimaliserer dens dimensjonering og gir mulighet for direkte oppvarming av sammenføyningenssonene ved påfølgende lodding av varme-vekslerrørene til rørfordeleren.

Eri videre hensikt med oppfinnelsen er å frembringe en rørfordeler uten innsnevring av dens indre tverrsnitt.

Disse og andre hensikter oppnås i henhold til foreliggende oppfinnelse med en rørfordeler og fremstillingsmetode som angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1-5.

Med henvisning til vedlagte tegninger, Fig. 1-5, skal oppfinnelsen i det følgende beskrives detaljert i forbindelse med eksempler på utførelse av rørfordeleren og enkelte trinn i dens fremstilling.

Fig. 1 viser skjematisk et avsnitt av rørfordeleren,

Fig. 2-4 illustrerer skjematisk de enkelte trinn i frem-stillingsprosessen, og Fig. 5 viser i snitt gjennom varmeveksleren en annen variant av rørfordelerens utforming med loddede varmevekslerrør.

På Fig. J vises det skjematisk en rørfordeler (J) som ifølge oppfinnelsen omfatter et ekstrudert, eventuelt trukket, hullegeme vist på bildet som et profilrør (?) utformet med et integrert, utvendig langs rørets lengdeakse forløpende fremspringsparti (3). Videre sees på bildet to av forbindelses-kragene eller flensene (4) for innfesting av varmevekslerrør til fordeleren forkoblet sammen ved hjelp av fremspringspartiet.

Utforming av rørfordeleren (J) med forbindelsesflensene (4) blir nå nærmere beskrevet med henvisning til Fig. 2, 3 og 4.

Fig. 2 viser skjematisk første trinn i en prosess for å forme flensene i det utvendig forløpende fremspringsparti (3) på et ekstrudert/trukket profilrør (?) som ved hjelp av et skjære-, stanse- eller presseverktøy (5) utsettes for en perforer-ingsoperasjon. Man splitter eller oppslisser fremspringspartiet (3) på et flertall av forutbestemte steder med tverrgående åpninger (3?), som vist på Fig. 3. Disse smale åpninger (3?), som munner ut nede i rørets (?) kavitet, danner utgangspunkt for neste stanse-/presseoperasjon ved hjelp av et nytt verktøy (6) for å omforme åpningene (3?)

til en forbindelsesflense med ønsket diameter.

Som det fremgår av tegningene, er det materialet fra fremspringspartiet og ikke fra selve profilrørets vegger som anvendes ved forming av flensene. Dette gir mulighet for en optir.al dimensjonering av profilrøret og materialbesparelse, i og med at diameteren på flensene kan komme opp til fem ganger bredden på fremspringspartiet avhengig av veggtykkelse og utforming på den ferdige kragen.

På Fig. 4 vises det skjematisk en avsluttende presseoperasjon, hvor man ved hjelp av et nytt verktøy (7) påfører flensen (4) den endelige fasong og diameter, f.eks. med konisk utformet loddekrage på toppen av flensen. Antall presse-/stanseoperasjoner bestemmes av den endelige tykkelse på flensens vegger samt dens fasong, hvor man kan variere mellom sylindriske/koniske vegger, eventuelt en kombinasjon av disse. Samtlige trinn i denne kalddeformasjonsprosessen foregår under en utvendig understøttelse av profilrøret,

som gir et formstabilt mothold (ikke vist på figurene).

De anvendte verktøy kan være konstruert for at formingen

av alle flensene på'rørfordeleren skal skje i én operasjon pr. prosesstrinn.

Fig. 5 viser i et vertikalt snitt en mulig utførelsesvariant av rørfordeleren ifølge oppfinnelsen. Rørfordeleren (]) er fremstilt som to koekstruderte profilrør (?,?') som representerer henholdsvis et tilførsels- og et tilbakeføringsrør (ledning) for sirkulasjon av kjølemedium i en varmeveksler, f.eks. en kondensator. De to rørene (2,?') er forbundet med hverandre via sine respektive innfestningsflenser (4,4') ved hjelp av såkalte hårnålrør (8). To benpartier (8J,82) på hår-nålrøret (8) er etter innføring i flensene (4,4'), som gir den nødvendige støtte og fikserer hårnålrøret (8) i rørfor-deleren, fast forbundet med disse ved lodding vist på figuren som lodderinger (9) i loddekrager (41) utformet med koniske vegger på toppen av flensene. Benpartiene (8J,82) er innført i rørfordelerens flenser bare til en slik dybde at de ikke representerer noen innsnevring av det disponible tverrsnitt på rørene (2,2 ' ).

Som det fremgår av ovenstående beskrivelse og de vedlagte tegninger, sikrer en rørfordeler ifølge foreliggende oppfinnelse en rigid varmevekslerkonstruksjon selv ved anvendelse av ekstremt tynnveggede rør. Dette er et resultat av to nye, spesielle trekk som er karakteristiske for rørfor-deleren: fleksibilitet med hensyn til valg av en adekvat høyde på forbindelsesflensene (anleggsflate for varmeveksler-rør) og en forkobling mellom de enkelte flensene via det integrerte, forløpende fremspringsparti på profilrøret som virker avstivende for de tilgrensende flenser. Dette kom-binert med den ovenfor omtalte opprettholdelse av det frie tverrsnittet i rørfordeleren fører til en optimal dimensjonering av robuste, kompakte varmevekslere og gir samtidig mulighet for å anbringe skillevegger i rørfordeleren for å påvirke/regulere strømningsforholdene i varmeveksleren. Et ytterligere trekk ved fremstillingsmetoden ifølge oppfinnelsen er den gradvise påføring av materialdeformasjon som kald deformasjon, noe som fører til økt materialstyrke i fordeleren. Ved en eventuell oppheting under påfølgende lodde-operasjon vil det inntreffe kun en slags (myk)glødning til-bake til utgangspunktet før deformasjonen og ikke material-svekkelse, som er kjent fra teknikkens stand.

Claims (5)

1. Rørfordeler, spesielt en tilførsels- eller oppsamlingsbeholder i en varmeveksler, omfattende et hullegeme i form av et profilert rør (2) med et flertall av veggåpninger for innføring av varmevekslerens rør, karakterisert ved at det profilerte rør (2) er utstyrt med utvendig, langs dets lengdeakse forløpende fremspringsparti (3) som utgjør en integrert del av innfest-ninqsflenser (4) for varmevekslerrørene, og hvor diameteren på flensene er større enn bredden på fremspringspartiet.

2. Rørfordeler ifølge krav 1, karakterisert ved at diameteren på flensene (4) utgjør fra 1,5 til 5,0 av bredden på fremspringspartiet (3). ,.

3. Fremgangsmåte ved fremstilling av rørfordeler, spesielt en tilførsels- eller oppsamlingsbeholder i en varmeveksler, omfattende et hullegeme i form av et profilert rør (2) med et flertall av veggåpninger, karakterisert ved at det profilerte røret (2) fremstilles ved ekstrudering eller trekking med ett eller flere integrerte, utvendig forløpende fremspringspartier (3), fremspringspartiet perforeres med et forutbestemt antall åpninger (32), og hvor åpningene deretter i ett eller flere trinn utsettes for en kald formingsoperasjon som omdanner åpningene til innfestningsflenser (4) av ønsket diameter og lengde.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at perforeringen av fremspringspartiet (3) utføres som en skjære- eller stanseoperasjon.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kaldformingen av åpningene (32) utføres som stanse-eller presseoperasjon.