DE3044507A1

DE3044507A1 - Waermetauscher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3044507A1
Application number: DE19803044507
Authority: DE
Inventors: Zalman Philip Gurnee Ill. Saperstein
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1981-08-27
Also published as: MX151409A; BR8008018A; ES8203147A1; ATA580680A; DE3044507C2; FR2472158B1; CA1130790A; AT373384B; IT8050080A0; IT1127921B; JPS56130599A; JPH033160B2; ES256937U; SE8009005L; GB2065811B; SE467893B; ES497971A0; ES256937Y; FR2472158A1; GB2065811A

Description

Bei Wärmetauschern der hier betrachteten Art sind gewöhnlich zwei in einem Abstand angeordnete Rohrwände vorhanden, zwischen denen sich in Abständen Rohre erstrecken, durch welche Flüssigkeit zwischen zwei in einem Abstand angeordneten Behältern geleitet wird, an denen die Rohrwände ausgebildet sind. Über die Rohre, zwischen ihnen hindurch und gewöhnlich in Berührung mit vellenlinienförmigen Rippen wird Luft geleitet, um die durch die Rohre strömende Flüssigkeit abzukühlen. Sin Kraftfahrzeugkühler ist ein gutes Beispiel für einen solchen Wärmetauscher.

Viele dieser Wärmetauscher, insbesondere solche, deren Rohrwände und Rohre aus Messing und deren Verbindungsrxppen aus Kupfer bestehen, haben eine ungenügende Festigkeit, da die Verbindungen gewöhnlich gelötet sind und schlechte Kriech- und Ermüdungseigenschaften zeigen.

Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten sowohl bezüglich der Konstruktion als auch des Herstellungsver-

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fahrens dadurch vermieden, daß eine erste tragende Verbindung z.B. in Form eines Schweißmetalls vorhanden ist, das die Rohre an den Rerührungs- oder Annäherungspunkten mit den Rohrvänden verbindet, und daß dann ein dünner Dichtungsmittelüberzug aufgebracht wird, der etwa vorhandene kleine Undichtigkeiten wie Sprünge, Risse, Gasporen und dergl. gegen Leckverluste abdichtet.

x\ls Stand der Technik konnten die folgenden US-PSen ermittelt werden: ⁿ. ?70 864, '2 914 346, 3 078 55], 3 349 46-1, 3 496 629, 3 633 6CO, 2 3B9 041, 3 710 473, 3 750 747 und ?. 76Γ" 536. In vielen dieser Patentschriften werden die Probleme von i.prüngen, "isscn um! ähnlichen Leckstellen besprochen, docu kein« von r.V-aen brinrt cie Lösun?; durch Aufbringen eines dünnen jiichtungsmitteluberzuges in der Kärmetauscherbr.ugruppc.

^in /usführtmgsbeispiel der JLrfindung v.ird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Ss zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkühlers ;

Fig. 2 einen Teil einer Schrägansicht von Elementen des Kühlers nach Fig. 1; und

Fig. 3 den vergrößerten Teilschnitt 3-2 in Fig. 2.

Zu dem Kühler 10 nach Fig. 1 gehören ein oberer Behälter 11, ein in einem Abstand von diesem angeordneter unterer

und
Behälter 12,/in Abständen verteilte Rohre 13 von ovalem oder abgeflachtem Querschnitt, wobei benachbarte Rohre durch wellenlinienförmige Rippen miteinander verbunden sind, deren Scheitelabschnitte 15 in der üblichen V/eise durch Schweißen, Löten, Hartlöten oder dergl. an den Rohren 13 befestigt sind.

BAD ORIGINAL

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An den Behältern 11 und 12 sind die obere und untere Rohrwand 16 bzw. 17 ausgebildet, durch die sich die Rohrenden 13 erstrecken, wie in Fig. 2 anhand der oberen Wand 16 gezeigt. Die Xvände 16 und 17 sind je\veils mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch versehen, der in Fig. 3 als Teil der unteren V/and 17 dargestellt ist. Diese Flansche 11 grenzen ein Loch 22 ab, in das das Rohrende 23 hineinragt.

Dieses Rohrende 23 ist durch eine erste tragende Verbindung 24. an dem Flansch °1 befestigt. Diese Verbindung besteht aus zwei Teilen, und zwar erstens der Schweißverbindung 24 und zweitens dem Lötmittelüberzug 25 auf der Luftseite zwischen dem Rohr 1? und dem Flansch 21.

.Besteht äer Wärmetauscher aus Metall, haben die tragenden Verbindungen 2-1 vorzugs\/eise die Form von Schweißungen. Der Ausdruck "Schweißung" wird hier in seinem umfassendsten Sinn gebraucht; gewöhnlich erwärmt man die Metallteile und läßt die Metalle zusammenfließen. Bestehen die Teile aus Kunststoff - ein solcher Wärmetauscher kann auch aus festen Kunststoffteilen aufgebaut sein -, können die Teile in ähnlicher ^T. eise miteinander verbunden werden, indem man sie erwärmt, um die Schweißstelle auszubilden.

Nach dem Herstellen der ersten tragenden Verbindung 24 wird der zweite Teil der Verbindung angebracht, nämlich der Überzug oder die Schicht 25 aus Lötmittel.

Der Ilauptteil der Last zwischen den Rohrwänden 16 und 3.7 und den Rohren 13 wird von der ersten tragenden Verbindung ^ri4 aufgenommen. Das Dichtungsmittel 25 hat insbesondere dort, -wo es auf eine Schweißverbindung durch Löten oder Hartlöten aufgebracht ist, ebenfalls eine tragende Funktion. Sein Hauptzweck besteht jedoch darin, Leckstellen wie Risse, Sprünge, Gasporen und dergl. zu verschließen, wie sie entweder

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bei der Herstellung oder während des Gebrauchs entstehen. Obwohl der Hauptzweck des Dichtungsmittels 25 in der Vermeidung von sofort.oder später auftretenden Leckproblemen besteht, bewirkt es auch die Verteilung eines Teils der Kräfte zwischen den Rohren 1Ξ und den Rohrwänden 16 und und insbesondere derjenigen, die durch Innendruck und Temperaturveränderungen der Flüssigkeit auf die Innenwände der Hohre ausgeübt werden.

Bei den üblichen abgeflachten Bohren 13 der gebräuchlichen Kraftfahrzeugkühler, besonders wenn diese Rohre aus Messing bestehen, haben die Rohrwände 34 die Tendenz, sich infolge der Veränderungen des durch das Kühlmittel, normalerweise ".'asser, ausgeübten Innendrucks sowie durch Temperaturveränderungen voneinander weg auszudehnen und sich vieder in die z.B. in Fig. 2 gezeigte Lage zusammenzuziehen. Die erste Verbindung 24 nimmt diese Belastungen infolge der durch Druck- und Temperaturänderungen verursachten Ausdehnung und Zusammenziehung zuverlässig auf.

Die erfindungsgemäße Anordnung bewährt sich am besten bei Wärmetauschern, die aus Metallteilen bestehen, doch erweist sie sich auch bei Wärmetauschern aus verstärktem Kunststoff als zweckmäßig, die sich in zunehmendem Maße einführen. Ξο-v-oh 1 bei Kunststoff- als auch bei Metallteilen ist die V°rdindung 2o eine erste tragende Verbindung.. Das Dichtungsmittel 25 wirkt bei allen Ausführungsformen hauptsächlich als Dichtungsmittel, jedoch in zweiter Linie auch als zur Verteilung der Belastung dienendes Bauteil.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand des in den Figuren dargesteilen Ausführungsbeispiels beschrieben, doch be schränkt sie sich nicht auf die angeführten Einzelheiten, sondern gilt, soweit nicht anders angegeben, im weitesten Sinne für das durch die Patentansprüche gekennzeichnete Gebiet.

Der Patentanwalt:

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Claims

A N SPRÜCHE

Flüssigkeits/Luft-V/ärmetauseher, g e k e η η e i c h η e t durch eine Rohrwand (16, 18) mit mehreren in Abständen verteilten Löchern zur Aufnahme von Rohren, ein sich in jedes dieser Löcher erstreckendes, ein flüssiges Kühlmittel enthaltendes Rohr (13), eine erste tragende Verbindung (24), in der sich Lecköffnungen bilden können, zur Befestigung jedes "ohres in den Löchern der erwähnten Rohrwand, wobei die Luftseite der Verbindung der Luft ausgesetzt ist, sowie eine dünne Dichtungsmittelschicht (25) auf dieser Luftseite zum Verschließen aller etwa vorhandenen Undichtigkeiten gegen Leckverluste.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste tragende Verbindung (24) aus einem ersten Schweißmetall und der Dichtungsmittelüberzug (25) aus einem zweiten Schweißmetall besteht.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des zweiten Schweißmetalls niedriger liegt als derjenige des ersten Schweißmetalls.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schweißmetall Hartlot ist.

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5. "wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dfiß das zvreite Schwermetall v/eichlot ist.
o. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Uohrvände (1.6, 13) in einem Abstand angeordnet sind, zwischen denen sich die Rohre (13) erstrecken, vobei ein Ende jedes "ohres in ein Loch der entsprechenden /ana hineinragt, vobei die Rohre einen ovalen Querschnitt aufweisen und parallel zueinander in Abständen angeordnet 3o\.it: durch an ihren Seiten befestigte vellenlinienförmige .iippen (14) miteinander verbunden sind.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, άρ'.λ die erste tragende Verbindung (24) aus einem ersten "chv/eiömetall und das Dichtungsmittel (25) aus einem zv/eiten 3chv, eiiometall besteht.
3. ^Tärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, ätiü die liohrwände (16, 18) und die Rohre (17) aus Messing und die Rippen (14) aus Kupfer bestehen.
9. Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeits/Luft-V/ärmetauschers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Rohrwand mit mehreren in Abständen verteilten Rohraufnahmelöchern, Einführen eines Rohres zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels in jedes dieser Löcher, Herstellen einer ersten tragenden Verbindung, in der sich Lecköffnungen bilden können, zum Befestigen jedes Rohres an der Öffnung der Rohrwand, wobei die Luftseite der Verbindung der Luft ausgesetzt ist, sowie Anbringen einer dünnen Abdichtungsschicht auf der Luftseite, um jede etwa vorhandene Undichtigkeit gegen Leckverluste zu verschließen.

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10. Verfahren nach Anspruch 9,.dadurch gekennzeichnet, daß die erste tragende Verbindung aus einem ersten Schwermetall und das Dichtungsmittel aus einem zweiten bchweißmetall besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmittel aus dem zweiten Schweißmetall auf die Luftseite der Verbindung aufgebracht vird.
IL:. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des zveiten Schveißmetalls niedriger liegt als derjenige des ersten Schveißmetalls.
13. Verfahren nach Anspruch 10, drdurch gekennzeichnet, d«ß das erste Echveißmetall Hartlot ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schweißmetall Veichlot ist.

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