DE3303681A1

DE3303681A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE3303681A1
Application number: DE19833303681
Authority: DE
Inventors: Robert P. 48033 West Bloomfield Mich. Fries; William 48076 Lathrup Village Mich. Melnyk
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: MCCORD HEAT TRANSFER CORP WALLED LAKE MICH US
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1983-08-18
Also published as: GB2114729B; US4485867A; FR2521276A1; GB8301281D0; GB2114729A; FR2521276B1; CA1183521A

Description

HOEGER, STEULREC-W

UHLANOSTRASSE ιλ c D 70OO STUTTGART ι

A 45 465 b Anmelder: Ex-CeIl-O Corporation

k - 176 2855 Coolidge

1. Februar 1983 Troy, Michigan 48084

USA

Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einem Kopfteil mit einer umlaufenden Wand, mit mehreren Reihen von Rohren₍, mit Befestigungseinrichtungen zum Befestigen des Kopfteils an den Enden der einzelnen Rohre, mit einem Tank, der gegenüber dem Kopfteil ausrichtbar ist und mit einer flachen Dichtung, welche zur Erzielung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses unter Druck zwischen dem Kopfteil und dem Tank festlegbar ist.

Die Erfindung befasst sich also mit einem Wärmeaustauscher bzw. einem Kühler mit mindestens zwei Reihen von Rohren, bei dem der Kopfteil bzw. jeder der beiden normalerweise am oberen und am unteren Ende der Rohre vorgesehenen Kopfteile mit dem zugehörigen Tank bzw. Sammelleitungsanschluß nicht verschweißt oder verlötet, sondern über mechanische Klemm- bzw. Verbindungseinrichtungen dichtend verbunden ist.

3ei den bisher bekannten lötfreien Kopfteil/Tank-Verbindungen werden entweder verschiedene, speziell profilierte Dichtungen verwendet, um eine sichere Dichtwirkung zu erreichen oder flache Dichtungen,

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die mit einer beträchtlichen Kraft zwischen ebenen Flächen des Tanks und des Kopfteils zusammengepresst werden, um die erforderliche Dichtwirkung zu erzielen. Beispiele für derartige lötfreie Kopfteil/Tank-Verbindungen finden sich in den US-PSen 3 583 478, 3 628 603, 3 027 142, 3 993 126 und 3 972 729.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher mit einer lötfreien Kopfteil/Tank-Verbindung anzugeben, bei dem sowohl auf speziell profilierte Dichtungen als auch auf einen überhöhten Klemmdruck verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmeaustauscher der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an dem Kopfteil angrenzend an die umlaufende Wand und zwischen benachbarten Reihen von Öffnungen für die Rohre durchgehende Nuten vorgesehen sind, welche am i^utgrund mit einer durchgehenden Vertiefung versehen sind, daß der Tank mit einer umlaufenden Wand und mit mindestens einer Zwischenwand·versehen ist, deren Verlauf dein Verlauf der Nuten des Kopfteils entspricht, daß die Wände des Tanks an ihreru freien Ende als Rippen ausgebildet sind, welche in Querschnitt die Form einer stumpfen, durch Schrägflächen begrenzten Spitze aufweisen und mit deren Hilfe die Dichtung in die Vertiefung der Nuten hineinpressbar ist, und daß Verbindungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Tank in seiner Lage bezüglich der umlaufenden Wand des Kopfteils festlegbar ist.

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Bei einem Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung wird durch die Konturen der Wände des Tanks einerseits und der Nuten des Kopfteils andererseits mit einer im unverformten Zustand flachen Dichtung bei relativ geringer Klemmkraft eine gute Dichtwirkung erzielt, was insofern sehr vorteilhaft ist, als einerseits die mechanische Beanspruchung des Dichtungsmaterials relativ gering ist, so daß sich eine hohe Lebensdauererwartung der Dichtungen ergibt, während andererseits die Dichtungen vergleichsweise einfach und billig herstellbar sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert bzw. sind Gegenstand des Unteranspruchs. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung;

Fig. 1Ά einen Teil-Querschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß Fig. 1 vor der Endmontage desselben;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Kopfteil des Wärmetauschers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Kopfteils gemäß Fig. 2 einschließlich angrenzender Teile des Wärmetauschers.

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1. Februar 1983

Im einzelnen zeigt Fig. 1 und 1A der Zeichnung wesentliche Elemente eines Wärmetauschers bzw. Kühlers 10 gemäß der Erfindung mit einem oberen metallischen Kopfteil 12, der mit einer Anzahl von Rohren 14 verbunden ist und mit dem ein Kunststofftank 16 lötfrei verbunden ist, wobei zwischen dem Kopfteil 12 und dem Tank 16 eine Dichtung 18 vorgesehen ist. Am unteren Ende des Kühlers 10 ist ein entsprechender unterer Kopfteil mit einem zugeordneten Tank vorgesehen.

Wie aus Fig. 2 und 3 deutlich wird, ist der Kopfteil 12 im wesentlichen rechteckig ausgebildet und besitzt einen umlaufenden Rand 20 (bzw. eine Wand) in dem (bzw. in der) längs der Oberkante in gleichmäßigen Abständen Einschnitte bzw. Nuten 2 2 vorgesehen sind. Angrenzend an beide Längs- und Querseiten des umlaufenden Randes 20 ist eine Nut 24 mit geraden Seitenflächen vorgesehen. Eine ähnliche Nut 26 mit geraden Seitenflächen ist längs der Längsmittellinie des Kopfteils 12 vorgesehen und reicht mit ihren beiden Enden jeweils zu den an den Quer- bzw. Schmalseiten verlaufenden Teilen der Nut 24. Die Nuten 24 und 26 besitzen auf ihrer gesamten Länge eine im Querschnitt bogenförmige bzw. nach unten ausgewölbte Vertiefung 28.

Zwischen der zentral angeordneten Nut 26 und den an den Längsseiten verlaufenden Teilen der Nut 24 liegen zwei gerade Reihen von in jeweils gleichen Abständen angeordneten Öffnungen 30, die jeweils von einem zylindrischen Flansch 32 umgeben sind.

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Die Rohre 14, die aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen geeigneten Material bestehen können, sind in den einzelnen öffnungen 30 montiert und so aufgeweitet, daß sich eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit den zugehörigen Flanschen 32 ergibt. Im einzelnen können an den Rohren ringförmig aufgeweitete Bereiche 34 und/ oder kegelförmig aufgeweitete Bereiche 36 vorgesehen sein, die unterhalb bzw. oberhalb der zugehörigen zylindrischen Flansche 32 liegen, so daß jedes Rohr in seinem Flansch 32 sicher festgelegt ist. Die Rohre 14 stehen insbesondere angrenzend an den oberen und den unteren Kopfteil mit flachen Kühlblechen bzw. Rippen 33 in Kontakt, die an den Rohren 14 festgelegt sind und in üblicher Weise der Verbesserung des Wärmeüberganges von den Rohroberflächen dienen.

Die Kunststofftanks 16 sind so ausgebildet, daß sie eine Einlaß- bzw. Auslaßleitung 40 besitzen, die ein freies Ende mit geeigneten Anschlußeinrichtungen 42 besitzt. Jeder Kunststofftank 16 besitzt eine umlaufende Wand 44 sowie eine in Längsrichtung verlaufende Zwischenwand 46, wobei auf der Außenseite der Wand eine Schulter 48 oder dergleichen vorgesehen ist. Angrenzend an den freien Rand der Wände 44 und 46 befinden sich Schrägflächen 50, die eine durchgehende stumpfe Spitze bzw. Rippe 52 bilden, welche mit der Vertiefung 28 der Nuten 24 und 26 auf der gesamten Länge derselben fluchtet.

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1. Februar 1983

Beim Zusammenbau des erfindungsgemäßen Kühlers 10 wird zunächst die Dichtung 18 in Form einer flachen,streifenförmigen Dichtung in die Nuten 24 und 26 eingelegt, wie dies Fig. 1A zeigt. Anschließend wird der Tank 16 auf den Kopfteil 12 und die Dichtung 18 derart abgesenkt, daß die Rippe 52 das mittlere Teilstück der Dichtung 18 in die Vertiefung am Nutgrund der Nuten 24 und 26 drückt, wie dies Fig. 1 zeigt. Wenn der Tank 16 in diese Lage gebracht ist, werden die zwischen den Nuten 22 liegenden Bereiche des Randes 20 nach innen auf die Schulter 28 an der Außenseite der umlaufenden Wand 44 umgelegt, wie dies in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet ist, um den Tank 16 in seiner Lage an dem zugehörigen Kopfteil 12 zu sichern.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß eine einfache, flüssigkeitsdichte und lötfreie Verbindung zwischen dem Tank und dem Kopfteil geschaffen wird, wobei eine zunächst flache Dichtung eingesetzt werden kann, die auch bei einer relativ schwachen Klemmkraft für eine hervorragende Dichtwirkung sorgt. Außerdem wird deutlich, daß dem Fachmann, ausgehend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

Claims

HOEGER, ; ^ ρ a t*s.n'?.a ν'κΜ,,τΈ·,,'" UMLANDSTRASSE 14 c D 7000 STUTTGART I A 45 465 b Anmelder: Ex-CeIl-O Corporation k■■- 176 2855, Coolidge

1. Februar 1983 Troy, Michigan 48084

USA

Patentan sprüche

Wärmeaustauscher mit einem Kopfteil mit einer umlaufenden Wand, mit mehreren Reihen von Rohren, mit Befestigungseinrichtungen zum Befestigen des Kopfteils an den Enden der einzelnen Rohre, mit einem Tank, der gegenüber dem Kopfteil ausrichtbar ist und mit einer flachen Dichtung, welche zur Erzielung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses unter Druck zwischen dem Kopfteil und dem Tank festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kopfteil (12) angrenzend an die umlaufende Wand (20) und zwischen benachbarten Reihen von öffnungen (30) für die Rohre (14) durchgehende Nuten (24,26) vorgesehen sind, welche am Nutgrund mit einer durchgehenden Vertiefung (28) versehen sind, daß der Tank (16) mit einer umlaufenden Wand (44) und mit mindestens einer Zwischenwand (46) versehen ist, deren Verlauf dem Verlauf der Nuten (24,26) des Kopfteils (12) entspricht, daß die Wände (44,46) des Tanks (16) an ihrem freien Ende als Rippen (52) ausgebildet sind, welche im Querschnitt die Form einer stumpfen, durch Schrägflächen (50) begrenzten Spitze aufweisen und mit deren Hilfe die Dichtung (18)

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1. Februar 1983

in die Vertiefung (28) der Nuten (24,26) hineinpressbar ist, und daß Verbindungseinrichtungen (22,48) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Tank (16) in seiner Lage bezüglich der umlaufenden Wand (20) des Kopfteils (12) festlegbar ist.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen einerseits Vorsprünge (22) längs des freien Randes der umlaufenden Wand (20) des Kopfteils (12) und andererseits eine Schulter (48) an der Außenseite der umlaufenden Wand (44) des Tanks (16) umfassen, auf welche vor Vorsprünge (22) nach innen umlegbar sind.

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