DE2322353C3

DE2322353C3 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2322353C3
Application number: DE2322353A
Authority: DE
Inventors: Andre Meudon Hauts-De- Seine Chartet (Frankreich)
Original assignee: S.A. Des Usines Chausson, Asnieres, Hauts-De-Seine (Frankreich)
Priority date: 1972-05-04
Filing date: 1973-05-03
Publication date: 1980-01-24
Also published as: BE798708A; DE2322353B2; DE2322353A1; US3960210A; GB1423854A; JPS57132988U; JPS4954950A; FR2183375A5; ES414264A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit einem durch Rohrplatten verbundenen, zwischen den Rohren Kühlrippen einschließenden Rohrpaket, M welches von seitlichen Backen zusammengehalten ist, die jeweils eine dem Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen dienende quer verlaufende Falte aufweisen und die jeweils an den Rohrplatten befestigt sind.

Wenn man einen ganzen SVärr ^tauscher, d. h. die Umlaufrohre, die Heiz·· oder Kühlrohre, die mit diesen Rohren verbunden sind, die Rohrplatten, in welche die Enden der Rohre einmünden, die Wasserbehälter, die die Rohrplatten überdecken, und die sich beiderseits des Radiatorbündels erstreckenden seitlichen Backen in einem einzigen Arbeitsgang lötet, so müssen alle Einzelteile des Wärmetauschers während des Lölvorgangs unter sehr leichtem Druck gehalten werden, der auf die beiden Wasserbehälter ausgeübt wird, um diese leicht einander anzunähern. Dieser Druck muß groß genug sein, um die Teile aneinander angedrückt zu halten, jedoch zu klein, um dauernde Verformungen der Teile des Wärmetauschers hervorzurufen.

Zudem ist so vorzugehen, daß die Wärmeausdehnung, ^ν> welcher der Wärmetauscher unterliegt, wenn er auf die Löttemperatur erwärmt wird, keine dauernde Verformung bestimmter Teile, insbesondere der Rohre oder der Backen, hervorruft, da diese Teile sich verschieden stark in der Wärme ausdehnen. ^

Zudem soll die Verbindung zwischen den Rohrplatten und den Backen sehr widerstandsfähig sein, damit die einwirkenden Kräfte so weit wie möglich auf die Backen und die Rohrplatten, oder auch auf die festen Wasserbehälter, übertragen werden, wenn der Wärmetauscher beispielsweise in einem Fahrzeug verwendet wird, damit sich die doch beträchtlichen mechanischen Kräfte nicht auf die Rohre, die Kühlschlangen und die Verbindungen zwischen den Rohren und den Rohrplatlen auswirken, welche die empfindlichsten Teile des ^h'< Wärmetauschers darstellen.

Die ersten Überlegungen betreffen nun nicht nur die Art der zur Herstellung der einzelnen Teile des Wärmetauschers verwendeten Metalle oder Metallegierungen, sondern sind auch von besonderer Bedeutung, wenn diese Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, da beim Löten bei hohen Temperaturen von ca. 600⁰C, d. h. bei Temperaturen, bei welchen die Wärmeausdehnung der einzelnen Teile beträchtliche Werte annimmt, das Aluminium, aus dem diese bestehen, nur noch eine sehr viel geringere mechanische Widerstandsfähigkeit aufweist, da diese Temperatur der Schmelztemperatur von Aluminium sehr nahe k^mmt

Bei dem eingangs beschriebenen, aus der US-PS 29 33 291 bekannten Wärmetauscher befindet sich die dargestellte und beschriebene Backe völlig frei vom Rohrpaket und ist über eine Falte mit den Rohrplatten bzw. dem Wasserbehälter verbunden. Durch diese Falte »rfolgt ein Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Backen und des Rohrpakets. Diese Ausbildung hat jedoch zur Folge, daß zwar eine Relativverschiebung zwischen dem Rohrpaket und den Backen bei Auftreten der verschiedenen Wärmeausdehnungen erfolgen kann. Diese flexible Verbindung der Backen mit dem übrigen Teil des Kühlers hat jedoch zur Folge, daß der gesamte Verband des Kühlers nach dem Löten, bzw. während des Betriebes eine entsprechend geringe Gesamtfestigkeit hat. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Kühler an den Backen, die das Gesamtsystem eigentlich versteifen sollen, an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt werden soll.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß einerseits die Verbindung der Backen mit den Rohrplatten derart erfolgt, daß beim Löten ein Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnung erfolgen kann und daß andererseits nach dem Löten eine feste Verbindung der Rohrplatten und des Rohrpakets mit den Backen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ergebenden Merkmale im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Entsprechend dieser Lösung erfolgt eine Anlage der Lasche der Seitenwangen neben der Falte entweder bei der getrennten Lasche auf der Backe oder auf den Kühlstangen. Dies bedeutet aber, daß während der Erwärmung des Materials auf Löttemperatur ein Ausgleich der Wärmeausdehnung erfolgen kann, aber im Auflagebereich dann ein Verlöten erfolgt, so daß im zusammengelöteten Zustand die ausgleichende Wirkung der Falte nicht mehr zur Geltung kommen kann und insofern eine relativ feste Verbindung mit den übrigen Teilen des Kühlers gewährleistet ist. Somit kann der gesamte Kühler über die Backen an der Karosserie befestigt werden, ohne daß der Kühler während des Betriebes, insbesondere während des Fahrens des Fahrzeuges beschädigt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilaufriß, teilweise im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 2 einen Fig. I entsprechenden Teilaufriß, jedoch um 90° gedreht, und

Fig. 3 einen Tcilaiifriß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Bei dem dargestellten Aiisfiihrwngsbeispicl stehen die Rohre 1 des Wärmetauschers, zwischen denen die

Kühlschlangen 2 angeordnet sind, an ihren Enden mit Rohrplatten 3 in Eingriff, welche von Wasserbehältern 4 umgeben sind, und die untereinander an ihren Schmalseiten mittels seitlichen Backen 5 verbunden werden müssen, die ein U-förmiges Profil aufweisen können, so daß sie eine hohe mechanische Widerstandskraft aufweisen und als Stützteile für den gesamten Wärmetauscher dienen können.

Um die Befestigung der Backen 5 mit den Rohrplatten 3 sicherzustellen, befestigt man — beispielsweise an den Elektroschweißpunkten 6 — Laschen

7 an den Backen 5. Die Laschen 7 sind so gestaltet, daß sie zumindestens eine Falte 8 in Form eines Rohrbogens oder in ähnlicher Form aufweisen. Sie weisen jeweils an ihrem freien Ende eine Verlängerung 7a auf, die den umgeschlagenen Laschen 3a entsprechen, die die Schmalseiten der Rohrplatten 3 begrenzen.

Die Falte 8, oder jede der Falten 8, falls mehrere vorhanden sind, können Einschnitte 8a aufweisen, welche bewirken, daß die Laschen 7 in Höhe jeder Falte

8 sehr elastisch sind und somit leicht in axialer Richtung verformt werden können. Der sich zwischen der Falte 8 und der Rohrplatte 3 erstreckende Abschnitt dc r Lasche 7 stützt sich auf dem entsprechenden Ende der Backe S im Bereich 9 ab. Zudem können ein oder mehrere Löcher 10 einmal in der Lasche 7 und dann auch in der Backe 5 vorgesehen sein.

Der Wärmetauscher wird nun folgendermaßen zusammengefügt und gelötet:

Nach dem Zusammenfügen der Rohre 1 mit den Kühlschlangen 2 stehen die Rohre mit zwei Rohrplatten 3 in Eingriff, worauf die zuvor jeweils an ihren Enden mit den Laschen 7 versehenen Backen 5 montiert werden. Die Enden 7a der Laschen 7 werden nun an den umgeschlagenen Laschen 3a der Rohrplatten 3 an Elektroschweißpunkten 11 befestigt, wodurch eine mechanische Verbindung der Backen 5 mit den Rohrplatten 3 sichergestellt ist, die nun mit den Backen S und den Laschen 7 so verankert sind, daß eine Verschiebung der Rohrplatten 3 bezüglich der Rohre 1 verhindert wird.

Schließlich werden die Wasserbehälter 4 eingefügt und mit den Rohrplatten 3 in geeigneter Weise, insbesondere mittels der kleinen Laschen 12 befestigt, welche auf einen Außenrand 13 des Wasserbehälters 4 zurückgeschlagen sind.

Der vollständig zusammengefügte Wärmetauscher, dessen einzelne Teile mechanisch untereinander in der vorbeschriebenen Weise verbunden sind, wird nun mit einem Flußmittel behandelt und anschließend einem Lötvorgang unterworfen, Λ. h. er wird auf die Temperatur erwärmt, bei welcher die Lötlegierung flüssig wird, die die den Wärmetauscher bildenden Teil ganz oder teilweise überzieht.
Beim Erwärmen der Lötlegierung auf ihre Schmelztemperatur kainn es vorkommen, daß sich die Rohre 1 in anderem Maß« als die Backen 5 ausdehnen, jedoch wird diese unterschiedliche Wärmeausdehnung durch die Falte bzw. Falten 8 kompensiert, die sich verformt, ohne daß sich störende Kräfte auf den Schnittpunkt zwischen

ίο den Enden der Rohre 1 und der Rohrplatte 3 ausüben können, die bewirken könnten, daß die Rohre 1 geknickt werden oder außer Eingriff mit den Rohrplatten 3 gelangen.

Nun wird der Wärmetauscher abgekühlt, so daß sich das Lot verfestigt und die Verbindung aller Teile des Wärmetauschers sicherstellt. Während der Abkühlung der Lötnähte werden auch die Laschen 7 entlang des vorbeschriebenen Bereichs 9 gelötet, so daß eine starre Verbindung zwischen den Laschen 7 und der Rohrplatte jenseits der Falte 8 zustande kommt

Die Löcher 10 erleichtern das möglicherweise erfolgende Waschen des Wärmetausehers, um diesen notfalls von Spuren des Flußmittels zu reinigen, die nach dem Löten haften geblieben sein können, und zudem ermöglichen sie eine leichte Nachprüfung, ob in Höhe des Abschnitts 9 eine saubere Lötung durchgeführt wurde. Zudem bilden sie Anhaltspunkte, um den Abstand zwischen den Rohrplatten 3 festzustellen, und um optisch zu prüfen, ob Verschiebungen erfolgt sind, die bei den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten zustande gekommen sein können.

Aus dem Vorhergehenden folgt, daß die Falten 8 im wesentlichen zur Kompensierung der unterschiedlichen Wärmeausdehnung dienen, die zwischen den Backen 5 und den Rohren 1 beim Löten auftreten kann, wobei die Falten 8 nun eine starre Verbindung zwischen den Backen 5 und den Rohrplatten 3 bilden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 werden zur Bildung der Einschnitte 8a geschnittene Abschnitte der Falte 8 zur Bildung von Laschen 14 verwendet, die zum Boden der Einschnitte 8a hin gebogen sind, so daß das Ende 15 der Laschen 14 mehr oder weniger elastisch gegen den gegenüberliegenden Boden des Einschnitts gedruckt wird.

Auf diese V/eise werden unterschiedliche Wärmeausdehnungen, wie auch bei dem anderen A'jsführungsbeispiel beschrieben, vermieden, jedoch wird beim Löten auch das Ende 15 der Laschen 14 ebenfalls angelötet, wodurch die Kontinuität und die Verstärkung der Backen 5 in axialer Richtung sichergestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Wärmetauscher mit einem durch Rohrplatten verbundenen, zwischen den Rohren Kühlrippen einschließenden Rohrpaket, welches von seitlichen Backen zusammengehalten ist, die jeweils eine dem Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen dienende quer verlaufende Falte aufweisen und die jeweils an den Rohrplatten befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Falte (8) eine auf einer Seite festgelegte Überbrückung bildet, deren andere Seite sich beim Lötvorgang mit dem Material der Backe (5) fest verbindet.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Backe (5) und der '⁵ Rohrplatte (3) eine die Falte (8) bildende Lasche (7) verbunden ist und die Überbrückung durch die Backe (5) gebildet ist
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Falte (8) durch die Backe (5) und die Überbrückung und ein aus einem Einschnitt (Sa) der Fafte (8) zum Boden des Einschnitts hin gebogenes Teil (14) gebildet ist.