Wärmetauscher, insbesondere Wasser/Luft-Kühler aus Aluminium

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Bei Wärmetauschern dieser Art, insbesondere wenn die Flachrohre und die Rohrböden aus Aluminium bestehen, treten bei der Fertigung Probleme dadurch auf, daß die Flachrohre in den als Durchzügen bezeichneten schlitzartigen Öffnungen in den Rohrböden nach dem Löten nach innen eingefallen sind und dadurch nicht genügende Festigkeit und Dichtigkeit aufweisen. Dies tritt sowohl auf bei Flachrohren, die innen mit Turbulenzeinlagen bestückt sind, insbesondere aber bei Rohren ohne solche Turbulenzeinlagen. Bei relativ schmalen Flachrohren, die beispielsweise nur eine Breite von ca. 1 mm aufweisen, bringt die Anordnung von Turbulenzeinlagen nur noch einen Druckverlust mit sich, aber keinen Vorteil mehr hinsichtlich einer turbulenten Durchströmung. Solche schmalen Rohre werden daher in der Regel ohne Turbulenzeinlagen verwendet. Bei ihnen tritt das geschilderte Problem auf.

[0003] Zurückzuführen dürfte dieses Einfallen der Rohre beim Löten entweder darauf zu sein, daß sich die dünneren Rohre durch die beim Lötvorgang auftretende Erwärmung schneller als der Rohrboden erwärmen, sich aber wegen der Verklemmung in den Durchzügen nicht ausdehnen können und daher einbeulen. Möglich kann es auch sein, daß von der Herstellung der Flachrohre her noch Eigenspannungen in den Rohren vorhanden sind, die dann bei der Erwärmung während des Lötvorganges ebenfalls zum Einfallen der Rohre führen.

[0004] Es ist ein Wärmetauscher mit rechteckigen Rohren (DE 26 24 879 A1) bekannt, bei dem die Rohrenden in konische Öffnungen in Rohrböden hereingedrückt und durch Verformen von elastischen Kragen abgedichtet gehalten werden. Um hier den von den Krägen ausgeübten Druck ausgleichen zu können, sind in die Rohrenden Verstärkungen in Form von mäanderförmig gewundenen Streifen eingelegt. Eine solche Bauart ist aufwendig.

[0005] Es ist auch ein Wärmetauscher der eingangs genannten Art mit Ovalrohren bekannt (EP 0 176 729 A1), bei dem die längeren Seiten der Ovalrohre jeweils gegeneinander gerichtet sind. Um dort bei der Herstellung des Wärmetauschers ein Einfallen der Rohre nach dem Aufweiten zu verhindern, sind in die Rohre gesonderte Abstandshalter eingeführt, die die Rohrwandungen zumindest im Bereich ihrer Breitseiten abstützen. Das Einsetzen gesonderter Abstandshalter in die Rohrenden ist aufwendig und birgt auch die Gefahr in sich, daß die Abstandshalter nicht an der richtigen Stelle sitzen, wenn das Einsetzen nicht sorgfältig vorgenommen wird.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher dieser Art so auszubilden, daß das Einfallen der Rohre vermieden werden kann, ohne daß der Herstellungsaufwand zu groß wird.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 vorgesehen. Der Abstützsteg läßt sich auf diese Weise in besonders einfacher Weise herstellen. Die Laschen können in einfacher Weise durch Schnitt- und Formstempel ausgestanzt und umgebogen werden, die nach dem Einziehen der Rohre in ihre entsprechenden Durchzüge in den Rohrböden stirnseitig an den Rohrenden angreifen. Ein gesonderter Arbeitsgang wird dazu nicht notwendig. Das Ausstanzen und Umbiegen der Laschen kann mit dem Vorgang des Kassettierens, d.h. mit dem Vorgang des Einziehens der Rohre in den Rohrboden gekoppelt werden. Die Rohrenden können dabei durch die entsprechenden Schnitt- und Formstempel, die in der Bodenaufdrückaufnahme angeordnet werden können, entsprechend vorbereitet werden, ehe der Lötvorgang vorgenommen wird.

[0008] Dabei können die Laschen nach dem Patentanspruch 2 aus den gegenüberliegenden Rohrwänden ausgestanzt und gegeneinander gebogen werden. Bei einer solchen Ausführung ist es zweckmäßig, die Merkmale des Patentanspruches 3 vorzusehen, weil dann die oben angegebene Verfahrensweise beim Kassettieren besonders einfach wird.

[0009] Vorteilhaft kann es nach den Merkmalen des Anspruches 4 sein, nur einen oder auch mehrere aus zwei Laschen bestehenden Abstützsteg in der Mitte der Flachrohre vorzusehen. Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Abstützsteg ausreicht, dessen Breite, verglichen mit der in der größeren Ausdehnung gemessenen Rohrbreite, sehr klein gehalten werden kann. Eine nachteilige Beeinflussung des Durchströmvorganges ist daher nicht zu erwarten. Natürlich ist es auch möglich, Abstützstege zu mehreren nebeneinander, auch über die gesamte Rohrbreite verteilt, anzuordnen, wenn dies zweckmäßig erscheint. Nach den Merkmalen des Anspruches 5 können zusammen mit den Rohrenden, die in den Rohrböden verlötet werden, auch die beiden sich aneinander abstützenden Enden der Laschen verlötet werden.

[0010] Die Neuerung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teildraufsicht auf die Stirnenden von Flachrohren, die zur Bildung eines Wärmetauschers in einem Rohrboden gehalten sind,

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung des Schnittes nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 die Draufsicht _ teilweise verkürzt _ in Richtung des Pfeiles III auf eines der Rohre in der Fig.2.

[0011] Fig. 1 zeigt mehrere Flachrohre (1), die zur Bildung eines Wärmetauschers mit ihren Seitenflächen parallel zueinander angeordnet und mit den Enden in einem Rohrboden (3) gehalten sind. Der Rohrboden (3), der vorzugsweise aus Aluminium besteht, ist in bekannter Weise mit einem umlaufenden Bördelrand (7) versehen, in den der freie Rand eines haubenförmigen Wasserkastens, beispielsweise aus Kunststoff, dicht eingesetzt werden kann. Alle Flachrohre (1) weisen einen sehr schmalen, langen Durchströmungsquerschnitt auf, dessen Breite (a), (siehe Fig. 2), in der Größenordnung von wenigen Millimetern, vorzugsweise sogar in der Größenordnung von ca. 1 mm liegt. Auch die Flachrohre (1) bestehen aus Aluminium. Sie sind in gleichem Abstand zueinander angeordnet und lassen es in bekannter Weise zu, daß in dem Raum zwischen den beiden Rohrboden (der zweite Rohrboden ist nicht gezeigt) und zwischen den einzelnen Flachrohren (1) lamellenartig ausgebildete Bleche eingefügt werden, die später von der als Wärmetauschmedium dienenden Luft parallel zu den Seitenflächen der Flachrohre (1) durchströmt werden. Die Flachrohre (1) selbst werden, wenn es sich wie beim Ausführungsbeispiel um einen Wasser/Luft-Kühler für einen Fahrzeugmotor handelt, von Wasser durchströmt, das jeweils einem der nicht gezeigten Wasserkästen zugeleitet und von dem anderen Wasserkasten entweder umgelenkt oder dort abgeleitet wird.

[0012] Aus der vergrößerten Darstellung der Fig.2 und 3 wird deutlich, daß die als Durchzüge bezeichneten Öffnungen (2) von einer Seite des Rohrbodens (3) her leicht trichterförmig ausgebildet sind. In diese Öffnungen werden in bekannter Weise die Rohrenden (1a) der Flachrohre (1) eingeschoben. Sind alle Flachrohre (1) durch Einschieben ihrer Rohrenden in die zugeordneten Rohrböden (3) "kassettiert", dann kann durch einen mit der Rohrbodenaufnahme gekoppelten Schnitt- und Formstempel jeweils in der Mitte _ in der Ebene (M) der Fig. 1 _ von dem Stirnende (1b) der beiden gegenüberliegenden Rohrwände (4 und 4′) aus je eine Lasche (6, 6′) ausgestanzt werden. Die Laschen (6, 6′) werden gleichzeitig so umgebogen, daß sie mit ihren Stirnenden (6a bzw. 6a′), (Fig. 3), aneinanderliegen. Zu diesem Zweck wird zweckmäßig vorgesehen, die Rohrenden (1a) so weit über den Rohrboden (3) vorstehen zu lassen, daß dies mindestens der Hälfte der Breite (a) der Flachrohre (1) entspricht. Es steht dann genügend Material zur Verfügung, um die Laschen (6, 6′) auszustanzen und nach dem Umbiegen aneinander anliegen zu lassen.

[0013] Wie den Fig. 2 und 3 entnehmbar ist, entstehen durch diese Maßnahme in jedem Flachrohr (1) Abstützstege (5), die in der Mitte (M) der Flachrohre (1) liegen und die für eine Aussteifung der Rohrenden (1a) im Bereich der Rohrböden (3) sorgen. Diese Abstützstege (5) verhindern, daß beim anschließenden Lötvorgang, bei dem die Rohrenden (1a) mit den Rohrböden (3) verlötet werden, die nachteilige Erscheinung des Einbeulens der Rohrwände (4, 4′) nach innen auftritt. Die Flachrohre (1) können daher fest und dicht mit dem Rohrboden (3) verbunden werden. Gleiches gilt für den nicht gezeigten, den anderen Rohrenden zugeordneten Rohrboden.

[0014] Wie sich aus den Fig. 1 und insbesondere Fig. 3 ergibt, genügt die Anordnung eines einzigen Abstützsteges (5) in der Mitte der Flachrohre (1). Da die den Abstützsteg (5) bildenden Laschen (6, 6′), verglichen mit der senkrecht zu dem Abstand (a) gemessenen Breite der Flachrohre (1), nur eine sehr kleine Breite aufweisen, tritt nur eine vernachlässigbare Beeinflussung des freien Durchströmquerschnittes der Flachrohre (1) auf. Es kann aber auf einfache Weise das sonst zu befürchtende Einbeulen während des Lötvorganges vermieden werden.

[0015] Im Ausführungsbeispiel ist der Abstützsteg (5) durch zwei von gegenüberliegenden Wänden aus nach innen umgebogene Laschen gebildet. Wenngleich diese Ausführung fertigungstechnisch besonders einfach ist, so ist es natürlich auch denkbar,den Abstützsteg beispielsweise durch Ausstanzen und Umbiegen einer Lasche nur von einer Wand aus zu bilden. Auch andere Möglichkeiten, wie beispielsweise die Anordnung mehrerer, über die Rohrbreite verteilter Abstützstege, sind denkbar. Solche Maßnahmen machen aber einen größeren Herstellungsaufwand erforderlich.

Ansprüche

1. Wärmetauscher, insbesondere Wasser/Luft-Kühler aus Aluminium, bestehend aus mehreren, nicht zylindrischen Rohren, die mit ihren größeren Seitenflächen parallel zueinander ausgerichtet und mit beiden Enden in entsprechenden Öffnungen von Rohrböden dicht gehalten sind, wobei mindestens ein zwischen den den größeren Seitenwänden zugeordneten Rohrwänden (4) der Rohre (1) verlaufender Abstandshalter (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre Flachrohre (1) mit etwa parallelen Rohrwänden (4) sind, daß der Abstandshalter als ein durch Laschen (6, 6′) gebildeter Abstützsteg (5) ausgebildet ist und daß die Laschen jeweils von den Stirnseiten (2b) der Flachrohre (1) ausgehend aus der Rohrwand (4) herausgestanzt und im Bereich der Ebene der Rohrböden (3) nach innen umgebogen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstützsteg (5) jeweils durch zwei mit ihren freien Stirnseiten (6a, 6a′) aneinandergelegte Laschen (6, 6′) gebildet ist, die jeweils aus den gegenüberliegenden Rohrwänden (4, 4′) ausgestanzt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (1b) der Rohrenden (1a) mindestens um die halbe Länge (a) des Abstützsteges (5) aus den Rohrböden (3) herausragen.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (6, 6′) in der Mitte (M) der Flachrohre (1) angeordnet sind.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (1a) mit den Rohrböden (3) und die freien Stirnseiten (6a, 6a′) der Laschen (6, 6′) miteinander verlötet sind.

Claims

1. A heat exchanger, particularly a water/air radiator of aluminium, consisting of a plurality of non-cylindrical tubes which have their larger lateral faces orientated parallel with one another, and which have both ends supported in sealing-tight manner in corresponding apertures in tube end plates, at least one spacer (5) being provided which extends between the walls (4) of the tubes (1) which are associated with the larger side walls, characterised in that the tubes are flat tubes (1) with substantially parallel tube walls (4), and in that the spacer is constructed as a bracing web (5) formed by lugs (6, 6′) and in that the lugs, starting in each case from the ends (2b) of the flat tubes (1) are stamped out of the tube wall (4) and are bent over inwardly in the region of the plane of the end plates (3).

2. A heat exchanger according to Claim 1, characterised in that a bracing web (5) is in each case formed by two lugs (6, 6′) disposed so that their free ends (6a, 6a′) are contiguous, the said lugs being stamped out of the respectively oppositely disposed tube walls (4, 4′).

3. A heat exchanger according to Claim 2, characterised in that the ends (1b) of the tube ends (1a) project from the tube end plates (3) by at least half the length (a) of the bracing web (5).

4. A heat exchanger according to one of the preceding Claims, characterised in that the lugs (6, 6′) are disposed in the middle (M) of the flat tubes (1).

5. A heat exchanger according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the tube ends (1a) are soldered to the tube end plates (3) while the free ends (6a, 6a′) of the lugs (6, 6′) are soldered to one another.

Revendications

1. Echangeur de chaleur, notamment radiateur eau/air en aluminium, se composant de plusieurs tubes non cylindriques, dont les grandes surfaces latérales sont orientées parallèlement entre elles et qui sont maintenus de façon étanche par leurs deux extrémités dans des ouvertures correspondantes de fonds à tubes, au moins une entretoise de maintien d'espacement (5) étant prévue entre les parois (4) des tubes (1) qui sont associées aux grandes parois latérales, échangeur caractérisé en ce que les tubes sont des tubes plats (1) comportant des parois (4) à peu près parallèles, en ce que l'entretoise de maintien d'espacement est agencée comme un chant de soutien (5) constitué par des rebords (6, 6′), et en ce que les rebords sont formés chacun par poinçonnage vers l'extérieur de la paroi (4) de tube à partir des côtés frontaux (2b) des tubes plats (1) et sont pliés vers l'intérieur dans la zone du plan des fonds à tubes (3).

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un chant de soutien (5) est respectivement constitué par deux rebords (6, 6′) s'appliquant l'un contre l'autre par leurs côtés frontaux libres (6a, 6a′) et qui sont chacun formés par poinçonnage vers l'extérieur dans les parois mutuellement opposées (4, 4′) du tube.

3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les côtés frontaux (1b) des extrémités (la) des tubes dépassent des fonds à tubes (3) au moins de la moitié de la longueur (a) du chant de soutien (5).

4. Echangeur de chaleur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rebords (6, 6′) sont disposés au milieu (M) des tubes plats (1).

5. Echangeur de chaleur selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités de tubes (la) sont liées par brasage avec les fonds à tubes (3), et les côtés frontaux libres (6a, 6a′) des rebords (6, 6′) sont liés entre eux par brasage.

Zeichnung