DE3141580A1

DE3141580A1 - Waermetauscher mit mechanisch zusammengefuegten rohren, rippen und sammelplatten

Info

Publication number: DE3141580A1
Application number: DE19813141580
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre 95320 Saint-Leu-la-Foret Val d'Oise Moranne
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1980-10-23
Filing date: 1981-10-20
Publication date: 1982-08-05
Also published as: ES8206834A1; FR2492963A1; BE890705A; IT1139655B; US4651821A; IT8124636A0; FR2492963B1; GB2086561A; BR8106759A; ES506364A0; GB2086561B

Description

Societe Anonyme des Usines Chausson

Wärmetauscher mit'mechanisch zusammengefügten Rohren, Rippen und Sammelplatten

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit einem Rohrbündel, bei welchem die Rohre in Schlitze in Rippen eingesetzt und in den Rippen aufgeweitet sind, wobei die Rohre zur dichten Verbindung mit Sammelplatten mittels verformbarer Dichtungen ausgebildet sind.

Ganz allgemein betrifft die Erfindung die Herstellung von Wärmetauschern, sowie einen neuen, besonders ausgebildeten Wärmetauscher.

In der Technik ist es bekannt, Wärmetauscher, insbesondere solche, wie sie zur Kühlung von Motoren verwendbar sind, mit Hilfe von Rohren mit rundem Querschnitt herzustellen, welche in Rippenpakete eingesetzt werden und dort dann aufgeweitet werden. In bestimmten Ausführungsformen werden die Sammelplatten anschließend auf die Enden der Rohre aufgesetzt, die über die Rippen vorspringen, worauf anschließend durch Aufweiten die feste Verbindung zwischen den Rohren und den Sammelplatten sichergestellt wi rd. .. ./5

Um eine gute Abdichtung zu erzielen, wird in den meisten Fällen eine elastische Dichtung zwischen der Außenwandung der Rohre und den Flanschen auf den Sammelplatten eingesetzt. Schließlich werden die Wasserbehälter mit Hilfe von Klemmteilen oder mit einer Quetschverbindung auf den Sammelplatten befestigt.

Die vorbeschriebene Ausführungsform ist vergleichsweise zufriedenstellend, andererseits aber mühsam herzustellen, da zwei Arbeitsgänge erforderlich sind, um die Rohre aufzuweiten, und da im Anschluß daran noch weitere Arbeitsschritte erforderlich sind, um neben dem Aufweiten der Rohre nacheinander die Wasserbehälter auf die Sammelplatten aufzuquetschen.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform werden die Rohre gleichzeitig in den Sammelplatten und in einem Rippenpaket aufgeweitet, worauf zwischen die Sammelplatten Verankerungsstangen eingesetzt werden, um auf diese Weise den Abstand zwischen den Sammelplatten gleich groß zu halten, auch nach längerer Einsatzdauer, mit andereren Worten also auch nach vielen Vorgängen, bei denen die Rohre sich ausdehnen und zusammenziehen.

Eine andere bekannte Form besteht darin, die Rohre in einem Rippenpaket aufzuweiten und anschließend die Sammelplatten mit elastischen Hülsen mit Kraftaufwand auf das vorspringende Rohrende aufzusetzen. Bei dieser letzteren Form kann die Sammelplatte einen auf- bzw. angesetzten Wasserbehälter aufweisen oder einen Wasserbehälter, der mit einer Wandung von einem Hohlkörper abgetrennt und angeformt ist, welcher gleichzeitig den Wasserbehälter und die Sammelplatte bildet.

Diese letzte Ausführungsform ist die einfachste, doch kann es in einigen Fällen sein, daß die Sammelplatten gegenüber den Rohren des Bündels verschoben werden, da sie einfach durch die Reibung der elastischen Hülsen auf der Wandung der Rohrenden gehalten werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei welchem die vorgenannten Nachteile nicht auftreten und der sich in einfacher und unkomplizierter Weise herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art dadurch·gelöst, daß die Sammelplatten elastische Einrastelemente aufweisen, welche mit komplementär ausgebildeten Teilen des Bündels zusammenwirken.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Wärmetauschers;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten, aus welcher ein spezielles, Merkmal zu entnehmen ist;

Fig. 3 bis 5 jeweils Teil Schnittansichten ähnlich Fig. 2 mit der Darstellung verschiedener Ausführungsformen .

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Der Wärmetauscher gemäß Fig. 1 weist ein Bündel auf, das aus den Rohren 1 mit rundem Querschnitt besteht, welche in die Flansche 2a der Rippen 2 eingreifen. Nach dem "Einsetzen der Rohre in die Rippen werden die Rohre in der Weise aufgeweitet, daß sie auf die Innenseite der Flansche einen dauernden Druck ausüben, wodurch einerseits die mechanische Verbindung zwischen den Rohren und den Rippen sichergestellt wird und andererseits die Wärmeleitfähigkeit zwischen diesen Teilen begünstigt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird beiderseits der Rippen 2 eine Nebensammelkammer 3 angeordnet, welche Flansche 3a aufweist, in welchen die Rohre 1 ebenfalls aufgeweitet werden, so daß diese Nebensammelkammer 3 mit den Rohren in gleicher Weise wie die Rippen fest verbunden ist.

Die Sammelplatten 4 und 4a sind aus gegossenem bzw. geformtem Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt und weisen RohrdurchfUhrungen 5 auf, in welchen elastische Hülsen 6 angeordnet werden, welche einen Halteflansch 7 bilden, der sich auf der Innenseite der Sammelplatte 4 abstützt. Es ist von Vorteil, wie auch die Zeichnung zeigt, daß die Hülsen 6 aus einer durchgehenden Platte 8 gebildet werden, die sich auf der dem Bündel zugekehrten Seite der Sammelplatte erstreckt. Die Sammelplatte ist an einigen Stellen, insbesondere an ihren Enden, mit vorspringenden Zapfen 9 versehen, die elastisch verformbar sind und Verriegelungsteile bzw. einen Sicherungsring 10 aufweisen, der gegenüber den öffnungen 3b der Nebensammelkammer 3 ausgebildet ist. Damit die Zapfenvorsprünge 9 verformbar sind, sind sie beispielsweise in Längsrichtung geschlitzt, wie der Ausschnitt 11 dies zeigt.

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Jede Sammelplatte 4, 4a ist starr und dicht an einem Wasserbehälter 12, 12a befestigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wasserbehälter 12, 12a mit den Sammelplatten 4, 4a mittels einer Dichtung und eines oder mehrerer Klemmstücke 14 verbunden. Es können auch andere Befestigungsarten eingesetzt werden, wie sie in der Technik zu diesem Zweck bekannt sind. Insbesondere ist es möglich, die Sammelplatten und die Wasserbehälter in ft Ultraschall, durch Schwingungen zu verschweißen oder sie zu verkleben, wenn diese Teile aus Kunststoff hergestellt sind.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem jede aus Sammelplatten und Wasserbehälter bestehende Unterbaugruppe durch einen Hohlkörper 15 ersetzt ist, welcher eine Sammelplatte 15a und einen Wasserbehälter 15b bildet. Dieser Hohlkörper ist an einem Ende offen, damit er aus der Form genommen werden kann; dieses offene Ende enthält einen Deckel 16, in welchem ein Anschlußstutzen 17 zur Verbindung zwischen dem Wasserbehälter und einer Zuführleitung bzw. andererseits zum Abziehen des in Umlauf gehaltenen Strömungsmittels gegebenenfalls ausgebildet ist.

In der nachstehenden Beschreibung wird, soweit sie sich auf eine Sammelplatte und einen Wasserbehälter bezieht, unterschiedslos auf eines der Ausführungsbeispiele Bezug genommen, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 bzw. Fig. 2 beschrieben wurde.

Der vorstehend beschriebene Wärmetauscher wird nun folgendermaßen hergestellt:

Die Rohre 1 werden in ein Rippenpaket 2 und in die Nebe ns amme! kammern 3 eingesetzt, die beiderseits des Rippenpaketes angeordnet sind. Nun werden die Rohre 1 aufgeweitet und auf diese Weise fest mit den Rippen und den Nebelsammelkammern verbunden. Im übrigen werden alle· aus Sammelplatten 4, 4a und deren Wasserbehältern 12, 12a bzw. auch den Hohl körpern 15 bestehenden Unterbaugrupp6n auf diese Weise hergestellt. Nun werden die Sammelplatten 4, 4a bzw. die Abschnitte 15a stattdessen mit den Hülsen 6 mit ihren Flanschen 7 versehen, worauf man diese Baugruppen auf die vorspringenden Enden der Rohre 1 soweit aufsetzt, bis die zapfenartigen Vorsprünge 9 in die öffnungen 3b einrasten, die zu diesem Zweck in den Sammelplatten ausgebildet sind.

Es liegt auf der Hand, daß es durchaus im Rahmen der Erfindung liegt, wenn auf die Ausführungsform nach Fig. 1 Bezug genommen wird, wobei zunächst die Sammelplatten 4, 4a in der Weise angeordnet werden, daß die zapfenartigen Vorsprünge 9 in die öffnungen 3b eingehakt werden, worauf anschließend die Wasserbehälter 12, 12a auf den Sammelplatten 4, 4a montiert werden.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Nebensammelkammern 3 auf mindestens zwei Seiten hochstehende Kanten 18 aufweisen, in welchen öffnungen 19 ausgebildet sind, die den vorspringenden Kanten 20 entsprechen, die von jeder Sammelplatte 4, 4a gebildet werden, wobei die vorspringenden Kanten 20 schräg verlaufen, um Schrägflächen 21 zu bilden, deren schmälster Teil sich vertieft gegenüber der Innenwandung der hochstehenden Kanten 18 befindet. Die anderen Teile des Wärmetauschers sind ähnlich wie bei dem vorbeschriebenen AusfUhrungsbeispiel ausgebildet.

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Wenn die aus Sammelplatten und Wasserbehältern bestehenden Baugruppen, mit den Hülsen 6 versehen sind, so werden sie unter Kraftaufwand auf das Ende der Rohre 1 soweit aufgesetzt, bis die vorspringenden Kanten 20 in die öffnungen 19 eingerastet sind.

Fig. 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, bei welchem eine gewisse Anzahl von Rohren la aus dem Bündel kürzer als die Rohre 1 sind und in den Rippen 2 gegenüber den vorspringenden Zapfen 9 der Sammelplatten 2 angeordnet sind. Die Rohre la weisen in ihren Wandungen Arretierungsöffnungen 22 auf, in welchen die Verriegelungsteile 10 der verformbaren Zapfen 9 einrasten. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die vorstehend beschriebenen Nebensammelkammern 3 entfallen, während die Rohre la außerdem Zugstangen bzw. Verankerungsbolzen zwischen den beiden Sammelplatten des Wärmetauschers bilden. Die Rohre la weisen vorzugsweise im Querschnitt den gleichen Durchmesser wie die Rohre 1 auf, können jedoch auch einen anderen Durchmesser haben und gegebenenfalls einen anderen als einen runden Querschnitt aufweisen, ohne über den Rahmen der Erfindung hinauszugehen.

Fig. 5 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Sammelplatten 4, 4a auf ihrer den Rippen 2 zugekehrten Seite zapfenartige Vorsprunge 23 aufweisen, die zumindest auf einem Teil ihrer seitlichen Fläche Zähnungen 24 tragen.

In den Rippen 2 sind öffnungen 25 ausgeschnitten, deren Form der Form der Zapfen 23 entspricht, und welche keine Flansche aufweisen. Die Zapfen wie auch die öffnungen 25 können einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise rund; sie können jedoch auch mehreckig ausgebildet sein, wenn sichergestellt werden soll, daß die aus Sam-

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melplatten und Wasserbehältern bestehenden Unterbaugruppen nur in einer einzigen Stellung bezüglich des Bündels angeordnet werden können, mit anderen Worten: daß die öffnungen und die Zapfen nun als Hilfsmittel zum unverwechselbar lagerichtigen Zusammenpassen dienen. Dieses Merkmal läßt sich sowohl durch die Ausformung wie auch durch die Anordnung der Zapfen erzielen. Es ist außerdem von Vorteil, wenn die Form der Zähnungen so gewählt wird, daß die Zapfen ohne größeren Kraftaufwand eingeführt werden können, also wenn die Vorderfläche der Zähne schräg verläuft, während andererseits das Herausziehen erschwert, wenn nicht sogar unmöglich wird, wozu die rückwärtige Fläche aer Zähnungen entweder eben oder bezüglich der Neigung der Vorderfläche umgekehrt geneigt ist.

Die im Zusammenhang mit Fig. 5 vorbeschriebene Anordnung läßt es außerdem zu, ein Bündel zu verwenden, das keine Nebensammelkammern aufweist und bei welchem gegebenenfalls die Zapfen mit ihren Zähnungen 24 als Verstrebungs- bzw. Verankerungsteile für die Rippen dienen können, sofern diese Zapfen so angeordnet sind, daß sie in beträchtlicher Höhe eingesetzt werden, und zwar bis zur Hälfte der Bündel höhe.

Auch wenn die Erfindung anhand bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben und erläutert wurde, so ist sie doch keinesfalls auf diese beschränkt, da zahlreiche Modifizierungen und Veränderungen im Rahmen der Erfindung möglich sind. Insbesondere können auf den Wasserbehältern 12, 12a, den Sammelplatten 4, 4a oder auf den seitlichen Wangen, die bezüglich der Rippen oder auch der Sammelplatten, der Wasserbehälter oder auch der Nebensammelkammern versetzt sind, sofern solche vorgesehen sind, Einrichtungen zum Befestigen des Wärmetauschers an einem Rahmen oder Fahrgestell, beispielsweise einem Fahrzeugrahmen, vorgesehen sein.

Claims

β 4 · « Q · · a • * ο © ο ο ο Societe Anonyme des Usines Chausson Wärmetauscher mit mechanisch zusammengefügten Rohren,.Rippen und Sammelplatten PATENTANSPRÜCHE

1.) Wärmetauscher mit einem Rohrbündel, bei wel-

fern die Rohre in Schlitze in Rippen eingesetzt und in den Rippen aufgeweitet sind, wobei die Rohre zur dichten Verbindung mit Sammelplatten mittels verformbarer Dichtungen ausgebildet sind, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Sammelplatten (4) elastische Einrastelemente (9_S 20, 23) auf-

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weisen, welche mit komplementär ausgebildeten Teilen des Bündels zusammenwirken". "

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Sammelplatten (4, 4a) auf ihrem den Rippen (2) des Bündels zugekehrten Abschnitten vorspringende Zapfen (9, 9a, 23) aufweisen, welche Verriegelungsteile (10), Zähne (25) oder andere Sicherungs- bzw. Haiteeinrichtungen darstellen.

3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die vorspringenden Zapfen (9, 9a) in Form verformbarer Teile ausgebildet sind und in öffnungen (3b) in Nebensammelkammern (3, 3a) eingreifen, welche auf die Rohrabschnitte aufgeschoben sind, die sich beiderseits der Rippen (2) befinden.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die vorspringenden Zapfen so geformt und/oder angeordnet sind, daß sie Hilfsmittel zum unverwechselbar lagerichtigen Zusammenpassen darstellen.

5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die vorspringenden Zapfen mit Zähnungen (24) ausgebildet sind, die in öffnungen (25) in den Rippen eingreifen.

6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Zähnungen (10, 20, 24) der zapfenartigen Vorsprünge eine schrägverlaufende Vorderseite zum leichteren Einsetzen und eine rückwärtige Fläche als Schutz gegen ungewolltes Herausziehen aufweisen. . . ./3

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7. Wärmetauscher naoh einem"der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die vorspringenden Zapfen (9) in Rohre (la) des Rohrbündels eingreifen, welche öffnungen aufweisen und Verankerungselemente zwischen den beiden Sammelplatten darstellen.

8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Sammelplatten (4) zumindest auf einigen ihrer Seiten vorspringende Kanten (21) aufweisen, die in öffnungen (19) in hochstehenden Kanten (18) einrasten, die von den beiderseits des Bündels angeordneten Nebensammelkammern (3) begrenzt sind.

9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Sammelplatten Hülsen (6) aus elastischem Material mit Halteflanschen (7) aufweisen, die auf das vorspringende Ende der Rohre (1) gleichzeitig mit dem Verbinden der Einrastelemente (9, 21, 23) mit den Bündeln aufsetzbar sind.

10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Sammelplatten (4, 15a) unterschiedslos zur Aufnahme von Wasserbehältern (12) ausgebildet sind, mit welchen sie mechanisch und/oder durch Verschweißen oder auch mittels einer Wandung eines Hohlkörpers (15) verbunden sind, welcher gleichzeitig die Sammelplatte und den Wasserbehälter darstellt.

11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß unterschiedslos auf den Sammelplatten, den Wasserbehältern bzw. den diesen Sammelplatten oder Wasserbehältern zugeordneten Wangen, oder auf den Rippen bzw. Nebensammelkammern Befestigungsmittel"vorgesehen sind, welche die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher und einem Träger, insbesondere der. Karosserie eines Fahrzeugs, sicherstellen.