EP0446824B1 - Echangeur de chaleur - Google Patents

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EP0446824B1
EP0446824B1 EP91103650A EP91103650A EP0446824B1 EP 0446824 B1 EP0446824 B1 EP 0446824B1 EP 91103650 A EP91103650 A EP 91103650A EP 91103650 A EP91103650 A EP 91103650A EP 0446824 B1 EP0446824 B1 EP 0446824B1
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EP
European Patent Office
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diameter
tulip
bent tube
pipe
tube
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EP91103650A
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EP0446824A2 (fr
EP0446824A3 (en
Inventor
Manfred Raith
Harald Rapp
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0446824A3 publication Critical patent/EP0446824A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
    • F28F9/182—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding the heat-exchange conduits having ends with a particular shape, e.g. deformed; the heat-exchange conduits or end plates having supplementary joining means, e.g. abutments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • F28F9/262—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators for radiators

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular as an evaporator and / or condenser of an air conditioning system, which has tubes which are guided through fins, the ends of which are tightly connected to one another via U-shaped tube bends, the ends of the tubes as tube tulips having at least two cylindrical, different in diameter Areas and an intermediate transition area are widened, the tube tulips receiving the ends of the pipe bends and being soldered to them, preferably using ultrasound, and venting channels are provided for venting the solder gap between the pipe tulip and the end of the pipe bend.
  • the invention is based on the object of designing a heat exchanger of the type mentioned at the outset in such a way that a reliable soldered connection between the pipe and the pipe bend can be achieved with little production outlay.
  • the invention provides a heat exchanger according to claim 1 or 1 and 2.
  • This bulge or bulges can advantageously be produced in one operation at the same time as the tube is widened in the region of the side part and the fins and the tube tulip.
  • the pipe bend ends do not have to be machined at all, so that a significant simplification of manufacture is achieved with reliable solder gap ventilation.
  • a particularly reliable venting of the solder gap can be achieved in that the end of the tube bend soldered into the tube tulip only partially covers the bulge or bulges.
  • the widened, the fins and possibly a side part cylindrical portion of the tube is smaller in diameter than the smallest inner diameter of the area of the tube tulip having bulges or bulges, the widening of the tube ends can produce the bulge or bulges and the tube tulip is formed in one work step with one tool, particularly efficiently and time-saving, if necessary fully automatically.
  • the tubular tulip in the area of the bulges can have a rounded, symmetrical polygonal cross-section (equilateral polygon), preferably a triangular cross-section, the smallest inside diameter of which corresponds to the diameter of the pipe bend end.
  • the smallest inside diameter of the region of the tube tulip having the bulges can be slightly smaller than the outside diameter of the tube bend end, in order to obtain resilient clamping points for securely holding the tube bend before and during soldering.
  • a device for shaping the tubular tulip and simultaneous production of the ventilation channel or channels can particularly advantageously have a mandrel rod, at the free end of which, rotationally symmetrically to the mandrel rod axis, an expanding body with a spherical contour is provided, at least in the region of its outer diameter, the largest diameter of which corresponds to the inner diameter of the lamellae and, if applicable .
  • a polygonal ring being guided on the mandrel bar, displaceable up to the expansion body, the smallest diameter of which corresponds to the diameter of the pipe bend end, a rotationally symmetrical punch with a circular cross section being displaceably guided on the mandrel bar above the polygonal ring.
  • the expansion body can have two circular truncated cone surfaces which merge into one another via a rounding, the base surfaces of which are directed towards one another.
  • the polygon ring can have a cylindrical shape parallel to the mandrel rod, the end on the expander body being provided with a contour transition bevel through which the polygon cross section merges into a diameter corresponding to the diameter of the pipe bend end.
  • the punch which is rotationally symmetrical with respect to the mandrel bar, can have an adaptation bevel at its lower end, along the length of which a change in diameter from the diameter corresponding to the diameter of the pipe bend end to the diameter corresponding to the diameter of the soldering gap.
  • the punch in its upper end region can be provided with a steady transition with an increase in diameter in order to widen the free end of the tube forming the tube tulip somewhat.
  • the heat exchanger shown partly in section in FIG. 1 has fins 2 penetrated by a tube 1 and a side part 3 likewise penetrated by the tube 1.
  • the end of the tube 1 is deformed into a tube tulip 4, so that the end of the tube 1 has three diameter ranges 5.5 ', 5''.
  • the pipe tulip 4 is soldered with its end 6 a pipe bend 7.
  • the soldering is carried out by dip soldering with the aid of ultrasound.
  • bulges 9 acting as ventilation channels are provided in the middle region 5 'distributed around the circumference, as can be seen in particular in FIGS. 2 and 4.
  • the end 6 of the pipe bend 7 is only partially covered by the bulges 9, so that the inside of the pipe has a connection to the outside when soldering and so the solder gap 8 is vented in both directions along the pipe bend 7.
  • the smallest diameter of the central region 5 'of the tubular tulip 4 corresponds to the outer diameter of the end 6 of the tubular elbow 7, a tight fit being sought by a small undersize, through which the tubular elbow 7 sits firmly in the tubular tulip 4 during assembly and protrudes does not allow the soldering process to be delayed by its own weight or by vibrations.
  • the largest diameter of the bulges 9 in the area 5 ′ is somewhat smaller than the tubular tulip diameter 5 ′′ in the area of the solder gap 8.
  • the bulge 9 gives the tubular tulip 4 a polygonal shape in the region 5 ′ and the narrowest points form clamping points 10.
  • FIG. 5-7 is a device for shaping the Tubular tulip 4 shown. It essentially consists of an elongated mandrel rod 11, at the lower end of which an expanding body 13, which is rotationally symmetrical to the mandrel rod axis 12, is fixedly arranged.
  • the expanding body 13 has a spherical contour. Its largest diameter corresponds approximately to the widened diameter of the tube 6 in the area of the fins 2 and the side part 3.
  • the expansion body 13 has a rounding 14 in the area of its largest diameter, via which the two truncated cone surfaces 15, 15 'directed towards one another with their base surfaces are continuously in one another pass over.
  • a polygon ring 16 is rotatably and axially displaceably guided on the mandrel rod 11. It has a cylindrical shape with a polygonal cross section, the polygonal cross section corresponding to the outer contour of the bulges 9, as shown in FIG. 2 with three bulges 9.
  • the lower end of the polygon ring 16 merges via a transition bevel 17 into a diameter corresponding to the inside of the pipe in the region 5.
  • a rotationally symmetrical stamp 18 is provided on the mandrel rod 11, which has an adaptation bevel 19 at its lower end, one over the length thereof Diameter change from the diameter of the end 6 of the pipe bend 7 corresponds to the diameter corresponding to the inside width of the solder gap 11.
  • a diameter enlargement 20 can also be provided, through which the free end of the tubular tulip 4 can be provided to facilitate the insertion of the end 6 of the pipe bend 7.
  • the mandrel rod 11 with the expansion body 13 is pressed into the tube 1 with rotary motion and possibly with a lubricant, thus expanding the tube 1 so that the fins 2 and the side part 3 are seated on the tube 1 practically with a press fit.
  • the mandrel rod 11 still lowered, the polygon ring 16 is pressed into the end of the tube 1 together with the punch 18 for forming the tube tulip 4 and the bulges 9.
  • the punch 18 can be rotated to reduce the friction, while the polygon ring 16 is only inserted axially into the tube 1 and the area 5 ′ of the tube tulip 4 is thereby formed.
  • the area 5 'of the tubular tulip 4 is then expanded by the stamp 18 itself.
  • tubular elbows 7 can then be inserted and soldered in a known manner using the immersion soldering method.

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Claims (9)

  1. Echangeur de chaleur, en particulier évaporateur et/ou condensateur d'une installation de climatisation, qui comporte des tubes (1) traversant des lamelles (2), dont les extrémités sont reliées entre elles de manière étanche par des coudes (7) en U, les extrémités des tubes (1) étant élargies en tulipes (4) avec au moins deux zones (5, 5'') cylindriques, de diamètre différent et une zone de transition (5') située entre celles-ci, la tulipe (4) logeant les extrémités (6) des coudes (7) et étant soudée avec celles-ci, de préférence par brasage au trempé par ultrasons, et des canaux d'aération étant prévus pour l'aération de la fente de brasage (8) entre la tulipe (4) et l'extrémité (6) du coude (7), la zone de transition (5') de la tulipe (4) comportant sur toute sa longueur au moins un renflement (9), mais de préférence plusieurs renflements répartis sur le pourtour, la distance maximale du renflement (9) ou des renflements (9) par rapport à l'axe du tube étant inférieure ou au plus égale au rayon extérieur de la fente de brasage (8) et l'extrémité (6) du coude (7) brasée dans la tulipe (4), étant introduite dans la zone de transition (5') suffisamment loin pour que le coude (7) ne recouvre que partiellement le ou les renflements (9), un canal d'aération au moins étant formé entre la paroi intérieure de la tulipe (4) et la paroi extérieure de l'extrémité (6) du coude (7), et la zone (5) du tube (1), cylindrique, élargie, traversant les lamelles (2) et éventuellement une partie de côté (3), étant de diamètre plus petit que le plus petit diamètre intérieur de la zone de transition (5'), présentant le ou les renflements (9) de la tulipe (4), caractérisé en ce que le plus petit diamètre intérieur de la zone de transition (5'), présentant le ou les renflements (9), de la tulipe (4), est légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'extrémité (6) du coude (7).
  2. Echangeur de chaleur, en particulier évaporateur et/ou condensateur d'une installation de climatisation, qui comporte des tubes (1) traversant des lamelles (2), dont les extrémités sont reliées entre elles de manière étanche par des coudes (7) en U, les extrémités des tubes (1) étant élargies en tulipes (4) avec au moins deux zones (5,5'') cylindriques, de diamètre différent et une zone de transition (5') située entre celles-ci, la tulipe (4) logeant les extrémités (6) des coudes (7) et étant soudée avec celles-ci, de préférence par brasage au trempé par ultrasons, et des canaux d'aération étant prévus pour l'aération de la fente de brasage (8) entre la tulipe (4) et l'extrémité (6) du coude (7), la zone de transition (5') de la tulipe (4) comportant sur toute sa longueur au moins un renflement (9), mais de préférence plusieurs renflements répartis sur le pourtour, la distance maximale du renflement (9) ou des renflements (9) par rapport à l'axe du tube étant inférieure ou au plus égale au rayon extérieur de la fente de brasage (8) et l'extrémité (6) du coude (7) brasée dans la tulipe (4) étant introduite dans la zone de transition (5') suffisamment loin pour que le coude (7) ne recouvre que partiellement le ou les renflements (9), un canal d'aération au moins étant formé entre la paroi intérieure de la tulipe (4) et la paroi extérieure de l'extrémité (6) du coude (7), et la tulipe (4) présentant dans la zone de transition (5') du ou des renflements (9), une section transversale polygonale symétrique arrondie, de préférence une section triangulaire, dont le plus petit diamètre intérieur correspond au diamètre de l'extrémité (6) du coude (7), caractérisé en ce que le plus petit diamètre intérieur de la zone de transition (5'), présentant les renflements (9), de la tulipe (4), est légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'extrémité (6) du coude (7).
  3. Dispositif de formage d'une tulipe de tube, pour un échangeur de chaleur, des tubes (1) traversant des lamelles (2), dont les extrémités sont reliées entre elles de manière étanche par des coudes (7) en U, les extrémités des tubes (1) étant élargies en tulipes (4) avec au moins deux zones (5, 5'') cylindriques, de diamètre différent et une zone de transition (5') située entre celles-ci, la tulipe (4) logeant les extrémités ((6) des coudes (7) et étant soudée avec celles-ci, de préférence par brasage au trempé par ultrasons, et des canaux d'aération étant prévus pour l'aération de la fente de brasage (8) entre la tulipe (4) et l'extrémité (6) du coude (7), la zone de transition (5') de la tulipe (4) comportant sur toute sa longueur au moins un renflement (9), mais de préférence plusieurs renflements répartis sur le pourtour, la distance maximale du renflement (9) ou des renflements (9) par rapport à l'axe du tube étant inférieure ou au plus égale au rayon extérieur de la fente de brasage (8) et l'extrémité (6) du coude (7) brasée dans la tulipe (4) étant introduite dans la zone de transition (5') suffisamment loin pour que le coude (7) ne recouvre que partiellement le ou les renflements (9), un canal d'aération au moins étant formé entre la paroi intérieure de la tulipe (4) et la paroi extérieure de l'extrémité (6) du coude (7), caractérisé en ce qu'il est prévu un poinçon (11), en ce qu'à son extrémité libre il est prévu, de manière symétrique en rotation par rapport à l'axe (12) du poinçon, un corps d'élargissement (13) à contour bombé au moins dans la zone de son plus grand diamètre, et en ce que son plus grand diamètre correspond au diamètre intérieur du tube (1) traversant les lamelles (2) et éventuellement une partie de côté (3), en ce que sur le poinçon (11) est guidé coulissant, jusqu'au corps d'élargissement (13), un anneau polygonal (16) dont le plus petit diamètre correspond au diamètre de l'extrémité (6) du coude (7) et en ce que sur le poinçon (11) est guidé coulissant, par l'anneau polygonal (16), un poinçon (18) symétrique en rotation, de section transversale circulaire.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps d'élargissement (13) présente deux surfaces tronconiques circulaires (15, 15'), se prolongeant l'une l'autre par un arrondi (14), dont les surfaces de base sont dirigées l'une vers l'autre.
  5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau polygonal (16) présente une forme cylindrique parallèle au poinçon (11) et en ce que l'extrémité côté corps d'élargissement est pourvue d'une partie oblique de transition (17) par laquelle la section transversale polygonale se prolonge par un diamètre correspondant au diamètre de l'extrémité (6) du coude (7).
  6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le poinçon (18) formé de manière symétrique en rotation par rapport au poinçon (11), présente à son extrémité inférieure, une partie oblique d'adaptation (19), sur la longueur de laquelle il se produit une variation de diamètre, depuis le diamètre correspondant à celui de l'extrémité (6) du coude (7) jusqu'au diamètre correspondant au dismètre extérieur de la fente de brasage (8).
  7. Dispositif selon les revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que le poinçon (18) est pourvu dans sa zone d'extrémité supérieure d'une transition constante avec une augmentation de diamètre (20).
EP91103650A 1990-03-14 1991-03-09 Echangeur de chaleur Expired - Lifetime EP0446824B1 (fr)

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