SE503085C2 - Värmeväxlartank med ändstycken, förfarande för framställning av en sådan tank, samt värmeväxlare försedd med en sådan - Google Patents

Description

505 085 10 15 20 25 30 eller bockning. Kåpan har vidare en anslutningsplatta, som utgör tankens botten och som har öppningar upptagna för bildande av ovannämnda fluiduminlopp och -utlopp.

Varje tank har vidare i sin resp ände ett förslutningsor- gan i form av ett ändstycke.

Rören och rankorna är förbundna med varandra genom hårdlödning, liksom även rören med anslutningsplattan.

Vid användning av en plastkápa är denna förbunden med anslutningsplattan genom ett bockningsförfarande. Vid an- vändning av en aluminiumkàpa kan denna emellertid i lik- het med rören vara förbunden med anslutningsplattan genom hàrdlödning. Godstjockleken hos såväl anslutningsplattan som kåpan ligger i intervallet 1-2 mm, medan godstjock- leken hos rören och rankorna är mindre, ca 0,5 mm.

Vid en del tillämpningar, i synnerhet oljekylare i vissa typer av fordon, såsom grävmaskiner, ställs stora krav pá att kylaren och dà i synnerhet kylartanken skall tåla stora tryckbelastningar. I vissa typer av fordon utsätts kylartanken för tryck upp till 40 bar, vilket skall jämföras med en konventionell fordonskylare i en personbil där tanken utsätts för ett tryck av ca 1,5 bar.

Det normala sättet att göra tanken motstàndskraftig mot de höga tryck som kan komma ifråga är att öka tjockleken av tankens väggar, vilket kan innebära väggtjocklekar av 5-20 mm.

Hàrdlödningen genomföres genom att delarna monteras ihop och fixeras vid varandra för att därefter placeras i en vakuumugn eller en ugn med skyddsgasatmosfär och flussmedel. Lödningen àstadkommes sedan genom att ett yttre skikt av lodmaterial på resp detalj smälter. Vid hárdlödningen, som kommer att beskrivas mer i detalj senare, är det av stor vikt att de delar som skall före- nas anligger väl mot varandra, varför det ofta krävs fix- turer som håller samman delarna.

Såsom nämnts ovan förbinds normalt rören, rankorna, anslutningsplattan och eventuellt kåpan genom hàrdlöd- ning, vilken sker i ett enda steg i en ugn. Ze: är 10 15 20 25 30 35 503 085 naturligtvis även önskvärt att i samma steg förbinda ovannämnda ändstycken med kåpan för att därigenom åstad- komma en sluten värmeväxlartank. I Hàrdlödningen av hela värmeväxlaren i et: stycke kräver, såsom nämnts ovan, ett antal yttre fixturer, dels för fixering av kåpan mot anslutningsplattan, dels för fixering av resp ändstycke mot kåpans och anslutning- splattans resp ändparti.

Användningen av yttre fixturer vidlåts emellertid av ett flertal allvarliga nackdelar. De yttre fixturerna kommer vid lödningen att avleda värme från själva värme- växlartanken, vilket avsevärt försvàrar lödningen. Pro- blemet är speciellt uttalat vid hårdlödning av värme- växlare som är avsedda för högtryckstillämpningar.

Tankarna i dessa värmeväxlare är, som redan nämnts, tillverkade med stor godstjocklek. Det myckna godset försvårar uppnåendet av en jämn värmefördelning i de kom- ponenter som skall lödas samman, varför hàrdlödningen är extra känslig i detta fall. Tillskottet av yttre fixtu- rer, vilka stjäler värme från tanken, kan därför inverka menligt på lödfogarnas kvalitet.

Yttre fixturer kommer dessutom att avsevärt öka tillverkningskostnaderna, emedan det är kostsamt att ut- veckla och tillverka specialgjorda, yttre fixturer.

Vidare blir sammanfogningen av tanken relativt kom- plicerad, varför arbetskostnaderna också är höga. Des- sutom kommer dylika fixturer att medföra en oönskad ök- ning av värmeväxlarens vikt i produktionsfasen.

I avsikt att undvika ovannämnda problem med hårdlöd- ning av värmeväxlaren i ett stycke, använder man ofta tekniken att i ett stycke hárdlöda värmeväxlarpaketet och anslutningsplattan. I ett separat, manuellt arbetsmoment fastsvetsas därefter kåpan och ändstyckena på anslut- ningsplattan som är fastlödd vid värmeväxlarpaketet.

Denna metod uppvisar betydande nackdelar. Kostnaden för sammanfogningen av värmeväxlaren blir, liksom vid ovannämnda fixturteknik, hög, eftersom svetsning är en 503 085 lO 15 20 25 30 35 förhållandevis komplicerad och dyr förbindningsmetod.

Dessutom måste värmeväxlaren härvid hopfogas i mer än ett steg, eftersom resten av värmeväxlaren hopsättes genom hårdlödning, varför denna metod är ineffektiv och tids- ödande.

I ljuset av de ovan beskrivna lösningarna inses att det finns behov en bättre konstruktion.

Andamàl med uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en värmeväxlartank som helt eller delvis eliminerar de ovan nämnda nackdelarna, samt att anvisa ett förfarande för framställning av en sådan.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhanda- hålla en värmeväxlartank som kan utstå stora tryckbelast- ningar och som samtidigt är hopfogningsbar medelst hårdlödning.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en värmeväxlare som kan utstå stora tryck- belastningar och som samtidigt är hopfogningsbar medelst hårdlödning.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålen med uppfinningen uppnås medelst en vär- meväxlartank av ovan nämnt slag som vidare har de kän- netecken som anges i den kännetecknande delen av patent- kravet 1. Ändamålen med uppfinningen uppnås också medelst ett förfarande för framställning av en värmeväxlartank av ovan nämnt slag som vidare har de kännetecken som anges i den kännetecknande delen av patentkravet 9. Ändamålen med uppfinningen uppnås vidare medelst en värmeväxlare av ovan nämnt slag som vidare har de kän- netecken som anges i den kännetecknande delen av patent- kravet 10.

Föredragna utföringsforner anges i de underordnade patentkraven. 10 15 20 25 30 UL) UI 503 085 Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i det följande att i exempli- fierande syfte beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, vilka åskådliggör för närvarande föredragna utföringsformer och på vilka fig l är en perspektivvy av en del av en oljekylar- tank enligt föreliggande uppfinning, varvid vissa delar är isärförda. fig 2 är en perspektivvy av en del av en annan ol- jekylartank enligt föreliggande uppfinning, varvid vissa delar är isärförda. fig 3 är en perspektivvy av en del av ytterligare en oljekylartank enligt föreliggande uppfinning, varvid vissa delar är isärförda.

Beskrivning av utföringsformer av uppfinningen I fig 1 visas en utföringsform av en oljekylartank enligt uppfinningen. Tanken är utformad helt i aluminium och har en i ett stycke strängsprutad kåpa 1 och en an- slutningsplatta 2, vilken är förbunden med ett värmeväx- larpaket (ej visat) också i aluminium. Anslutningsplattan 2 har två flänsar 3, 3', vilka sträcker sig utmed plat- tans 2 làngsidokanter ungefär vinkelrätt mot plattans 2 plan, och ett antal öppningar 4 för mottagning av de i värmeväxlarpaketet ingående rören 5. Värmeväxlarpaketet bildar tillsammans med tanken en del av en komplett ol- jekylare. Tanken har vidare i sin resp ände ett ändstycke 6, 6', av vilka endast ett visas i fig l, och är försett med minst en anslutningsstos, vilken kan vara anordnad både i själva kåpan 1 och i något av ändstyckena 6, 6'.

Anslutningsstosen visas av tydlighetsskäl inte i figuren.

Kåpan 1 har över hela sin längd en U-formig tvärsek- tion med ett liv 7 och två skänklar 8, 8'. På resp skän- kel 8, 8' uppochnedvänd ranna 9, 9' utformad för mottagning av är en i kåpans l längdriktning sig sträckande, anslutningsplattans resp fläns 3, 3'. På resp skänkel 8, 8' hos den strängsprutade kåpan 1 är vidare två i kåpans 503 Û85 10 15 20 25 30 la) (H 1 längdriktning sig sträckande spår 10, 10' utformade, vilkas funktion kommer att beskrivas nedan.

Kåpan 1 avgränsar två ändöppningar 11, 11' och en sidoöppning. Anslutningsplattan 2 har en storlek mot- svarande sidoöppningens periferi, och är ansluten till sidoöppningens begränsningskanter genom att flänsarna 3, 3' är inpassade i nämnda uppochnedvända rännor 9, 9' på kåpan 1. Ändstyckena 6, 6' har en storlek som motsvarar änd- 11' periferi. öppningarnas ll, Det i fig 1 visade änd- stycket 6 omfattar en platta 12, som är försedd med en halvsfärisk grop, för upptagande av de höga tryck som sedemera råder i tanken. Plattan 12 har en runtomgående fläns 13, sida vid den sammanförda kàpans 1 och anslutningsplattans vilken är anordnad att anligga mot tankens in- 2 ena ändparti. På flänsens 13 yttre kantparti är två motstående flikar 14, 14' fläns 13. I resp flik 14, 14' tag i form av ett genomgående hål 15, utformade vinkelrätt mot nämnda är vidare anordnat ett ur- l5'. Ett nedre parti av den runtomgående flänsen 13 är dessutom försett med ett ingreppsorgan för ingrepp med anslutningsplattans 2 ena ändparti. Ingreppsorganet utgörs i detta fall av en bockad ytterfläns 16, som är utformad i ett stycke med ändstycket 6. Ytterflänsen 16 har två skänklar och ett mellanliggande liv. Skänklarna är så anordnade att dessa i på tanken monterat tillstånd är väsentligen parallella med och anligger mot ett ändparti av anslutningsplattan 2.

Vid montage av ändstycket 6 på tanken införes den runtomgående flänsen 13 i ändöppningen 11 till anliggning mot tankens inneryta, och bringas den bockade ytter- flänsen 16 i formbundet ingrepp med anslutningsplattans 2 Hålet 15, 15' i resp flik 14, 14' väsentli en i lin e med resp spår ru, 10' å kå an 1. 9 . _ ena ändparti. riktas För fixering av ändstycket 6 vid kåpa: 1 föres ett fästdon 17, 17', miniumnit, exempelvis en självgängaide skruv eller en alu- genom resp hål 15, 15' och fästs i resp spår 10 15 20 25 503 085 10, 10', varvid ändstycket 6 fixeras vid kåpan 1. Vid den bockade ytterflänsens 16 formbundna ingrepp :ed anslut- ningsplattans 2 ena ändparti alstras klämkrafter, som håller samman ändstycket 6 och anslutningsplaïtan 2. Tack vare detta formbundna ingrepp fixeras således kåpan 1 vid anslutningsplattan 2 via det på kåpan fastgjcrda änd- stycket 6.

I fig 2 visas en annan tänkbar utföringsform av en oljekylartank enligt uppfinningen. Kåpan 1 och anslut- ningsplattan 2 är utformade i analogi med fiç l. Mot- svarande delar är försedda med lika hänvisniñgsbe- teckningar. Anslutningsplattan 2 skiljer sig mot den i fig 1 visade i det att dess resp fläns 3, 3' är försedd med ett i anslutningsplattans 2 längdriktning sig sträckande utskott 18, 18'. Ändstyckena 6, 6' storlek som väsentligen motsvarar ändöppningarnas ll, ll' periferi. Ändstycket 6 utgöres i detta fall av en änd- platta som är försedd med urtag 19, 19' för inriktning har en 10' på kåpan 1. Dessutom är två in- utformade i ändstycket 6 för formbun- med resp spår 10, greppsurtag 20, 20' det ingrepp, s k nyckling, med nämnda motsvarande utskott 18, 18' på anslutningsplattans 2 flänsar 3, 3'. För att ytterligare förbättra ändstyckets 6 anliggning mot tankens ändparti är en bärklack 21 utformad på anslut- ningsplattans 2 ändparti.

Vid montage av ändstycket 6 pà tanken föres ändplat- tan till anliggning mot bärklacken 21 och ändöppningens 11 begränsningskanter. Resp urtag 19, 19' i ändstycket 6 riktas väsentligen i linje med resp spår 10, 10' på kåpan 1. För fixering av ändstycket 6 vid kåpan 1 föres ett fästdon 17, 17', exempelvis en självgängande skruv eller en aluminiumnit, genom resp urtag 19, 19' och fästs i resp spår 10, lO', varvid ändstycket 6 fixeras vid kåpan 1. Vid ingreppsurtagens 20, 20' formbundna ingrepp med utskotten 18, som håller samman ändstycket 6 och anslutnings- 18' på anslutningsplattan 2 alstras kläm- krafter, plattan 2. Tack vare detta formbundna ingrepp fixeras 503 10 15 20 25 30 35 085 således kåpan 1 vid anslutningsplattan 2 via det på kåpan fastgjorda ändstycket 6.

I fig 3 visas en tredje utföringsform av uppfin- ningen, varvid ändstycket 6 är utformat som en platta, vilken har en storlek som väsentligen överensstämmer med ändöppningens ll periferi. Kåpan och anslutningsplattan är utformade i analogi med fig l-2. Motsvarande delar är försedda med lika hänvisningsbeteckningar. Anslutnings- plattan 2 skiljer sig mot den i fig l visade i det att en bärklack 21 är utformad på dess ändparti. Ändstycket 6 är, i likhet med det i fig 2 visade ändstycket, försett med två urtag 19, l9'. Ingreppsorganet utgöres i detta fall av en separat fästplatta 22, som är försedd med två 23'. parti utformad med en mot plattans plan väsentligen vin- genomgående hål 23, Fästplattan 22 är vid sitt nedre kelrät bockning 24 för anliggning mot undersidan av an- slutningsplattans 2 ändparti.

Vid montage av ändstycket 2 på tanken föres änd- stycket 6 till anliggning mot bärklacken 21 och ändöpp- ningens 11 begränsningskanter. Resp urtag 19, 19' på änd- stycket 6 riktas in med resp spår 10, 10' på kåpan 1.

Därefter föres ingreppsorganet till anliggning mot änd- stycket 6, varvid ingrepporganets hål 23, 23' riktas in 19' l0', bockningen 24 föres till anliggning mot undersidan av med resp urtag 19, och spår 10, och varvid anslutningsplattans 2 ändparti. För fixering av änd- l7', pelvis en självgängande skruv eller en aluminiumnit, 23' 19' spår 10, l0', varvid ändstycket 6 fixeras vid kåpan 1. stycket 6 vid kåpan 1 föres ett fästdon 17, exem- genom resp hål 23, och urtag 19, och fästs i resp Vid bockningens 24 ingrepp med anslutningsplattan 2 al- stras klämkrafter, som håller samman ändstycket 6 och anslutningsplattan 2. Tack vare detta ingrepp fixeras således kåpan 1 vid anslutningsplattan 2 via det på kåpan fastgjorda ändstycket 6.

Den oljekylare som oljekylarzanken är avsedd att monteras i har vanligen två cljekylartankar, mellan vilka 10 15 20 25 30 503 085 värmeväxlarpaketet är monterat. I det fallet har den ena oljekylaren en anslutningsstos för bildande av ett ol- jeinlopp, medan den andra oljekylartanken har en anslut-' ningsstos för bildande av ett oljeutlopp.

Framställningen av en oljekylare enligt uppfinningen tillgàr på följande sätt.

Kàpan 2 strängsprutas till den ovan beskrivna formen och kapas till önskad längd. Ändstyckena 6, 6' till en form motsvarande ändöppningarnas ll, ll' klipps periferi, och anslutningsplattan 2 bockas, strängsprutas eller pressas till den ovan beskrivna formen. Därefter fixeras anslutningsplattan 2 och ändstyckena vid kåpan l på de ovan beskrivna ställena, varefter delarna hopfogas eller förbinds med varandra medelst hårdlödning i en vakuumugn.

Hårdlödningen åstadkommas genom att åtminstone den ena av två för förbindning med varandra avsedda delar har ett yttersta aluminiumskikt med en lägre smältpunkt, ket skikt vid smältning bildar lodmaterial, som förbinder vil- de olika delarna med varandra.

Uppfinningen kan modifieras på ett flertal sätt inom ramen för det skyddsomfàng som definieras i efterföljande patentkrav. Även om en oljekylare beskrivits i de ovan- stående för närvarande föredragna utföringsformerna skall inte uppfinningen anses begränsad till oljekylare och ej heller till värmeväxlare i motorfordon utan kan också ut- nyttjas till andra områden där värmeväxling erfordras.

Kåpan kan vidare vara utformad på ett stort antal olika sätt allt efter krav pà design, monteringsvän- lighet, mottagning och uppbärning av yttre detaljer ingående i värmeväxlaren eller omgivande utrustning.

Vidare bör påpekas att ändstyckena kan vara utfor- made på ett flertal olika sätt under förutsättningen att de vid anliggning mot ändöppningarnas begränsningskanter tillsluter tanken.

Ingreppsorganet vid resp ändstycke kan också vara utformat på ett godtyckligt vis. Grundtanken ar att det 503 10 15 085 10 efter montering skall sammanhålla kåpan och anslutnings- plattan via ändstycket, varigenom användning av yttre fixturer för detta ändamål undvikas. Det är exempelvis tänkbart att ingreppsorganet utgörs av ett (eller flera) urtag i ändstycket, varvid ett fästdon föres genom ur- taget och fästs i ett på anslutningsplattan anordnat spår, dvs ingreppet tillgår på samma sätt som fästningen av ändstyckena vid kåpan. Ingreppsorganet kan, såsom re- dan visats i fig 1 resp 3, utformas som en del av änd- stycket eller som en separat enhet.

Ovannämnda spår kan vara utformade på något godtyck- ligt sätt, så länge som fästdonen går att fastgöra i dessa. Ej heller är antalet spår av avgörande betydelse; ett spår är således tillräckligt för att man skall kunna fästa ändstyckena vid kåpans resp ändparti.

Claims (10)

lO 15 20 25 30 35 503 085 ll PATENTKRAV

1. Värmeväxlartank för montering i en värmeväxlarep företrädesvis en oljekylare, vilken tank omfaïtar en långsträckt kåpa (1) med två motstående ändöppningar (11, ll') fràn ändöppning till ändöppning sig sträckande sidoöpp- och en i kàpans (1) ängdriktning ning, två motstående ändstycken (6, 6'), som tätande ll'), för anslutning till ansluter sig till var sin ändöppning (11, en anslutningsplatta (2) ett i värmeväxlaren ingående värmeväxlarpaket, vilken platta (2) tätande ansluter sig till sidoöppningens be- gränsningskanter, k ä n n e t e c k n a d av att kåpan (1) vid resp ändöppning (11, ll') är försedd med minst ett upptagningsorgan (10), att resp ändstycke (6, 6') omfattar ett med kàpans (1) upptagningsorgan (10) inriktat urtag (14, 19), att ett fästdon (17) är anordnat genom urtaget (14) och är fäst i kàpans (1) upptagningsorgan (10), att ett ingreppsorgan är anordnat vid resp änd- stycke (6, 6') i ingrepp med ett ändparti av anslutnings- (2), ' att nämnda tätande anslutningar har åstadkom- plattan och mits genom lödning.

2. Värmeväxlartank enligt krav 1, vid vilken in- greppsorganets ingrepp med anslutningsplattans (2) änd- parti alstar klämkrafter, som verkar sammanhållande mel- lan ändstycket (6) (2).

3. Värmeväxlartank enligt krav 1 eller 2, och anslutningsplattan vid vilken ingreppsorganet omfattar ett i ändstycket utformat urtag (20), skott som är anordnat i formbundet ingrepp med ett ut- (18) på anslutningsplattans (2) ändparti.

4. Värmeväxlartank enligt krav 1 eller 2, vid vilken ingreppsorganet omfattar en i ett stycke med andstycket (16), bundet ingrepp med anslutningsplattans (6) utformad bockad fläns som är anordnad i form- f2) aádoarti. i 503 085 10 15 20 25 30 35 12

5. Värmeväxlartank enligt krav 1 eller 2, vid vilken ingreppsorganet omfattar en platta (22), som är försedd med en fläns (24) och som har ett med kàpans (1) upptag- ningsorgan (10) inriktat urtag (23), varvid fästdonet (17) sträcker sig också genom ingreppsorganets urtag (23), och flänsen (24) anligger mc: anslutningsplattans (2) ändparti.

6. Värmeväxlartank enligt något av föregående krav, vid vilken upptagningsorganet (10) är ett längsgående spår i kåpans (1) ytteryta.

7. Värmeväxlartank enligt något av kraven 1-6, vid vilken fästdonet (17) är en självgängande skruv.

8. Värmeväxlartank enligt något av kraven 1-6, vid vilken fästdonet (17) är en nit, företrädesvis av alu- minium.

9. Förfarande för àstadkommande av en värmeväxlar- tank för montering i en värmeväxlare , företrädesvis en oljekylare, omfattande åtgärderna att en làngsträckt, i tvärsektion väsentligen U-formig kåpa (1) sammanföres med en anslutningsplatta (2), varvid en rörformig tankdel med två ändöppningar (11, 11') bildas, att ett ändstycke (6, 6') fixeras vid resp (ll, 1l'), k ä n n e t e c k n a t av ändöppning att resp ändstycke (6, 6') fixeras vid kåpan (1) genom att minst ett fästdon (17) ändstycket (6) utformat urtag (14) och fästs i ett på förs genom ett i kåpan utformat upptagningsorgan (10), att resp ändstycke (6, 6') fixeras vid anslut- ningplattan (2) medelst ett ingreppsorgan, varvid kläm- krafter alstras, som håller samman resp ändstycke (6, 6') med anslutningsplattan (2), att därefter kåpan (l), anslutningsplattan (2) och ändstyckena (6, 6') förbinds genom Lödning.

10. Värmeväxlare innefattande minst en värmeväxlar- ett fluidumutlcpp och ett tank, ett fluiduminlopp, 503 085 13 värmeväxlarpaket, vilket står i förbindelse med värmeväx- lartanken, k ä n n e t e c k n a d av att värmeväxlar- tanken utgörs av en värmeväxlartank i enlighet med något av patentkraven 1-8.