DE102019123415B4 - Coolant-air heat exchanger - Google Patents

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Abstract

Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere fluidführende Metallrohre, deren Rohrenden beabstandet nebeneinander angeordnet sind, mindestens einen aus Kunststoff gebildeten Rohrboden (1; 1') mit Aufnahmedurchbrechungen (12), in die die Rohrenden aufnehmbar sind und einen aus Kunststoff gebildeten Sammelkasten (2; 2'), welcher mit einer Rasteinrichtung, die zwischen dem Rohrboden (1; 1') und dem Sammelkasten (2; 2') gebildet ist, mit dem Rohrboden verbindbar ist, wobei die Rasteinrichtung mit an dem Rohrboden (1; 1') angeordneten Rohrboden-Klipselementen (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') und an dem Sammelkasten (2; 2') angeordneten Sammelkasten-Klipselementen (4; 4') gebildet ist, womit eine Rastverbindung durch ein mechanisches Wechselwirken der einzelnen Rohrboden-Klipselemente (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') und dazu korrespondierenden einzelnen Sammelkasten-Klipselementen (4; 4') erzeugbar ist, und wobei eine Dichtung (11; 11') ausgebildet ist, welche einen Presssitz des Rohrbodens (1; 1') auf den Rohrenden gewährleistet und den Sammelkasten (2; 2') gegen den Rohrboden (1; 1') sowie den Rohrboden (1; 1') gegen die Rohrenden abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass➢ die Sammelkasten-Klipselemente (4; 4') jeweils eine Rastöffnung (5) aufweisen, und die dazu korrespondierenden Rohrboden-Klipselemente (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') jeweils in Form eines nasenförmigen Vorsprungs ausgebildet sind, wobei bei der Rastverbindung jeweils das Sammelkasten-Klipselement (4; 4') mit dem Rand der Rastöffnung (5) das korrespondierende nasenförmige Rohrboden-Klipselement (3) umgreift, und dass➢ die Rohrboden-Klipselemente (3b), die entlang der Längsseiten eines länglich ausgebildeten Rohrbodens (1) angeordnet sind, als von einem Rohrbodenrand (6b) an einer Längsseite ausgehende, nach innen gerichtete Vorsprünge ausgebildet sind, und dass die Rohrboden-Klipselemente (3a), die entlang der kürzeren Seiten des länglich ausgebildeten Rohrbodens (1) angeordnet sind, als von einem Rohrbodenrand (6a) an der kürzeren Seite ausgehende, nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sind.Coolant-air heat exchanger for a motor vehicle, having a plurality of fluid-carrying metal pipes, the pipe ends of which are arranged spaced apart next to one another, at least one pipe base (1; 1') made of plastic with receiving openings (12) in which the pipe ends can be accommodated and one made of plastic Collecting box (2; 2'), which can be connected to the tube sheet by a latching device formed between the tube sheet (1; 1') and the collecting box (2; 2'), the latching device being connected to the tube sheet (1 ; 1') arranged tube sheet clip elements (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') and on the header box (2; 2') arranged header box clip elements (4; 4') is formed, whereby a locking connection by a mechanical Interaction of the individual tube sheet clip elements (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') and corresponding individual collection box clip elements (4; 4') can be generated, and wherein a seal (11; 11') is formed which has a Press fit of the raw rbodens (1; 1') on the tube ends and seals the collecting box (2; 2') against the tube plate (1; 1') and the tube plate (1; 1') against the tube ends, characterized in that➢ the collecting box clip elements (4 ; 4') each have a snap-in opening (5), and the corresponding tube base clip elements (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') are each designed in the form of a nose-shaped projection, with the snap-in connection in each case the header box clip element (4; 4') grips the corresponding nose-shaped tube base clip element (3) with the edge of the locking opening (5), and that➢ the tube base clip elements (3b), which are arranged along the longitudinal sides of an elongated tube base (1), are designed as inwardly directed projections emanating from a tube sheet edge (6b) on a longitudinal side, and that the tube sheet clip elements (3a), which are arranged along the shorter sides of the elongated tube sheet (1), than from a tube sheet edge (6a ) outwardly directed nose-shaped projections are formed on the shorter side.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a coolant-air heat exchanger for a motor vehicle.

Aus dem Stand der Technik bekannte Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme von einem Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs an Umgebungsluft werden in sogenannten Hochtemperaturkühlmittelkreisläufen zum Abführen von Wärme eines Verbrennungsmotors eingesetzt. Üblicherweise bestehen die Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager aus einem Kühlnetz, dass mittels Rohren, Lamellen, Seitenelementen und Rohrböden aus Aluminium gebildet ist. Die Rohre, Lamellen und Seitenteile, die in den Rohrböden gehalten werden, sowie Wasserkästen, die auch als Sammelkasten oder Header (englisch Kopfteil) bezeichnet werden, bilden dabei verschiedene zum Wärmeübertrager zusammenzufügende Elemente. Die die Wärme vom Kühlmittel aufnehmende Luft strömt an der Außenseite der Rohre und damit zwischen den Rohren entlang. Die auf der Außenseite zwischen den Rohren angeordneten Lamellen oder Rippen dienen dem Vergrößern der luftseitigen Wärmeübertragungsfläche und damit dem Erhöhen der Wärmeübertragerleistung. Die Sammelkästen werden üblicherweise mittels Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Dichtelementen, kurz als EPDM-Dichtung bezeichnet, gegen das Kühlnetz, das heißt gegen die Rohre beziehungsweise Rohrböden abgedichtet.Coolant-air heat exchangers known from the prior art for transferring heat from a coolant of a coolant circuit to ambient air are used in so-called high-temperature coolant circuits for dissipating heat from an internal combustion engine. The coolant-air heat exchangers usually consist of a cooling network that is formed by means of aluminum tubes, fins, side elements and tube sheets. The tubes, lamellas and side parts that are held in the tube sheets, as well as water tanks, which are also referred to as collecting boxes or headers, form various elements that are to be assembled to form the heat exchanger. The air absorbing the heat from the coolant flows along the outside of the tubes and thus between the tubes. The fins or ribs arranged on the outside between the tubes serve to increase the air-side heat transfer surface and thus increase the heat transfer capacity. The collection boxes are usually sealed against the cooling network, i.e. against the tubes or tube sheets, by means of ethylene-propylene-diene rubber sealing elements, referred to as EPDM seals for short.

Bekanntermaßen können Verbindungen zwischen Rohrböden und Sammelkästen gelötet oder gesteckt sein. Beim Einsatz eines Lötverfahrens in kontrollierter Atmosphäre, kurz als CAB für englisch „Controlled Atmospheric Brazing“ bezeichnet, wird eine Matrix aus Rohren und Lamellen untereinander sowie gegebenenfalls mit Rohrböden als jeweils ein metallisches Element eines Sammlers verbunden. Beim Steckverfahren wird das Verschweißen oder Verlöten benachbarter Metallbauteile unter Verwendung von mechanischer Montage der Matrix und der Sammler, kurz als MA für englisch „Mechanical Assembly“ bezeichnet, vermieden.As is known, connections between tube sheets and collecting boxes can be soldered or plugged. When using a brazing process in a controlled atmosphere, referred to as CAB for "Controlled Atmospheric Brazing" for short, a matrix of tubes and fins is connected to one another and, if necessary, to tube sheets as a metallic element of a collector. The plug-in process avoids the welding or soldering of adjacent metal components using mechanical assembly of the matrix and the collectors, referred to as MA for "Mechanical Assembly".

Bei gelöteten Wärmeübertragern erweisen sich die durch das Löten hervorgerufenen starren Verbindungen zwischen den Rohren und den Rohrböden insbesondere bei raschen Temperaturschwankungen als nachteilig, da die aufgrund der thermischen Ausdehnung hervorgerufenen Materialspannungen die Haltbarkeit des Wärmeübertragers beeinträchtigen. Dagegen ermöglichen gesteckte Verbindungen ein Gleiten zwischen den Rohren und dem Rohrboden, so dass durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Längenveränderungen des Materials kompensiert werden können. Allerdings weisen die Steckkühler wegen kraftschlüssiger Verbindungen zwischen den Rohren und den Lamellen eine geringere Kühlleistung als Lötkühler auf.In the case of soldered heat exchangers, the rigid connections between the tubes and the tube sheets caused by the soldering prove to be disadvantageous, particularly in the case of rapid temperature fluctuations, since the material stresses caused by thermal expansion impair the durability of the heat exchanger. On the other hand, plugged connections allow sliding between the tubes and the tube sheet, so that length changes in the material caused by temperature fluctuations can be compensated. However, plug-in coolers have a lower cooling capacity than soldering coolers due to the non-positive connections between the tubes and the fins.

Aus der DE 10 2015 113 905 A1 ist bekannt, dass beim Zusammenbau des Wärmeübertragers zunächst die Rohre und Lamellen ohne Rohrböden verlötet und anschließend die Rohrböden über einen Presssitz in Dichtungen abgedichtet auf die Rohre aufgesteckt werden, womit eine Synergie von Herstellungsverfahren eines Steckkühlers und eines Lötkühlers genutzt wird. Somit wird eine flexible Verbindung zwischen Rohren und Sammelkasten über die Dichtung realisiert. Derart zusammengebaute Wärmeübertrager sind sehr beständig gegenüber Thermoschocks in Folge von starken Temperaturwechseln, was auf deren grundlegende Fähigkeit, die thermische Ausdehnung des Rohrs flexibel auszugleichen, zurückzuführen ist. Die Kombination von CAB-Löten und Steckverbindung beim Zusammenbau des Wärmeübertragers verbessert dessen Beständigkeit, führt aber auch zu einer Verteuerung des Stückpreises. Derartige Kombinationen werden im Folgenden auch CAB/MA-Konstruktionen genannt.From the DE 10 2015 113 905 A1 It is known that when assembling the heat exchanger, the tubes and fins without tube plates are first soldered and then the tube plates are sealed on the tubes with a press fit in seals, whereby a synergy of manufacturing processes of a plug-in cooler and a soldering cooler is used. This creates a flexible connection between the pipes and the collection box via the seal. Heat exchangers assembled in this way are very resistant to thermal shocks due to large temperature changes, which is due to their fundamental ability to flexibly accommodate the thermal expansion of the tube. The combination of CAB soldering and plug connection when assembling the heat exchanger improves its durability, but also increases the unit price. Such combinations are also referred to below as CAB/MA constructions.

Die DE 10 2018 111 556 A1 beschreibt ebenfalls die Konstruktion eines Wärmeübertragers, die auf einer Kombination der Anwendung des CAB-Lötens und einer Steckverbindung beruht. Dieser Wärmeübertrager weist mehrere fluidführende Metallrohre auf, die längs nebeneinander in einem Block angeordnet sein können. Dabei sind die Rohrenden der Metallrohre als Rohrüberstände beabstandet nebeneinander angeordnet. Weiter weist dieser Wärmeübertrager mindestens einen aus Kunststoff gebildeten Rohrboden auf, in dem mehrere Aufnahmedurchbrechungen ausgebildet sind. Die Anordnung der Aufnahmedurchbrechungen des Rohrbodens korrespondiert mit der Anordnung der Rohrenden, so dass der Rohrboden auf die Rohrenden aufsetzbar ist, wobei die Rohrenden in die Aufnahmedurchbrechungen aufnehmbar sind. Als wesentliches Merkmal der Konstruktion ist neben dem aus Kunststoff gebildeten Rohrboden ein aus Kunststoff gebildeter Sammelkasten vorgesehen. Dieser aus Kunststoff bestehende Sammelkasten ist mit einer Rasteinrichtung, die zwischen dem Rohrboden und dem Sammelkasten gebildet ist, mit dem Rohrboden verbindbar, wobei zwischen dem Rohrboden und dem Sammelkasten eine Dichtung einbringbar ist, welche einen Presssitz des Rohrbodens auf den Rohrenden gewährleistet und den Sammelkasten gegen den Rohrboden sowie den Rohrboden gegen die Rohrenden abdichtet. Die Anwendung des Sammelkastens aus Kunststoff eröffnet die Möglichkeit einer Kostenreduktion. Neben der Verbesserung hinsichtlich des Preisniveaus eröffnet die Anwendung von Rohrböden und Sammelkästen aus Kunststoff neue Möglichkeiten in Sammelkasten-Konstruktionen und sorgt auch für eine Gewichtsverringerung.the DE 10 2018 111 556 A1 also describes the construction of a heat exchanger, which is based on a combination of the use of CAB soldering and a plug connection. This heat exchanger has a plurality of fluid-carrying metal tubes which can be arranged alongside one another in a block. The tube ends of the metal tubes are spaced apart next to each other as tube projections. Furthermore, this heat exchanger has at least one tube plate made of plastic, in which several receiving openings are formed. The arrangement of the receiving openings in the tube sheet corresponds to the arrangement of the tube ends, so that the tube sheet can be placed on the tube ends, with the tube ends being able to be accommodated in the receiving openings. As an essential feature of the construction, a collection box made of plastic is provided in addition to the tube sheet made of plastic. This collecting box, which is made of plastic, can be connected to the tube sheet with a locking device that is formed between the tube sheet and the collecting box, with a seal being able to be introduced between the tube sheet and the collecting box, which seal ensures a press fit of the tube sheet on the tube ends and the collecting box against seals the tube sheet and the tube sheet against the tube ends. The use of the plastic collection box opens up the possibility of cost reduction. In addition to the improvement in terms of price level, the use of plastic tube sheets and headers opens up new possibilities in header box designs and also provides for weight reduction.

Die DE 10 2016 100 305 A1 betrifft eine Anordnung zur Ladeluftkühlung, welche einen aus mehreren Kühlplatten bestehenden Plattenstapel mit einer ersten Endplatte und einer zweiten Endplatte aufweist, wobei der Plattenstapel einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss für ein Kühlmittel umfasst und wobei der Plattenstapel in einem Gehäuse mit einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung angeordnet ist. Das Gehäuse weist eine das Gehäuse verschließende Abdeckung auf, in welcher ein Zulauf und ein Ablauf angeordnet sind. Die Abdeckung kann Verschlüsse oder Aufnahmen für Verbindungselemente aufweisen.the DE 10 2016 100 305 A1 relates to an arrangement for charge air cooling, which has a plate stack consisting of several cooling plates with a first end plate and a second end plate, the plate stack comprising a first connection and a second connection for a coolant and the plate stack in a housing with an air inlet opening and an air outlet opening is arranged. The housing has a cover which closes the housing and in which an inlet and an outlet are arranged. The cover can have closures or receptacles for connecting elements.

In der DE 295 04 526 U1 ist ein Wärmeaustauscher beschrieben, mit einem Rohrboden, der einen Umfangsrand mit einer umlaufenden Nut aufweist, einem Sammelkasten, der einen umlaufenden, in die Nut ragenden und in dieser Nut seitlich abgestützten Umfangsrand aufweist, und einem zwischen beiden Umfangsrändern eingespannten Dichtelement. Die beiden Umfangsränder weisen je einen inneren und einen äußeren Abschnitt auf, wobei die äußeren Abschnitte mit der Nut beziehungsweise einem in diese Nut ragenden Haltesteg versehen sind und die beiden inneren Abschnitte das Dichtelement zwischen sich einspannen.In the DE 295 04 526 U1 describes a heat exchanger with a tube plate that has a peripheral edge with a peripheral groove, a collecting box that has a peripheral peripheral edge that projects into the groove and is supported laterally in this groove, and a sealing element clamped between the two peripheral edges. The two peripheral edges each have an inner and an outer section, the outer sections being provided with the groove or a retaining web projecting into this groove and the two inner sections clamping the sealing element between them.

Aus der DE 33 17 750 A1 ist ein Wärmetauscher bekannt, der aus mindestens einer Sammelkammer besteht, die mit einer Vielzahl von mit Kühlrippen versehenen Rohren in Verbindung steht. Die Sammelkammer ist zumindest teilweise von einem Mantel begrenzt, wobei der Mantel Verbindungsmittel aufweist, um den Wärmetauscher mit mindestens einem äußeren Bauteil, wie zum Beispiel dem Fahrgestell eines Fahrzeugs und/oder einem Zubehörteil starr zu verbinden. Die Verbindungsmittel bestehen aus mindestens einem Halterungsteil, das vom Mantel getrennt und an diesem befestigt ist, während das äußere Bauteil an dem Halterungsteil befestigbar ist. Der Mantel aus Gussmaterial weist äußere Vorsprünge auf, die flächenbündige Oberseiten zum Abstützen und zur Befestigung des Halterungsteils bilden.From the DE 33 17 750 A1 a heat exchanger is known which consists of at least one plenum communicating with a plurality of tubes provided with cooling fins. The plenum is at least partially delimited by a shell, the shell having connection means for rigidly connecting the heat exchanger to at least one external component, such as a vehicle chassis and/or an accessory. The connecting means consist of at least one support part which is separate from and fixed to the shell, while the outer component is attachable to the support part. The shell of cast material has outer projections that form flush top surfaces for supporting and attaching the bracket member.

Die DE 10 2011 080 204 A1 beschreibt einen Sammelkasten für einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ladeluftkühler, der mit einem Boden verschlossen ist, wobei eine Kastenwandung mindestens eine Versteifungsrippe aufweist. Bei einem Sammelkasten, der trotz geringer Stärke der Kastenwandung des Sammelkastens eine erhöhte Festigkeit aufweist, ist die Versteifungsrippe mit einer breiten Seite parallel zum Boden ausgerichtet.the DE 10 2011 080 204 A1 describes a collecting box for a heat exchanger, in particular an intercooler, which is closed with a base, with a box wall having at least one stiffening rib. In the case of a collecting box which, despite the small thickness of the box wall of the collecting box, has increased strength, the stiffening rib is aligned with a broad side parallel to the floor.

Ein in der DE 20 2014 103 206 U1 beschriebener Wärmeübertrager weist mehrere Kanäle zur Durchleitung eines Kühlmediums, mehrere Rohre zur Durchleitung eines zu kühlenden Mediums zwischen jedem der Kanäle, wenigstens einen Rohrboden mit Rohrdurchzügen, in denen stirnseitige Rohrenden der Rohre fluiddicht aufgenommen sind, und wenigstens eine Verstärkungsbaueinheit zur Stabilisierung der Rohrenden gegenüber dem Rohrboden auf. Die wenigstens eine Verstärkungsbaueinheit weist in den Rohrenden aufnehmbare Vorsprünge und wenigstens zwei miteinander verbundene und parallel zueinander angeordnete Verstärkungsleisten auf, wobei an den Verstärkungsleisten die Vorsprünge angeformt sind. Dabei erstrecken sich die Vorsprünge senkrecht zur Längsachse der Verstärkungsleisten von einer im montierten Zustand den Rohrenden zugewandten Unterkante der Verstärkungsleisten in die jeweiligen Rohrenden, und jeder der Vorsprünge weist wenigstens zwei voneinander getrennte, im montierten Zustand an jeweiligen Innenwandabschnitten eines jeweiligen Rohrendes anliegende Anlageflächen auf.An Indian DE 20 2014 103 206 U1 The heat exchanger described has a plurality of channels for conducting a cooling medium, a plurality of tubes for conducting a medium to be cooled between each of the channels, at least one tube plate with tube passages in which the front tube ends of the tubes are accommodated in a fluid-tight manner, and at least one structural reinforcement unit for stabilizing the tube ends in relation to the tube plate on. The at least one structural reinforcement unit has projections that can be accommodated in the tube ends and at least two reinforcement strips that are connected to one another and are arranged parallel to one another, the projections being molded onto the reinforcement strips. The projections extend perpendicularly to the longitudinal axis of the reinforcement strips from a lower edge of the reinforcement strips, which faces the pipe ends in the assembled state, into the respective pipe ends, and each of the projections has at least two separate contact surfaces which, in the assembled state, bear against the respective inner wall sections of a respective pipe end.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager derart zu gestalten, dass neben einer Gewichtsverringerung gegenüber bisher bekannten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragern auch eine Vereinfachung der Verbindung und somit des Montageprozesses der zusammenzuführenden Elemente erreicht wird.The object of the invention is to design a coolant-air heat exchanger in such a way that, in addition to a reduction in weight compared to previously known coolant-air heat exchangers, the connection and thus the assembly process of the elements to be combined is also simplified.

Diese Aufgabe wird durch einen Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a coolant-air heat exchanger having the features of claim 1 or claim 2. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere fluidführende Metallrohre, deren Rohrenden beabstandet nebeneinander angeordnet sind, mindestens einen aus Kunststoff gebildeten Rohrboden mit Aufnahmedurchbrechungen, in die die Rohrenden aufnehmbar sind und einen aus Kunststoff gebildeten Sammelkasten, welcher mit einer Rasteinrichtung, die zwischen dem Rohrboden und dem Sammelkasten gebildet ist, mit dem Rohrboden verbindbar ist. Dabei ist die Rasteinrichtung mit an dem Rohrboden angeordneten Rohrboden-Klipselementen und an dem Sammelkasten angeordneten Sammelkasten-Klipselementen gebildet, womit eine Rastverbindung durch mechanisches Wechselwirken der einzelnen Rohrboden-Klipselemente und dazu korrespondierenden einzelnen Sammelkasten-Klipselementen erzeugbar ist. Darüber hinaus ist eine Dichtung ausgebildet, welche einen Presssitz des Rohrbodens auf den Rohrenden gewährleistet und den Sammelkasten gegen den Rohrboden sowie den Rohrboden gegen die Rohrenden abdichtet. Vorzugsweise ist für die Abdichtung des Sammelkastens gegen den Rohrboden eine im Inneren des Sammelkastens über den gesamten Umfang des Sammelkastens verlaufende Dichtungsrippe ausgebildet, die - bei Befestigung des Sammelkastens am Rohrboden mittels der flexiblen Sammelkasten-Klipselemente - Druck auf die Dichtung ausübt und die Dichtheit des durch den Rohrboden und den Sammelkasten gebildeten Innenraums über den gesamten Umfang des Sammelkastens gewährleistet.The solution according to the invention consists of a coolant-air heat exchanger for a motor vehicle, having a plurality of fluid-carrying metal pipes, the pipe ends of which are arranged spaced apart next to one another, at least one pipe base made of plastic with receiving openings in which the pipe ends can be accommodated, and a collection box made of plastic, which can be connected to the tube sheet by a latching device which is formed between the tube sheet and the collecting box. The locking device is formed with tube plate clip elements arranged on the tube plate and with header box clip elements arranged on the header box, with which a snap-in connection can be produced by mechanical interaction of the individual tube plate clip elements and corresponding individual header box clip elements. In addition, a seal is formed which ensures a press fit of the tube sheet on the tube ends and seals the collection box against the tube sheet and the tube sheet against the tube ends. A seal running over the entire circumference of the collecting box inside the collecting box is preferably used to seal the collecting box against the tube sheet rib formed, which - exerts pressure on the seal and ensures the tightness of the interior space formed by the tube sheet and the header box over the entire circumference of the header box - when the header box is attached to the tube sheet by means of the flexible header box clip elements.

Der erfindungsgemäß angewendete und an sich bekannte Ansatz der Verbindung des Rohrbodens mit mehreren Rohren, welche keine gelötete Verbindung, sondern eine aus Rohr, Dichtung und Rohrboden gebildete flexible Verbindung ist, eröffnet zahlreiche Möglichkeiten der Optimierung hinsichtlich des Materials und der Konstruktion des Rohrbodens. Der Kunststoff-Rohrboden bewirkt eine erhebliche Gewichtssenkung im Vergleich mit einem herkömmlichen, aus Aluminium bestehenden Rohrboden. Der Rohrboden aus Kunststoff eröffnet jedoch nicht nur Möglichkeiten für einen neuen Ansatz für die Gestaltung des Rohrbodens selbst, sondern genauso gut auch für den mit dem Rohrboden verbundenen Sammelkasten.The approach used according to the invention and known per se of connecting the tube sheet to several tubes, which is not a soldered connection but a flexible connection formed from tube, seal and tube sheet, opens up numerous possibilities for optimization with regard to the material and the construction of the tube sheet. The plastic tube sheet results in a significant weight reduction compared to a conventional aluminum tube sheet. However, the plastic tubesheet not only opens up opportunities for a new approach to the design of the tubesheet itself, but also to the header box associated with the tubesheet as well.

Vorzugsweise sind die Sammelkasten-Klipselemente jeweils derart ausgeführt, dass sie eine Rastöffnung aufweisen, wobei die dazu korrespondierenden Rohrboden-Klipselemente jeweils in Form eines nasenförmigen Vorsprungs ausgebildet sind. Bei der Rastverbindung umgreift dann jeweils das Sammelkasten-Klipselement mit dem Rand der Rastöffnung das korrespondierende nasenförmige Rohrboden-Klipselement.Preferably, the collection box clip elements are each designed in such a way that they have a locking opening, with the corresponding tube base clip elements each being designed in the form of a nose-shaped projection. In the case of the snap-in connection, the edge of the snap-in opening of the collecting box clip element then encompasses the corresponding nose-shaped tube base clip element.

Gemäß einer ersten Lösung der Aufgabe der Erfindung sind bei einem Rohrboden, der länglich ausgebildet ist, die Rohrboden-Klipselemente, die entlang der Längsseiten eines länglich ausgebildeten Rohrbodens angeordnet sind, anders ausgerichtet als die Rohrboden-Klipselemente, die entlang der kürzeren Seiten angeordnet sind. Dabei sind die Rohrboden-Klipselemente, die entlang der Längsseiten des länglich ausgebildeten Rohrbodens angeordnet sind, als von einem Rohrbodenrand an der Längsseite ausgehende, nach innen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet, während die Rohrboden-Klipselemente, die entlang der kürzeren Seiten des länglich ausgebildeten Rohrbodens angeordnet sind, als jeweils von einem Rohrbodenrand an der kürzeren Seite ausgehende, nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sind.According to a first solution to the object of the invention, in the case of a tube sheet which is elongate, the tube sheet clip elements which are arranged along the longitudinal sides of an elongate tube sheet are oriented differently than the tube sheet clip elements which are arranged along the shorter sides. The tube sheet clip elements, which are arranged along the longitudinal sides of the elongated tube sheet, are designed as inwardly directed nose-shaped projections starting from a tube sheet edge on the longitudinal side, while the tube sheet clip elements are arranged along the shorter sides of the elongated tube sheet are formed as outwardly directed nose-shaped projections each starting from a tube sheet edge on the shorter side.

Gemäß einer zweiten Lösung der Aufgabe der Erfindung sind für zumindest einen Teil der Mehrzahl der Sammelkasten-Klipselemente in Randbereichen des Rohrbodens Durchführungsöffnungen ausgebildet, in die Sammelkasten-Klipselemente einführbar sind, wobei die dazu korrespondierenden Rohrboden-Klipselemente unterhalb der Ebene der Durchführungsöffnungen positioniert sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Durchführungsöffnungen jeweils ausschließlich an den Längsseiten des Rohrbodens ausgebildet.According to a second solution to the object of the invention, feedthrough openings are formed for at least some of the majority of the header box clip elements in the edge regions of the tube base, into which header box clip elements can be inserted, with the corresponding tube base clip elements being positioned below the level of the feedthrough openings. According to an advantageous embodiment, the feedthrough openings are each formed exclusively on the longitudinal sides of the tube sheet.

Dabei können die Rohrboden-Klipselemente, die entlang einer Längsseite eines länglich ausgebildeten Rohrbodens angeordnet sind, als von einer Rohrbodenseitenwand an der Längsseite ausgehende, nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sein, während die Rohrboden-Klipselemente, die entlang der kürzeren Seiten des länglich ausgebildeten Rohrbodens angeordnet sind, als von einem Rohrbodenrand an der kürzeren Seite ausgehende, nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sein können.The tube base clip elements, which are arranged along one longitudinal side of an elongate tube base, can be designed as outwardly directed nose-shaped projections starting from a tube base side wall on the longitudinal side, while the tube base clip elements, which are arranged along the shorter sides of the elongate tube base are arranged than can be formed from a tube sheet edge on the shorter side outgoing, outwardly directed nose-shaped projections.

Die aus Kunststoff bestehenden Klipselemente müssen unter den Betriebsbedingungen ausreichend beständig sein und gleichzeitig genügend Flexibilität beziehungsweise Biegsamkeit aufweisen, um die Montage und insbesondere die mechanische Rastverbindung zu ermöglichen. Die optimale Klipselement-Länge der Sammelkasten-Klipselemente liegt im Bereich von 7 bis 25 mm. Die optimale Klipselement-Dicke der Sammelkasten-Klipselemente liegt im Bereich von 0,4 bis 2,4 mm.The clip elements made of plastic must be sufficiently stable under the operating conditions and at the same time have sufficient flexibility or pliability to enable assembly and in particular the mechanical snap-in connection. The optimum clip element length for the collection box clip elements is in the range from 7 to 25 mm. The optimum clip element thickness for the collection box clip elements is in the range from 0.4 to 2.4 mm.

Der Kunststoff-Rohrboden und die Dichtung müssen nicht unbedingt in Form von separaten Bestandteilen hergestellt werden, wie es in den bisher bekannten CAB/MA-Konstruktionen der Fall ist, sondern die Dichtung kann mittels eines Spritzgießverfahrens auf dem Rohrboden oder dem Sammelkasten aufgebracht werden. Insbesondere kann mittels eines Verbundspritzgießverfahrens eine Zwei-Komponenten-Dichtung direkt auf dem Rohrboden gespritzt sein. Die Ausführung des Spritzgießens einer Zwei-Komponenten-Verbunddichtung ergibt eine niedrigere Komplexität der Komponenten und erleichtert das Montageverfahren. Es besteht aber auch weiterhin die Möglichkeit, alternativ oder zusätzlich eine separate Dichtung, vorzugsweise eine EPDM-Dichtung, zwischen Rohrboden und Sammelkasten einzulegen.The plastic tubesheet and the seal need not necessarily be manufactured as separate components as in the previously known CAB/MA constructions, but the seal can be applied to the tubesheet or header box by means of an injection molding process. In particular, a two-component seal can be injected directly onto the tube sheet by means of a composite injection molding process. Performing injection molding of a two-component composite seal results in reduced component complexity and ease of the assembly process. However, there is still the option of alternatively or additionally inserting a separate seal, preferably an EPDM seal, between the tube sheet and the collecting box.

Vorzugsweise ist im Verdichtungsbereich zwischen Rohrboden und Sammelkasten die Dichtung umso dünner ausgebildet, je näher die an die Dichtung angrenzende Seitenwand des Rohrbodens ist. Auf diese Weise wird genügend Raum für die Dichtung bereitgestellt. Somit wird verhindert, dass die Kraft, die durch die Dichtung nach dem Verdichten erzeugt wird, sich über Gebühr erhöht und auf diese Weise die Gesamtbeständigkeit der mechanischen Verbindung negativ beeinflusst wird.In the compression area between the tube sheet and the collection box, the seal is preferably made thinner the closer the side wall of the tube sheet adjoining the seal is. In this way enough space is provided for the seal. This prevents the force generated by the seal after compression from unduly increasing and thus negatively affecting the overall durability of the mechanical connection.

Die Konstruktion ist ebenso gut vereinbar mit der Idee eines rein mechanisch zusammengebauten Aluminium-Kühlers, im Folgenden MAAR-Kühler genannt. Im Folgenden werden die Unterschiede der erfindungsgemäßen Konstruktion zu der aus der DE 10 2018 111 556 A1 bekannten Konstruktion erläutert.The design is just as compatible with the idea of a purely mechanically assembled aluminum cooler, referred to below as the MAAR cooler. The following are the differences the construction according to the invention from the DE 10 2018 111 556 A1 known construction explained.

Zahlreiche Unterschiede in der Konstruktion führen zu Optimierungen, die durch sogenannte Finite-Elemente-Analysen (FEA), sogenannte Mould-Flow-Analysen, und bei der Komponentenherstellung bestätigt wurden. Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ist ein computergestütztes Verfahren, mit dem technische Anwendungen und Dichtungskomponenten analysiert werden, um ihr Verhalten unter verschiedenen Bedingungen nachzuvollziehen.Numerous differences in the design lead to optimizations that have been confirmed by so-called finite element analyzes (FEA), so-called mold flow analyses, and in component manufacture. Finite Element Analysis (FEA) is a computer-aided technique used to analyze engineering applications and sealing components to understand their behavior under various conditions.

Die Konstruktion des Rastverbindungsmechanismus zwischen dem Rohrboden und dem Sammelkasten wurde gegenüber bisherigen Konstruktionen verändert, um die Anwendung von gegenseitigen mechanischen Verbindungen ohne die Notwendigkeit von Kunststoffschweißen zu ermöglichen. Der erfindungsgemäße Rastverbindungsmechanismus ist stärker im Vergleich zum vorhergehenden Rastverbindungsmechanismus und weist die notwendige Flexibilität für den Montageprozess auf.The design of the snap-in connection mechanism between the tubesheet and header box has been modified from previous designs to allow the use of mechanical interconnections without the need for plastic welding. The snap-connection mechanism of the invention is stronger compared to the previous snap-connection mechanism and has the necessary flexibility for the assembly process.

Dennoch ist es weiterhin möglich, an gegenüberliegenden Innenflächen des Sammelkastens und des Rohrbodens jeweils beabstandet angeordnete Kunststoffschweißstellen vorzusehen, an denen der Sammelkasten und der Rohrboden miteinander verschweißbar sind.Nevertheless, it is still possible to provide spaced apart plastic weld points on opposite inner surfaces of the header tank and the tube sheet, at which points the header tank and the tube sheet can be welded to one another.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager einen Rohrboden aus Kunststoff aufweist. Dieser Wärmeübertrager ist in der Lage, alle bestehenden Erfordernisse an das spezielle Produkt zu erfüllen. Ein Wärmeübertrager kann unter Anwendung des CAB-Lötens oder einfach nur durch mechanische Montage des Wärmeübertragers (MAAR) hergestellt werden. Beispielsweise können die Metallrohre und gegebenenfalls weitere metallische Elemente des Wärmeübertragers mittels Lötverbindung untereinander verbunden sein, wobei der aus Kunststoff bestehende Rohrboden über einen Presssitz in der Dichtung abgedichtet auf die Metallrohre aufgesteckt ist. Ebenso kann der Zusammenbau des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers auf mechanischen Verbindungen ohne die Anwendung von Lötverbindungen beruhen, indem der Rohrboden über einen Presssitz in der Dichtung abgedichtet auf die nicht miteinander verlöteten Metallrohre des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers aufgesteckt ist. Der Kunststoff-Rohrboden ist vorteilhaft aufgrund eines geringeren Gewichtes und einer Dichtung, die durch Anwendung eines Verbundspritzgießverfahrens eine Zweikomponenten-Verbunddichtungseinspritzung direkt auf der Rohrbodenoberfläche erzeugt werden kann. Nachfolgende Schritte des Wärmeübertrager-Montageverfahrens werden mit den neuen Komponenten, insbesondere der erfindungsgemäßen Rastverbindung, vereinfacht.A particular advantage of the invention is that the coolant-air heat exchanger has a plastic tube sheet. This heat exchanger is able to meet all existing requirements for the specific product. A heat exchanger can be fabricated using CAB brazing or simply mechanical assembly of the heat exchanger (MAAR). For example, the metal tubes and possibly other metal elements of the heat exchanger can be connected to one another by means of a soldered connection, with the tube plate made of plastic being plugged onto the metal tubes in a sealed manner via a press fit in the seal. The assembly of the coolant-air heat exchanger can also be based on mechanical connections without the use of soldered connections, in that the tube plate is plugged onto the metal tubes of the coolant-air heat exchanger, which are not soldered together, in a sealed manner via a press fit in the seal. The plastic tubesheet is advantageous because of its lighter weight and a seal that can be created directly on the tubesheet surface by using a compound injection molding process, a two-component compound seal injection. Subsequent steps of the heat exchanger assembly process are simplified with the new components, in particular the latching connection according to the invention.

Vorzugsweise sind auf der Oberseite des Sammelkastens im mittleren Bereich über die Längsseite des Sammelkastens Stützteile verteilt angeordnet, die für das Aufbringen einer Montagekraft beim Zusammenbau von Rohrboden und Sammelkasten vorgesehen sind.Supporting parts are preferably arranged on the upper side of the collecting box in the middle region over the longitudinal side of the collecting box, which are provided for applying an assembly force when assembling the tube sheet and collecting box.

Alternativ oder zusätzlich ist eine Vielzahl von Rippen im Randbereich der Oberseite des Sammelkastens über dessen Umfang verteilt angeordnet, die für die Anwendung einer Montagekraft im Randbereich des Sammelkastens vorgesehen ist.As an alternative or in addition, a large number of ribs are arranged in the edge area of the upper side of the collecting box, distributed over its circumference and provided for the application of an assembly force in the edge area of the collecting box.

Vorteilhafterweise sind auf der Unterseite des Rohrbodens Rohrbodenunterseitenstützen ausgebildet, um ein Abstützen während der Montage des Sammelkastens an den Rohrboden zu gewährleisten.Advantageously, tube sheet underside supports are formed on the underside of the tube sheet to provide support during assembly of the header box to the tube sheet.

Folgende Wirkung wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion erzielt:

  • ➢ ein geringeres Wärmeübertrager-Gewicht durch das geringere Gewicht des Kunststoff-Rohrbodens,
  • ➢ ein einfacherer Herstellungsprozess für den Wärmeübertrager durch die Zwei-Komponenten-Dichtungseinspritzung direkt auf der Rohrbodenoberfläche und, im Vergleich mit bisher üblichen Formen von Crimp-Verbindungen, einer einfacheren Verbindung zwischen Rohrboden und Sammelkasten unter Anwendung von mechanischen Klipselementen.
The following effect is achieved by the construction according to the invention:
  • ➢ a lower heat exchanger weight due to the lower weight of the plastic tube sheet,
  • ➢ A simpler manufacturing process for the heat exchanger due to the two-component seal injection directly on the tube sheet surface and, compared to previously common forms of crimp connections, a simpler connection between the tube sheet and header box using mechanical clip elements.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.Further details, features and advantages of embodiments of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the associated drawings.

Es zeigen:

  • 1: die Konstruktion einer Verbindung zwischen einem Sammelkasten und einem Rohrboden gemäß dem Stand der Technik,
  • 2A: einen Rohrboden und einen Sammelkasten als getrennte Teile vor einer mechanischen Montage,
  • 2B: den Rohrboden und den Sammelkasten als mittels einer Rastverbindung zusammengebaute Teile,
  • 3A: eine perspektivische Ansicht eines Eckbereichs des Rohrbodens,
  • 3B: eine perspektivische Innenansicht auf den Eckbereich des Sammelkastens,
  • 3C: eine perspektivische Darstellung der oberen, zum Sammelkasten gerichteten Seite des Rohrbodens,
  • 4: eine schematische Darstellung der mechanischen Montage des Sammelkastens an den Rohrboden,
  • 5A: eine perspektivische Darstellung des Rohrbodens mit Blick auf dessen Unterseite,
  • 5B: eine schematische Darstellung der Montage des Sammelkastens an den Rohrboden,
  • 6A: den Querschnitt einer Rastverbindung zwischen Rohrboden und Sammelkasten gemäß dem Stand der Technik mit der Darstellung der Ergebnisse einer FEA-Analyse,
  • 6B: Querschnitt einer erfindungsgemäßen Rastverbindung zwischen Rohrboden und Sammelkasten mit der Darstellung der Ergebnisse einer FEA-Analyse,
  • 7A: die schematische Darstellung eines Sammelkasten-Klipselementes mit rechteckiger Fläche und Langlochöffnung,
  • 7B: eine Seitenansicht des Sammelkasten-Klipselementes mit Kennzeichnung der Dicke,
  • 8A: Zusammenbau des Rohrbodens und des Sammelkastens mit unterschiedlichen Klipselementen an der langen und an der kurzen Seite des Rohrbodens und des Sammelkastens,
  • 8B: eine Schnittdarstellung des Rohrbodens und des Sammelkastens, sowie der Abdichtung zwischen Rohrboden und Sammelkasten,
  • 9: Detailansicht der Rastverbindung des Rohrbodens und des Sammelkastens,
  • 10A: die Gestaltung des Rohrbodens und des Sammelkastens gemäß einer Variante I,
  • 10B: die Gestaltung des Rohrbodens und des Sammelkastens gemäß einer Variante II,
  • 11A: der Rohrboden und der Sammelkasten als mittels einer Rastverbindung zusammengebaute Teile gemäß der Variante I,
  • 11B: der Rohrboden und der Sammelkasten als mittels einer Rastverbindung zusammengebaute Teile gemäß der Variante II,
  • 12A: die Gestaltung des Rohrbodens und des Sammelkastens gemäß der Variante II,
  • 12B: der Rohrboden und der Sammelkasten als mittels einer Rastverbindung zusammengebaute Teile gemäß der Variante II,
  • 13A: eine perspektivische Darstellung des Rohrbodens mit einer Gestaltung gemäß Variante II mit Blick auf dessen Unterseite,
  • 13B: eine schematische Darstellung der Montage des Sammelkastens an den Rohrboden unter Anwendung von Klipselementen gemäß Variante II,
  • 14A: eine perspektivische Darstellung eines Eckbereichs des Rohrbodens gemäß der Variante II,
  • 14B: einen Querschnitt der Rastverbindung zwischen dem Rohrboden und dem Sammelkasten gemäß der Variante II,
  • 14C: eine perspektivische Darstellung eines Eckbereichs des Zusammenbaus aus Rohrboden und Sammelkasten gemäß Variante II,
  • 15A: eine weitere perspektivische Darstellung eines Eckbereichs des Zusammenbaus aus Rohrboden und Sammelkasten gemäß Variante II,
  • 15B: Schnittdarstellung des Rohrbodens und des Sammelkastens sowie der Abdichtung gemäß Variante II.
Show it:
  • 1 : the construction of a connection between a header box and a tube sheet according to the prior art,
  • 2A : a tube sheet and a header box as separate parts before mechanical assembly,
  • 2 B : the tube sheet and the collecting box as parts assembled by means of a snap-in connection,
  • 3A : a perspective view of a corner area of the tubesheet,
  • 3B : a perspective interior view of the corner area of the collection box,
  • 3C : a perspective view of the upper side of the tube sheet facing the collection box,
  • 4 : a schematic representation of the mechanical assembly of the header box to the tubesheet,
  • 5A : a perspective view of the tube sheet looking at its underside,
  • 5B : a schematic representation of the assembly of the header box to the tubesheet,
  • 6A : the cross-section of a locking connection between the tube sheet and the header box according to the prior art, showing the results of an FEA analysis,
  • 6B : Cross section of a locking connection according to the invention between the tube sheet and the collecting box with the presentation of the results of an FEA analysis,
  • 7A : the schematic representation of a collection box clip element with a rectangular surface and slot opening,
  • 7B : a side view of the collection box clip element with marking of the thickness,
  • 8A : assembly of the tube sheet and the header box with different clip elements on the long and on the short side of the tube sheet and the header box,
  • 8B : a sectional view of the tube sheet and the collecting box, as well as the seal between the tube sheet and the collecting box,
  • 9 : Detailed view of the snap-in connection of the tube sheet and the collecting box,
  • 10A : the design of the tube sheet and the collecting box according to a variant I,
  • 10B : the design of the tube sheet and the collecting box according to a variant II,
  • 11A : the tube sheet and the collecting box as parts assembled by means of a snap-in connection according to variant I,
  • 11B : the tube sheet and the collecting box as parts assembled by means of a snap-in connection according to variant II,
  • 12A : the design of the tube sheet and the collecting box according to variant II,
  • 12B : the tube sheet and the collecting box as parts assembled by means of a snap-in connection according to variant II,
  • 13A : a perspective view of the tube sheet with a design according to variant II with a view of its underside,
  • 13B : a schematic representation of the assembly of the collection box on the tube sheet using clip elements according to variant II,
  • 14A : a perspective view of a corner area of the tube sheet according to variant II,
  • 14B : a cross section of the locking connection between the tube sheet and the collecting box according to variant II,
  • 14C : a perspective view of a corner area of the assembly of tube sheet and header box according to variant II,
  • 15A : another perspective view of a corner area of the assembly of tube sheet and collecting box according to variant II,
  • 15B : Sectional view of the tube sheet and the collecting box as well as the seal according to variant II.

Die 1 zeigt schematisch die Konstruktion einer Verbindung zwischen einem Sammelkasten A und einem Rohrboden B, die dem Stand der Technik aus der DE 10 2018 111 556 A1 entspricht, wobei der Sammelkasten A und der Rohrboden B jeweils aus Kunststoff gebildet sind. Zwischen dem Rohrboden B und dem Sammelkasten A ist eine Dichtung C eingebracht, welche einen Presssitz des Rohrbodens B auf Rohrenden D gewährleistet und den Sammelkasten A gegen den Rohrboden B sowie den Rohrboden B gegen die Rohrenden D abdichtet. Der Sammelkasten A ist mit einer Rasteinrichtung, die mit am Sammelkasten A angeordneten Klipselementen E und diesen Klipselementen E im Rohrboden B gegenüberliegend angeordneten Rastöffnungen F gebildet ist, mit dem Rohrboden B verbunden. Die Klipselemente E weisen an ihrem unteren Ende Rastnasen G auf, die beim Einrasten an der Unterseite des Rohrbodens B aus den Rastöffnungen F herausragen und den Rohrboden dabei im Randbereich der jeweiligen Rastöffnung F untergreifen.the 1 Fig. 12 shows schematically the construction of a connection between a header box A and a tubesheet B, known from the prior art of Fig DE 10 2018 111 556 A1 corresponds, wherein the collection box A and the tube sheet B are each formed of plastic. A seal C is introduced between the tube plate B and the collecting box A, which ensures a press fit of the tube plate B on the tube ends D and seals the collecting box A against the tube plate B and the tube plate B against the tube ends D. The collecting box A is connected to the tube sheet B by a locking device which is formed by clip elements E arranged on the collecting box A and locking openings F arranged opposite these clip elements E in the tube sheet B. The clip elements E have latching lugs G at their lower end, which protrude from the latching openings F when latching on the underside of the tube sheet B and thereby engage under the tube sheet in the edge region of the respective latching opening F.

Dabei enthält die 1 im unteren Teil auch einen Detailausschnitt, welcher in Form eines Querschnitts einen Bereich der Rastverbindung zwischen dem Sammelkasten A und dem Rohrboden B sowie die Dichtung mit Focus auf eine innere Dichtungsrippe H zeigt, an der der Sammelkasten A gegen den Rohrboden B mittels der Dichtung C abgedichtet ist. Die Dichtungsrippe H ist als eine über den gesamten Umfang des Sammelkastens A verlaufende innere Rippe H ausgebildet, die - bei Befestigung des Sammelkastens A am Rohrboden B mittels der flexiblen Klipselemente E - Druck auf die Dichtung C ausübt und die Dichtheit des durch den Rohrboden und den Sammelkasten A gebildeten Innenraums über den gesamten Umfang des Sammelkastens A gewährleistet. Der Kunststoff-Rohrboden B und die Dichtung C liegen dabei in Form von separaten Teilen vor.The 1 in the lower part there is also a detailed section, which shows in the form of a cross section an area of the snap-in connection between the collecting box A and the tube plate B as well as the seal with a focus on an inner sealing rib H, on which the collecting box A is sealed against the tube plate B by means of the seal C is. The sealing rib H is designed as an inner rib H running over the entire circumference of the header box A, which - when the header box A is fastened to the tube sheet B by means of the flexible clip elements E - exerts pressure on the seal C and improves the tightness of the through the tube sheet and the Collection box A formed interior over the entire circumference of the collection box A guaranteed. The plastic tube sheet B and the seal C are in the form of separate parts.

Gegenüber dieser bekannten Konstruktion konnte mit einer neuen, erfindungsgemäßen Konstruktion des Wärmeübertragers an verschiedenen Bereichen Verbesserungen hinsichtlich einer festeren gegenseitigen Verbindung zwischen dem Rohrboden und dem Sammelkasten erreicht werden, wie mittels Finite-Elemente-Analysen gezeigt werden konnte.Compared to this known design, a new design of the heat exchanger according to the invention made it possible to achieve improvements in various areas with regard to a stronger mutual connection between the tube sheet and the collector box, as could be shown by means of finite element analyses.

Die Finite-Elemente-Analyse, im Folgenden FEA-Analyse bezeichnet, ist ein computergestütztes Verfahren, mit dem technische Anwendungen und Dichtungskomponenten analysiert werden, um ihr Verhalten unter verschiedenen Bedingungen nachzuvollziehen.Finite Element Analysis, hereinafter referred to as FEA Analysis, is a computer-aided technique used to analyze engineering applications and sealing components to understand their behavior under various conditions.

Die folgenden Figuren zeigen eine verbesserte Konstruktion mit einer detaillierten Beschreibung. Zwei verschiedene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Konstruktion sind gezeigt, wobei beide Ausgestaltungen die gleiche erfindungsgemäße Lösung mit leicht unterschiedlicher Konstruktion darstellen. Eine erste Ausgestaltung enthält als optionale Merkmale noch Kunststoffverschweißungen an bestimmten Bereichen.The following figures show an improved construction with a detailed description. Two different configurations of the construction according to the invention are shown, both configurations representing the same solution according to the invention with slightly different construction. A first embodiment also contains plastic welds in certain areas as optional features.

Wichtige Dimensionsparameter sind mit Angabe der besonders bevorzugten Bereiche beschrieben.Important dimensional parameters are described with details of the particularly preferred ranges.

Die 2A zeigt einen Rohrboden 1 und einen Sammelkasten 2 als getrennte Teile vor einer mechanischen Montage in einer perspektivischen Ansicht, während die 2B den Rohrboden 1 und den Sammelkasten 2 als mittels einer Rastverbindung zusammengebaute Teile in einer Kombination aus Querschnitt und Innenansicht des Sammelkastens 2 darstellt. Dabei weist der Rohrboden 1 über den Rohrbodenumfang verteilt angeordnete Rastverbindungselemente in Form von Rohrboden-Klipselementen 3 auf, während der Sammelkasten 2 über den Sammelkastenumfang verteilt angeordnete Rastverbindungselemente in Form von Sammelkasten-Klipselementen 4 ausweist. Die Rohrboden-Klipselemente 3 und die Sammelkasten-Klipselemente 4 sind derart ausgebildet, dass sie miteinander mechanisch wechselwirken können und dadurch eine zuverlässige mechanische Rastverbindung zwischen dem Rohrboden 1 und dem Sammelkasten 2 erzeugbar ist. Dabei wird eine im Vergleich zum Stand der Technik aus 1 neue Konstruktion von Klipselementen 3, 4 für die Rastverbindung zwischen Rohrboden 1 und Sammelkasten 2 eingeführt.the 2A shows a tube sheet 1 and a header box 2 as separate parts before mechanical assembly in a perspective view, while the 2 B shows the tube sheet 1 and the collecting box 2 as parts assembled by means of a snap-in connection in a combination of cross-section and inside view of the collecting box 2. The tube plate 1 has snap-in connection elements in the form of tube plate clip elements 3 distributed over the tube plate circumference, while the header box 2 has snap-in connection elements in the form of header box clip elements 4 distributed over the header box circumference. The tube base clip elements 3 and the header box clip elements 4 are designed in such a way that they can mechanically interact with one another and a reliable mechanical latching connection can thereby be produced between the tube base 1 and the header box 2 . This is compared to the prior art 1 new construction of clip elements 3, 4 for the locking connection between tube plate 1 and collecting box 2 introduced.

Wie die 2A zeigt, sind die Sammelkasten-Klipselemente 4 in vertikaler Richtung, die der Montagerichtung beziehungsweise der Richtung der Montagekraft entspricht, länglich ausgebildet und dabei über den Sammelkastenumfang verteilt an der Unterseite des Sammelkastens lattenzaunartig angeordnet. Jedes Sammelkasten-Klipselement 4 weist eine Rastöffnung 5 in Form eines vertikal orientierten Langlochs 5 auf. Dazu korrespondierend sind die Rohrboden-Klipselemente 3 in Form von nasenförmigen Vorsprüngen ausgebildet. Jedes nasenförmige Rohrboden-Klipselement 3 weist eine von einer Basis, im gezeigten Ausführungsbeispiel dem Rohrbodenrand 6, ausgehende Einführschräge 7 auf, die über eine Abflachung 8 in eine untere Rastfläche 9 übergeht, die von der Abflachung 8 ausgehend horizontal, das heißt etwa senkrecht zur Basis, ausgerichtet ist. Da sich das nasenförmige Rohrboden-Klipselement 3 jedoch gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung deutlich in den Bereich unterhalb des Rohrbodenrandes 6 erstreckt, befindet sich die untere Rastfläche 9 und deren der Abflachung 8 gegenüberliegendes Ende ebenfalls deutlich unterhalb des Rohrbodenrandes 6.As the 2A shows, the header box clip elements 4 are elongate in the vertical direction, which corresponds to the assembly direction or the direction of the assembly force, and are distributed over the header box circumference on the underside of the header box like a picket fence. Each collection box clip element 4 has a latching opening 5 in the form of a vertically oriented slot 5 . Correspondingly, the tube base clip elements 3 are designed in the form of nose-shaped projections. Each nose-shaped tube base clip element 3 has an insertion bevel 7 starting from a base, in the exemplary embodiment shown the tube base edge 6, which merges via a flattened area 8 into a lower latching surface 9, which extends horizontally from the flattened area 8, i.e. approximately perpendicularly to the base , is aligned. However, since the nose-shaped tube base clip element 3 extends in the vertical direction significantly into the area below the tube base edge 6 according to the exemplary embodiment shown, the lower latching surface 9 and its end opposite the flattening 8 are also located significantly below the tube base edge 6.

Bei der Montage werden die elastisch ausgebildeten Sammelkasten-Klipselemente 4 über die Einführschräge 7 und die Abflachung 8 geführt, bis sie nach Erreichen der unteren Rastfläche 9 jeweils einrasten, wobei das Sammelkasten-Klipselement 4 mit dem Rand der Rastöffnung 5 das jeweils korrespondierende nasenförmige Rohrboden-Klipselement 3 umgreift.During assembly, the elastically designed header box clip elements 4 are guided over the insertion bevel 7 and the flattening 8 until they snap into place after reaching the lower latching surface 9, with the header box clip element 4 having the edge of the latching opening 5 in the corresponding nose-shaped tube base Clip element 3 encompasses.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Rohrboden-Klipselemente 3a an den kurzen Seiten des Rohrbodens 1 hinsichtlich der Positionierung und Ausrichtung von den Rohrboden-Klipselementen 3b auf der längeren Seite des im Wesentlichen rechteckigen Umfangs des Rohrbodens 1. Gemeinsam ist beiden Formen von Rohrboden-Klipselementen 3a, 3b, dass sie am Rohrbodenrand 6 angeordnet sind.In the exemplary embodiment shown, the tube sheet clip elements 3a on the short sides of the tube sheet 1 differ in terms of positioning and alignment from the tube sheet clip elements 3b on the longer side of the essentially rectangular circumference of the tube sheet 1. Both forms of tube sheet clip elements 3a have in common , 3b that they are arranged on the edge 6 of the tube sheet.

Die Rohrboden-Klipselemente 3a, die in der in 2A gezeigten Ausführungsform an der kürzeren Seite des Rohrbodens 1 beabstandet angeordnet sind, sind als von einer der kürzeren Seiten 6a des Rohrbodenrandes 6 nach außen gerichtete, nasenförmige Vorsprünge ausgebildet. Dagegen sind die ebenfalls nasenförmigen Rohrboden-Klipselemente 3b an der längeren Seite des Rohrbodens 1, ausgehend von der längeren Seite 6b des Rohrbodenrandes 6, nach innen gerichtet. Zudem befinden sich oberhalb der Rohrboden-Klipselemente 3b auf den längeren Seiten des Rohrbodens 1 Durchführungsöffnungen 10 für die Durchführung von den auf der langen Seite 2b des Sammelkastens 2 angeordneten Sammelkasten-Klipselementen 4. Das heißt, dass sich oberhalb jedes Rohrboden-Klipselementes 3b eine Durchführungsöffnung 10 für ein Sammelkasten-Klipselement 4 befindet. Bei der Montage wird das Sammelkasten-Klipselement 4 zunächst durch die Durchführungsöffnung 10 durchgeführt, bevor es die Rastverbindung mit dem Rohrboden-Klipselement 3b in der oben beschriebenen Weise eingehen kann.The tube sheet clip elements 3a, which are shown in the in 2A shown embodiment are arranged spaced apart on the shorter side of the tube sheet 1 are formed as one of the shorter sides 6a of the tube sheet edge 6 outwardly, nose-shaped projections. In contrast, the tube sheet clip elements 3b, which are also nose-shaped, are directed inward on the longer side of the tube sheet 1, starting from the longer side 6b of the edge 6 of the tube sheet. Also located above the tube base clip elements 3b on the longer sides of the tube base 1 there are lead-through openings 10 for the passage of the header box clip elements 4 arranged on the long side 2b of the header tank 2. This means that above each tube base clip element 3b there is a lead-through opening 10 for a collection box clip element 4 is located. During assembly, the collection box clip element 4 is first passed through the lead-through opening 10 before it can enter into the locking connection with the tube base clip element 3b in the manner described above.

Die 2B zeigt die montierte Rastverbindung zwischen Sammelkasten-Klipselementen 4 und korrespondierenden Rohrboden-Klipselementen 3b der längeren Seite des Rohrbodens 1. Die Sammelkasten-Klipselemente 4 umgreifen dabei die Rohrboden-Klipselemente 3b, welche als nach innen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sind. Zuvor wurden die elastisch ausgebildeten Sammelkasten-Klipselemente 4 jeweils mit ihrer Außenseite über die nach innen gerichtete Einführschräge und die Abflachung des jeweils korrespondierenden Rohrboden-Klipselementes 3b geführt, bis sie einrasten.the 2 B shows the assembled latching connection between the header box clip elements 4 and the corresponding tube base clip elements 3b on the longer side of the tube base 1. The header box clip elements 4 engage around the tube base clip elements 3b, which are designed as inwardly directed nose-shaped projections. Previously, the elastically designed collection box clip elements 4 were each guided with their outside over the inwardly directed insertion bevel and the flattening of the corresponding tube base clip element 3b until they snap into place.

Mit dieser Art von Rastverbindung sind der Rohrboden 1 und der Sammelkasten 2 für ihren Zusammenbau nur auf diese mechanische Verbindung angewiesen. Es besteht jedoch die Option, dass an bestimmten Bereichen eine Verbindung zwischen dem Rohrboden 1 und dem Sammelkasten 2 mittels Kunststoffschweißen erfolgt.With this type of snap-in connection, the tube sheet 1 and the collecting box 2 only rely on this mechanical connection for their assembly. However, there is the option that a connection between the tube sheet 1 and the collecting box 2 is made by means of plastic welding in certain areas.

Ein weiteres optionales Merkmal ist das Spritzen einer Dichtung 11, vorzugsweise einer Zwei-Komponenten-Dichtung 11, direkt auf den Rohrboden 1. Es besteht aber auch weiterhin die Möglichkeit, alternativ oder zusätzlich eine separate Dichtung, vorzugsweise eine EPDM-Dichtung zwischen dem Rohrboden 1 und dem Sammelkasten 2 einzulegen.Another optional feature is the spraying of a seal 11, preferably a two-component seal 11, directly onto the tube sheet 1. However, there is still the possibility, alternatively or additionally, of using a separate seal, preferably an EPDM seal, between the tube sheet 1 and the collection box 2.

Die 3A zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Eckbereich des Rohrbodens 1, während die 3B die Innenansicht auf einen Eckbereich am Übergang der kürzeren Seite zur längeren Seite des Sammelkastens 2 mit den jeweils ein Langloch als Rastöffnung 5 aufweisenden, lattenzaunartig angeordneten Sammelkasten-Klipselementen 4 darstellt. Die 3C beinhaltet eine perspektivische Darstellung eines Teils der oberen, zum Sammelkasten gerichteten Seite des Rohrbodens 1 mit Blick auf die bereits in 3A sichtbaren Aufnahmedurchbrechungen 12 für nicht gezeigte Rohrenden sowie mit Blick auf die Durchführungsöffnungen 10 für die Durchführung von den auf der langen Seite des in 3B gezeigten Sammelkastens 2 angeordneten Sammelkasten-Klipselementen 4.the 3A shows a perspective view of a corner area of the tube sheet 1, while the 3B the interior view of a corner area at the transition from the shorter side to the longer side of the collection box 2 with the collection box clip elements 4 each having an elongated hole as a latching opening 5 and arranged like a picket fence. the 3C contains a perspective representation of a part of the upper side of the tube sheet 1, which is directed towards the collection box, with a view of the already described in 3A visible receiving openings 12 for pipe ends, not shown, and with a view of the feed-through openings 10 for the implementation of the on the long side of the in 3B shown collection box 2 arranged collection box clip elements 4.

Das Konzept der Verbindung zwischen Rohrboden 1 und Sammelkasten 2 beruht hauptsächlich auf einer mechanischen Rastverbindung mittels der korrespondierenden Klipselemente 3, 4. Jedoch stellt, wie bereits erwähnt, das Kunststoffschweißen eine optionale Methode für eine Verstärkung der Verbindung zwischen Rohrboden 1 und Sammelkasten 2 dar. Dafür sind, wie in der Zusammenschau der Figuren 3A, 3B und 3C zu erkennen, beabstandet angeordnete Kunststoffschweißstellen 13 am Rohrboden 1 in Form von Nuten 13 und korrespondierende, ebenfalls beabstandet angeordnete Kunststoffschweißstellen 14 am Sammelkasten 2 in Form von in die Nuten 13 passenden länglichen Vorsprüngen 14 vorgesehen. Bei der Verbindung mittels Kunststoffschweißen steht jede Nut 13 jeweils einem länglichen Vorsprung 14 gegenüber, so dass der Rohrboden 1 und der Sammelkasten 2 genau an diesen Stellen miteinander verschweißbar sind.The concept of the connection between tube sheet 1 and header box 2 is mainly based on a mechanical locking connection by means of the corresponding clip elements 3, 4. However, as already mentioned, plastic welding is an optional method for strengthening the connection between tube sheet 1 and header box 2. For this are, as in the synopsis of the figures 3A , 3B and 3C to recognize spaced plastic welds 13 on the tube sheet 1 in the form of grooves 13 and corresponding, also spaced plastic welds 14 on the header 2 in the form of in the grooves 13 fitting elongate projections 14 are provided. When connecting by means of plastic welding, each groove 13 faces a respective elongated projection 14, so that the tube plate 1 and the collecting box 2 can be welded to one another precisely at these points.

Die Nuten 13 als Kunststoffschweißstellen 13 des Rohrbodens 1 sind derart positioniert, dass sich nicht die Aufnahmedurchbrechungen 12, sondern die zwischen den Aufnahmedurchbrechungen 12 für die Rohrenden ausgebildeten Brücken 15 des Rohrbodens 1 hinter ihnen befinden. Dadurch können die Brücken 15 den notwendigen Halt für das Schweißen gewährleisten.The grooves 13 as plastic welding points 13 of the tube sheet 1 are positioned in such a way that not the receiving openings 12 but rather the bridges 15 of the tube sheet 1 formed between the receiving openings 12 for the tube ends are located behind them. As a result, the bridges 15 can ensure the necessary support for welding.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung der mechanischen Montage des Sammelkastens 2 an den Rohrboden 1. Während des Zusammenbaus des Rohrbodens 1 und des Sammelkastens 2 wird eine Kraft auf die Oberseite des Sammelkastens 2 aufgebracht. Auf der Sammelkasten-Oberseite sind Stützteile 16 in Form von sich kreuzenden Rippen ausgebildet, deren Kreuzungsstellen 17 im mittleren Bereich über die Längsseite des Sammelkastens 2 verteilt angeordnet sind. Die Stützteile 16 können für die Ausübung der Montagekraft, die mit dicken Pfeilen 18 gekennzeichnet ist, genutzt werden. Um eine gleichmäßigere Kraftverteilung zu erreichen, kann eine Vielzahl von kleineren Rippen 19, die im Randbereich der Oberseite des Sammelkastens 2 über dessen Umfang verteilt angeordnet sind, für die Kraftanwendung genutzt werden, wobei diese Montagekraftanwendung durch die dünneren Pfeile 20 gekennzeichnet ist. Die mechanische Montage ist beendet, wenn alle Klipselemente 3a, 3b, 4, wie oben beschrieben, eingerastet sind.the 4 Figure 12 shows a schematic representation of the mechanical assembly of header box 2 to tubesheet 1. During assembly of tubesheet 1 and header box 2, a force is applied to the top of header box 2. Supporting parts 16 in the form of crossing ribs are formed on the upper side of the collection box, the crossing points 17 of which are distributed over the longitudinal side of the collection box 2 in the central area. The support parts 16 can be used to exert the assembly force, which is marked with bold arrows 18 . In order to achieve a more even distribution of force, a large number of smaller ribs 19, which are arranged in the edge area of the upper side of the collection box 2 distributed over its circumference, can be used for the application of force, this application of assembly force being indicated by the thinner arrows 20. The mechanical assembly is complete when all clip elements 3a, 3b, 4 are engaged as described above.

Die 5A zeigt eine perspektivische Ansicht des Rohrbodens 1 mit Blick auf dessen Unterseite 21. Dabei sind Rohrbodenunterseitenstützen 22 auf der Unterseite 21 vorgesehen, um ein Abstützen während der Montage des Sammelkastens 2 an den Rohrboden 1, die in 5B schematisch dargestellt ist, zu gewährleisten. Dabei muss während des Montageprozesses eine hohe Druckkraft, die durch Pfeile illustrierte Montagekraft 18, auf den Sammelkasten 2 ausgeübt werden. Die Rohrbodenunterseitenstützen 22 weisen dabei jeweils ein im Querschnitt im Wesentlichen T-förmiges Profil und eine T-förmige Abstützfläche 23 auf.the 5A shows a perspective view of the tube sheet 1 with a view of its underside 21. Tube sheet underside supports 22 are provided on the underside 21 in order to provide support during assembly of the collecting tank tens 2 to the tube sheet 1, the in 5B is shown schematically to ensure. A high compressive force, the assembly force 18 illustrated by arrows, must be exerted on the collection box 2 during the assembly process. The tube sheet underside supports 22 each have a profile that is essentially T-shaped in cross section and a T-shaped support surface 23 .

Die hinsichtlich der Klipselemente neugestaltete Rastverbindung zwischen Rohrboden und Sammelkasten wurde einer Festigkeits- und Verformungsuntersuchung mittels FEA-Analyse unterzogen und diesbezüglich mit der aus der DE 10 2018 111 556 A1 bekannten und in 6A als Querschnitt dargestellten Version der Rastverbindung verglichen. Ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Rastverbindung zwischen Rohrboden 1 und Sammelkasten 2 ist in der 6B dargestellt. Die Ergebnisse der FEA-Analysen sind in den beiden 6A und 6B grafisch visualisiert und zum Vergleich einer gemäß Stand der Technik ausgebildeten Rastverbindung mit einer erfindungsgemäß gestalteten Rastverbindung gegenübergestellt. Die neben einer abgebildeten Verschiebungs-Skala angezeigten Zahlenwerte entsprechen der jeweiligen Größe (Magnitude) der Verschiebung U in Millimetern. Eine bestimmte grafische Gestaltung auf den Skalen in den beiden 6A und 6B entspricht einem bestimmten Wert der Verschiebung. Die aus dem Stand der Technik bekannte Rastverbindung gemäß 6A wird sowohl durch Spannung als auch durch Biegen belastet. Die Rastverbindung gemäß 6B ist in erster Linie durch Zug und nicht durch Biegen belastet. Obwohl der Querschnitt des Sammelkasten-Klipselementes 4 gemäß 6B erheblich kleiner ist, kann das Klipselement 4 der gleichen Belastung wie das Sammelkasten-Klipselement der 6A widerstehen. Durch die neue Konstruktion gelingt es, eine verlässliche mechanische Verbindung zu realisieren, so dass zusätzliches Kunststoffschweißen vermieden werden kann. Die in der DE 10 2018 111 556 A1 beschriebene Konstruktion der Rastverbindung und der Klipselemente war hinsichtlich der Druckbeständigkeit schwächer als die erfindungsgemäße Konstruktion. Die erfindungsgemäßen Klipselemente 3, 4 bieten eine nahezu dreimal höhere Beständigkeit bei Einhaltung des erforderlichen Maßes an Flexibilität.The snap-in connection between the tube sheet and the collector box, which was redesigned with regard to the clip elements, was subjected to a strength and deformation test using FEA analysis and in this regard with the DE 10 2018 111 556 A1 known and in 6A compared version of the locking connection shown as a cross section. A cross section of a locking connection according to the invention between the tube sheet 1 and the header tank 2 is shown in FIG 6B shown. The results of the FEA analyzes are in the two 6A and 6B graphically visualized and compared to a locking connection designed according to the prior art with a locking connection designed according to the invention. The numerical values displayed next to a displacement scale shown correspond to the respective size (magnitude) of the displacement U in millimeters. A specific graphic design on the scales in the two 6A and 6B corresponds to a certain value of displacement. The locking connection known from the prior art according to 6A is loaded by both tension and bending. The locking connection according to 6B is primarily loaded by tension and not by bending. Although the cross section of the collecting box clip element 4 according to 6B is significantly smaller, the clip element 4 of the same load as the collection box clip element 6A resist. The new design makes it possible to achieve a reliable mechanical connection, so that additional plastic welding can be avoided. The one in the DE 10 2018 111 556 A1 The design of the locking connection and the clip elements described was weaker than the design according to the invention in terms of pressure resistance. The clip elements 3, 4 according to the invention offer a resistance that is almost three times higher while maintaining the required degree of flexibility.

Die Figuren 7A und 7B zeigen schematisch die Geometrie eines Sammelkasten-Klipselementes 4, das im Wesentlichen einen rechteckigen Umfang aufweist. Dabei stellt die 7A eine Draufsicht auf die im Wesentlichen rechteckig ausgebildete Fläche dar. So ist zu erkennen, dass das Sammelkasten-Klipselement 4 im mittleren Bereich seiner im Wesentlichen rechteckigen Oberfläche die Rastöffnung 5 in Form eines Langlochs 5 aufweist, welches sich mit seiner längeren Ausdehnung vorzugsweise in Richtung der längeren Ausdehnung des im Wesentlichen rechteckigen Sammelkaste-Klipselementes 4 erstreckt. Die Rastöffnung 5 des Sammelkasten-Klipselementes 4 dient bei der Montage mittels Rastverbindung zur Durchführung des jeweils gegenüberliegenden Rohrboden-Klipselementes, wobei das Rohrboden-Klipselement vom Rand der Rastöffnung 5 umgriffen wird. Die Klipselemente müssen genug Beständigkeit aufweisen, um den Betriebsbedingungen standzuhalten und müssen über eine ausreichende Flexibilität verfügen, um eine mechanische Verbindung zu gewährleisten. Dafür wurde eine optimale Klipselement-Länge, gekennzeichnet in der 7A mit dem Buchstaben L, als im Bereich von 7 bis 25 mm liegend berechnet. Die optimale Klipselement-Dicke d, dargestellt in der Seitenansicht der 7B, liegt im Bereich von 0,4 bis 2,4 mm.The figures 7A and 7B show schematically the geometry of a collection box clip element 4, which has a substantially rectangular circumference. The 7A is a top view of the essentially rectangular surface. It can be seen that the collection box clip element 4 has the latching opening 5 in the form of an elongated hole 5 in the middle area of its essentially rectangular surface, which with its longer extension preferably extends in the direction of the longer extension of the substantially rectangular collection box clip element 4 extends. The snap-in opening 5 of the collection box clip element 4 is used during assembly by means of a snap-in connection for the passage of the respectively opposite tube base clip element, with the tube base clip element being encompassed by the edge of the snap-in opening 5 . The clip elements must have enough strength to withstand the service conditions and have enough flexibility to ensure a mechanical connection. For this, an optimal clip element length, marked in the 7A with the letter L, calculated as being in the range 7 to 25 mm. The optimal clip element thickness d, shown in the side view of 7B , is in the range of 0.4 to 2.4 mm.

Die 8A zeigt den Zusammenbau des Kunststoff-Rohrbodens 1 mit den Rohrboden-Klipselementen 3a und 3b und des Sammelkastens 2 mit den Sammelkasten-Klipselementen 4, wobei deutlich wird, dass die Rohrboden-Klipselemente 3a auf den kurzen Seiten des Rohrbodens 1 anders positioniert und ausgerichtet sind und mit den Sammelkasten-Klipselementen 4 zusammenwirken als die Rohrboden-Klipselemente 3b auf der längeren Seite des im Wesentlichen rechteckigen Umfangs des Rohrbodens 1 beziehungsweise Sammelkastens 2, um einen leichteren Ausgleich von Längenabweichungen zu ermöglichen, die im Falle der Anwendung des Kunststoffschweißens sehr wahrscheinlich sind. Die gezeigte Konstruktion bietet größere Toleranzbereiche für den Längenverschiebungsausgleich. Dies zeigt sich in 8B, die eine Schnittdarstellung in Längsrichtung des Rohrbodens 1 und des Sammelkastens 2 beinhaltet, wobei die Rastverbindung und die Abdichtung zwischen Rohrboden 1 und Sammelkasten 2 dargestellt sind. Insbesondere ist in dieser Schnittdarstellung gezeigt, wie ein Sammelkasten-Klipselement 4 ein Rohrboden-Klipselement 3a an der kürzeren Seite des Rohrbodens 1 umschließt. Wie in der 8B zu erkennen, wird innerhalb des Sammelkastens 2 ein größerer Raum für den Verdichtungsbereich 24a der Dichtung 11 entlang der kürzeren Seite des Sammelkastens 2 bereitgestellt. Somit kann ein Längenabmessungsausgleich mit der Verschiebung der Position der auf die Dichtung 11 drückenden Dichtungsrippe 25 des Sammelkastens 2 erfolgen. Die im Inneren des Sammelkastens 2 platzierte Dichtungsrippe 25 sorgt dafür, dass - bei Befestigung des Sammelkastens 2 am Rohrboden 1 mittels der flexiblen Sammelkasten-Klipselemente 4 - die Dichtungsrippe 25 Druck auf die Dichtung 11 ausübt und die Dichtheit des durch den Rohrboden 1 und den Sammelkasten 2 gebildeten Innenraums über den gesamten Umfang des Sammelkastens 2 gewährleistet.the 8A shows the assembly of the plastic tube sheet 1 with the tube sheet clip elements 3a and 3b and the header box 2 with the header box clip elements 4, whereby it is clear that the tube sheet clip elements 3a are positioned and aligned differently on the short sides of the tube sheet 1 and cooperate with the header box clip members 4 than the tube sheet clip members 3b on the longer side of the substantially rectangular perimeter of the tube sheet 1 and header box 2 respectively, to allow easier compensation of length variations that are very likely in the case of plastic welding applications. The construction shown offers larger tolerance ranges for length displacement compensation. This shows in 8B , which contains a sectional view in the longitudinal direction of the tube sheet 1 and the collecting box 2, the latching connection and the seal between the tube sheet 1 and the collecting box 2 being shown. In particular, this sectional view shows how a header box clip element 4 encloses a tube base clip element 3a on the shorter side of the tube base 1 . Like in the 8B As can be seen, a larger space for the compression area 24a of the seal 11 along the shorter side of the collecting box 2 is provided within the collecting box 2 . Thus, a length dimension compensation can take place with the displacement of the position of the sealing rib 25 of the collecting tank 2 pressing on the seal 11 . The sealing rib 25 placed inside the header box 2 ensures that - when the header box 2 is fastened to the tube sheet 1 by means of the flexible header box clip elements 4 - the sealing rib 25 exerts pressure on the seal 11 and the tightness of the through the tube sheet 1 and the header box 2 formed interior over the entire circumference of the collecting tank 2 guaranteed.

Die 9 zeigt einen Querschnitt und eine Detailansicht der Rastverbindung des Rohrbodens 1 und des Sammelkastens 2, die den Verdichtungsbereich 24b entlang der längeren Seite des Rohrbodens 1 und des Sammelkastens 2 im Querschnitt darstellt. Dabei ist zu erkennen, dass die Dichtung 11 umso dünner ist, je näher die Seitenwand 26 des Rohrbodens 1 ist. Somit ist genügend Raum für die Verdichtung und die damit verbundene Verformung der Dichtung 11 verfügbar. Wenn nicht genügend Raum für die Dichtung 11 zur Verfügung stehen würde, könnte die Kraft, die durch die Dichtung nach der Verdichtung erzeugt wird, unerwünscht hoch sein und auf diese Weise die Gesamtbeständigkeit der mechanischen Verbindung negativ beeinflussen.the 9 shows a cross section and a detailed view of the snap-in connection of the tube sheet 1 and the collecting box 2, which shows the compression area 24b along the longer side of the tube sheet 1 and the collecting box 2 in cross section. It can be seen here that the closer the side wall 26 of the tube plate 1 is, the thinner the seal 11 is. Sufficient space is thus available for the compression and the deformation of the seal 11 associated therewith. If there were not enough room for the seal 11, the force generated by the seal after compression could be undesirably high and thus adversely affect the overall integrity of the mechanical connection.

Die Figuren 10A und 10B beschreiben zwei alternative Varianten I und II für die Gestaltung des Rohrbodens und des Sammelkastens, während in den Figuren 11A und 11B jeweils der Rohrboden 1;1' und der Sammelkasten 2; 2' als mittels einer Rastverbindung zusammengebaute Teile in einer Kombination aus Querschnitt und Innenansicht des Sammelkastens 2; 2' darstellt sind. Dabei konzentriert sich die Beschreibung im Folgenden auf die sich unterscheidenden Bestandteile. Die Unterschiede zwischen den Varianten I und II sind aus den Figuren ersichtlich, hauptsächlich unterscheidet sich die Position des Klipsmechanismus. Insbesondere sind die Rohrboden-Klipselemente 3b der längeren Seite des Rohrbodens 1 gemäß Variante I anderes positioniert und ausgerichtet als die entsprechenden Rohrboden-Klipselemente 3b' gemäß Variante II. Ebenso unterscheiden sich die Rohrbodenunterseitenstützen 22' der Variante II deutlich von den Rohrbodenunterseitenstützen 22 gemäß Variante I.The figures 10A and 10B describe two alternative variants I and II for the design of the tube sheet and the collecting box, while in the figures 11A and 11B each of the tube sheet 1; 1 'and the collection box 2; 2' as parts assembled by means of a snap-in connection in a combination of cross-section and inside view of the collecting tank 2; 2' are shown. The description below focuses on the different components. The differences between variants I and II can be seen from the figures, the main difference being the position of the clip mechanism. In particular, the tube sheet clip elements 3b on the longer side of the tube sheet 1 according to variant I are positioned and aligned differently than the corresponding tube sheet clip elements 3b' according to variant II. The tube sheet underside supports 22' of variant II also differ significantly from the tube sheet underside supports 22 according to variant I .

Beide Varianten I und II beruhen in erster Linie auf einer Zwei-Komponentendichtung 11; 11', die direkt auf den Rohrboden 1 gespritzt ist. Es besteht aber auch weiterhin die Möglichkeit, alternativ oder zusätzlich eine separate EPDM-Dichtung zwischen Rohrboden 1;1' und Sammelkasten 2: 2' einzulegen. Mit dieser Art von Rastverbindung sind der Rohrboden 1;1' und der Sammelkasten 2, 2' für ihren Zusammenbau nur auf diese mechanische Verbindung angewiesen.Both variants I and II are primarily based on a two-component seal 11; 11', which is sprayed directly onto the tube sheet 1. However, there is still the option of alternatively or additionally inserting a separate EPDM seal between tube sheet 1;1' and collecting box 2:2'. With this type of snap-in connection, the tube sheet 1; 1' and the collection box 2, 2' are only dependent on this mechanical connection for their assembly.

Die Figuren 12A und 12B zeigen nur die Variante II, wobei 12A einen Rohrboden 1' und einen Sammelkasten 2' als getrennte Teile vor einer mechanischen Montage und 12B den Rohrboden 1' und den Sammelkasten 2' als mittels einer Rastverbindung zusammengebaute Teile zeigen. Variante II nutzt eine alternative Klipsgestaltung mit Aussicht auf die gleiche Beständigkeit wie die bereits in den Figuren 2A und 2B gezeigte Variante I.The figures 12A and 12B only show variant II, where 12A a tube sheet 1' and a collecting box 2' as separate parts before mechanical assembly and 12B show the tube sheet 1' and the header box 2' as parts assembled together by means of a snap connection. Variant II uses an alternative clip design with a prospect of the same durability as that already in the figures 2A and 2 B Variant I shown.

Die Rohrboden-Klipselemente 3a', die in der in 12A gezeigten Ausführungsform an der kürzeren Seite des Rohrbodens 1' beabstandet angeordnet sind, sind wie bereits die Rohrboden-Klipselemente 3a in Variante I als von einer der kürzeren Seiten 6a' des Rohrbodenrandes 6', nach außen gerichtete, nasenförmige Vorsprünge ausgebildet. Die ebenfalls nasenförmigen Rohrboden-Klipselemente 3b' an der längeren Seite des Rohrbodens 1' sind anders als die Rohrboden-Klipselmente 3b der Variante I nicht direkt an der längeren Seite 6b' des Rohrbodenrandes 6' angeordnet, sondern nach innen versetzt und nach außen gerichtet. Ähnlich wie in Variante I befinden sich oberhalb der Rohrboden-Klipselemente 3b' auf den längeren Seiten des Rohrbodens 1' Durchführungsöffnungen 10' für die Durchführung von den auf der langen Seite des Sammelkastens 2' angeordneten Sammelkasten-Klipselementen 4'. Das heißt, dass sich oberhalb jedes Rohrboden-Klipselementes 3b' eine Durchführungsöffnung 10' für ein Sammelkasten-Klipselement 4' befindet. Bei der Montage wird das Sammelkasten-Klipselement 4' zunächst durch die Durchführungsöffnung 10' durchgeführt, bevor es die Rastverbindung mit dem Rohrboden-Klipselement 3b' in der oben beschriebenen Weise eingehen kann.The tube sheet clip elements 3a', which are shown in the in 12A shown embodiment are arranged spaced apart on the shorter side of the tube sheet 1', like the tube sheet clip elements 3a in variant I, are designed as nose-shaped projections directed outwards from one of the shorter sides 6a' of the tube sheet edge 6'. The tube sheet clip elements 3b', which are also nose-shaped, on the longer side of the tube sheet 1' are, unlike the tube sheet clip elements 3b of variant I, not arranged directly on the longer side 6b' of the tube sheet edge 6', but offset inwards and directed outwards. Similar to variant I, there are passage openings 10' above the tube sheet clip elements 3b' on the longer sides of the tube sheet 1' for the passage of the collection box clip elements 4' arranged on the long side of the collection box 2'. This means that above each tube base clip element 3b' there is a passage opening 10' for a header box clip element 4'. During assembly, the collection box clip element 4' is first passed through the lead-through opening 10' before it can engage in the locking connection with the tube base clip element 3b' in the manner described above.

Die 12B zeigt die montierte Rastverbindung zwischen Sammelkasten-Klipselementen 4' und korrespondierenden Rohrboden-Klipselementen 3b' der längeren Seite des Rohrbodens 1'. Die Sammelkasten-Klipselemente 4', die durch die Durchführungsöffnung 10' durchgeführt sind, umgreifen dabei die Rohrboden-Klipselemente 3b', welche im Unterschied zu den Rohrboden-Klipselementen 3b der Variante I als nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sind.the 12B shows the assembled locking connection between the header box clip elements 4' and the corresponding tube sheet clip elements 3b' on the longer side of the tube sheet 1'. The collection box clip elements 4′, which are passed through the feed-through opening 10′, embrace the tube base clip elements 3b′, which, in contrast to the tube base clip elements 3b of variant I, are designed as outwardly directed nose-shaped projections.

Mit dieser Art von Rastverbindung sind der Rohrboden 1' und der Sammelkasten 2' für ihren Zusammenbau nur auf diese mechanische Verbindung angewiesen. Es besteht jedoch die Option, dass an bestimmten Bereichen eine Verbindung zwischen dem Rohrboden 1' und dem Sammelkasten 2' mittels Kunststoffschweißen erfolgt.With this type of snap-in connection, the tube sheet 1' and the collecting box 2' only rely on this mechanical connection for their assembly. However, there is the option that a connection between the tube sheet 1' and the collecting box 2' is made by means of plastic welding in certain areas.

Die 13A zeigt eine perspektivische Ansicht des Rohrbodens 1' gemäß der Variante II mit Blick auf dessen Unterseite 21'. Dabei sind, wie bereits für Variante I in den Figuren 5A und 5B gezeigt, Rohrbodenunterseitenstützen 22' auf der Unterseite 21' vorgesehen, um ein Abstützen während der Montage des Sammelkastens 2' an den Rohrboden 1', die in 13B schematisch dargestellt ist, zu gewährleisten. Dabei muss während des Montageprozesses eine hohe Druckkraft, die durch Pfeile illustrierte Montagekraft 18, auf den Sammelkasten 2' ausgeübt werden. Die Rohrbodenunterseitenstützen 22' sorgen dabei für eine Abstützung gegen die Montagekraft 18. Die Rohrbodenunterseitenstützen 22' unterscheiden sich hinsichtlich der Form ihrer Abstützfläche 23' deutlich von den Rohrbodenunterseitenstützen 22 gemäß Variante I, die in der 5A dargestellt sind. Die Abstützfläche 23' ist fünfeckig ausgebildet, wobei vier Ecken wie in einem Quadrat zueinander angeordnet sind und eine fünfte Ecke zusammen mit zwei konkaven Kanten einen nach außen gerichteten Vorsprung bildet.the 13A shows a perspective view of the tube sheet 1 'according to the variant II with a view of its underside 21'. Here are, as already for variant I in the figures 5A and 5B shown, tube sheet underside supports 22' are provided on the underside 21' to provide support during assembly of the header box 2' to the tube sheet 1' shown in FIG 13B is shown schematically to ensure. During the assembly process, a high compressive force, the assembly force 18 illustrated by arrows, must be exerted on the collection box 2'. The tube sheet underside supports 22 'provide a support against the assembly force 18. The Rohrbodenun The bottom side supports 22' differ significantly in terms of the shape of their support surface 23' from the bottom side supports 22 of the tube sheet according to variant I, which are shown in FIG 5A are shown. The support surface 23' is pentagonal, with four corners being arranged in relation to one another as in a square and a fifth corner together with two concave edges forming an outwardly directed projection.

Die 14A zeigt die Positionierung der Klipselemente am Rohrboden 1' gemäß Variante II. Dabei weisen die Rohrboden-Klipselemente 3a' auf der kurzen Seite des Rohrbodens 1' die gleiche Konstruktion wie in Variante I auf. Dagegen sind die Rohrboden-Klipselemente 3b' der langen Seite des Rohrbodens 1' im Vergleich zu den Rohrboden-Klipselementen 3b der Variante I nicht nur anders positioniert, sondern auch anders ausgebildet.the 14A shows the positioning of the clip elements on the tube sheet 1' according to variant II. The tube sheet clip elements 3a' on the short side of the tube sheet 1' have the same construction as in variant I. In contrast, the tube base clip elements 3b' on the long side of the tube base 1' are not only positioned differently compared to the tube base clip elements 3b of variant I, but are also designed differently.

Jedes nasenförmige Rohrboden-Klipselement 3b' weist eine von einer Basis ausgehende Einführschräge 7' auf, die über eine Abflachung 8' sowie einen hieran anschließenden, stufenartig abgesetzten Rastvorsprung 27 in eine untere Rastfläche 9' übergeht, die vom Rastvorsprung 27 ausgehend horizontal, das heißt etwa senkrecht zur Basis, ausgerichtet ist. Die Basis ist gemäß Variante II eine Seitenwand 26' des Rohrbodens 1', die zur längeren Seite 6b' des Rohrbodenrandes 6' parallel verläuft, aber diesem gegenüber nach innen versetzt angeordnet ist. Die Einführschräge 7' der Rohrboden-Klipselemente 3b' gemäß Variante II weist im Unterschied zu der entsprechenden Einführschräge 7 der Rohrboden-Klipselemente 3b an der längeren Seite des Rohrbodens 1 der Variante I nach außen. Da sich auch gemäß Variante II das nasenförmige Rohrboden-Klipselement 3b' in vertikaler Richtung deutlich in den Bereich unterhalb des Rohrbodenrandes 6b' erstreckt, befindet sich die untere Rastfläche 9' deutlich unterhalb des Rohrbodenrandes 6'.Each nose-shaped tube base clip element 3b' has an insertion bevel 7' starting from a base, which merges via a flattened area 8' and an adjoining, stepped latching projection 27 into a lower latching surface 9', which extends horizontally from the latching projection 27, i.e approximately perpendicular to the base. According to variant II, the base is a side wall 26′ of the tube sheet 1′, which runs parallel to the longer side 6b′ of the tube sheet edge 6′, but is offset inwards relative to it. In contrast to the corresponding insertion bevel 7 of the tube bottom clip elements 3b on the longer side of the tube bottom 1 of variant I, the insertion bevel 7′ of the tube base clip elements 3b′ according to variant II points outwards. Since, according to variant II, the nose-shaped tube base clip element 3b′ also extends in the vertical direction clearly into the area below the tube base edge 6b′, the lower locking surface 9′ is located clearly below the tube base edge 6′.

Die 14B zeigt einen Querschnitt der Rastverbindung zwischen dem Rohrboden 1' und dem Sammelkasten 2', wobei die Rohrboden-Klipselemente 3b' und die Sammelkasten-Klipselemente 4' mechanisch miteinander wechselwirken.the 14B shows a cross section of the latching connection between the tube sheet 1' and the collecting box 2', the tube sheet clip elements 3b' and the collecting box clip elements 4' interacting mechanically with one another.

Zuvor wurden die elastisch ausgebildeten Sammelkasten-Klipselemente 4' jeweils mit ihrer Außenseite über die nach außen gerichtete Einführschräge 7' und eine vertikal orientierte Abflachung 8' sowie den hieran anschließenden, stufenartig abgesetzten Rastvorsprung 27 des jeweils korrespondierenden Rohrboden-Klipselementes 3b' geführt, bis sie an der unteren Rastfläche 9' einrasten.Previously, the elastically designed collection box clip elements 4' were each guided with their outsides over the outwardly directed insertion bevel 7' and a vertically oriented flattened area 8' as well as the adjoining, stepped detent projection 27 of the respective corresponding tube base clip element 3b' until they snap into place on the lower latching surface 9'.

Die 14C zeigt eine entsprechende perspektivische Darstellung eines Eckbereichs des Zusammenbaus aus Rohrboden 1' und Sammelkasten 2' mit mechanisch wechselwirkenden Rohrboden-Klipselementen 3a' beziehungsweise 3b' und den Sammelkasten-Klipselementen 4' gemäß Variante II.the 14C shows a corresponding perspective view of a corner area of the assembly of tube sheet 1' and header box 2' with mechanically interacting tube sheet clip elements 3a' or 3b' and the header box clip elements 4' according to variant II.

Die 15A zeigt ebenfalls eine perspektivische Darstellung eines Eckbereichs des Zusammenbaus aus Rohrboden 1' und Sammelkasten 2' mit mechanisch miteinander wechselwirkenden Rohrboden-Klipselementen 3a', 3b' und Sammelkasten-Klipselementen 4', wobei deutlich erkennbar ist, dass die Rohrboden-Klipselemente 3a' auf der kurzen Seite des Rohrbodens 1' die gleiche Konstruktion wie in Variante I aufweisen.the 15A also shows a perspective view of a corner area of the assembly of tube sheet 1' and header box 2' with tube sheet clip elements 3a', 3b' and header box clip elements 4' mechanically interacting with one another, it being clearly recognizable that tube sheet clip elements 3a' are on the short side of the tube sheet 1 'have the same construction as in variant I.

Die 15B ist eine Schnittdarstellung in Längsrichtung des Rohrbodens 1' und des Sammelkastens 2' gemäß Variante II, wobei die Rastverbindung und die Abdichtung zwischen Rohrboden 1' und Sammelkasten 2' dargestellt sind. Die Rastverbindung ist anhand der Rohrboden-Klipselemente 3a' und der Sammelkasten-Klipselemente 4' an der kurzen Seite des Rohrbodens 1' beziehungsweise des Sammelkastens 2' gezeigt. Im Falle der Anwendung des Kunststoffschweißens besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Längenabmessungsverschiebungen. Daher muss die Konstruktion größere Toleranzbereiche für den Längenabmessungsausgleich bereitstellen. Wie in der 15B zu sehen ist, wird innerhalb des Sammelkastens 2' ein größerer Raum für den Verdichtungsbereich 24a' der Dichtung 11' bereitgestellt. Somit kann ein Längenabmessungsausgleich mit der Verschiebung der Position der auf die Dichtung 11' drückenden Dichtungsrippe 25' des Sammelkastens 2' erfolgen.the 15B is a sectional view in the longitudinal direction of the tube sheet 1 'and the header tank 2' according to variant II, wherein the latching connection and the seal between the tube plate 1 'and collector box 2' are shown. The latching connection is shown using the tube sheet clip elements 3a' and the header box clip elements 4' on the short side of the tube sheet 1' or the header box 2'. In the case of applying plastic welding, there is a high possibility of occurrence of length dimensional shifts. Therefore, the design must provide larger tolerance ranges for length dimension compensation. Like in the 15B As can be seen, a larger space is provided within the collection box 2' for the compression area 24a' of the seal 11'. Thus, a length dimension compensation can take place with the displacement of the position of the sealing rib 25' of the collecting tank 2' pressing on the seal 11'.

Bezugszeichenlistereference list

AA
Sammelkasten (Stand der Technik)Collection box (state of the art)
BB
Rohrboden (Stand der Technik)Tube sheet (state of the art)
CC
Dichtung (Stand der Technik)seal (state of the art)
DD
Rohrenden (Stand der Technik)Pipe ends (state of the art)
EE
Klipselemente (Stand der Technik)Clip elements (state of the art)
Ff
Rastöffnung (Stand der TechnikLatch opening (state of the art
GG
Rastnase (Stand der Technik)Latch (prior art)
HH
Dichtungsrippe (Stand der Technik)Sealing rib (state of the art)
LL
Klipselement-Längeclip element length
di.e
Klipselement-Dickeclip element thickness
11
Rohrboden (Variante I)Tube sheet (Variant I)
1'1'
Rohrboden (Variante II)Tube sheet (Variant II)
22
Sammelkasten (Variante I)Collection box (Variant I)
2'2'
Sammelkasten (Variante II)Collection box (Variant II)
33
Klipselement; Rohrboden-Klipselementclip element; Tube sheet clip element
3a3a
Rohrboden-Klipselement an der kürzeren Seite des Rohrbodens (Variante I)Tube sheet clip element on the shorter side of the tube sheet (variant I)
3a'3a'
Rohrboden-Klipselement an der kürzeren Seite des Rohrbodens (Variante II)Tube sheet clip element on the shorter side of the tube sheet (variant II)
3b3b
Rohrboden-Klipselement an der längeren Seite des Rohrbodens (Variante I)Tube sheet clip element on the longer side of the tube sheet (variant I)
3b'3b'
Rohrboden-Klipselement an der längeren Seite des Rohrbodens (Variante II)Tube sheet clip element on the longer side of the tube sheet (Variant II)
44
Klipselement; Sammelkasten-Klipselement (Variante I)clip element; Collection box clip element (Variant I)
4'4'
Klipselement; Sammelkasten-Klipselement (Variante II)clip element; Collection box clip element (Variant II)
55
Rastöffnung; Langloch (im Sammelkasten-Klipselement)detent opening; Slot (in the collection box clip element)
66
Rohrbodenrand (Variante I)Tube sheet edge (Variant I)
6'6'
Rohrbodenrand (Variante II)Tube sheet edge (Variant II)
6a6a
Rohrbodenrand (an der kurzen Seite) (Variante I)Tube sheet edge (on the short side) (Variant I)
6a'6a'
Rohrbodenrand (an der kurzen Seite) (Variante II)Tube sheet edge (on the short side) (Variant II)
6b6b
Rohrbodenrand (an der langen Seite) (Variante I)Tube sheet edge (on the long side) (Variant I)
6b'6b'
Rohrbodenrand (an der langen Seite) (Variante II)Tube sheet edge (on the long side) (Variant II)
77
Einführschräge (Variante I)Lead-in bevel (Variant I)
7'7'
Einführschräge (Variante II)Lead-in bevel (Variant II)
88th
Abflachung (Variante I)Flattening (Variant I)
8'8th'
Abflachung (Variante II)Flattening (Variant II)
99
untere Rastfläche (Variante II)lower locking surface (variant II)
9'9'
untere Rastfläche (Variante II)lower locking surface (variant II)
1010
Durchführungsöffnungen für die Sammelkasten-Klipselemente (Variante I)Feed-through openings for the collection box clip elements (Variant I)
10'10'
Durchführungsöffnungen für die Sammelkasten-Klipselemente (Variante II)Feed-through openings for the collection box clip elements (Variant II)
1111
Dichtung, Zweikomponenten-Dichtung (Variante I)Seal, two-component seal (Variant I)
11'11'
Dichtung, Zweikomponenten-Dichtung (Variante II)Seal, two-component seal (Variant II)
1212
Aufnahmedurchbrechungenrecording breakouts
1313
Kunststoffschweißstellen; Nutenplastic welds; grooves
1414
Kunststoffschweißstellen; Vorsprüngeplastic welds; protrusions
1515
Brückenbridges
1616
Stützteilesupport parts
1717
Kreuzungsstellen (der Stützteile)Intersections (of the support parts)
1818
Montagekraft (auf Stützteile)Assembly force (on support parts)
1919
Rippen (im Randbereich der Oberseite des Sammelkastens)Ribs (in the edge area of the top of the collection box)
2020
Montagekraft (auf Rippen des Randbereichs)Assembly force (on ribs of edge area)
2121
Unterseite (Variante I)Underside (Variant I)
21'21'
Unterseite (Variante II)Underside (Variant II)
2222
Rohrbodenunterseitenstützen (Variante I)Tube sheet underside supports (Variant I)
22'22'
Rohrbodenunterseitenstützen (Variante II)Tube sheet underside supports (Variant II)
2323
Abstützfläche (Variante I)Support surface (Variant I)
23'23'
Abstützfläche (Variante II)Support surface (Variant II)
24a24a
Verdichtungsbereich (entlang der kürzeren Seite des Rohrbodens und des Sammelkastens gemäß Variante I)Compression area (along the shorter side of the tube sheet and the collecting box according to variant I)
24b24b
Verdichtungsbereich (entlang der längeren Seite des Rohrbodens und des Sammelkastens gemäß Variante I)Compression area (along the longer side of the tube sheet and the collection box according to variant I)
24a'24a'
Verdichtungsbereich (entlang der kürzeren Seite des Rohrbodens und des Sammelkastens gemäß Variante II)Compression area (along the shorter side of the tube sheet and the collection box according to variant II)
2525
Dichtungsrippe des Sammelkastens (Variante I)Sealing rib of the collection box (variant I)
25'25'
Dichtungsrippe des Sammelkastens (Variante II)Sealing rib of the collection box (variant II)
2626
Seitenwand des Rohrbodens (Variante I)Side wall of the tube sheet (Variant I)
26'26'
Seitenwand des Rohrbodens (Variante II)Side wall of the tube sheet (Variant II)
2727
Rastvorsprung des Rohrboden-KlipselementesSnap-in projection of the tube sheet clip element

Claims (15)

Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere fluidführende Metallrohre, deren Rohrenden beabstandet nebeneinander angeordnet sind, mindestens einen aus Kunststoff gebildeten Rohrboden (1; 1') mit Aufnahmedurchbrechungen (12), in die die Rohrenden aufnehmbar sind und einen aus Kunststoff gebildeten Sammelkasten (2; 2'), welcher mit einer Rasteinrichtung, die zwischen dem Rohrboden (1; 1') und dem Sammelkasten (2; 2') gebildet ist, mit dem Rohrboden verbindbar ist, wobei die Rasteinrichtung mit an dem Rohrboden (1; 1') angeordneten Rohrboden-Klipselementen (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') und an dem Sammelkasten (2; 2') angeordneten Sammelkasten-Klipselementen (4; 4') gebildet ist, womit eine Rastverbindung durch ein mechanisches Wechselwirken der einzelnen Rohrboden-Klipselemente (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') und dazu korrespondierenden einzelnen Sammelkasten-Klipselementen (4; 4') erzeugbar ist, und wobei eine Dichtung (11; 11') ausgebildet ist, welche einen Presssitz des Rohrbodens (1; 1') auf den Rohrenden gewährleistet und den Sammelkasten (2; 2') gegen den Rohrboden (1; 1') sowie den Rohrboden (1; 1') gegen die Rohrenden abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass ➢ die Sammelkasten-Klipselemente (4; 4') jeweils eine Rastöffnung (5) aufweisen, und die dazu korrespondierenden Rohrboden-Klipselemente (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') jeweils in Form eines nasenförmigen Vorsprungs ausgebildet sind, wobei bei der Rastverbindung jeweils das Sammelkasten-Klipselement (4; 4') mit dem Rand der Rastöffnung (5) das korrespondierende nasenförmige Rohrboden-Klipselement (3) umgreift, und dass ➢ die Rohrboden-Klipselemente (3b), die entlang der Längsseiten eines länglich ausgebildeten Rohrbodens (1) angeordnet sind, als von einem Rohrbodenrand (6b) an einer Längsseite ausgehende, nach innen gerichtete Vorsprünge ausgebildet sind, und dass die Rohrboden-Klipselemente (3a), die entlang der kürzeren Seiten des länglich ausgebildeten Rohrbodens (1) angeordnet sind, als von einem Rohrbodenrand (6a) an der kürzeren Seite ausgehende, nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sind.Coolant-air heat exchanger for a motor vehicle, having a plurality of fluid-carrying metal pipes, the pipe ends of which are arranged spaced apart next to one another, at least one pipe base (1; 1') made of plastic with receiving openings (12) in which the pipe ends can be accommodated and one made of plastic Collecting box (2; 2'), which can be connected to the tube sheet by a latching device formed between the tube sheet (1; 1') and the collecting box (2; 2'), the latching device being connected to the tube sheet (1 ; 1') arranged tube sheet clip elements (3; 3a; 3b; 3a';3b') and collecting box arranged on the collecting box (2; 2'). ten clip elements (4; 4'), whereby a latching connection is formed by a mechanical interaction of the individual tube plate clip elements (3; 3a; 3b; 3a';3b') and corresponding individual header box clip elements (4; 4'). can be produced, and wherein a seal (11; 11') is formed, which ensures a press fit of the tube sheet (1; 1') on the tube ends and the collecting box (2; 2') against the tube sheet (1; 1') and seals the tube sheet (1; 1') against the tube ends, characterized in that ➢ the header box clip elements (4; 4') each have a locking opening (5), and the corresponding tube sheet clip elements (3; 3a; 3b; 3a';3b') are each designed in the form of a nose-shaped projection, with the header box clip element (4; 4') gripping the corresponding nose-shaped tube base clip element (3) with the edge of the snap-in opening (5) during the snap-in connection, and that ➢ the tube sheet clip elements (3b) along the longitudinal of an elongate tube sheet (1) are arranged as inwardly directed projections starting from a tube sheet edge (6b) on one longitudinal side, and that the tube sheet clip elements (3a) which are arranged along the shorter sides of the elongate tube sheet ( 1) are arranged as outwardly directed nose-shaped projections starting from a tube sheet edge (6a) on the shorter side. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere fluidführende Metallrohre, deren Rohrenden beabstandet nebeneinander angeordnet sind, mindestens einen aus Kunststoff gebildeten Rohrboden (1; 1') mit Aufnahmedurchbrechungen (12), in die die Rohrenden aufnehmbar sind und einen aus Kunststoff gebildeten Sammelkasten (2; 2'), welcher mit einer Rasteinrichtung, die zwischen dem Rohrboden (1; 1') und dem Sammelkasten (2; 2') gebildet ist, mit dem Rohrboden verbindbar ist, wobei die Rasteinrichtung mit an dem Rohrboden (1; 1') angeordneten Rohrboden-Klipselementen (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') und an dem Sammelkasten (2; 2') angeordneten Sammelkasten-Klipselementen (4; 4') gebildet ist, womit eine Rastverbindung durch ein mechanisches Wechselwirken der einzelnen Rohrboden-Klipselemente (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') und dazu korrespondierenden einzelnen Sammelkasten-Klipselementen (4; 4') erzeugbar ist, und wobei eine Dichtung (11; 11') ausgebildet ist, welche einen Presssitz des Rohrbodens (1; 1') auf den Rohrenden gewährleistet und den Sammelkasten (2; 2') gegen den Rohrboden (1; 1') sowie den Rohrboden (1; 1') gegen die Rohrenden abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest einen Teil der Mehrzahl der Sammelkasten-Klipselemente (4; 4') in Randbereichen des Rohrbodens (1; 1') Durchführungsöffnungen (10; 10') ausgebildet sind, in die zumindest ein Teil der Mehrzahl der Sammelkasten-Klipselemente (4; 4') einführbar ist, und wobei die dazu korrespondierenden Rohrboden-Klipselemente (3; 3a; 3b; 3a'; 3b') unterhalb der Ebene der Durchführungsöffnungen (10; 10') positioniert sind.Coolant-air heat exchanger for a motor vehicle, having a plurality of fluid-carrying metal pipes, the pipe ends of which are arranged spaced apart next to one another, at least one pipe base (1; 1') made of plastic with receiving openings (12) in which the pipe ends can be accommodated and one made of plastic Collecting box (2; 2'), which can be connected to the tube sheet by a latching device formed between the tube sheet (1; 1') and the collecting box (2; 2'), the latching device being connected to the tube sheet (1 ; 1') arranged tube sheet clip elements (3; 3a; 3b; 3a';3b') and on the header box (2; 2') arranged header box clip elements (4; 4') is formed, whereby a locking connection by a mechanical Interaction of the individual tube sheet clip elements (3; 3a; 3b; 3a';3b') and corresponding individual collection box clip elements (4; 4') can be generated, and wherein a seal (11; 11') is formed which has a Press fit of the raw rbodens (1; 1') on the tube ends and seals the collecting box (2; 2') against the tube plate (1; 1') and the tube plate (1; 1') against the tube ends, characterized in that for at least part of the majority of header box clip elements (4; 4') in edge regions of the tube sheet (1; 1') through openings (10; 10') are formed, into which at least some of the plurality of header box clip elements (4; 4') can be inserted, and the tube sheet clip elements (3; 3a; 3b; 3a';3b') corresponding thereto being positioned below the level of the lead-through openings (10; 10'). Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelkasten-Klipselemente (4') jeweils eine Rastöffnung (5) aufweisen, und die dazu korrespondierenden Rohrboden-Klipselemente (3; 3a'; 3b') jeweils in Form eines nasenförmigen Vorsprungs ausgebildet sind, wobei bei der Rastverbindung jeweils das Sammelkasten-Klipselement (4') mit dem Rand der Rastöffnung (5) das korrespondierende nasenförmige Rohrboden-Klipselement (3) umgreift, und dass die Rohrboden-Klipselemente (3b'), die entlang einer Längsseite eines länglich ausgebildeten Rohrbodens (1') angeordnet sind, als von einer Rohrbodenseitenwand (26') an der Längsseite ausgehende, nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sind, und dass die Rohrboden-Klipselemente (3a'), die entlang der kürzeren Seiten des länglich ausgebildeten Rohrbodens (1') angeordnet sind, als von einem Rohrbodenrand (6a') an der kürzeren Seite ausgehende, nach außen gerichtete nasenförmige Vorsprünge ausgebildet sind.coolant-air heat exchanger claim 2 , characterized in that the collection box clip elements (4') each have a latching opening (5), and the tube base clip elements (3; 3a';3b') corresponding thereto are each designed in the form of a nose-shaped projection, with the latching connection in each case the collecting box clip element (4') with the edge of the locking opening (5) encompasses the corresponding nose-shaped tube base clip element (3), and that the tube base clip elements (3b'), which are arranged along a longitudinal side of an elongate tube base (1' ) are arranged as outwardly directed nose-shaped projections starting from a tube sheet side wall (26') on the long side, and that the tube sheet clip elements (3a') are arranged along the shorter sides of the elongated tube sheet (1'). are formed as outwardly directed nose-shaped projections starting from a tube sheet edge (6a') on the shorter side. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abdichtung des Sammelkastens (2; 2') gegen den Rohrboden (1; 1') eine im Inneren des Sammelkastens (2; 2') über den gesamten Umfang des Sammelkastens (2; 2') verlaufende Dichtungsrippe (25; 25') ausgebildet ist, die - bei Befestigung des Sammelkastens (2; 2') am Rohrboden (1; 1') mittels der flexiblen Sammelkasten-Klipselemente (4; 4') - Druck auf die Dichtung (11; 11') ausübt und die Dichtheit des durch den Rohrboden (1; 1') und den Sammelkasten (2; 2') gebildeten Innenraums über den gesamten Umfang des Sammelkastens (2; 2') gewährleistet.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that for sealing the header box (2; 2') against the tube sheet (1; 1') a sealing rib running inside the header box (2; 2') over the entire circumference of the header box (2; 2'). (25; 25') which - when the header box (2; 2') is fastened to the tube sheet (1; 1') by means of the flexible header box clip elements (4; 4') - exerts pressure on the seal (11; 11 ') and the tightness of the interior space formed by the tube sheet (1; 1') and the header tank (2; 2') is ensured over the entire circumference of the header tank (2; 2'). Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klipselement-Länge (L) der Sammelkasten-Klipselemente (4; 4') im Bereich von 7 bis 25 mm liegt.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the clip element length (L) of the collecting box clip elements (4; 4') is in the range of 7 to 25 mm. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klipselement-Dicke (d) der Sammelkasten-Klipselemente (4; 4') im Bereich von 0,4 bis 2,4 mm liegt.coolant-air heat exchanger claim 5 , characterized in that the clip element thickness (d) of the collection box clip elements (4; 4') is in the range of 0.4 to 2.4 mm. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (11; 11') mittels eines Spritzgießverfahrens, insbesondere eines Zweikomponenten-Verbundspritzgießverfahrens, direkt auf den Rohrboden (1; 1') gespritzt ist.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the seal (11; 11 ') by means of an injection molding process, in particular a two-component Composite injection molding process, directly onto the tube sheet (1; 1 ') is sprayed. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als separate Dichtung zwischen Rohrboden (1, 1') und Sammelkasten (2, 2') eingelegt ist.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the seal is inserted as a separate seal between the tube plate (1, 1') and the collecting box (2, 2'). Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Verdichtungsbereich zwischen Rohrboden (1; 1') und Sammelkasten (2; 2') die Dichtung (11; 11') umso dünner ausgebildet ist, je näher die an die Dichtung (11; 11') angrenzende Seitenwand (26; 26') des Rohrbodens (1; 1') ist.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that in the compression area between tube sheet (1; 1') and collecting box (2; 2'), the seal (11; 11') is made thinner the closer the side wall adjoining the seal (11; 11'). (26; 26') of the tube sheet (1; 1'). Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an gegenüberliegenden Innenflächen des Sammelkastens (2) und des Rohrbodens (1) jeweils beabstandet angeordnete Kunststoffschweißstellen (13, 14) vorgesehen sind, an denen der Sammelkasten (2) und der Rohrboden (1) miteinander verschweißbar sind.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that spaced apart plastic weld points (13, 14) are provided on opposite inner surfaces of the collecting box (2) and the tube plate (1), at which the collecting box (2) and the tube plate (1) can be welded to one another. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallrohre und gegebenenfalls weitere metallische Elemente des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers mittels Lötverbindung untereinander verbunden sind und der aus Kunststoff bestehende Rohrboden (1; 1') über einen Presssitz in der Dichtung (11; 11') abgedichtet auf die Metallrohre aufgesteckt ist.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the metal tubes and optionally other metal elements of the coolant-air heat exchanger are connected to one another by means of a soldered connection and the plastic tube plate (1; 1') is sealed by a press fit in the seal (11; 11') onto the metal pipes is attached. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenbau des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers auf mechanischen Verbindungen ohne die Anwendung von Lötverbindungen beruht, indem der Rohrboden (1;1) über einen Presssitz in der Dichtung (11; 11') abgedichtet auf die nicht miteinander verlöteten Metallrohre des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers aufgesteckt ist.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 10 characterized in that the assembly of the coolant-air heat exchanger is based on mechanical connections without the use of soldered connections, in that the tube plate (1; 1) is sealed via a press fit in the seal (11; 11') onto the metal tubes of the Coolant-air heat exchanger is attached. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet dass auf der Oberseite des Sammelkastens (2; 2') im mittleren Bereich über die Längsseite des Sammelkastens (2; 2') Stützteile (16) verteilt angeordnet sind, die für das Aufbringen einer Montagekraft (18) beim Zusammenbau von Rohrboden (1; 1') und Sammelkasten (2; 2') vorgesehen sind.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that on the upper side of the header box (2; 2') in the central region over the longitudinal side of the header box (2; 2') supporting parts (16) are distributed, which are used for applying an assembly force (18) when assembling the tube sheet (1; 1') and collection box (2; 2') are provided. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Rippen (19) im Randbereich der Oberseite des Sammelkastens (2; 2') über dessen Umfang verteilt angeordnet ist, die für Anwendung einer Montagekraft (20) im Randbereich des Sammelkastens (2; 2') vorgesehen ist.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 13 , characterized in that a large number of ribs (19) are arranged in the edge area of the upper side of the collecting box (2; 2') distributed over its circumference, which are provided for applying an assembly force (20) in the edge area of the collecting box (2; 2'). is. Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite (21; 21') des Rohrbodens (1; 1') Rohrbodenunterseitenstützen (22; 22') ausgebildet sind, um ein Abstützen während der Montage des Sammelkastens (2; 2') an den Rohrboden (1; 1') zu gewährleisten.Coolant-air heat exchanger according to one of Claims 1 until 14 , characterized in that on the underside (21; 21') of the tube sheet (1; 1') tube sheet underside supports (22; 22') are formed in order to provide support during assembly of the collecting box (2; 2') on the tube sheet ( 1; 1') to ensure.
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