DE19543740A1

DE19543740A1 - Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19543740A1
Application number: DE1995143740
Authority: DE
Inventors: Andreas Ing Grad Veigel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-05-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist bei Wärmetauschern dieser Bauart bekannt, durch die Reibschweißung eine dichte und feste Verbindung zwischen Rohrboden und Wasserkasten zu erzielen, ohne daß weitere Dichtmittel oder zusätzliche Elemente erforderlich sind.

Das Reibschweißen von Kunststoffen ist einerseits ein sicheres und ausgereiftes Verfahren, andererseits besteht in der Serienfertigung immer die Gefahr, daß durch Störfaktoren eine nicht optimale Schweißung zustande kommt. Eine nur verminderte Festigkeit der Schweißnaht bei einzelnen Wärmetauschern kann durch Prüfungen praktisch nicht festgestellt werden. Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge stehen über die Luftkanäle mit dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs in Verbindung und bei einem großflächigen Lösen der Schweißverbindung unter Innendruck besteht für die Insassen Verletzungsgefahr durch heißes Wasser oder Dampf. Das Haftungsrisiko der Hersteller ist daher nicht unerheblich. An Wärmetauscher werden deshalb zu Recht sehr hohe Anforderungen an die Lebensdauer und die Sicherheit gestellt.

Die Möglichkeit des großflächigen Reißens der Schweißnaht im Fehlerfall ist deshalb ein Nachteil dieser Bauart.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schutz gegen ein unkontrolliertes, plötzliches Versagen der Schweißverbindung zu schaffen, so daß keine erheblichen und gefährlichen Mengen von heißem Wasser oder Dampf austreten können. Die Lösung soll kostengünstig und leicht in die Serienfertigung integrierbar sein.

Diese Aufgabe wird durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 angegebene Merkmal gelöst.

In den Unteransprüchen sind weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.

Prinzipiell sind als Sicherungselemente aus Metall alle Formen denkbar, die beiden Flansche zusammenhalten. Aus der Literatur ist hier eine Vielzahl an Formen und Elementen bekannt, die aber alle eine Preßkraft auf eine zwischen den Flanschen liegende Dichtung ausüben müssen, um die Dichtigkeit der Verbindung zu sichern. Da im vorliegenden Fall die Reibschweißverbindung die Dichtigkeit und Festigkeit der Verbindung zwischen Wasserkasten und Rohrboden herstellt, werden lediglich Sicherungselemente für den Fehlerfall, d. h. nicht gegen das Leckwerden, sondern gegen das Reißen der Schweißverbindung benötigt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen Teilschnitt quer durch den Flanschbereich eines mit dem Wasserkasten verschweißten Rohrbodens mit Sicherungselement in Bandform

Fig. 2 Vergrößerte Ansicht eines Sicherungsbandes

Fig. 3 Einen Teilschnitt quer durch den Flanschbereich eines 2. Ausführungsbeispiels mit Sicherungselement als Metallklammer

Fig. 4 Einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie IV-IV

Fig. 5 Einen Teilschnitt quer durch den Flanschbereich eines 3. Ausführungsbeispiels mit Sicherungselement als Metallring

Fig. 6 Einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie VI-VI

Fig. 7 Einen Teilschnitt quer durch den Flanschbereich eines 4. Ausführungsbeispiels mit Sicherungselement als Drahtstift mit Nietköpfen

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung der Erfindung in einem Teilschnitt quer durch den Flansch bereich eines Wasserkasten 1 mit Rohrboden 2. Die beiden Flansche 3, 4 sind durch eine Schweißverbindung 5 verbunden und werden von einem Sicherungselement in Form eines vorgeformten Bandes 6 umfaßt. Dieses Band 6 ist durch Schnitt/Prägewalzen einfach herstell bar und kann durch seine besondere Form um die Ecken herum geführt werden und so den gesamten Umfang der Flansche 3, 4 umschließen. Es kann aber für eine einfache Montage auch nur an den Längsseiten aufgepreßt werden, oder nur in einzelnen Abschnitten verarbei tet werden. Die kreissegmentförmigen Ausprägungen 7 oben und unten umgreifen die beiden Flansche 3, 4. Je nachdem, ob ein gerader Bandrücken 8 oder ein mehr oder weniger gebo gener Bandrücken 9 gewählt wird, erhält man einen federnden bis steifen Bandrücken. Durch das Umfassen der Flansche 3, 4 von außen, ergeben sich keine Anforderungen an die repro duzierbare Lage von Wasserkasten 1 und Rohrboden 2 zueinander. Eine gewisse minimale Versatztoleranz zwischen Wasserkasten 1 und Rohrboden 2 ist durch das Schweißverfahren bedingt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung sind die Sicherungselemente als Metallklammern 12 ausgebildet, die keinen zusätzlichen Raum beanspruchen, da sie vollkommen innerhalb der Kontur der Kunststoffteile liegen. Die Metallklammern 12 können handelsübliche Heftklammern sein und aus Magazinen rationell, bspw. mit Druckluftwerkzeugen, verarbeitet werden. Fig. 4 zeigt, wie die umgebogenen Schenkel 14 der Metallklammern 12 in eine Vertiefung 15 des Flansches 10 eingepreßt sind und damit gegen ein Aufbiegen auch unter Zugbeanspru chung zusätzlich gesichert sind. Werden die Schenkel 14 nach außen umgebogen, ist man von der Schenkellänge unabhängiger und es kann die nächst passende Standardlänge von Metallklammern gewählt werden. Je nach Fertigungsbedingungen können die Metallklammern 12 auch umgekehrt montiert werden, so daß die Schenkel 14 am Flansch 11 anliegen. Eine weitere Variante ergibt sich durch die Verwendung eines geschlossenen Vierkantringes 18. In Fig. 6 sind die seitlich offenen Schlitze 20 in den Flanschen 16 und 17 gezeigt, in die der Vierkantring 18 eingedrückt wird. In seiner Endlage kann der Ring durch ein- oder zweiseitige Einformung in die vorgeformte Vertiefung 19 von Flansch 16 und!oder 17 gedrückt und damit gespannt und fixiert werden.

Fig. 7 zeigt als Sicherungselement einen Drahtstift 23, an den oben und unten Nietköpfe 24 angeschlagen sind. Die Fertigung aus Draht von der Rolle ist wirtschaftlicher als die Verwen dung von einzelnen Nietstiften und ist mit modernen Druckluftwerkzeugen problemlos möglich. Um die durch das Reibschweißen bedingten Versatztoleranzen auszugleichen, können die Öffnungen 13 für die Metallklammem 12 oder den Drahtstift 23 sich kegelförmig zur Mitte hin öffnend vorgesehen werden. Dadurch ist eine an die Sicherungselemente eng angepaßte Aus- und Eintrittsöffnung trotz eines Versatzes zwischen den beiden Flanschen möglich. Die Öffnungsweite des Kegels sollte dabei etwas größer als der Toleranzbereich des Versatzes sein.

Claims

1. Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge mit einer Schweißverbindung zwischen Wasserkasten und Rohrboden aus Kunststoff, bei denen sowohl der Rohrboden als auch der Wasserkasten einen umlaufenden Flansch aufweist und beide Flansche durch Reib- oder Ultraschallschweißen fest und flüssigkeitsdicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (3, 4, 10, 11, 16, 17, 21, 22) durch ein oder mehrere Sicherungselemente (6, 12, 18, 23) aus Metall verbunden sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement als Band (6) ausgebildet ist, das mit den halbwellenförmigen Ausprägungen (7) die Flansche (3, 4) umgreift.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente als Metallklammern (12) ausgebildet sind, die sich in den Öffnungen (13) der Flansche (10, 11) befinden, wobei die Schenkel (14) der Metallklammern (12) umgebogen sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die umgebogenen Schenkel (14) der Metallklammern (12) in eine Vertiefung (15) des Flansches (10) eingreifen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente als geschlossene Vierkantringe (18) ausgebildet sind, die in nach außen offene Schlitze (20) der Flansche (16, 17) eingreifen.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente als Drahtstifte (23) ausgebildet sind, die die Flansche (21, 22) durchdringen und an ihren Enden Nietköpfe (24) aufweisen.