DE202022102598U1 - Rahmenstrukturbauteil für einen Wärmetauscher sowie Wärmetauscher mit demselben - Google Patents

Rahmenstrukturbauteil für einen Wärmetauscher sowie Wärmetauscher mit demselben Download PDF

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Abstract

Rahmenstrukturbauteil (1) für einen Wärmetauscher (2),
mit einem eine Hauptachse (3) definierenden Träger (4), der mindestens eine den Träger (4) durchsetzende Aufnahmeöffnung (5) aufweist, in der eine mit dem Träger (4) verbundene Haltevorrichtung (6) angeordnet ist, die zum Haltern eines am Träger (4) anzuordnenden Bauteils (7) des Wärmetauschers (2) eingerichtet und in Richtung der Hauptachse (3) flexibel oder federelastisch gestaltet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Rahmenstrukturbauteil für einen Wärmetauscher gemäß dem Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Wärmetauscher mit zumindest einem solchen Rahmenstrukturbauteil.
  • Bekannte Wärmetauscher weisen in der Regel zwei zueinander beabstandete Verteiler auf, die über eine Mehrzahl von Rohren, wie beispielsweise Flachrohre, strömungsverbunden sind. Zur Halterung der Verteiler sowie der Rohre wird ein Montagerahmen aus starren Rahmenstrukturbauteilen verwendet, wobei die Verteiler beispielsweise durch Verschrauben fest an den Rahmenstrukturbauteilen fixiert sind. Im Normalbetrieb des Wärmetauschers, also dann, wenn die Verteiler sowie Rohre von Fluid durchströmt werden, heizen sich unteranderem die Verteiler sowie die Rohre bis auf Temperaturen von 110°C auf, was insbesondere in einer Hauptausdehnungsrichtung der Verteiler zu einer Längenänderung dieser Bauteile (Wärmedilatation) führt. Im Unterschied dazu ist der Montagerahmen im Normalbetrieb thermisch praktisch unbelastet, beispielswiese hat er Raumtemperatur, was zur Folge hat, dass er praktisch keine thermisch bedingte Längenänderung zeigt. Im Normalbetrieb führt die besagte Längenänderung der Verteiler, da sie starr mit den Rahmenstrukturbauteilen verschraubt sind, an den Rahmenstrukturbauteilen und/oder den Verteilern zu erheblichen mechanischen Spannungen, insbesondere im Bereich der Verschraubung. Die resultierende mechanische Beanspruchung kann unmittelbar oder zumindest nach einigen Betriebszyklen des Wärmetauschers, in welchen die Verteiler beispielsweise einen Temperaturbereich von 20°C bis zu 110°C durchlaufen, während die Rahmenstrukturbauteile thermisch praktisch unbelastet sind, durch Rissbildung zum mechanischen Versagen des Wärmetauschers, insbesondere im Bereich der Verschraubung, führen.
  • Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein demgegenüber verbessertes oder zumindest eine andere Ausführungsform für ein Rahmenstrukturbauteil für einen Wärmetauscher anzugeben. Insbesondere soll ein Wärmetauscher mit einem Montagerahmen mit zumindest einem solchen Rahmenstrukturbauteil bereitgestellt werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
  • Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die im Normalbetrieb eines Wärmetauschers auftretenden, thermisch bedingten Längenänderungen eines Bauteils des Wärmetauschers, insbesondere des Verteilers, relativ zu einem das besagte Bauteil halternden Rahmenstrukturbauteil mit einer die Längenänderungen flexibel mitmachenden Haltevorrichtung des Rahmenstrukturbauteils zu kompensieren. Mit anderen Worten werden thermisch bedingte Längenänderungen eines am Rahmenstrukturbauteil angeordneten Bauteils anhand von speziellen, flexiblen Haltevorrichtungen des Rahmenstrukturbauteils ausgeglichen.
  • Hierzu ist konkret ein Rahmenstrukturbauteil für einen Wärmetauscher vorgesehen, das mit einem eine Hauptachse definierenden Träger ausgerüstet ist. Der Träger weist seinerseits mindestens eine oder mehrere zueinander beabstandete, den Träger vollständig durchsetzende Aufnahmeöffnung auf. In die mindestens eine Aufnahmeöffnung ist eine mit dem Träger verbundene Haltevorrichtung des Rahmenstrukturbauteils angeordnet oder aufgenommen, welche zum Haltern eines am Träger anzuordnenden Bauteils des Wärmetauschers, insbesondere ein Verteiler des Wärmetauschers, eingerichtet ist. Wesentlich ist, dass die Haltevorrichtung in Richtung der Hauptachse flexibel oder federelastisch gestaltet ist. Das bietet den vorteilhaften Effekt, dass die Haltevorrichtung unter Krafteinwirkung aus einer Ausgangsstellung heraus relativ zum Träger in einem gewissen Rahmen flexibel oder federelastisch verstellbar ist. Die Flexibilität kann beispielsweise durch eine plastische Verformung der Haltevorrichtung oder durch eine federelastische Verformung der Haltevorrichtung realisiert sein, wobei letzteres einen gewissen Rückstelleffekt realisiert, so dass die nicht (mehr) kraftbelastete Haltevorrichtung selbsttätig in die Ausgangsstellung zurückfedert. Die flexibel oder federelastisch verstellbare Haltevorrichtung kann dadurch beispielsweise thermisch bedingte Längenänderungen eines an der Haltevorrichtung montierten Bauteils eines Wärmetauschers, insbesondere ein Verteiler, mitmachen bzw. kompensieren, so dass im Ergebnis eine übermäßige mechanische Beanspruchung verhindert und Beschädigungen am Rahmenstrukturbauteil vorgebeugt werden kann.
  • Bei einem zumindest ein erfindungsgemäßes Rahmenstrukturbauteil aufweisenden Wärmetauscher kann die Flexibilität der Haltevorrichtung des Rahmenstrukturbauteils vorteilhafterweise dazu genutzt werden, die eingangs erwähnten, im Normalbetrieb des Wärmetauschers auftretenden Längenänderungen eines Bauteils des Wärmetauschers, beispielsweise ein Verteiler, relativ zum zumindest einen Rahmenstrukturbauteil unter Beibehaltung der Halterfunktion der Haltevorrichtung zu kompensieren. Dies gelingt konkret dadurch, dass sich der Verteiler bei Temperaturen im Normalbetrieb des Wärmetauschers von bis zu 110°C ausdehnt, während sich das zumindest eine Rahmenstrukturbauteil, da es im Normalbetrieb des Wärmetauschers thermisch praktisch unbelastet ist, nicht ausdehnt, wobei die Haltevorrichtung des zumindest einen Rahmenstrukturbauteils die resultierende Längenänderung zwischen dem Verteiler und dem zumindest einen Rahmenstrukturbauteil flexibel mitmacht. Das am Wärmetauscher eingesetzte, erfindungsgemäße Rahmenstrukturbauteil kann dadurch thermisch bedingte Spannungen im Verteiler und/oder im zumindest einen Rahmenstrukturbauteil verhindern. Zudem ist ein entsprechender Wärmetauscher zugleich relativ einfach aufgebaut sowie relativ kostengünstig bereitstellbar. Weiterhin benötigt der Einsatz der Haltevorrichtung des erfindungsgemäßen Rahmenstrukturbauteils in einem Wärmetauscher vergleichsweise wenig Bauraum, da die Haltevorrichtung in der besagten Aufnahmeöffnung aufgenommen ist und auf anderweitige Kompensierungsmaßnahmen verzichtet werden kann.
  • Der besagte Verteiler des Wärmetauschers kann zweckmäßigerweise anhand von Rohren, insbesondere Flachrohren, mit einem weiteren Verteiler des Wärmetauschers strömungsverbunden sein. Weiter zweckmäßigerweise ist auch der weitere Verteiler des Wärmetauschers an einem erfindungsgemäßen Rahmenstrukturbauteil fixiert.
  • Zweckmäßig ist auch, wenn die Haltevorrichtung mit dem Träger integral ausgeführt ist. Weiterhin kann dabei die Haltevorrichtung bezüglich der Aufnahmeöffnung, insbesondere bezüglich einer Aufnahme-Öffnungskontur der Aufnahmeöffnung, zentrisch angeordnet sein. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die Haltevorrichtung vollständig innerhalb der Aufnahmeöffnung angeordnet oder aufgenommen ist, zweckmäßigerweise in der Art, dass weder ihre nachfolgend erwähnte Montageplatte noch ihr ebenfalls nachfolgend erwähnter, zumindest eine Steg aus der Aufnahmeöffnung herausragen. Dadurch ist eine vorteilhafte Gestalt für die Haltevorrichtung angegeben, durch die das Rahmenstrukturbauteil insbesondere relativ kompakt realisierbar ist.
  • Zweckmäßigerweise besitzt die besagte Aufnahmeöffnung eine rechteckige, quadratische, vieleckige oder runde Aufnahme-Öffnungskontur. Zweckmäßigerweise mündet die Aufnahmeöffnung an zwei entgegengesetzten Großflachseiten des Trägers aus.
  • Weiter zweckmäßig ist, wenn die Haltevorrichtung eine Montageplatte und zumindest einen Steg aufweist. Der zumindest eine Steg kann dabei integral an der Montageplatte sowie integral an dem Träger angeordnet sein. Ferner kann der zumindest eine Steg in Richtung der Hauptachse flexibel gestaltet sein. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn der zumindest eine Steg eben ausgeführt und/oder durch einen Flachsteg mit Rechteckquerschnittsprofil realisiert ist. Der zumindest eine Steg kann weiterhin in einer Haupterstreckungsrichtung eine Stegachse definieren, die bezüglich der Hauptachse quer oder rechtwinklig orientiert ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Steg in Richtung der Hauptachse betrachtet eine Stegbreite definiert, die zweckmäßigerweise bezüglich der Hauptachse parallel ausgerichtet und weiter zweckmäßigerweise bezüglich der Stegbreite quer oder rechtwinklig ausgerichtet ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Montageplatte in Richtung der Hauptachse betrachtet eine Plattenbreite definiert, die zweckmäßigerweise bezüglich der Hauptachse parallel ausgerichtet und weiter zweckmäßigerweise bezüglich der Stegachse quer oder rechtwinklig und der Stegbreite parallel ausgerichtet ist. Um die Haltevorrichtung relativ flexibel gestalten zu können, kann insbesondere vorgesehen sein, dass die besagte Stegbreite kleiner ist, als die besagte Plattenbreite. Beispielswiese kann die Stegbreite maximal 50% der Plattenbreite betragen, alternativ kann sie jedoch mindestens 10% der Plattenbreite betragen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Stegbreite zwischen 10% bis 50% der Plattenbreite ausmacht. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Stegbreite identisch mit einer bezüglich der Stegbreite parallelen Plattenbreite der Montageplatte ist. Weiter alternativ kann vorgesehen sein, dass die Stegbreite zwischen 10% bis 100% einer bezüglich der Stegbreite parallelen Plattenbreite der Montageplatte beträgt. Jedenfalls kann der zumindest eine Steg zweckmäßigerweise bezüglich der Plattenbreite der Montageplatte mittig an der Montageplatte angeordnet sein. Dadurch ist die Montageplatte anhand des zumindest einen Stegs mit dem Träger des Rahmenstrukturbauteils integral verbunden, wobei durch die beschriebene Formgestalt des zumindest einen Stegs eine hervorragende Flexibilität in Richtung der Hauptachse realisiert ist.
  • Weiterhin kann der zumindest eine Steg dazu eingerichtet sein, einer relativ hohen, vorgegebenen oder vorgebbaren Anzahl von thermisch bedingten Biegezyklen standzuhalten. Wie erwähnt kann der zumindest eine Steg vollständig innerhalb der besagten Aufnahmeöffnung angeordnet sein, so dass er nicht über eine Trägeroberfläche des Trägers vorsteht.
  • Weiter zweckmäßig ist, wenn die erwähnte Montageplatte eben ausgeführt und/oder bezüglich der Aufnahmeöffnung zentrisch angeordnet ist. Weiterhin kann die Montageplatte eine rechteckige, quadratische, vieleckige oder runde Randkontur besitzen. Zweckmäßigerweise kann die Randkontur der Montageplatte entsprechend einer Aufnahme-Öffnungskontur der Aufnahmeöffnung gestaltet sein.
  • Um ein Bauteil des Wärmetauschers, beispielsweise einen Verteiler des Wärmetauschers, am Rahmenstrukturbauteil fixieren zu können, kann vorgesehen sein, dass die Montageplatte eine Öffnung für ein Befestigungsmittel aufweist. Das Befestigungsmittel kann dabei beispielsweise durch eine Befestigungsschraube realisiert sein, anhand welcher das Bauteil des Wärmetauschers, beispielsweise der Verteiler, an der Haltevorrichtung festgeschraubt werden kann. Es können jedoch auch andere Befestigungsmittel genutzt werden. Ferner kann die besagte Öffnung der Montageplatte zentrisch oder zentral an der Montageplatte angeordnet sein und/oder dieselbe vollständig durchsetzen. Zweckmäßig ist auch, wenn die besagte Montageplatte vollständig innerhalb der Aufnahmeöffnung angeordnet ist, so dass sie nicht über eine Trägeroberfläche des Trägers vorsteht. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die besagte Öffnung der Montageplatte durch ein Kernloch mit Innengewinde realisiert ist oder wenn die besagte Öffnung der Montageplatte durch ein Langloch realisiert ist oder wenn die Öffnung der Montageplatte durch eine gewindelose Bohrung realisiert ist.
  • Zweckmäßig ist ferner, wenn der Träger abgekantet ausgeführt ist, was beispielsweise durch Umformen wie Abkanten realisiert sein kann. Insbesondere kann der Träger auch mehrfach abgekantet sein. Weiter insbesondere kann der Träger um seine Hauptachse herum abgekantet, d.h. umgeformt, sein. Ferner kann dabei oder alternativ die Montageplatte der Haltevorrichtung abgekantet sein, was beispielsweise durch Umformen wie Abkanten realisiert sein kann. Insbesondere kann die Montageplatte auch mehrfach abgekantet sein. Weiterhin kann auch der zumindest eine Steg der Haltevorrichtung abgekantet ausgeführt sein, was beispielsweise durch Umformen wie Abkanten realisiert sein kann. Insbesondere kann der zumindest eine Steg auch mehrfach abgekantet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Montageplatte und der Träger oder der zumindest eine Steg gemeinsam um eine Biegeachse, die optional bezüglich der Hauptachse parallel ausgerichtet ist, abgekantet sind. Dadurch kann der Träger und/oder die Montageplatte der Haltevorrichtung und/oder der zumindest eine Steg der Haltevorrichtung mit einem bevorzugten Trägerquerprofil bereitgestellt werden, wodurch beispielsweise die Stabilität des Rahmenstrukturbauteils verbessert ist und weiter beispielsweise anhand des Rahmenstrukturbauteils Aufnahmen für Bauteile des Wärmeträgers, insbesondere den Verteiler des Wärmeträgers geschaffen werden können.
  • Weiter zweckmäßig ist, wenn der Träger und/oder die Haltevorrichtung aus einem metallischen Material realisiert ist, insbesondere aus einem ebenen Blechmaterial. Dadurch kann eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung des Rahmenstrukturbauteils bei gleichzeitig hervorragenden mechanischen Eigenschaften sichergestellt werden.
  • Zweckmäßig ist, wenn die Haltevorrichtung durch Stanzen oder Prägen oder Wasserstrahlschneiden oder Laserstrahlschneiden realisiert ist. Hierdurch kann eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung des Rahmenstrukturbauteils sichergestellt werden, insbesondere bei relativ großen Stückzahlen.
  • Weiter zweckmäßig ist, wenn die Haltevorrichtung spiegelsymmetrisch gestaltet ist und/oder die Haltevorrichtung bezüglich einer durch ein Zentrum der besagten Montageplatte, beispielswiese ein Öffnungsmittelpunkt der besagten Öffnung der Montageplatte, verlaufenden, bezüglich der Hauptachse parallel ausgerichteten Symmetrieachse spiegelsymmetrisch gestaltet ist. Dadurch ist eine vorteilhafte Gestalt für eine Haltevorrichtung angegeben, anhand der sich thermische Längenänderungen im Betrieb des Wärmetauschers relativ gut kompensieren lassen.
  • Zweckmäßig ist, wenn die Haltevorrichtung zumindest einen brechbaren Montagehilfssteg aufweist. Dieser kann integral am Träger und integral an der Montageplatte angeordnet sein sowie zweckmäßigerweise zumindest im Auslieferungszustand des Rahmenstrukturbauteils bzw. des Wärmetauschers die Montageplatte mit dem Träger stoffschlüssig verbinden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine durchbrechbare Montagehilfssteg eingerichtet ist, bei Erreichen einer vorgegebenen oder vorgebbaren Anzahl von thermisch bedingten Biegezyklen durch- oder abzubrechen und/oder manuell durchgebrochen zu werden. Der zumindest eine durchbrechbare Montagehilfssteg ist dabei zweckmäßigerweise in Richtung der Hauptachse flexibel gestaltet, so dass er ebenfalls eine thermisch bedingte Längendifferenz zwischen dem Bauteil des Wärmetauschers, insbesondere dem Verteiler, und dem zumindest einen Rahmenstrukturbauteil flexibel mitmachen kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine durchbrechbare Montagehilfssteg bezüglich der Hauptachse quer oder rechtwinklig und bezüglich dem zumindest einen Steg parallel ausgerichtet ist. Zweckmäßig ist, wenn jedem Steg der Haltevorrichtung zwei Montagehilfsstege zugeordnet sind, insbesondere in der Art, dass der zumindest eine Steg in Richtung der Hauptachse zu beiden Seiten hin von brechbaren Montagehilfsstegen flankiert ist. Der zumindest eine durchbrechbare Montagehilfssteg ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, im Rahmen einer Montage eines Bauteils des Wärmetauschers, insbesondere eines Verteilers, am Rahmenstrukturbauteil an der Montageplatte angreifende Momente und Kräfte aufzunehmen, beispielsweise Einschraubdrehmomente, wenn ein Bauteil des Wärmetauschers, insbesondere ein Verteiler, über die Montageplatte am Rahmenstrukturbauteil fixiert wird. Der zumindest eine durchbrechbare Montagehilfssteg realisiert dadurch eine Art Montagehilfe, die eine ungewollte Verformung oder gar eine Zerstörung der Haltevorrichtung bei der Montage eines Bauteils des Wärmetauschers, insbesondere eines Verteilers, am Rahmenstrukturbauteil verhindert.
  • Gemäß einem anderen Grundgedanken der Erfindung ist vorgesehen, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der mit einem Montagerahmen ausgestattet ist, der zumindest ein Rahmenstrukturbauteil nach der vorhergehenden Beschreibung besitzt. Der Wärmetauscher weist weiterhin zumindest ein Bauteil des Wärmetauschers auf, nämlich einen Verteiler des Wärmetauschers, der dazu eingerichtet ist, anhand von Rohren, insbesondere Flachrohren, mit einem weiteren Verteiler des Wärmetauschers strömungsverbunden zu werden. Der Verteiler ist dabei anhand einer Haltevorrichtung des zumindest einen Rahmenstrukturbauteils am zumindest einen Rahmenstrukturbauteil gehaltert und in Richtung einer Hauptachse des zumindest einen Rahmenstrukturbauteils so flexibel oder federelastisch verstellbar gestaltet, dass im Normalbetrieb des Wärmetauschers auftretende, thermisch bedingte Längenänderungen der Bauteile des Wärmetauschers, also der Verteiler, relativ zu dem zumindest einen Rahmenstrukturbauteil unter Beibehaltung der Halterfunktion der Haltevorrichtung kompensiert werden. Dadurch ist ein vorteilhafter Wärmetauscher angegeben, der aufgrund der flexiblen Halterung des Bauteils des Wärmetauschers am zumindest einen Rahmenstrukturbauteil eine relativ hohe Anzahl von thermischen Zyklen durchlaufen kann, ohne dass thermisch bedingte Schäden am Wärmetauscher auftreten.
  • Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft zweckmäßigerweise ein Rahmenstrukturbauteil für einen Wärmetauscher mit einem eine Hauptachse definierenden Träger, der mindestens eine Aufnahmeöffnung aufweist, in der eine mit dem Träger verbundene, in Richtung der Hauptachse flexibel gestaltete Haltevorrichtung angeordnet ist, welche zum flexiblen Haltern eines am Träger anzuordnenden Bauteils des Wärmetauschers eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin zweckmäßigerweise einen Wärmetauscher mit zumindest einem solchen Rahmenstrukturbauteil.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt eines mit einem erfindungsgemäßen Rahmenstrukturbauteil ausgestatteten Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei zahlreiche Bauteile des Wärmetauschers ausgeblendet sind,
    • 2 in einer perspektivischen Ansicht den Wärmetauscher aus 1 mit Blick eines in 1 eingezeichneten Pfeils II,
    • 3 bis 8 jeweils in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt eines Rahmenstrukturbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Die 1 und 2 zeigen einen in seiner Gesamtheit mit der Ziffer 2 bezeichneten Wärmetauscher, der einen Montagerahmen 19 besitzt, der zumindest ein einstückiges Rahmenstrukturbauteil 1 aufweist, an dem Bauteile 7 des Wärmetauschers 2 fixiert oder fixierbar sind. Exemplarisch ist ein solches Bauteil 7 durch einen Verteiler 20 des Wärmetauschers 2 realisiert, der vorliegend anhand von Flachrohren 21 mit einem weiteren, nicht illustrierten Verteiler des Wärmetauschers 2 strömungsverbunden ist und der anhand einer Haltevorrichtung 6 des zumindest einen Rahmenstrukturbauteils 1 am zumindest einen Rahmenstrukturbauteil 1 bzw. am Montagerahmen 19 gehaltert ist. Im Normalbetrieb des Wärmetauschers 2, in dessen Rahmen die Verteiler 20 fluiddurchströmt sind, heizen sich unteranderem die Verteiler 20 sowie die Flachrohren 21 relativ stark auf, beispielsweise auf Temperaturen von bis zu 110°C. Diese Erwärmung resultiert in einer Längenänderung dieser Bauteile (Wärmedilatation). Im Unterschied dazu ist der Montagerahmen 19, insbesondere das zumindest eine Rahmenstrukturbauteil 1 im Normalbetrieb des Wärmetauschers 2 thermisch relativ unbelastet, beispielsweise hat es im Wesentlichen Raumtemperatur. Dadurch zeigen der Montagerahmen 19, insbesondere das zumindest eine Rahmenstrukturbauteil 1, im Normalbetrieb des Wärmetauschers 2 praktisch keine Längenänderung.
  • Da durch die Halterung der Verteiler 20 am zumindest einen Rahmenstrukturbauteil 1 und die im Normalbetrieb auftretenden Längenänderungen der Verteiler 20 ganz erhebliche mechanische Spannungen an dem zumindest einen Rahmenstrukturbauteil 1 und/oder den Verteilern 20 hervorgerufen werden können, die ggf. zu einer Beschädigung des Wärmetauschers 2 führen, ist exemplarisch vorgesehen, dass das besagte Rahmenstrukturbauteil 1 einen eine Hauptachse 3 definierenden, aus Blechmaterial hergestellten Träger 4 aufweist, der mindestens eine den Träger 4 vollständig durchsetzende Aufnahmeöffnung 5 aufweist, die vorliegend beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige Aufnahme-Öffnungskontur 22 besitzt. Innerhalb der Aufnahmeöffnung 5 ist die besagte Haltevorrichtung 6 des Rahmenstrukturbauteils 1 angeordnet, beispielswiese bezüglich der Aufnahmeöffnung 5 bzw. der Aufnahme-Öffnungskontur 22 zentrisch. Die Haltevorrichtung 6 ist dabei integral mit dem Träger 4 ausgeführt, zum Haltern der am Rahmenstrukturbauteil 1 bzw. dem Träger 4 anzuordnenden Bauteile 7 des Wärmetauschers 2, insbesondere des Verteilers 20, eingerichtet und in Richtung der Hauptachse 3 flexibel oder federelastisch gestaltet. Diese Gestaltung des Rahmenstrukturbauteils 1 hat den vorteilhaften Effekt, dass die Haltevorrichtung 6 unter Krafteinwirkung aus einer Ausgangsstellung heraus relativ zum Träger 4 in einem gewissen Rahmen flexibel oder federelastisch verstellbar ist.
  • Bei dem mit zumindest einem Rahmenstrukturbauteil 1 ausgerüsteten Wärmetauscher 2 kann die Flexibilität der Haltevorrichtung 6 dazu genutzt werden, die erwähnten, im Normalbetrieb des Wärmetauschers 2 auftretenden Längenänderungen der Bauteile 7 des Wärmetauschers 2, insbesondere des Verteilers 20, relativ zum zumindest einen Rahmenstrukturbauteil 1 unter Beibehaltung der Halterfunktion der Haltevorrichtung 6 zu kompensieren. Dies gelingt dadurch, dass sich beispielsweise der Verteiler 20 bei Temperaturen von bis zu 110°C insbesondere in Richtung der Hauptachse 3 ausdehnt, während sich der Montagerahmen 19 bzw. das zumindest eine Rahmenstrukturbauteil 1, da es im Normalbetrieb des Wärmetauschers 2 thermisch praktisch unbelastet ist, nicht ausdehnt, wobei die Haltevorrichtung 6 des zumindest einen Rahmenstrukturbauteils 1 die resultierende Längenänderung zwischen dem Verteiler 20 und dem zumindest einen Rahmenstrukturbauteil 1 flexibel mitmacht. Dadurch ist ein vorteilhafter Wärmetauscher 2 angegeben, der aufgrund der flexiblen Halterung des Bauteils 7 des Wärmetauschers 2, insbesondere der Verteiler 20, am zumindest einen Rahmenstrukturbauteil 1 eine relativ hohe Anzahl von thermischen Zyklen durchlaufen kann, ohne dass thermisch bedingte Schäden am Wärmetauscher 2 auftreten.
  • Mit Bezug auf die 2 bis 8 ist festzuhalten, dass die besagte Haltevorrichtung 6 eine ebene Montageplatte 8 und zumindest einen Steg 9 aufweist, der integral an der Montageplatte 8 sowie integral an dem Träger 4 angeordnet ist. Die Montageplatte 8 ist exemplarisch bezüglich der Aufnahmeöffnung 5 zentrisch angeordnet und besitzt eine rechteckige Randkontur 13 sowie eine die Montageplatte 8 durchsetzende Öffnung 14 für ein Befestigungsmittel. Die Öffnung 14 ist bezüglich der Montageplatte 8 zentrisch oder zentral. Der zumindest eine Steg 9 ist ebenfalls eben ausgeführt und beispielsweise durch einen Flachsteg mit Rechteckquerschnittsprofil realisiert, wobei er in einer Haupterstreckungsrichtung eine Stegachse 10 definiert, die bezüglich der Hauptachse 3 quer oder rechtwinklig orientiert ist. In 6 ist angedeutet, dass der zumindest eine Steg 9 eine parallel bezüglich der Hauptachse 3 ausgerichtete, senkrecht auf der Stegachse 10 stehende Stegbreite 11 aufweist und dass die Montageplatte 8 eine parallel zur Stegbreite 11 und ebenfalls parallel zur Hauptachse 3 ausgerichtete Plattenbreite 12 besitzt oder definiert. Exemplarisch ist die Stegbreite 11 kleiner als die Plattenbreite 12, insbesondere beträgt die Stegbreite 11 zwischen 10% bis 50% der Plattenbreite 12. Die Stegbreite 11 des Stegs 9 kann jedoch beispielsweise auch identisch mit der Plattenbreite 12 sein oder zwischen 10% bis 100% der Plattenbreite 12 betragen. Weiterhin ist der zumindest eine Steg 9 bezüglich der Plattenbreite 12 der Montageplatte 8 betrachtet mittig an der Montageplatte 8 angeordnet. Durch diese Gestaltung ist der zumindest eine Steg 9 in Richtung der Hauptachse 3 relativ flexibel, so dass dadurch die besagte Flexibilität der Haltevorrichtung 6 realisiert ist. In den 1 bis 8 sind die Montageplatte 8, der Träger 4 und der zumindest eine Steg 9 abgekantet ausgeführt, d.h. sie sind gemeinsam um eine bezüglich der Hauptachse 3 parallel ausgerichtete Biegeachse umgebogen, wodurch beispielsweise die Stabilität des Rahmenstrukturbauteils 1 verbessert werden kann.
  • Zweckmäßigerweise kann die Haltevorrichtung 6 bezüglich einer durch ein Zentrum der besagten Montageplatte 8, beispielswiese ein Öffnungsmittelpunkt 16 der besagten Öffnung 14 der Montageplatte 8, verlaufenden, bezüglich der Hauptachse 3 parallel ausgerichteten Symmetrieachse 17 spiegelsymmetrisch gestaltet sein, wobei die besagte Haltevorrichtung 6 in diesem Fall dann über zwei Stege 9 verfügt, die an einander entgegengesetzten Seiten der Montageplatte 8 angeordnet sind, so wie in den 1 bis 5 und 7.
  • In 8 ist angedeutet, dass die Haltevorrichtung 6 des Rahmenstrukturbauteils mit brechbaren Montagehilfsstegen 18 ausgerüstet sein kann, die einerseits integral am Träger 4 und andererseits integral an der Montageplatte 8 angeordnet sind. Die brechbaren Montagehilfsstege 18 realisieren eine Art Montagehilfe, die zum Aufnehmen von Momenten und Kräften, beispielsweise Einschraubdrehmomente und Montagekräfte, eingerichtet sind, so dass beispielsweise im Rahmen einer Montage eines Bauteils 7 des Wärmetauschers 2, insbesondere des Verteilers 20, am Rahmenstrukturbauteil 1 bzw. dem Träger 4 auftretende Momente und/oder Kräfte aufgenommen werden können. Die brechbaren Montagehilfsstege 18 sind zumindest im Auslieferungszustand des Rahmenstrukturbauteils 1 mit der Montageplatte 8 sowie dem Träger 4 stoffschlüssig verbunden. Sie sind jedoch dazu eingerichtet, bei Erreichen einer vorgegebenen oder vorgebbaren Anzahl von Biegezyklen durchzubrechen, was in 8 durch entsprechende Bruchlinien 23 angedeutet ist. Alternativ oder zusätzlich können sie auch manuell durchgebrochen werden.

Claims (12)

  1. Rahmenstrukturbauteil (1) für einen Wärmetauscher (2), mit einem eine Hauptachse (3) definierenden Träger (4), der mindestens eine den Träger (4) durchsetzende Aufnahmeöffnung (5) aufweist, in der eine mit dem Träger (4) verbundene Haltevorrichtung (6) angeordnet ist, die zum Haltern eines am Träger (4) anzuordnenden Bauteils (7) des Wärmetauschers (2) eingerichtet und in Richtung der Hauptachse (3) flexibel oder federelastisch gestaltet ist.
  2. Rahmenstrukturbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Haltevorrichtung (6) mit dem Träger (4) integral ausgeführt ist, und/oder - die Haltevorrichtung (6) bezüglich der Aufnahmeöffnung (5) zentrisch angeordnet ist, - die Haltevorrichtung (6) vollständig innerhalb der Aufnahmeöffnung (5) angeordnet ist.
  3. Rahmenstrukturbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Haltevorrichtung (6) eine Montageplatte (8) und zumindest einen Steg (9) aufweist, und/oder - wobei der zumindest eine Steg (9) integral an der Montageplatte (8) sowie integral an dem Träger (4) angeordnet ist und in Richtung der Hauptachse (3) flexibel gestaltet ist.
  4. Rahmenstrukturbauteil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der zumindest eine Steg (9) in Richtung der Hauptachse (3) betrachtet eine Stegbreite (11) aufweist, - wobei für die Stegbreite (11) zumindest eines der nachfolgenden Merkmale gilt: - sie ist kleiner als eine bezüglich der Stegbreite (11) parallele Plattenbreite (12) der Montageplatte (8), - sie beträgt maximal 50% der Plattenbreite (12), - sie beträgt mindestens 10% der Plattenbreite (12), - sie beträgt zwischen 10% bis 50% der Plattenbreite (12), - sie ist identisch mit einer bezüglich der Stegbreite (11) parallelen Plattenbreite (12) der Montageplatte (8), - sie beträgt zwischen 10% bis 100% einer bezüglich der Stegbreite (11) parallelen Plattenbreite (12) der Montageplatte (8).
  5. Rahmenstrukturbauteil (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Steg (9) zumindest eines der nachfolgenden Merkmale aufweist: - er ist eben ausgeführt, - er ist durch einen Flachsteg mit Rechteckquerschnittsprofil realisiert, - er definiert in einer Haupterstreckungsrichtung eine Stegachse (10), die bezüglich der Hauptachse (3) quer oder rechtwinklig orientiert ist, - er ist bezüglich einer Plattenbreite (12) der Montageplatte (8), die bezüglich der Hauptachse (3) parallel ausgerichtet ist, mittig an der Montageplatte (8) angeordnet, - er ist dazu eingerichtet, einer relativ hohen, vorgegebenen oder vorgebbaren Anzahl von thermisch bedingten Biegezyklen standzuhalten, - er ist vollständig innerhalb der Aufnahmeöffnung (5) angeordnet.
  6. Rahmenstrukturbauteil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (8) zumindest eines der nachfolgenden Merkmale aufweist: - sie ist eben ausgeführt, - sie ist bezüglich der Aufnahmeöffnung (5) zentrisch angeordnet, - sie weist eine rechteckige, quadratische, vieleckige oder runde Randkontur (13) auf, - sie weist eine Öffnung (14) für ein Befestigungsmittel auf, wobei optional die Öffnung (14) der Montageplatte (8) zentrisch oder zentral an der Montageplatte (8) angeordnet ist und dieselbe vollständig durchsetzt, - sie ist vollständig innerhalb der Aufnahmeöffnung (5) angeordnet.
  7. Rahmenstrukturbauteil (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - der Träger (4) abgekantet ist, und/oder - die Montageplatte (8) abgekantet ist, und/oder - der zumindest eine Steg (9) abgekantet ist, und/oder - der Träger (4) und die Montageplatte (8) und/oder der zumindest eine Steg (9) um eine gemeinsame Biegeachse, die optional bezüglich der Hauptachse (3) parallel ausgerichtet ist, abgekantet sind.
  8. Rahmenstrukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) und/oder die Haltevorrichtung (6) aus einem metallischen Material realisiert ist, insbesondere aus einem ebenen Blechmaterial.
  9. Rahmenstrukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (5) und/oder die Haltevorrichtung (6) durch Stanzen oder Prägen oder Wasserstrahlschneiden oder Laserstrahlschneiden realisiert ist.
  10. Rahmenstrukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Aufnahmeöffnung (5) und/oder die Haltevorrichtung (6) spiegelsymmetrisch gestaltet ist, und/oder - die Aufnahmeöffnung (5) und/oder Haltevorrichtung (6) bezüglich einer durch ein Zentrum der besagten Montageplatte (8) verlaufenden, bezüglich der Hauptachse (3) parallel ausgerichteten Symmetrieachse (17) spiegelsymmetrisch gestaltet ist.
  11. Rahmenstrukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Haltevorrichtung (6) zumindest einen brechbaren Montagehilfssteg (18) aufweist, der dazu eingerichtet ist, bei Erreichen einer vorgegebenen oder vorgebbaren Anzahl von Biegezyklen, durchzubrechen und/oder der manuell durchbrechbar ist, und/oder - der zumindest eine brechbare Montagehilfssteg (18) zumindest eines der nachfolgenden Merkmale aufweist: - er ist integral am Träger (4) und integral an der Montageplatte (8) angeordnet, - er verbindet zumindest im Auslieferungszustand des Rahmenstrukturbauteils (1) die Montageplatte (8) mit dem Träger (4) stoffschlüssig, - er ist in Richtung der Hauptachse (3) flexibel gestaltet, - er ist bezüglich der Hauptachse (3) quer oder rechtwinklig und bezüglich dem zumindest einen Steg (9) parallel ausgerichtet, wobei optional der zumindest eine Steg (9) in Richtung der Hauptachse (3) zu beiden Seiten hin von brechbaren Montagehilfsstegen (18) flankiert ist.
  12. Wärmetauscher (2) - mit einem Montagerahmen (19) mit zumindest einem Rahmenstrukturbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - mit zumindest einem Verteiler (20), der anhand von Rohren (21) des Wärmetauschers (2) mit einem weiteren Verteiler des Wärmetauschers (2) strömungsverbunden ist, - wobei der Verteiler (20) anhand einer Haltevorrichtung (6) des zumindest einen Rahmenstrukturbauteils (1) am zumindest einen Rahmenstrukturbauteil (1) gehaltert sowie in Richtung einer Hauptachse (3) des zumindest einen Rahmenstrukturbauteils (1) flexibel oder federelastisch verstellbar ist.
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