DE2365476C2

DE2365476C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2365476C2
Application number: DE2365476A
Authority: DE
Inventors: Helmut 7000 Stuttgart Bardong; Manfred Dr.-Ing. 7141 Schwieberdingen Nonnemann
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1973-10-25
Filing date: 1973-10-25
Publication date: 1983-01-05
Also published as: BR7408944D0; ES206887U; ES206887Y; FR2249302B1; IT1025178B; FR2249302A1; US4305459A; GB1492794A; JPS50112857A; DE2365476A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem dünnwandigen Rohrboden für Fahrzeuge, bei dem der Rohrboden an den Rohraufnahmeöffnungen an einer Seile Durchzüge aufweist und der Radius des Oberganges zwischen der einen Bodenfläche und dem fiußeren Mantel eines Durchzuges klein ist gegenüber dem Radius des Oberganges zwischen der anderen Bodenfläche und der inneren Mantelfläche des Durchzuges und bei dem r'ünnwa dige Rohre in dem Rohrboden befestigt sind.

Derartige Wärmetauscher sir J aus der DE-OS 21 29 096 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung zur dichten Montage eines Rohres durch eine Wand findet ein Rohrboden Verwendung, der an den Rohraufnahmeöffnungen an einer Seite Kragen aufweist und bei denen der Radius des Überganges zwischen einer Bodenfläche und dem äußeren Mantel eines Kragens klein ist gegenüber dem Radius des Oberganges zwischen der anderen Bodenfläche und (kr Innenmantelfläche des Kragens, wobei jedoch der Durchmesser der Rohraufnahmeöffnung größer ist als der ursprüngliche Durchmesser eines Rohres. Zur dichten Verbindung der Rohre mit dem Rohrboden werden mit einem besonders geformten Stempel die in die Rohraufnahmeöffnung eingeführten Rohre mehrfach abgestuft aufgeweitet. Zur Abdichtung dient zusätzlich eine auf der dem Wasserkasten zugewandten Seite des Rohrbodens aufgebrachte Dichtungsplatte, die ebenfalls mit einem Kragen versehen ist und deren Kragen sich an den durch den mehrstufigen Stempel stufenweise aufgeweiteten Endteil des zu befestigenden Rohres anlegt.

Bei einem Verfahren zum Dichten von Rohren in Kesselwänden durch Aufwalzen (DEPS 3 85 479) werden in eine Kesselwand Löcher gebohrt, die einen kleineren Durchmesser haben, als die Rohre, welche in sie eingedichtet werden sollen, und die mittels einer Abwälzmaschine einen den Rohren entsprechenden Durchmesser erhalten. Dabei wird die Aufwalzmaschine in das Loch in der Kesselwand eingeführt. Ein derartiges Verfahren ist bei kleinen Rohrdurchmessern bzw. dünnwandigen Rohrboden nicht anwendbar.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung einer dichten Verbindung zwischen einem Rohr und einem Rohrboden (BE-PS 5 54 355) wird der an einer Seite einer Rohraufnahmeöffnung vorgesehene Kragen zunächst konisch verformt, daß sich eine Materialverdickung ergibt, die dann durch einen besonderen Stempel derart verdrängt wird, daß sich ein doppelter, d. h. zweiseitiger Kragen ergibt. Auch dieses Verfahren läßt sich bei dünnwandigen Rohrboden und dünnwandigen Rohren nicht anwenden.

Es ist ferner ein Behälterboden mit seh·· großer

ίο Wandstärke bekannt, aus dem Kragen ausgeformt sind (BE-PS 5 72 760). Dabei wird mit Hilfe eines etwa birnenförmigen Stempels der Kragen konkav aufgeweitet, wobei sich in der Rohraufnahmeöffnung eine Durchmesserverringening durch eine Materialverdik-

Ij kung ergibt Mit Hilfe eines von entgegengesetzter Richtung eingeführten, im Querschnitt etwa trapezförmig ausgebildeten Stempels wird dann diese Materialverdickung unter Zuhilfenahme einer Matrize wieder beseitigt und der Kragen auf eine gewünschte volle Durchmesseröffnung vergrößert Dabei wird gleichzeitig durch einen Stauchvorgang mit Hilfe eines Matrizenstempels die Höhe des Kragens verringert. Dieses Verfahren läßt sich bei Wärmetauschern der eingangs erläuterten Art, bei denen eine Vielzahl von Rohren im Rohrboden eingesetzt werden mub und bei denen insbesondere dünnwandige Rohrböden und dünnwandige Roh.^r? Verwendung finden, nicht anwenden. Bei den beiden vorstehend erläuterten bekannten Verfahren kommt es offensichtlich auf den Anpreß druck zwischen Rohren und Rohrboden und auf die Dimensionierung der Krümmungsradien der Kragen nicht an.

Die Abdichtung zwischen Rohrboden der Wasserkästen und Rohren bei Wärmetauschern bereitet besonde- re Schwierigkeiten, insbesondere bei sogenannten lötlosen Wärmetauschern, bei denen die Rohre mit dem

Rohrboden nicht verlötet sind und dünnwandige Böden

und dünnwandige Rohre verwendet werden sollen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei

■w einem Wärmetauscher der eingangs erläuterten Art eine Verbindung zwischen Rohren -ind Rohrboden ohne Verwendung von zusätzlichen Dichtungselementen zu schaffen, die gegenüber Druck und Zugkräften ausreichend stabil ist. dicht gegen Wasser und Luft und

■»5 bei mechanischen Schwingungen, wie sie insbesondere beim Fahrbetrieb <n Fahrzeugen auftreten, eine ausreichende Festigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Wärmetauscher tier eingangs erläuterten Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Schnittlinie zwischen der Bodenfläche mit dem größeren Radius und der inneren Mantelfläche des Durchzuges innerhalb der

Dicke des Bodens liegt. Wesentlich ist damit außer dem Verlauf auch die

" Dimensionierung der Radien. Dadurch ergibt sich nämlich eine ausreichende Anpreßfläche im Bereich der horizontal verlaufenden Bodenpartien des Rohrbodens. Die höchste Pressung der metallischen Rohr-Boden Verbindung ergibt sich dabei im Bereich der Rohrbo dendicke. Die mechanische Verbindung zwischen Rohr und Rohrboden und die Abdichtung liegt somit in der Ebene des Bodens und wird nicht, wie bei den bekannten Rohr- und Rohrbodenverbindungen durch ein elastisches Anpressen des Kragens erzielt.

·" Zur sicheren Abdichtung der Rohre im Bodenteil ist es auch vorteilhaft, wenn an mindestens einem Berührungsrand zwischen Durchzug und Rohr eine Versiegelung vorgesehen ist.

Die Frfindung läßt ..«.!ί ;iuch bei he'iebiger Verbindung zwischen Wasserkastenboden und Wasserkastendeckel und beliebiger Ausgestaltung der Dichtung zwischen Bodenteil und Deckelteil anwenden. Insbesoi: dere kann die erfindungsgemäße Ausbildung auch bei Kunststoffwasserkästen Verwendung finden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näht¹· erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, to

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit zweimal rechtwinklig Si'b?t"ncm Durchzug,und

Fig.3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit nach unten aus dem Rohrboden ragendem Durchzug.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in is vergrößertem Maßstab lediglich ein Ausschnitt aus einem Wärmetauscher dargertellt. Der Wasserkasten wird durch einen Rohrbodenteil 1 und einen Deckelteil 2 gebildet. Der Bodenteil I geht über eine Stufe in eine Rinne für eine Deckelunterkante 7 über, wobei die -° Verbindung zwischen Rohrbodenteil 1 und Deckelteil 2 durch eine umlaufende oder teilweise Bördelung 6 erzielt ist. Zwischen einer Deckelunterkante 7 v.nd der Rinne oder Nut im Boden 3 ist eine Dichtung 8 eingelegt. Die Dichtung 8 wird dabei im Zusammenbau deformiert und füllt den verbleibenden Raum voll aus. Zweckmäßigerweise ist die Dichtung 8 mit Lippen 9 versehen, die den ebenen Teil des Rohrbodenteils 1 teilweise übergreifen.

In dem Boden 3 sind Rohre 5 eingeführt, die von w Durchzügen 4 umfaßt werden. Zur sicheren Abdichtung der Rohre 5 im Boden 3 ist der äußere Radius R\ beim Übergang zwischen oberer Fläche des Rohrbodenteils 1 zum Durchzug 4 klein gegenüber dem inneren Radius R₂ beim Übergang der unteren Fläche des Rohrbodenteils » zur inneren Mantelfläche des Durchzuges. Dabei ist R\ klein gegenüber der Dicke des Bodens, während R₂ groß gegenüber der Bodendicke ist.

Eine gedachte Verlängerung der oberen Fläche des Rohrbodenteils 1 schneidet die innere Mantelfläche ⁴ⁿ ein^s Dur. luugcs 4 bzw. die äußere Mantelfläche eines Rohres 5 in einem Punkt A. Die untere Fläche des Rohrbodenteils 1 sehneirif' ebenen·, <jje Innere Mantelfläche des Durchzuges 4 'jaw. den äußeren Umfang des Rohres 5 längs einer Schnittlinie, deren Durchstoßpunkt durch die Zeichenebene mit Punkt B csicichnei IiL Der Abstand X zwischen den Punkion β und A in Richtung des Durchzuges 4 gesehen ist positiv. Dadurch wird eine ausreichende Anpreßkraft zwischen Rohr 5 und Durchzug 4 durch die von den hier horizontal verlaufenden Bodenpartien bewirkte Abstützung erzielt.

Die innere Länge eines Durchzuges 4 vom Punkt ßbis zum Punkt C ist mit L bezeichnet und steht in bestimmten Verhältnissen zum Abstand X einerseits und zur Dicke des Bodens 3 andererseits. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Länge L eines Durchzuges 4 etwa gleich dem dreifachen Abstand X zwischen den Schnittpunkten Sund A ist.

Eine entsprechende Länge des Durchzuges 4 ist insbesondere vorteilhaft gegenüber Schwingungen des Wärmetauschers, da der äußere Te.; zwischen den Punkten A und C des Durchzuges 4 den L-ewegungen eines Rohres 5 elastisch folgen kann.

Bei relativ dünnen Wandstärken des Bodens 3 is' es möglich und vorteilhaft, wie in F i g. 2 gezeigt, den oder die Durchzuge 4 zweimal etwa rechtwinklig, nämlich an der Unterkante und an der Oberkante des Rohrbodenteils 1 aus dem Boden 3 auszuformen. In diesem Fall sind die beiden Radien R\ und R₂ theoretisch null.

Wie in Fig.3 dargestellt, können Durchzüge 4 auch aus einem Wasserkasten nach unten ragend ausgebildet sein. In F i ,g. 3 sind außerdem Kühlbleche bzw. Lamellen 13 schematisch eingezeichnet.

Als weitere Sicherung zur Abdichtung kann, wie in Fig. 1 angedeutet, an einem Berührungsrand zwischen Durchzug 4 und Rohr 5 eine Versiegelung 15, beispielsweise mit einer Dichtungsmasse vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Pateniansprüche:

1. Wärmetauscher mit einem dünnwandigen Rohrboden für Fahrzeuge, bei dem der Rohrboden an de» Rohraufnahmeöffnungen an einer Seite Durchzüge aufweist und der Radius des Überganges zwischen der einen Bodenfläche und dem äußeren Mantel eines Durchzuges klein ist gegenüber dem Radius des Oberganges zwischen der anderen Bodenfläche und der inneren Mantelfläche des Durchzuges und bei dem dünnwandige Rohre in dem Rohrboden befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie (B) zwischen der Bodenfläche mit dem größeren Radius und der inneren Mantelfläche des Durchzuges (4) innerhalb der Dicke des Bodens (3) liegt

2. Wärmetauscher nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem Berührungsrand zwischen Durchzug (4) und Rohr (5) eine Versiegelung (15) vorgesehen ist.