DE2418132C2

DE2418132C2 - Wärmetauscher, insbesondere Kühler für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2418132C2
Application number: DE19742418132
Authority: DE
Inventors: Helmut 7000 Stuttgart Bardong; Vlastimil 7014 Kornwestheim Kluna; Klaus 7000 Suttgart Lorenz; Wilfried Winterer
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1974-04-13
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE2418132A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Kühler für Kraftfahrzeuge nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Bei derartigen Wärmetauschern ist es bekannt, die Seitenteile zur Aufhängung oder Abstützung des Wärmetauschers oder Kühlers zu verwenden. Nach der DE-OS 22 33 737 ist es z. B. zur lötlosen Befestigung derartiger Seitenteile bereits bekannt, solche Seitenteile zu verwenden, die einen Umfangsabschnitt des Blocks übergreifen, wobei dieser übergreifende Bauteil am Block mit Hilfe wenigstens eines Vorsprungs befestigt ist, der in Einschnitte der Kanten einer Anzahl der Rippen eingreift und der gegen die übergriffene Umgangsfläche derart andrückbar ist, daß der übergreifende Bauteil mit dem Vorsprung an dem übergriffenen Teil der Rippen verriegelt ist. Nachteilig bei dieser bekannten Ausbildung ist, daß die flachen Seitenteile nicht von sich aus selbst zentriert werden, so daß sie seitlich versetzt sein können und an einer Seitenkante einen zu schmalen Rand bekommen, daher nicht richtig umgebogen werden und nicht in die Vertiefung eingreifen, sondern nur an der Seite anliegen.

Bei einer anderen bekannten Ausbildung eines derartigen Wärmetauschers - US-PS 25 99 965 - sind die seitlichen Bauteile auf den Block aufgeschoben, wobei abgekantete Teile der Seitenwände des Bauteiles ebenfalls in eine in den Randteilen der Rippen vorgesehene Nut eingreifen. Es handelt sich um eine Lötkonstruktion, wobei es für die Verlötung des aus Rohren und Rippen gebildeten Blocks mit den Seitenteilen wesentlich ist, daß definierte Spalte erzeugt werden, in die das Lötmittel hineinfließen kann. Zu diesem Zweck sind bei der bekannten Konstruktionsweise die Seitenteile U- bzw. C-förmig ausgebildet und umfassen die Rippen dementsprechend von außen. Hierbei besteht die Gefahr, daß die Seitenteile relativ zum Block sich in Längsrichtung verschieben können.

Außerdem ist es nach der FR-PS 14 42 449 auch bekannt, die Befestigung der Seitenteile durch Randlappen durchzuführen, die in zwei seitlich angeordnete Nuten der Rippen eingreifen, wobei die seitlichen Bauteile einen etwa V-förmigen Querschnitt aufweisen. Die auftretenden Kräfte wirken dabei im wesentlichen in Richtung der Nut in den Rippen, so daß auch hier ein Abscheren der Randbereiche und eine Lockerung der seitlichen Bauteile zu befürchten ist.

Ein Wärmetauscher mit einem aus Rohren und Rippen gebildeten Block, an dem an den gegenüberliegenden Enden der Rippen Bauteile angebracht sind, ist ferner durch die CH-PS 4 35 346 bekannt, bei dem die Rippen an den Seitenkanten fluchtende Ausschnitte aufweisen, die im Block eine Art durchlaufende Nut

bilden und bei dem in diese Nut eingreifende Befestigungsmittel für die seitlichen Bauteile vorgesehen sind.

Bei dieser Einrichtung ist allerdings keine Reibschlußverbindung, sondern im Gegenteil eine gleitende Verbindung zwischen den Seitenteilen und dem Rohr-Rippen-Block vorgesehen. Beispielsweise werden bei dem dortigen Lamellenrohr als Gleitschienen dienende Kunststoff-Profil-Leisten verwendet, welche ein Gleiten des Rohr-Rippen-Blockes in diesen Gleitschienen infolge Wärmedehnungen ermöglichen sollen. Damit wird aber eine völlig andere Aufgabe mit entsprechend anderen Mitteln gelöst, da bei dieser Konstruktionsweise keine Befestigung eines Seitenteiles an einem Rohr-Rippen-Block gezeigt wird.

Die DE-OS 19 11 471 beschreibt nun einen Plattenwärmetauscher, bei dem zwar eine schwalbenschwanzförmige Ausnehmung in den Platten vorgesehen ist, wobei jedoch diese Ausnehmung lediglich zur Führung der Platten dient, wenn diese aufeinandergestapelt werden. Aus dem Inhalt dieser Druckschrift geht im übrigen nicht hervor, wie die zugehörigen Seitenteile aussehen sollen. Vielmehr muß davon ausgegangen werden, daß die erforderlichen Seitenteile ausschließlich Führungsfunktionen dienen und keine Befestigungsfunktion im Sinne der Seitenteile des Vorschlags der Erfindung besitzen. Es handelt sich vielmehr um eine Gleitverbindung, die es nicht erlaubt, den gesamten Block in kompakter Weise zu halten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen einem aus Rohren und Rippen gebildeten Block und den Seitenteilen zu schaffen, die lötlos, aber dennoch haltbar und leicht herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem nach dem Gattungsbegriff definierten Wärmetauscher mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Diese erfindungsgemäße Verbindungsart stellt somit eine Klemmverbindung dar, bei der die Befestigungsmittel, beispielsweise Klauen, oder auch eine durchgehende Leiste, von innen nach außen gegen die entsprechenden Ausnehmungen in den Rippen gepreßt werden. Infolge der schwalbenschwanzförmigen Ausgestaltung der Ausschnitte an den Seitenkanten der Rippen ergibt die Konstruktion einerseits eine formschlüssige Verbindung, andererseits aber auch in Richtung der Schwalbenschwanznut eine reibschlüssige Verbindung, die ein Herausfallen oder Verschieben des jeweiligen seitlichen Teils innerhalb der Längsnut verhindert.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung können auch noch Befestigungslaschen vom Seitenteil abgebogen werden, ohne daß ein zusätzlicher Arbeitsgang durch eine Verschweißung oder sonstige Verbindung zwisehen den Teilen notwendig ist.

Die Erfindung läßt sich entsprechend der vorgesehenen Ausgestaltung der Befestigungsmittel auf verschiedene Arten realisieren. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Seitentei-Ie einen oder mehrere Lappen auf, die in die Längsnut(en) eingreifen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die eingreifenden Lappen der Seitenteile mit Zähnen versehen sind, die sich in die Längsnuten bildenden Rippen im Block verkrallen. Eine weitere Verbesserung der Befestigung ergibt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dann, wenn die eingreifenden gegenüberliegenden Lappen teilweise unterbrochen sind und sich dadurch zusätzlich in den Rippen abstützen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die eingreifenden Lappen gegeneinander versetzt angeordnet.

Um Verschiebungen in Längsrichtung zu verhindern ist es vorteilhaft, daß an Biegekanten der Lappen der Seitenteile Löcher angebracht sind, in die sich Rippenecken der Ausschnitte an den Rippen verkrallen können.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Seitenteile besteht darin, daß in Längsrichtung der Bauteile zwischen aufeinanderfolgenden Lappen Querstege vorgesehen sind bzw. verbleiben.

Die Herstellung der Befestigungsmittel in Form von Lappen ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß die Lappen aus den an die Rippen anliegenden Flächen der Seitenteile ausgestanzt und abgekantet sind.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in die Längsnut des Blocks eingreifende Nutsteine als Befestigungsmittel für die Seitenteile vorgesehen. Dazu kann es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, daß auf den an die Rippen anliegenden Flächen der Seitenteile zur Aufnahme von mit den Nutsteinen zusammenwirkenden Schrauben in Abständen Löcher oder Durchzüge angebracht sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann mindestens ein Federelement vorgesehen sein, das in die Längsnut des Blocks eingreift und sich dort verspannt und als Befestigungsmittel für die Seitenteile am Block dient. In vorteilhafter Weise besteht das Federelement aus Federstahl. Es ist aber auch möglich, ein Federelement aus elastischem Material, z. B. Gummi zu verwenden. Dabei ist es ferner vorteilhaft, die Seitenteile an ihren an die Rippen anliegenden Flächen mit Schlitzen oder Aussparungen zur Aufnahme der Federelemente zu versehen.

Im Rahmen der Erfindung ist es nach einer weiteren Abwandlung möglich, am Block zwei oder mehrere Längsnuten parallel zueinander, gegebenenfalls in Längsrichtung verschoben, anzuordnen. Dementsprechend sind auch die Befestigungsmittel in parallelen Reihen versetzt oder einander gegenüberliegend angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 in Schrägansicht einen Teilausschnitt aus einem Wärmetauscher gemäß Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 eine Vorderansicht eines Blocks,

F i g. 3 eine Rippe eines derartigen Blocks,

F i g. 4 eine Vorderansicht auf ein Seitenteil in drei Fertigungsstufen nach F i g. 4a, b und c,

Fig.5a, b und c jeweils eine Seitenansicht der F i g. 4a, b und c,

F i g. 6 eine Draufsicht, d. h. einen Schnitt gemäß der LinieA-ßinFig. 4c,

F i g. 7 und F i g. 8 Vorderansicht und Seitenansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels,

F i g. 9 und F i g. 10 Vorderansicht und Seitenansicht eines Seitenteils mit Löchern an der Biegekante,

Fig. 11 und 12 Vorderansicht und Draufsicht eines Nutsteins,

F i g. 13 und F i g. 14 Vorderansicht und Seitenansicht eines Seitenteils in Verbindung mit dem Nutstein nach den F i g. 11 und 12, und

Fig. 15 und Fig. 16 Draufsicht und Seitenansicht eines Federelementes.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Block 1 eines

Wärmetauschers, bestehend aus Rohren 2, die von einem Fluid durchströmt werden und Rippen 3, die von einem zweiten Fluid umspült werden. Dabei findet zwischen den beiden Fluiden ein Wärmeaustausch statt. Die Rippen oder Kühlbleche 3 sind in kurzen Abständen parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Rohre 2 angeordnet. Dabei können ihre Kanten abgebogen sein, so daß sie eine vollständig dichte Seitenwand aufweisen.

In F i g. 1 ist in Schrägansicht schematisch ein Ausschnitt aus einem derartigen Wärmetauscher dargestellt, wobei zur besseren Übersicht die Wasserkästen an den oberen bzw. unteren Enden der Rohre 2 weggelassen sind. Die einzelnen Rippen 3 weisen, wie aus Fig.3 ersichtlich, öffnungen 4 für die Rohre 2 auf und sind an ihren Seitenkanten mit je einem schwalbenschwanzförmigen Ausschnitt 5 versehen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sind Seitenteile 6 vorgesehen, die beispielsweise Lappen 8' und 8" aufweisen, wobei diese Lappen sich in die schwalbenschwanzförmigen Ausschnitte 5 der Rippen 3 erstrecken. Dadurch ergibt sich ein fester Halt der Seitenteile 6, ohne daß eine Lötverbindung oder Klebverbindung erforderlich wird. Die Seitenteile 6 können beispielsweise U-förmig ausgebildet sein, wobei die Schenkel des Profils die Seitenflächen des Blocks 1 umgreifen.

Zwischen den in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Lappen 8' und 8", welche aus den an die Rippen oder Kuhlbleche 3 anliegenden Flächen 7 der Seitenteile 6 ausgestanzt und abgekantet sind, können Querstege 13 vorgesehen sein oder im Seitenteil 6 verbleiben.

Die schwalbenschwanzförmigen Ausschnitte 5 der Rippen 3 bilden eine Längsnut 9 in seitlicher Längsrichtung des Blocks 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4a, b, c und F i g. 5a, b, c weisen die Lappen 8' und 8" an den zueinander gewandten Kanten Zähne tO auf, die sich nach dem Abbiegen der Lappen an den Rippen 3 verkrallen. Im oberen Teil der F i g. 4 sind die Lappen nach dem Stanzen dargestellt (Fig.4a), im mittleren Teil (F i g. 4b) nach dem Einbiegen und im unteren Teil (F i g. 4c) nach der Befestigung im Block 1. Der in F i g. 6 dargestellte Querschnitt nach der Linie A-B in Fig.4c zeigt die Verankerung der Lappen 8' und 8" mit ihren Zähnen 10 in den schwalbenschwanzförmigen Ausschnitten 5 der Rippen 3.

In den F i g. 7 und 8 ist in Draufsicht und Seitenansicht ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Lappen 8' und 8" längs eines Abschnittes der Seitenteile 6 nicht durchgehen, sondern verschiedene Längserstreckung haben bzw. Unterbrechungen aufweisen.

Die F i g. 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem an Biegekanten 11 der Lappen 8' und 8" öffnungen 12 vorgesehen sind, gegen die sich nach dem Abbiegen der Lappen die Kanten der schwalbenschwanzförmigen Ausschnitte 5 der einzelnen Rippen 3 legen, wodurch eine Längsverschiebung der Seitenteile 6 gegenüber dem Block 1 verhindert ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den F ι g. 11 bis 14 dargestellt. Dabei dienen als Befestigungsmittel Nutsteine 14, die quaderförmig ausgebildet sind, eine vorzugsweise mit Gewinde versehene Bohrung aufweisen und in die Längsnut 9 eingeschoben werden. Die Seitenteile 6 können dann in Abstanden mit Lochern oder Durchzügen 15 versehen sein, wobei die Seitenteile 6 und die Nutsteine 14 mit Schrauben 16 verschraubt werden, wodurch eine Klemmwirkung entsteht, derart, daß die Seitenteile 6 mit Hilfe der Nutsteine 14 in der durch die schwalbenschwanzförmigen Ausschnitte 5 in den Rippen 3 gebildeten Längsnut 9 festgehalten werden.

Gemäß einem vereinfachten Ausfuhrungsbeispiel können zur Befestigung auch Federelemente 17 dienen, wie sie in den Fig. 15 und 16 dargestellt sind. Die Federelemente können dabei aus Federstahl oder auch aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummi bestehen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die verschiedenen Arten der Befestigungsmittel auch bei einem Wärmetauscher kombiniert werden können. Ferner ist es möglich, beispielsweise mit den Schrauben 16 weitere Bauteile an den Seitenteilen 6 zu befestigen. Zum besseren Verankern der Federelemente 17 können in den Seitenteilen 6 auch Schlitze 18 oder Aussparungen 19 vorgesehen sein. Die Rohre 2 können als Rundrohre oder als Flachrohre ausgebildet sein. Die Rippen 3 können eben oder auch gewellt sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher, insbesondere Kühler für Kraftfahrzeuge, im wesentlichen bestehend aus einem aus Rohren und Rippen gebildeten Block, an dem parallel zur jeweils letzten Rippe Böden und Wasserkästen angebracht sind, während an den einander gegenüberliegenden Seitenkanten der Rippen seitliche Bauteile, sogenannte Seitenteile angeordnet sind, die in nutförmige Ausnehmungen ίο der Rippen eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß durch schwalbenschwanzförmige, fluchtende Ausschnitte (5) an den Seitenkanten der Rippen (3) im Block (1) jeweils eine Art durchlaufende Längsnut (9) gebildet ist, in die den Ausschnitten (5) entsprechend ausgebildete Befestigungsteile der Seitenteile (6) klemmend von innen nach außen eingreifen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (6) einen oder mehrere Lappen (8', 8") aufweisen, die in die Längsnut(en)(9) eingreifen (F i g. 1).

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (8', 8") der Seitenteile (6) mit Zähnen (10) versehen sind, die entlang der Längsnuten (9) in den Rippen (3) im Block (1) sich verkrallen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (8', 8") teilweise unterbrochen sind und sich dadurch zusätzlich in den Rippen (3) abstützen.

5. Wärmetauscher nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingreifenden Lappen (8', 8") gegeneinander versetzt angeordnet sind.

6. Wärmetauscher nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Biegekanten (11) der Lappen (8', 8") der Seitenteile (6) Löcher (12) angeordnet sind, in die sich Rippenecken der Ausschnitte (5) an den Rippen (3) verkrallen (F i g. 9, 10).

7. Wärmetauscher nach Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung der Seitenteile (6) zwischen aufeinanderfolgenden Lappen (8', 8") Querstege (13) vorgesehen sind (F i g. 1).

8. Wärmetauscher nach Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (8', 8") aus den an die Rippen (3) anliegenden Flächen (7) der Seitenteile (6) ausgestanzt und abgekantet sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Längsnut (9) des Blocks (1) eingreifende Nutsteine (14) vorgesehen sind, die als Befestigungsmittel für die Seitenteile (6) dienen (Fig. 12).

10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf den an die Rippen (3) anliegenden Flächen (7) der Seitenteile (6) zur Aufnahme von mit Nutsteinen (14) zusammenwirkenden Schrauben (16) (Fig. 13, 14) in Abständen Löcher oder Durchzüge (15) angebracht sind.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Federelement (17) das in die Längsnut (9) des Blocks (1) eingreift und sich dort verspannt als Befestigungsmittel für die Seitenteile (6) am Block (1) dient (F i g. 15,16).

12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (17) aus Federstahl besteht.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (17) aus elastischem Material, z. B. Gummi besteht.

14. Wärmetauscher nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (6) an ihren an die Rippen (3) anliegenden Flächen (7) Schlitze (18) oder Aussparungen (19) zur Aufnahme der Federelemente (17) aufweisen (F i g. 13,14).

15. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Längsnuten (9) parallel zueinander am Block (1) angeordnet sind.