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Dichtung für einen Rohrboden von flüssigkeitsdurchströmten Le ichtmetall-Wärmetaus
ehem und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung
für einen Rohrboden von fiüssigkeitsdurchströmten Leichtmetall-Tfärmetauschern,
der in seinem mittleren Bereich durchgestellte Kragen zur flüssigkeitsdichten Befestigung
von die Flüssigkeit transportierenden Rohren aufweist und der an seinen Rändern
zur flüssigkeitsdichten Verbindung mit den Seitenwänden eines einen Flüssigkeitssainrnelbehälter
bildenden Kastens ausgebildet ist und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Um das aufwendige und umständliche Löten von Leichtmetall-Wärmetauschern
zu vermeiden, ist es bereits bekannt, die die Flüssigkeit transportierenden Rohre
durch Aufweiten ihrer Enden an den durchgestellten Kragen der Rohrböden zu befestigen.
Eine flüssigkeitsdichte Befestigung wird dabei dadurch erreicht, daß zwischen der
Rohraußenwand und der Innenwand des durchgestellten Kragens ein elastisches Dichtmittel
vorgesehen ist, das bei einer bekannten Ausführung (DD-OS 1 751 710) aus einer einheitlichen,
auf den Rohrboden aufgelegten Dichtungsplatte aus einem elastischen Material besteht.
Diese Dichtungsplatte ist in ihrer Form dem Rohrboden angepaßt und weist entsprechend
der Zahl der durchgestellten Kragen des Rohrbodens ringförmige ansätze zum Eingriff
in diese Kraton
auf. Auch der Rand der Dichtungsplatte wird als
Dichtungemittel zwischen dem Rohrboden und den auf diesem Rohrboden aufgesetzten
Seitenwänden des den Flüssigkeitssammelbehälter bildenden Kastens herangezogen.
Nachteilig an dieser Ausführung ist unter anderem, daß bei nicht sorgfältigem Einlegen
dieser für alle Dichtungsstellen gemeinsamen Dichtungsplatte bei der Montage des
Wärmetauschers leicht Undichtigkeiten entstehen, die zu einem Ausfall des gesamten
Wärmetauschers führen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, unter
Vermeidung der Nachteile der bereits bekannten Ausführungen eine Dichtung für einen
Rohrboden von flüssigkeitsdurchströmten Leichtmetall-Wärnetauschern zu schaffen,
die einfach und ohne großen Aufwand herzustellen ist und die eine weitgehende Dichtheit
des Wärmetauschers bei vereinfachter Montage der Rohre ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß die Dichtung durch ein an dem Rohrboden fest haftendes Dichtmaterial gebildet
ist. Dabei kann das Dichtmaterial örtlich begrenzt nur im Bereich der Befestigungs-
bzw. Verbindungsstellen vorgesehen sein und vorzugsweise als zylindrischer Auftrag
an der Innenfläche der durchgestellten Kragen angebracht sein, an denen die Rohre
im Bereich ihrer Enden durch plastische Aufweitung zur Anlage kommen. Dabei kann
zur Erleichterung der Montage der Rohre die Innenkontur des zylindrischen Dichtungsauftrages
konisch mit zum Flüssigkeitssammelbehälter hin kleiner werdendem Durchmesser ausgeführt
sein. Daneben kann das Dichtmaterial auch in einer am Rand des Rohrbodens umlaufenden
Sicke angebracht sein, in die die Seitenwände des Flüssigkeitssammelbehälter -Kastens
eingreifen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dichtung, die als örtlich
begrenzt aufgetragenes, auf dem Rohrboden haftendes Dichtmaterial ausgeführt ist,
w''ri nun die bei den bekannten Ausführungen vorhanden für alle Dichtstelien gemeinsame
Dichtung platte umgangen und durch die infolge des Haftens des Dichtsaterials ~
Rohrboden erzeugte i'3St-2 Verbindung ein Verrutschen oder Verschiebsu der Dichtung
ausgeschlossen. Dadurch entfällt die Gefahr
des fehlerhaften Einlegens
der Dichtung und es kann weder durch Druckschwankungen noch beim Einführen der Rohre
zu einer Verschiebung der Dichtung an den Dicht stellen und damit zu Undichtigkeiten
kommen.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
das Dichtmaterial aus einem in pastösem Zustand aufgetragenen PVC-Plastisol auf
Einkomponentenbasis besteht, das durch einen anschließenden Wärme stoß zu einem
dauerelastischem Material aushärtet. Es ist jedoch auch möglich, anstelle des Einkomponentenmaterials
ein Zweikomponentenmaterial auf Epoxidharzbasis zu verwenden, dessen Komponenten
nach dem Zusammenbringen an den Dichtstellen durch Reaktion zu einem dauerelastischen
Material aushärten.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für einen Rohrboden der
oben bezeichneten Art besteht gemäß der Erfindung darin, daß das Dichtmaterial in
pastösem Zustand im Bereich der Dicht stellen auf den Rohrboden aufgetragen wird
und daß der Rohrboden anschließend kurzzeitig auf eine Temperatur von 1400 bis 2000
C erwärmt wird. Dadurch wird das vorzugsweise aus einem PVC-Plastisol auf Einkomponentenbasis
bestehende Dichtmaterial zu einer dauerelastischen und fest auf dem Rohrboden haftenden
Dichtung ausgehärtet. Um die Haftfähigkeit des Dichtmaterials auf dem Rohrboden
noch zu erhöhen, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vor dem Auftrag
des Dichtmaterials der Rohrboden mit einem Haftprimer behandelt werden.
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Weitere Vorteile und wesentliche Merkmale der Erfindung sind in der
nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbei
spiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung in teils schematischer
Darstellungsweise in Figur 1 einen Querschnitt durch einen Teil des Rohrbodens während
der Herstellung der Dichtung und
Figur 2 einen Querschnitt durch
den Rohrboden mit einem in einem durchgestellten Kragen flüssigkeitsdicht befestigten
Rohr sowie einer an dem Rand des Rohrbodens flüssigkeitsdicht gehaltenen Seitenwand
eines den Flüssigkeitssammel behälter bildenden Kastens.
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In den Zeichnungen ist jeweils mit 1 ein Rohrboden eines flüssigkeitsdurchströmten
Wärmetauschers, beispielsweise eines Wasserkühlers eines Kraftfahrzeuges, bezeichnet.
Der Rohrboden 1 weist mehrere im Abstand voneinander angeordnete durchgestellte
Kragen 2 zur Halterung von in paralleln Reihen angeordneten flüssigkeitsdurchströmten
Rohren 14 auf. Am Rand des Rohrbodens 1 ist eine umlaufende Sicke 3 vorgesehen,
die von einer aufgestellten Seitenwand 4 begrenzt ist. Am oberen Ende der Seitenwand
4 sind im Abstand voneinander angeordnete Laschen 5 angebracht, die, wie aus der
Figur 2 näher ersichtlich ist, zur Halterung einer mit einem Absatz 19 versehenen
Seitenwand 17 umgebogen werden können. An der Innenseite der durchgestellten Kragen
2 des Rohrbodens 1 ist eine aus einem elastischen Dichtungsmaterial bestehende und
fest an dem Rohrboden haftende Dichtung 6 vorgesehen, die an ihrer Innenkontur 13
leicht konisch ausgeführt ist. Die umlaufende Sicke 3 des Rohrbodens 1 bildet das
Bett für eine Dichtung 7, die ebenso wie die Dichtung 6 aus einem elastischen, fest
an dem Rohrboden haftenden Dichtung material hergestellt ist.
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Die Herstellung dieser Dichtungen 6 und 7 erfolgt nun in der Weise,
daß das vorzugsweise aus einem PVC-Plastisol auf Einkomponentenbasis bestehende
Dichtmaterial in pastösem Zustand an den Dichtungsstellen auf den Rohrboden aufgetragen
wird und daß dieses anschlie-Bend kurzzeitig auf eine Temperatur von etwa 140 bis
2000 C, vorzugsweise auf 1600 C, erwärmt wird. Während die Dichtung 7 in ihrer Form
durch die Sicke 3 bestimmt ist, wird, wie aus der Figur 1 näher herrorgeht, zur
Bildung derForm der Dichtung 6 eine Vorrichtung verwendet, bei der in einer mittels
eines Flansches 10 auf
einer Konsole 9 abgestützten Hülse 8 ein
Bolzen 11 axial verschiebbar gehalten ist, der den inneren Kern zur Bildung der
im wesentlichen zylindrischen Dichtung 6 am durchgestellten Kragen 2 darstellt.
Der obere Teil 12 des Bolzens 11 ist dabei leicht konisch ausgeführt, so daß die
Innenkontur 13 der Dichtung 6 sich in Richtung nach oben zu verjüngt. Durch diese
konische Ausbildung der Innenkontur der Dichtung 6 wird das Einführen der in den
durch gestellten Kragen 2 des Rohrbodens 1 zu befestigenden Rohre 14 erleichtert.
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In der Figur 2 ist der entsprechende Teil des Rohrbodens 1 in dem
betriebsbereiten Zustand gezeigt, wobei in dem durchgestellten Kragen 2 ein Rohr
14 flüssigkeitsdicht befestigt ist. Dabei ist das mit Luftleitblechen 15 versehene
Rohr 14 von unten her in die Dichtung 6 am Kragen 2 eingeführt und anschließend
durch einen Aufweitvorgang flüssigkeitsdicht befestigt worden Dabei ist die an der
Innenseite des Kragens 2 haftende Dichtung 6 elastisch eusammengepreßt worden. Das
Aufweiten der Rohre kann entweder unter Zuhilfenahme eines sogenannten Aufweitdornes
erfolgen, der durch das Rohr gezogen wird, wobei dessen Außendurchmesser vergrößert
wird'oder aber es kann eines der in den älteren Patentanmeldungen P 24 03 009.9
oder P 24 18 146.2 beschriebenen Aufweitverfahren herangezogen werden, bei denen
die Aufweitung der Rohre durch einen in deren Innern erzeugten Überdruck erzielt
wird. Dabei können auch die in der Figur 2 mit 16 bezeichneten ringförmigen Auswölbungen
beiderseits der Dichtungsstelle im Bereich des Kragens 2 des Rohrbodens 1 gebildet
werden, die für einen sichereren Halt und für eine bessere Dichtung sorgen. Die
Verbindung der Seitenwand 17 eines den Flüssigkeitssammelbehälter bildenden, hier
nicht weiter gezeigten Kastens mit dem Rohrboden 1 geschieht dadurch, daß die an
den Seitenwänden 4 des Rohrbodens 1 angebrachten Laschen 5 über den seitlichen Vorsprung
19 ungebogen werden, wobei die untere Kante 18 der Seitenwände 17 in die elastische
Dichtung 7 eindringt.
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Auf diese Weise ist der Rohrboden sowohl mit den Seitenwänden des
Flüssigkeitssammelbehälter-Kastens als auch mit den einzelnen die Flüssigkeit transportierenden
Rohren flüssigkeitsdicht verbunden.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtung ergibt sich gegenüber
den bisher bekannten Ausführungen eine Verbilligung sowohl durch Gewichts- als auch
durch Teileeinsparung. Außerdem fällt die Gefahr von Arbeitsfehlern durch fehlerhaftes
Einlegen der Dichtung weg, ebenso wie die Möglichkeit der Verschiebung der Dichtung
infolge von Druckschwankungen, da die erfindungsgemäße Dichtung aufgrund des örtlich
begrenzten Auftragens des Dichtungsmaterials in pastöser Form und der erst anschließend
erfolgenden Aushärtung zu einem dauerelastischen Material ein inniger und fester
Kontakt mit dem Rohrboden erzielt lsirdS der ein Verrutschen der Dichtung an den
Dichtungsstellen ausschließt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung
besteht darin daß durch deren feste Verbindung mit dem Rohrboden ohne größere Schwierigkeiten
eine mechanisierte Montage des Wärmetauschers, d h. ein Zusammenfügen der Rohre
und Rohrböden mit Ei1Se von automatisch arbeiten den Maschinen, durchgeführt werden
kann.
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Als bevorzugtes Material kann ein PVC-Plastisol auf Einkomponentenbasis
verwendet werden, beispielsweise das Material Darex 2382-S-1 der Firma Grace, Hambur',
oder das Material 2410-KN7-3 der Firma Glasurit. Zur weiteren Terbesserung der Haftfähigkeit
empfiehlt es sich, den Rohrboden an den Auftragsstelien zuvor mit einem Haftpnmer
zu behandeln. Nach dem Aushärten bei ca. 1600 C ist das Material ausreichend elastisch,
temperaturbeständig und für den Betrieb beispielsweise mit Kühlerflüssigkeit geeignet.
Anstelle dessen kann auch ein Zweikomponentenmaterial auf Epoxidharzbasis verwendet
werden, bei dem die beiden Komponenten ebenfalls in pastösem Zustand an der Dichtstelle
zusammengebracht werden, wobei die Aushärtung durch die beim Z,usae2Onbringen dar
Komponenten verursachte Reaktion erzeugt wird.