DE2952724C2

DE2952724C2 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE2952724C2
Application number: DE2952724A
Authority: DE
Inventors: Franco E. 7000 Stuttgart Ghiani
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1979-12-29
Filing date: 1979-12-29
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE2952724A1; FR2472734B1; IT8026405A0; FR2472734A1; IT1134571B

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit mindestens einem Rohrboden, der zusammen mit an seine Schmalseiten angrenzenden Seitenteilen durch umgebogene Laschen mit einem Wasserkasten o. dgL verbunden ist, die um einen Rand des Wasserkastens herumgebogen sind.The invention relates to a heat exchanger with at least one tube sheet, which together with his The narrow sides of the adjacent side parts are connected to a water tank or similar by means of bent tabs that are bent around an edge of the water box.

Es sind solche Wärmetauscher bekannt (DE-AS 24 49 045), bei denen die Teile des Wärmetauschkörpers lediglich durch Umbiegen der Lappen zusammengefügt und gehalten werden können und nur zusätzlich noch ein Lötvorgang vorgenommen werden kann. Bei den bekannten Bauarten sind die Seitenteile zwar als nach außen offene U-Profile ausgebildet, die verhältnismäßig fest ausgebildet sein können, im Bereich ihrer Befestigung aber sind die Schenkel des U-Profiles ausgeschnitten, und es findet eine Befestigung an den Rohrbögen lediglich durch die nach oben umgebogenen Lappen statt die auch noch an der Unterseite der den Rand des Wasserkastens aufnehmenden Nut am Rand des Rohrbodens anliegen. Nachteilig ist bei diesen Bauarten daher, daß im Bereich der Verbindungsstelle zwischen Seitenteil und Rohrböden bzw. Wasserkasten keine ausreichende Festigkeit vorhanden sein kann und daß solche Wärmetauscher insbesondere dann, wenn sie in Fahrzeugen eingesetzt werden sollen, durch die ständig auftretenden Erschütterungen undicht werden können, wenn nicht wie vorher erwähnt, ein zusätzlicher Lötvorgang vorgenommen wird. Die umgebogenen Lappen aHeine halten insbesondere, wenn Biegebelastungen durch ein Verformen des Wärmetauschkörpers aus seiner Rechteckform auf die Verbindungsstellen eingeleitet werden, eine Dauerbefestigung nicht aus.Such heat exchangers are known (DE-AS 24 49 045) in which the parts of the heat exchanger body can only be joined and held by bending the tabs and only additionally a soldering process can be carried out. In the known designs, the side parts are as after formed outside open U-profiles, the relatively can be solid, but in the area of their attachment, the legs of the U-profile are cut out, and it is attached to the pipe bends only through the upwardly bent tabs instead of the groove on the underside of the edge of the water box on the edge of the tube sheet issue. The disadvantage of these designs is that in the area of the junction between the side part and tube sheets or water boxes may not have sufficient strength and that such Heat exchangers especially when they are to be used in vehicles, due to the constantly occurring Vibrations can become leaky, if not, as mentioned before, an additional soldering process is made. The bent flaps aHeine hold especially when bending loads initiated by deforming the heat exchanger body from its rectangular shape to the connection points permanent fastening is not sufficient.

Der Erfindung iiegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher so aufzubauen, daß er ohne Lötarbeiten maschinell hergestellt werden kann und dennoch große Festigkeit und Steifigkeit im Bereich der Rohrboden-Seitenteil-Verbindung besitztThe invention is therefore based on the object of a To build the heat exchanger so that it can be made by machine without soldering and yet great strength and rigidity in the area of the tube sheet-side part connection owns

Die Erfindung besteht darin, daß mit den Seitenteilen ein mindestens teilweise eine Längsseite des Rohrbodens übergreifender Verstärkungsteil verbunden ist der an seinem oberen Rand ebenfalls mit Laschen versehen ist und den Rand des Wasser kaster.s Übergreift. Durch diese Ausgestaltung wird an den Ecken des Wärmetauschkörpers eine Versteifung gegen Biegekräfte erreicht, die ein Lösen der Laschenklemmverbindung auch beim Auftreten von Erschütterungen sicher verhindert. Der Verstärkungsteil kann dabei vorteilhaft im Bereich der an der zwischen Längs- und Schmalseite gelgenen Kante mit dem Seitenteil fest verbunden, beispielsweise punktverschweißt sein. Dieser Befestigungsvorgang läßt eine Vorfertigung von Seitenteil und Ver- The invention consists in that at least partially one longitudinal side of the tube sheet with the side parts cross reinforcement part connected is also provided with tabs on its upper edge is and encompasses the edge of the water kaster.s. By this design stiffening against bending forces is achieved at the corners of the heat exchanger body, which reliably prevents loosening of the bracket clamp connection even if vibrations occur. The reinforcement part can advantageously be located in the area between the longitudinal and narrow side Gelgenen edge firmly connected to the side part, for example spot welded. This fastening process allows a prefabrication of the side part and

f-9 stärkungsteil zu, so daß beim anschließenden Zusammenfügen von Rohrboden, Wasserkasten und Seitenteil keine Schweiß- oder Lötarbeiten mehr erforderlich sind. Der Verstärkungsteil kann in besonders vorteilhafter Weise U-förmig ausgebildet sein und mit seinem mittleren Stegteil an der Schmalseite und mit beiden Schenkeln an den Längsseiten anliegen. Diese Ausgestaltung ergibt eine besonders gute Versteifung, die sich hervorragend für die angestrebte lötlose Verbindung eignet. Ein besonders guter Zusammenhalt zwischen Verstärkungsteil und Seitenteil kann auch noch dadurch erreicht werden, daß der Stegteil plattenförmig ausgebildet ist und mit dem Seitenteil verschweißt wird und dadurch daß die Schenkel als rechtwinklige Dreiecke ausgebildet sind, deren Katheten an dem Seitenteil bzw. an dem Rand des Wasserkastens anliegen. Es ergibt sich dann mit verhältnismäßig wenig Materialaufwand die erwünschte Verstärkung in den Eckbereichen, die an sich bei Kühlern mit einem gesonderten äußeren Rah-f-9 reinforcement part too, so that during the subsequent assembly No more welding or soldering work is required on the tube sheet, plenum chamber and side panel. The reinforcement part can be U-shaped in a particularly advantageous manner and with its middle Web part on the narrow side and with both legs on the long sides. This design results in particularly good stiffening, which is ideally suited for the desired solderless connection. A particularly good cohesion between the reinforcement part and the side part can also be achieved in this way be that the web part is plate-shaped and is welded to the side part and in that the legs are designed as right-angled triangles, the cathets of which are on the side part or rest against the edge of the water tank. It then results with relatively little material expenditure Desired reinforcement in the corner areas, which is inherent in radiators with a separate outer frame

men bekannt ist Bei Wärmetauschern der hier zu betrachtenden Gattung, die in möglichst einfacher Weise maschinell und lötlos zusammengefügt werden sollen, bringt der Einsatz des U-förmig aufgebauten Verstärkungsteiles aber besondere Vorteile. Auch das Seitenteil kann als U-Profil ausgebildet sein, dessen Schenkel aber nach innen auf die Schenkel des Verstärkungsteiles zugerichtet sind und mit diesen verschweißt, vorzugsweise punktverschweißt, werden können. Diese Ausgestaltung ergibt eine besonders stabile Form.men is known for heat exchangers to be considered here Type that should be assembled by machine and solderless in the simplest possible way, However, the use of the U-shaped reinforcement part has particular advantages. Also the side part can be designed as a U-profile, but the legs of the U-profile towards the inside onto the legs of the reinforcement part are trimmed and can be welded, preferably spot-welded, to them. This design results in a particularly stable shape.

Um keine großen Herstellungstoleranzen einhalten zu müssen, ist es zweckmäßig, wenn die Flächen der Stegteile und der Schenkelteile des Verstärkungsteiles an den Schnittkanten durch Schlitze voneinander getrennt sind, weil auf diese Weise die so entstandenen rechtwinklig zueinander stehenden Einzelteile ohne weiteres an die entsprechenden Flächen des U-förmigen Seitenteiles angepaßt und mit diesen verbunden werden können. Vorteilhaft ist es auch, wenn Steg- und Schenkelteile des Verstärkungsteiies mit Laschen versehen sind, die sowohl unter als auch über den Rand des Wasserkastens fassen. Eine ganz besonders vorteilhafte Ausführungsform, die einen einwandfreien verschiebungssicheren Sitz des Seitenteiles an den anderen Teilen ergibt, kann dadurch geschaffen werden, daß die Laschen von Steg- und Schenkelteilen in die Zwischenräume der um den Rand des Wasserkastens greifenden Lappen des Rohrbodens eingefügt sind. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die ohnehin vorhandenen Zwischenräume zwischen den Lappen des Rohrbodens, die zur Verbindung mit dem Wasserkasten dienen, auch gleichzeitig zu einer Lagensicherung des Verstärkungsteiles und der Seitenteile ausgenutzt werden können. Es ergibt sich dann nämlich eine Art Verzahnung zwischen den Lappen und Laschen verschiedener Teile, die zu einer besonders guten Festigkeit beiträgt In order not to have to adhere to large manufacturing tolerances, it is useful if the surfaces of the Web parts and the leg parts of the reinforcement part separated from one another at the cut edges by slots are, because in this way the individual parts that are created at right angles to one another are without further adapted to the corresponding surfaces of the U-shaped side part and connected to them can. It is also advantageous if the web and leg parts of the reinforcement part are provided with tabs are both under and over the edge of the water box grasp. A particularly advantageous one Embodiment that ensures a proper, secure fit of the side part on the other parts results can be created in that the tabs of the web and leg parts in the spaces the tabs of the tube sheet reaching around the edge of the water tank are inserted. This refinement is based on the knowledge that the spaces between the lobes of the Tube sheet, which are used to connect to the water tank, also at the same time to secure the position of the Reinforcement part and the side parts can be exploited. A kind of interlocking then results between the tabs and flaps of different parts, which contributes to a particularly good strength

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert Es zeigtThe invention is illustrated in the following description of exemplary embodiments which are shown in the drawing are explained in more detail It shows

F i g. 1 eine schematische Frontansicht einer Ausführungsform des Wärmetauschers,F i g. 1 is a schematic front view of an embodiment of the heat exchanger,

Fig.2 die vergrößerte Darstellung einer Ecke des Wärmetauschers der F i g. 1 teilweise aufgeschnitten,FIG. 2 shows an enlarged view of a corner of the heat exchanger from FIG. 1 partially cut open,

Fig.3 die Stirnansicht der in der Fig.2 gezeigten Ecke des Wärmetauschers in Richtung des Pfeiles III in der F i g. 1 gesehen,3 shows the end view of the one shown in FIG Corner of the heat exchanger in the direction of arrow III in FIG. 1 seen

Fig.4 den Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines für den Wärmetauscher der F i g. 1 verwendbaren Verstärkungsteiles,4 shows the section through another embodiment of a for the heat exchanger of FIG. 1 usable Reinforcement part,

Fig.5 die Draufsicnt auf den Verstärkungsteil der Fig. 4,Fig.5 the plan view of the reinforcement part of the Fig. 4,

F i g. b eine weitere Variante eines Verstärkungsteiles undF i g. b another variant of a reinforcement part and

Fig.7 die Draufsicht auf die Hälfte des Verstärkungsteiles der F i g. 6.7 shows the plan view of half of the reinforcement part the F i g. 6th

In der Fig. 1 ist ein Wärmetauscher, beispielsweise ein Kühler für den Motor eines Kraftfahrzeuges gezeigt, der aus zwei Wasserkästen 1 und 2, zwei Seitenteilen 3 und 3' sowie aus zwei schematisch angedeuteten Rohrböden 4, 4' aufgebaut ist, die zwischen sich die nicht näher dargestellten Rohre für das Wärmetauschermedium und die diese umgebenden rippenförmigen Wärmetauschflächen halten.1 shows a heat exchanger, for example a cooler for the engine of a motor vehicle, of two water tanks 1 and 2, two side parts 3 and 3 'and two schematically indicated Tube sheets 4, 4 'is built up, which between them the tubes, not shown in detail, for the heat exchanger medium and hold the rib-shaped heat exchange surfaces surrounding them.

Wie aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht, besitzt der Wasserkasten 1, der beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein kann, einen umlaufenden Rand 5, der in eint umlaufende Nut 7 de^ Rohrbodens 6 eingesetzt ist, die nach außen von einem hochstehenden Rand 8 des Rohrbodens abgegrenzt ist, der über den Rand 5 umbiegbare Lappen 9 aufweist Zur Abdichtung vor. Wasserkasten 1 und Rohrboden 6 ist in die Nut 7 eine umlaufende, verformbare Dichtung 20 eingelegt die über den Rand 5 mittels der Lappen 9 verformt wird. Das Seitenteil 3 ist selbst in der Art eines U-Profiles ausgebildet und reicht mit seinen beiden Schenkeln 3a in den Bereich der Längsseiten des Wärmetauschers herein. Die Stirnfläehe des Seitenteiles 3 und die Schenkel 3a umgreifen dabei außen den Stegteil 10 und die beiden Schenkelteile 10a eines U-förmig ausgebildeten Verstärkungsteiles 11 und sind mit diesen Teilen jeweils an den Punkten 12 in bekannter Weise punktförmig verschweißt Das Verstärkungsteil 11 und das Seitenteil 3 bzw. in analoger Weise das Seitenteil 3' sind daher vor dem Zusammenbau mit den Rohrböden 6 und dem Wasserkasten 1 zu einer in sich stabilen Baueinheit vorgefertigtAs shown in FIGS. 2 and 3, the water tank 1 has, for example, made of plastic can be a circumferential edge 5 which is inserted into a circumferential groove 7 de ^ tube sheet 6, the is delimited to the outside by an upstanding edge 8 of the tube sheet, which can be bent over the edge 5 Flap 9 has for sealing in front. Water box 1 and tube sheet 6 is in the groove 7 a circumferential, deformable Inserted seal 20 which is deformed over edge 5 by means of tabs 9. The side part 3 is even designed in the manner of a U-profile and extends with its two legs 3a in the area of Long sides of the heat exchanger in. The end face of the side part 3 and the legs 3a grip around while on the outside the web part 10 and the two leg parts 10a of a U-shaped reinforcement part 11 and are with these parts at points 12 welded spot-wise in a known manner. The reinforcement part 11 and the side part 3 or in an analogous manner Way the side part 3 'must therefore be closed before assembly with the tube sheets 6 and the water tank 1 prefabricated in a stable unit

Sowohl die Schenkelteile 10a als auch der Stegteil 10 des Verstärkungsteiles 11 weisen an ihrem oberen Rand 13, der leistenförmig ausgebildet \:;t, über den Rand 5 des Wasserkaster.s 1 gebogene La;cher. 14 auf, die jeweils so ausgebildet und ausgelegt sind, daß sie sich in die Zwischenräume zwischen den Lappen 9 des Rohrbodens 6 einfügen. Die Laschen 14 und die Lappen 9 bilden daher eine Art Verzahnung und ergeben einen sicheren Halt gegen Längsverschiebung der Verstärkungsteile 11 gegenüber Wasserkasten 1 und Rohrboden 6. Dadurch werden auch die Seitenteile 3 an den anderen beiden Teilen gesichert ohne daß ein Lötvorgang notwendig ist.Both the leg parts 10a and the web part 10 of the reinforcement part 11 have, on their upper edge 13, which is designed in the form of a strip, holes bent over the edge 5 of the water tank 1. 14, each of which is designed and designed so that it fits into the spaces between the tabs 9 of the tube sheet 6. The tabs 14 and the tabs 9 therefore form a type of toothing and provide a secure hold against longitudinal displacement of the reinforcement parts 11 relative to the water tank 1 and tube sheet 6. This also secures the side parts 3 on the other two parts without the need for a soldering process.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 und 3 sind sowohl die Schenkelteile 10a als auch der Stegteil 10 des Verstärkungsteiles noch mit weiteren Laschen 15 versehen, die aus den entsprechenden Teilen herausgestanzt und nach innen unter den Rand 5 des Wasserkastens 1 gebogen sind. Die Befestigung wird auf diese Weise besonders gut Wie den F i g. 2 und 3 außerdem zu entnehmen ist, sind im Bereich unterhalb des Rar.des 5 des Wasserkastens 1 Biegungen oder Sicken 16 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise Wärmedehnungen zwischen Seitenteilen 3 und Wasserkasten 1 bzw. Rohrboden 6 ausgleichen sollen. Die Flächen der Schenkelteile 10a und des Stegteiles 10 sind durch parallel zu den Kanten zwischen Stirn- und Längsseiten des Wärmetauschers verlaufende Schlitze 17 voneinander getrennt, so daß Stegteil 10 und Schenkelteile 10a sich leichter an die Flächen der Schenkel 3a und des Seitenteiles 3 anlegen lassen, um verschweißt zu werden.In the embodiment of FIG. 2 and 3 are both the leg parts 10a and the web part 10 of the Reinforcement part still provided with further tabs 15, which are punched out of the corresponding parts and are bent inwards under the edge 5 of the water box 1. The fastening is done this way particularly good As the F i g. 2 and 3 can also be seen, are in the area below the Rar.des 5 des Water tank 1 bends or beads 16 provided, the thermal expansion between in a known manner Side parts 3 and water tank 1 or tube sheet 6 should compensate. The faces of the leg parts 10a and the web part 10 are parallel to the edges between the end and longitudinal sides of the heat exchanger extending slots 17 separated from each other, so that web part 10 and leg parts 10a more easily to the Let surfaces of the legs 3a and the side part 3 apply in order to be welded.

so In der Fig.4 und 5 ist ein Verstärkungsteil ti' gezeigt, das im wesentlichen ebenso aufgebaut ist, wie das Verstärkungsteil 11 der F i g. 2 und 3, so daß gleiche Teile auch mit gleichen Bezugszeichen versehen worder sind. Das in der F i g. 4 und 5 gezeigte Verstärkungsteil weist ebenfalls nach innen gerichtete Biegungen oder Sicken 16 rur Aufnahme von Wäi medehnur.gen auf und unterscheidet sich nur dadurch von dem Verstärkungsteil 11 der Fig.2 und 3, daß der Stegteil 10' wesentlich kürzer als die Schenkelteile 10a'ausgebildet ist. Es fehlt au~h die beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 vorgesehene Aussparung 18 in der Mitte der Schenkelteile 10a. Die in den Fig.4 und 5 gezeigte Ausführung des Verstärkungsteiles 11 eignet sich besonders für kleine Wärmetauscher.Thus, in the 4 and 5, a reinforcing member ti 'is shown which is constructed substantially the same as the reinforcing member 1 1 F i g. 2 and 3, so that the same parts have been given the same reference numerals. The in the F i g. 4 and 5 also has inwardly directed bends or beads 16 for receiving Wäi medehnur.gen and only differs from the reinforcement part 11 of FIGS. 2 and 3 that the web part 10 'is significantly shorter than the leg parts 10a' is trained. The recess 18 provided in the embodiment of FIGS. 2 and 3 in the middle of the leg parts 10a is also missing. The embodiment of the reinforcement part 11 shown in FIGS. 4 and 5 is particularly suitable for small heat exchangers.

Während bei den beiden Ausführungsbeispielen der F i g. 2 und 3 bzw. 4 und 5 das Seitenteil 3 außen jm den Stegteil 10, 10' bzw. außen um die Schenkelteile 10a, 10a'herumgelegt ist, wird es bei der AusführungsformWhile in the two exemplary embodiments of FIG. 2 and 3 or 4 and 5, the side part 3 is wrapped around the outside of the web part 10, 10 'or outside around the leg parts 10a, 10a', this is the case in the embodiment

der F i g. 6 an die Innenseite des Stegteiles 10" angelegt und dort verschweißt. Im übrigen ist der prinzipielle Aufbau gleich.the F i g. 6 applied to the inside of the web part 10 ″ and welded there Structure the same.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

1010

2020th

2525th

3030th

4040

4545

5050

6060

6565

Claims

Patent claims:

1. Heat exchanger with a tube sheet, which together with adjacent to its narrow sides Side parts by bent flaps with a water tank od. DgL is connected to a Edge of the water box are bent around, d a characterized in that with the side panels (3, 3 ') a reinforcement part which at least partially overlaps one longitudinal side of the tube sheet (6) (11) is connected to the one at its upper edge as well is provided with tabs (14) and engages over the edge (5) of the water tank (1).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the reinforcement part (11) in the area the edge with the side part on the edge between the long and narrow side of the tube sheet (6) (3) is firmly connected

3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the reinforcement part (11) is U-shaped and with its middle Web part (10, 10 ') on the narrow side and with both leg parts (10a, 10a'j on the long sides of the tube sheet (6) is applied.

4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that the web part (10) is plate-shaped is formed and welded to the side part (3)

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the leg parts (10a, 10a '; as right-angled triangles are formed, the legs of which in the · side part (3) or on touch the edge (5) of the water tank.

6. Heat exchanger according to An «oich 5, characterized in that that the side part (3) at least in the region of the leg parts (10a, 10a '; formed as a U-profile is, the legs (3a; with the leg parts (10a; of the reinforcement part (11) are welded.

7. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the surfaces of the web parts (10) and the leg parts (10a; the reinforcement part (It) at the cut edges through slots (17) from each other are separated.

8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that both the web part (10) as well as the leg parts (10aJ are provided with tabs (14,15), both under and over grasp the edge (5) of the water tank (1).

9. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tabs (14) of the reinforcement part (11) in the spaces between the rag that extends around the edge (5) of the water tank (1) (9) of the tube sheet (6) are inserted.

10. Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the web part (10 ') does not protrude as far into the side part (3) as the leg parts (10a ';

11. Heat exchanger according to one of the preceding Claims, characterized in that the reinforcement part (11, 11 ') is punched from sheet metal.