DE3733866A1

DE3733866A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3733866A1
Application number: DE19873733866
Authority: DE
Inventors: Joachim Kopp
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1989-04-27

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, mit mindestens einem aus Kuntstoff bestehenden Rohrboden, mit dicht eingesetzen Rohren und einem ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Wasserkasten, die jeweils einander angepaßt randnahe eine umlaufende, durchgehende, im wesentlichen ebene Schweißfläche aufweisen, und mit mindestens einer Trennwand, die sich im Wasserkasten senkrecht zur Rohrbodenfläche erstreckt und in deren Bereich Zusatzschweißflächen vorhanden sind, wobei die Verschweißflächen und die Zusatzschweißflächen durch Reibschweißen wasserdicht miteinander verschweißt sind, und dazu die Verschweißflächen und die Zusatzschweißflächen vor und beim Reibschweißen mindestens um den Vibrationshub in Hubrichtung gegeneinander verschiebbar sind und die Verschweißflächen und die Zusatzschweißflächen im wesentlichen parallel zu einer Rohrbodenfläche verlaufen.

Bei einem solchen aus der DE 32 47 502 C2 bekannten Wärmetauscher sind die Verschweißflächen und die Zusatzschweißflächen symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet, so daß der Wasserkasten zum Verschweißen um 180° verkehrt zusammengefügt werden kann, wenn beim Einlegen der Teile in die Reibschweißvorrichtung nicht aufgepaßt wird.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Wärmetauscher so auszubilden, daß ein verkehrtes Zusammenfügen von Rohrboden und Wasserkasten sicher vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgbe sieht die Erfindung vor, daß die Verschweißflächen und/oder die Zusatzschweißflächen oder zumindest Teile dieser Flächen in einem Winkel geneigt zur Rohrbodenfläche verlaufen, und daß alle Verschweißflächen und Zusatzschweißflächen parallel zur Hubrichtung der Relativbewegung von Rohrboden und Wasserkasten beim Reibschweißen verlaufen.

Durch die Anordnung von wenigstens teilweise geneigten Flächen erfolgt eine asymmetrische Ausbildung der Schweißflächen, so daß der Rohrboden und der Wasserkasten nur in vorbestimmter Lage, passend zum Verschweißen, zusammengefügt werden können. Durch die tangentiale Ausrichtung aller Flächen in Hubrichtung wird gewährleistet, daß beim Reibschweißen ein ausreichender Hub zur Erzielung der erforderlichen Reibungswärme zwischen Rohrboden und Wasserkasten zur Verfügung steht.

Besonders vorteilhaft können die Verschweißflächen und/oder die Zusatzschweißflächen nicht punktsymmetrisch zu einer Senkrechten zur Hubrichtung verlaufenden Mittelachse verlaufen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verläuft mindestens ein Teil der Zusatzschweißflächen unter einem Winkel von etwa 3° geneigt zur Rohrbodenfläche. Dies reicht bereits aus, um eine versetzte Montage Rohrboden-Wasserkasten vor dem Reibschweißen zu bemerken und eine Ausschußproduktion zu verhindern. Bei entsprechender Ausbildung der Schweißvorrichtung kann so auch ein Einlegen der zu verschweißenden Teile unmöglich gemacht werden.

Die Werkzeugherstellung wird verbilligt, wenn ein Teil der Zusatzschweißflächen quer zur Hubrichtung mindestens eine Montageschräge aufweist, es kann aber auch ein Teil der Zusatzschweißflächen quer zur Hubrichtung höhenprofiliert sein, bspw. in Form einer asymmetrischen Verzahnung, Zickzackprofil, Wellprofil oder dgl.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung der Reibschweißverbindung von einem Rohrboden und einem Wasserkasten;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine rechte Teilansicht einer anderen Ausführungsform entsprechend der Darstellung in Fig. 1.

Für entsprechende Teile werden, bei den dargestellten Ausführungsbeispielen, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ein nur teilweise in den Figuren dargestellter Wärmetauscher, insbes. als Kühler für Brennkraftmaschinen verwendet, weist einen Rohrboden 1 aus Kunststoff auf, in dem Rohre 2 aus Metall dicht eingesetzt sind. Zur guten Wärmeabgabe an die Umgebungsluft sind auf den Rohren 2 Blechlamellen 3 angeordnet.

Den Rohren 2 gegenüberliegend ist der Rohrboden 1 mit einem Wasserkasten 4 verschlossen, wobei der Innenraum 5 zwischen dem Rohrboden 1 und dem Wasserkasten 4 zur Führung des flüssigen Wärmeträgers durch Trennwände 6 unterteilt ist. Die Trennwände 6 selbst setzen sich aus Teilwänden 6′ des Wasserkastens 4 und von der Rohrbodenfläche 7 des Rohrbodens 1 ausgehenden Teilwänden 6′′ zusammen.

Der Rohrboden 1 mit seinen Teilwänden 6′′ und der Wasserkasten 4 mit seinen Teilwänden 6′ sind über Verschweißflächen 8 und Zusatzschweißflächen 9 der Teilwände 6′, 6′′ durch Reibschweißen dicht miteinander verschweißt. Dies ist in der DE 32 47 502 C2 ausführlich beschrieben und dargestellt. Das Reibverschweißen erfolgt durch oszillierende Bewegung des Rohrbodens 1 gegenüber dem Wasserkasten 4 in der Hubrichtung 10, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.

Der Rohrboden 1 und der Wasserkasten 4 sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weitgehend symmetrisch ausgebildet. Um nun beim Verschweißen ein verkehrtes Zusammnfügen von Rohrboden 1 und Wasserkasten 4 sicher zu vermeiden, verläuft die Zusatzschweißfläche 9 gegenüber der Rohrbodenfläche 7 um einen Winkel 11 von etw 3° oder mehr schräg. Dadurch lassen sich der Boden 1 und der Wasserkasten 2 nicht mehr verkehrt zusammenfügen, ohne daß dies bemerkt wird, oder es lassen sich die zu verschweißenden Teile nicht mehr in die Schweißvorrichtung einsetzen.

Zur Erzielung einer guten Reibverschweißung ist die Wanddicke der Teilwand 6′′ des Rohrbodens 1 größer als die Wanddicke der Teilwand 6′′ des Wasserkastens 4, wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist. Der Dickenunterschied entspricht etwa dem Hub des Reibschweißens.

Anstatt der Anordnung der Zusatzschweißfläche 9 in einem Winkel 11 gegeüber der Rohrbodenfläche 7 kann asymmetrisch ein Teil der Zusatzschweißfläche 9 mit einer Montageschräge 9′ versehen sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Es kann aber auch die Zusatzschweißfläche 9 gezahnt, gewellt oder sonst irgendwie asymmetrisch ausgeformt sein, um Montagefehler sicher verhindern zu können. Wichtig ist nur, daß die Verschweißfläche 8 und die Zusatzschweißflächen 9 in allen Teilbereichen parallel zur Hubrichtung 10 verlaufen, damit die Hubbewegung beim Vibrationsschweißen möglich ist.

Claims

1. Wärmetauscher mit mindestens einem aus Kunststoff bestehenden Rohrboden (1), mit dicht eingesetzten Rohren (2) und einem ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Wasserkasten (4), die jeweils einander angepaßt, randnahe eine umlaufende, durchgehende, im wesentlichen ebene Verschweißfläche (8) aufweisen, und mit mindestens einer Trennwand (6), die sich im Wasserkasten (4) senkrecht zur Rohrbodenfläche (7) erstreckt und in deren Bereich Zusatzschweißflächen (9, 9′) vorhanden sind, wobei die Verschweißflächen (8) und die Zusatzschweißflächen (9) durch Reibschweißen wasserdicht miteinander verschweißt sind und dazu die Verschweißflächen (8) und die Zusatzschweißflächen (9) vor und beim Reibschweißen mindestens um den Vibrationshub in Hubrichtung (10) gegeneinander verschiebbar sind und die Verschweißflächen (8) und die Zusatzschweißflächen (9) im wesentlichen parallel zu einer Rohrbodenfläche (7) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißfläche (8) und/oder die Zusatzschweißflächen (9) oder mindestens Teile (Montageschräge 9′) dieser Flächen (8, 9, 9′) in einem Winkel (11) geneigt zur Rohrbodenfläche (7) verlaufen, und daß alle Verschweißflächen (8) und Zusatzschweißflächen (9) parallel zur Hubrichtung (10) der Relativbewegung von Rohrboden (1) und Wasserkasten (4) beim Reibschweißen verlaufen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißflächen (8) und/oder die Zusatzschweißflächen (9) nicht punktsymmetrisch zu einer senkrecht zur Hubrichtung (10) verlaufenden Mittelachse verlaufen.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Zusatzschweißflächen (9) um einen Winkel (11) von etwa 3° oder mehr geneigt zur Rohrbodenfläche (7) verläuft (Fig. 1).

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Zusatzschweißflächen (9) quer zur Hubrichtung (10) mindestens eine Montageschräge (9′) aufweist (Fig. 3).

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Zusatzschweißflächen (9) quer zur Hubrichtung (10) höhenprofiliert ist.