DE3841470A1 - WATERCASE CLAMP CONNECTION - Google Patents

WATERCASE CLAMP CONNECTION

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DE3841470A1
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Hans Dipl Ing Martin
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
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    • F28F9/0226Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)
  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmverbindung zwischen einem mit mindestens einem Flansch versehenen Kunststoffwasserkasten und einem mit einem einen verformbaren Randbereich tragenden Rohrboden eines Wärmetauschers, zwischen denen eine elastische Dichtung unter Vorspannung gehalten ist, wobei die verformbare Randbereich von seiner Verformung parallel zur Flanschaußenkontur verläuft und nach seiner Verformung zur Herstellung der Klemmverbindung über den Flansch des Kunststoffwasserkastens etwa wellenförmig verformte erste Teilbereiche und nicht verformte etwa parallel zur Flanschaußenkontur verlaufende weitere Teilbereiche aufweist, und dabei die über den Flansch des Kunststoffwasserkastens verformten ersten Teilbereiche die formschlüssige Verbindungen bilden, bei der die Unterkanten der verformten ersten Teilbereiche auf die Anlagefläche des Flansches unter Vorspannung anliegen und bei der zur Erleichterung der Verformung die verformbaren ersten Teilbereiche die Unterkanten bildend freigeschnitten sind.The invention relates to a clamp connection between a at least one flange provided plastic water tank and one with a deformable edge area Tube plate of a heat exchanger, between which an elastic Seal is held under tension, the deformable Edge area from its deformation parallel to Flange outer contour runs and after its deformation to Establishment of the clamp connection over the flange of the Plastic water tank roughly deformed first Subareas and not deformed approximately parallel to Flange outer contour has further sub-areas,  and doing so over the flange of the plastic water tank deformed the first partial areas the positive connections form where the bottom edges of the deformed first Sub-areas on the contact surface of the flange below Bias applied and to facilitate the Deformation the deformable first partial areas Bottom edges are cut free.

Zum Schließen wird bei einer aus der DE 28 52 408 B2 bekannten Klemmverbindung auf die Oberseite des Kunststoffwasserkastens ein Schließwerkzeug aufgesetzt und zur Vorspannung der Dichtung niedergedrückt. Gegenüber den Dichtflächen des Flanches greift das Werkzeug versetzt an, so daß die Schließkräfte umgelenkt werden müssen. Durch die auftretenden Biegemomente erfolgt eine unerwünschte Flanschverformung mit der Folge der Gefahr von Randbeschädigungen und Undichtheit. Durch die Werkstoffüberbeanspruchung können im Kunststoffwasserkasten bleibende Verformungen entstehen.For closing is known from DE 28 52 408 B2 Clamp connection on the top of the plastic water tank a locking tool is placed on and to pretension the Seal depressed. Opposite the sealing surfaces of the Flanches attack the tool offset, so that the Closing forces must be redirected. By the occurring Bending moments result in undesirable flange deformation the consequence of the risk of edge damage and leakage. Due to the material overload, Permanent deformations occur in the plastic water tank.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Klemmverbindung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein sicheres dichtes Verschließen ohne Gefahr der Werkstoffüberbeanspruchung und unerwünschter Verformung des Kunststoffwasserkastens ermöglicht wird.In avoiding the disadvantages outlined present invention based on the object To improve the clamp connection of the type mentioned at the beginning that a secure tight closure without risk of Material overload and undesirable deformation of the Plastic water tank is made possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Oberseite des Flanschs des Kunststoffwasserkastens mehrere den Außenrand des Rohrbodens überragende Erhöhungen im Bereich der nicht verformten Teilbereiche aufweist, deren Oberseite als Werkzeugansatzflächen zum Vorspannen der Dichtung dienen und daß diese Werkzeugansatzflächen senkrecht über der Dichtung angeordnet sind.To achieve this object, the invention provides that the  Top of the flange of the plastic water tank several den Outstanding elevations in the area of the outer edge of the tube sheet not deformed sections, the top of which as Tool attachment surfaces serve to pretension the seal and that these tool attachment surfaces are perpendicular to the seal are arranged.

Durch die senkrechte Anordnung der Werkzeugansatzflächen über der Dichtung erfolgt eine direkte Übertragung der Vorspannkräfte ohne auftretende Biegemomente, so daß die Dichtfläche des Flanschs während und auch nach der Herstellung der Klemmverbindung nicht verformt wird und stets eben bleibt.Due to the vertical arrangement of the tool attachment surfaces above the seal is transferred directly Prestressing forces without occurring bending moments, so that the Flange sealing surface during and after manufacture the clamp connection is not deformed and always remains flat.

Materialsparend können die Erhöhungen der Wellenkontur des Außenrands des Rohrbodens bei geschlossener Verbindung etwa entsprechende Außenflächen aufweisen.The increases in the shaft contour of the External edge of the tube sheet when the connection is closed, for example have corresponding outer surfaces.

Eine wesentliche Versteifung des Kunststoffwasserkastens bei gleichzeitig optimaler, möglichst konstanter Wanddickenausbildung und Materialeinsparung kann dadurch erreicht werden, daß die Wandung im Bereich des Flanschs und der Erhöhung eine Abkröpfung aufweist. Durch die spritzgerechte Konstruktion mit geringem Verzug des Wasserkastens, weil sich das Material nach dem Spritzvorgang gleichmäßig abkühlt - somit wird das sog. Einfallen (Verzug) des Wasserkastens verhindert. Im Bereich dieser Abkröpfung kann der Flansch dann mit Abstand über seiner Dichtfläche einen Wellenquerschnitt haben. Die Abkröpfung kann besonders vorteilhaft im Dichtungsumfang höhenversetzt im Bereich unterhalb der Werkzeugansatzflächen und tieferliegend im Bereich unterhalb der Anlageflächen der Unterkanten der verformten Teilbereiche vorgesehen sein.A significant stiffening of the plastic water tank at at the same time optimal, as constant as possible This can result in wall thickness formation and material savings can be achieved that the wall in the region of the flange and the increase has an offset. Through the Injection-friendly construction with little warping Water box because the material after the spraying process cools down evenly - so that the so-called collapse (delay) of the water box prevented. In the area of this bend the flange can then be spaced above its sealing surface  have a wave cross-section. The bend can be special The height of the seal is advantageously offset in the area below the tool attachment surfaces and deeper in the Area below the contact surfaces of the lower edges of the deformed sections can be provided.

Eine weitere Herabsetzung der Wanddicke des Kunststoffwasserkastens bei gleichzeitiger Vermeidung von Verformungen bei Innendruck kann dadurch ermöglicht werden, daß auf der Innenseite des Kunststoffwasserkastens im Bereich der oberen Abkröpfungen nach unten offene Aufnahmetaschen für querverlaufende, Endabwinklungen aufweisende Zuganker vorgesehen sind. Zur Erhöhung der Stabilität können diese Zuganker Verstärkungsrippen aufweisen bspw. in Form eines U-Querschnitts oder T-Querschnitts.Another reduction in the wall thickness of the Plastic water tank while avoiding Deformations under internal pressure can be made possible that on the inside of the plastic water tank in the area of the upper bends open receiving pockets for transverse tie rods with end bends are provided. These can be used to increase stability Tie rods have reinforcing ribs, for example in the form of a U-section or T-section.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on the Drawings of a preferred embodiment closer explained. It shows

Fig. 1 eine Teilschrägansicht eines Ausschnitts einer Klemmverbindung, Fig. 1 is a partial perspective view of a section of a clamping connection,

Fig. 2 eine Teildraufsicht einer Klemmverbindung, Fig. 2 is a partial plan view of a clamp connection,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 3 is a cross section along the line III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt an der Stelle IV-IV in Fig. 2 und Fig. 4 is a partial cross section at the point IV-IV in Fig. 2 and

Fig. 5 einen weiteren Teilquerschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 2 mit einer Zugankeranordnung. Fig. 5 shows a further partial cross section along the line VV in Fig. 2 with a tie rod arrangement.

Der nur ausschnittsweise dargestellte Wärmetauscher weist einen Kunststoffwasserkasten 1 auf, der flüssigkeits- und druckdicht mit einem Rohrboden 2 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 3 verbunden ist. Die Dichtung 3 selbst ist zur Verhinderung eines seitlichen Austretens in einem U-förmigen Außenrand 6 des metallischen Rohrbodens 2 unter Vorspannung durch einen Flansch 4 des Kunststoffwasserkastens 1 gehalten.The heat exchanger shown only in sections has a plastic water tank 1 , which is connected to a tube sheet 2 in a liquid and pressure-tight manner with the interposition of a seal 3 . The seal 3 itself is of the metallic tube plate 2 held U-shaped to prevent lateral leakage in an outer edge 6 under pretension by a flange 4 of the plastic water box. 1

Der außen und oben liegende Teil des Außenrands 6 besteht abwechselnd aus verformten ersten Teilbereichen 7 und nicht verformten weiteren Teilbereichen 8. In geschlossenem Zustand der Klemmverbindung hat daher der verformbare Randbereich 5 des Außenrands 6, wie in Fig. 2 ersichtlich, eine Wellenform. Hierzu muß der verformbare erste Teilbereich 7 des Rohrbodens 2 freigeschnitten sein, bspw. in Form von Unterkanten 9 bildenden Langlöchern 10. Die Unterkante 9 dieser Langlöcher 10 werden beim Schließen der Verbindung über Anlageflächen 11 des Flansches 4 gebogen. Der Flansch 4 weist die Anlageflächen 46 nach oben überragende Erhöhungen 13 auf, deren zur Dichtfläche 15 des Flansches 4 parallel verlaufende Oberseiten Werkzeugansatzflächen 14 haben. Diese Werkzeugansatzflächen 14 liegen genau über der Dichtfläche 15 des Flanschs 4, so daß beim Vorspannen der elastischen Dichtung 3 auf den Flansch 4 keine Biegemomente übertragen werden. Um hier von oben her eine freie Zugänglichkeit zu erhalten sind die Seitenwände 16 des Kunststoffwasserkastens 1 abgekröpft. Diese Abkröpfungen sind höhenversetzt, nämlich oben liegend im Bereich unterhalb der Werkzeugansatzflächen 14 und tiefer liegend im Bereich unterhalb der Anlageflächen 11 für die Unterkanten 9 der verformten Teilbereiche 7. Damit hat die Seitenwand 16 im Bereich der Erhöhungen 13 einen Wellenquerschnitt und erfährt so gleichzeitig eine wesentliche Versteifung bei gleichzeitiger Materialeinsparung und Verringerung des Konstruktionsgewichts. Durch die annähernd konstante Wanddickenausbildung ergibt sich eine spritzgerechte Konstruktion mit geringem Verzug des Kunststoff-Wasserkastens 1, weil das Material nach dem Spritzvorgang gleichmäßig abkühlt - ein sogenanntes "Einfallen" verhindert, durch das nach innen gewölbte, konkave Längsseiten entstehen würden, die dann nicht mehr in die parallelen Nuten des Rohrbodens 2 passen. Durch die Werkzeugumsatzflächen 14 können für unterschiedliche Wasserkästen 1 die gleichen Schließwerkzeuge verwendet werden, was bei den bisherigen Schließverfahren mit geometrisch an den Wasserkasten 1 angepaßten Schließglocken nicht möglich war. Um ein seitliches Ausweichen der Seitenwände 16 zu verhindern kann in der Abkröpfung 17 eine nach unten offene Aufnahmetasche 18 im Bereich unterhalb der Werkzeugansatzfläche 14 auf der Innenseite vorgesehen sein, in der eine Endabwinklung 19 eines querverlaufenden Zugankers 20 eingesetzt ist, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Der Zuganker 20 selbst hat zur Versteifung eine oder mehrere Verstärkungsrippen 21, beispielsweise in Form eines U- oder T- Querschnitts.The outer and upper part of the outer edge 6 alternately consists of deformed first partial areas 7 and non-deformed further partial areas 8 . In the closed state of the clamp connection, the deformable edge region 5 of the outer edge 6 , as can be seen in FIG. 2, has a wave shape. For this purpose, the deformable first partial region 7 of the tube sheet 2 must be cut free, for example in the form of elongated holes 10 forming lower edges 9 . The lower edge 9 of these elongated holes 10 are bent when the connection is closed over contact surfaces 11 of the flange 4 . The flange 4 has the contact surfaces 46 upwardly superior elevations 13 on which the sealing surface 15 of the flange 4 extending parallel tops have tool-engaging surfaces fourteenth These tool attachment surfaces 14 lie exactly above the sealing surface 15 of the flange 4 , so that no bending moments are transmitted to the flange 4 when the elastic seal 3 is preloaded. In order to obtain free access here from above, the side walls 16 of the plastic water tank 1 are bent. These offsets are offset in height, namely at the top in the area below the tool attachment surfaces 14 and at a lower level in the area below the contact surfaces 11 for the lower edges 9 of the deformed partial areas 7 . The side wall 16 thus has a corrugated cross section in the region of the elevations 13 and at the same time undergoes substantial stiffening while at the same time saving material and reducing the weight of the construction. The almost constant wall thickness formation results in a sprayable design with little warping of the plastic water tank 1 , because the material cools down evenly after the spraying process - prevents so-called "collapse", which would result in concave longitudinal sides that would then no longer arise fit into the parallel grooves of the tube sheet 2 . The tool closing surfaces 14 make it possible to use the same closing tools for different water boxes 1 , which was not possible in the previous closing methods with closing bells geometrically adapted to the water box 1 . In order to prevent sideward deflection of the side walls 16 , a downwardly open receiving pocket 18 can be provided in the offset 17 in the region below the tool attachment surface 14 on the inside, in which an end bend 19 of a transverse tie rod 20 is inserted, as shown in FIG. 5 is shown. The tie rod 20 itself has one or more reinforcing ribs 21 for reinforcement, for example in the form of a U or T cross section.

Claims (8)

1. Klemmverbindung zwischen einem mit mindestens einem Flansch (4) versehenen Kunststoffwasserkasten (1) und einem mit einem einen verformbaren Randbereich (5) tragenden Rohrboden (2) eines Wärmetauschers, zwischen denen eine elastische Dichtung (3) unter Vorspannung gehalten ist, wobei der verformbare Randbereich (5) vor seiner Verformung etwa parallel zur Flanschaußenkontur verläuft und nach seiner Verformung zur Herstellung der Klemmverbindung über den Flansch (4) des Kunststoffwasserkastens (1) etwa wellenförmige verformte erste Teilbereiche (7) und nicht verformte etwa parallel zur Flanschaußenkontur verlaufende weitere Teilbereiche (8) aufweist und dabei die über den Flansch (4) des Kunststoffwasserkastens (1) verformten ersten Teilbereich (7) die formschlüssige Verbindung bilden, bei der die Unterkanten (9) der verformten ersten Teilbereiche (7) auf der oder den Anlageflächen (11) des Flanschs (4) unter Vorspannung anliegen und bei der zur Erleichterung der Verformung die verformbaren ersten Teilbereiche (7) die Unterkanten (9) bildend freigeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Flanschs (4) mehrere den Außenrand (6) des Rohrbodens (2) überragende Erhöhungen (13) im Bereich der nicht verformten Teilbereiche (8) des U-förmigen Außenrands (6) aufweist, deren Oberseiten als Werkzeugansatzflächen (14) zum Vorspannen der Dichtung (3) dienen, und daß diese Werkzeugansatzflächen (14) senkrecht über der Dichtung (3) angeordnet sind.1. Clamping connection between a plastic water tank ( 1 ) provided with at least one flange ( 4 ) and a tube plate ( 2 ) of a heat exchanger with a deformable edge region ( 5 ), between which an elastic seal ( 3 ) is held under tension, the deformable edge area ( 5 ) runs approximately parallel to the flange outer contour before it is deformed and, after its deformation to produce the clamp connection via the flange ( 4 ) of the plastic water tank ( 1 ), approximately wavy deformed first partial areas ( 7 ) and non-deformed further partial areas approximately parallel to the flange outer contour ( 8 ) and the first partial area ( 7 ) deformed via the flange ( 4 ) of the plastic water tank ( 1 ) form the positive connection, in which the lower edges ( 9 ) of the deformed first partial area ( 7 ) on the contact surface (s) ( 11 ) of the flange ( 4 ) under prestress and at the To facilitate the deformation, the deformable first partial areas ( 7 ), the lower edges ( 9 ) are cut free, characterized in that the upper side of the flange ( 4 ) has a plurality of elevations ( 13 ) projecting beyond the outer edge ( 6 ) of the tube sheet ( 2 ) in the area of has non-deformed portions ( 8 ) of the U-shaped outer edge ( 6 ), the upper sides of which serve as tool attachment surfaces ( 14 ) for prestressing the seal ( 3 ), and in that these tool attachment surfaces ( 14 ) are arranged perpendicularly above the seal ( 3 ). 2. Klemmverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (13) gewellte Außenflächen aufweist, die der Wellenkontur des Außenrands (6) des Rohrbodens (2) bei geschlossener Klemmverbindung etwa angepaßt sind.2. Clamping connection according to claim 1, characterized in that the elevations ( 13 ) has corrugated outer surfaces which are approximately adapted to the corrugated contour of the outer edge ( 6 ) of the tube sheet ( 2 ) when the clamp connection is closed. 3. Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Kunststoffwasserkastens (1) im Bereich des Flanschs (4) mit seinen Erhöhungen (13) mindestens eine Abkröpfung aufweist.3. Clamping connection according to claim 1 or 2, characterized in that the wall of the plastic water tank ( 1 ) in the region of the flange ( 4 ) with its elevations ( 13 ) has at least one offset. 4. Klemmverbindung nach Anpruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) des Kunststoffwasserkastens (1) mit Abstand über seiner Dichtfläche (15) einen Wellenquerschnitt aufweist.4. Clamping connection according to claim 2 or 3, characterized in that the flange ( 4 ) of the plastic water tank ( 1 ) at a distance above its sealing surface ( 15 ) has a wave cross-section. 5. Klemmverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkröpfungen im Dichtungsumfang höhenversetzt oben liegend im Bereich unterhalb der Werkzeugansatzflächen (14) und tiefer liegend im Bereich unterhalb der Anlageflächen (11) der Unterkanten (9) der verformten Teilbereiche (7) vorgesehen ist (Fig. 3, 4). 5. Clamping connection according to claim 3 or 4, characterized in that the offsets in the sealing circumference offset in height at the top in the area below the tool attachment surfaces ( 14 ) and deeper in the area below the contact surfaces ( 11 ) of the lower edges ( 9 ) of the deformed portions ( 7 ) is provided ( Fig. 3, 4). 6. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 3 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Kunststoffwasserkastens (1) im Bereich der oberen Abkröpfungen nach unten offene Aufnahmetaschen (18) für querverlaufende, Endabwinklungen (19) aufweisende Zuganker (20) vorgesehen sind.6. Clamping connection according to one of claims 3 5, characterized in that on the inside of the plastic water tank ( 1 ) in the region of the upper bends downward open pockets ( 18 ) for transverse, end bends ( 19 ) having tie rods ( 20 ) are provided. 7. Klemmverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (20) Verstärkungsrippen (21) aufweisen.7. Clamping connection according to claim 6, characterized in that the tie rods ( 20 ) have reinforcing ribs ( 21 ). 8. Klemmverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (20) zur Bildung der Verstärkungsrippen (21) einen U-Querschnitt oder T-Querschnitt aufweisen.8. Clamping connection according to claim 7, characterized in that the tie rods ( 20 ) to form the reinforcing ribs ( 21 ) have a U cross section or T cross section.
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