DE4232376C2

DE4232376C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE4232376C2
Application number: DE19924232376
Authority: DE
Inventors: Peter Bernloehr; Stefan Dipl Ing Frech; Prasanta Dipl Ing Halder
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG; Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1992-09-26
Filing date: 1992-09-26
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2012-09-27
Also published as: DE4232376A1; FR2696231B1; FR2696231A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem die Enden der Wärmetauscherrohre in Öffnungen des Rohrbo dens auf genommen sind. Hierzu ist der Rohrboden mit einer im wesentlichen als Platte ausgebildeten Gummidichtung ver sehen, die zur Aufnahme der Rohrenden Gummihülsen besitzt, durch welche eine Abdichtung zwischen Rohr und Rohrboden erreicht wird. Ein auf den Rohrboden aufsetzbarer Wasserka sten besitzt eine Trennwand, die sich in Richtung auf den Rohrboden erstreckt und im montierten Zustand einen zwi schen den Rohrenden befindlichen Abschnitt der Gummidich tung gegen den Rohrboden drückt. Auf diese Weise umschließt der betreffende Abschnitt der Gummidichtung das freie Ende der Trennwand, wodurch eine Abdichtung der Kammern erreicht wird. Die bekannte Anordnung ist wegen der aufwendig ge stalteten Gummiplatte mit der Vielzahl von Hülsen aufwendig in der Herstellung.

Außerdem ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem die Enden der Wärmetauscherrohre direkt in Durchzügen des metallischen Rohrbodens auf genommen und beispielsweise durch radiales Aufweiten befestigt sind. Bei einer solchen Ausführung bedeckt die Gummidichtung ebenfalls einen gerin gen Teil der Rohrbodenfläche, so daß die Wärmetauscherflüs sigkeit unmittelbar mit dem Rohrboden in Berührung kommt. Ist bei einem solchen Wasserkasten eine Trennwand vorgese hen, so können bereits geringe Durchbiegungen des Rohrbo dens zu einer spürbaren Undichtigkeit führen, wodurch zwar keine Flüssigkeit nach außen dringt, jedoch von einer in die andere Kammer innerhalb eines Wasserkastens treten kann.

Die DE 23 53 442 A1 beschreibt einen Wärmetauscher mit ei ner Vielzahl von Rohren, deren Enden durch mechanisches Fü gen in einem Rohrboden befestigt sind. Über dem Rohrboden erstreckt sich ein Wasserkasten, der mit seinem Fuß unter Zwischenschaltung eines Dichtrahmens mit dem Rand des Rohr bodens verbunden ist. Zwischen den parallelen Seiten des Dichtrahmens erstrecken sich Stege, die an ihrer dem Rohr boden zugewandten Seite mit Rippen versehen sind, die in entsprechende Vertiefungen des Rohrbodens greifen. Auf diese Weise soll eine formschlüssige Verbindung zwischen den Stegen und dem Rohrboden erzeugt werden, die ein Ver rutschen der Stege auf dem Rohrboden verhindert. Die Stege dienen der Abstützung von den Wasserkasten unterteilenden Wänden auf dem Rohrboden. Außerdem dienen sie dazu, den Dichtrahmen zu versteifen und dadurch die maschinelle Hand habung bei der Montage des Wärmetauschers zu erleichtern.

Die DE 35 44 588 A1 beschreibt eine Elastomerdichtung für Wärmetauscher. Diese Dichtung ist aus einem endlos geform ten Profilstreifen gebildet, der in montiertem Zustand zwi schen im wesentlichen parallelen Dichtflächen an Bauteilen des Wärmetauschers unter Verformung seines Querschnitts eingespannt gehalten ist. Dabei ist die Dichtung so gestal tet, daß der Querschnitt des unverformten Profilstreifens an den den Dichtflächen zugewandten Seiten zwei mit Abstand angeordnete Vorsprünge aufweist. Bei der Montage des Wärme tauschers wird der Profilstreifen zusammengedrückt und da mit die Vorsprünge derart gegen die jeweilige Dichtfläche gepreßt, daß im Bereich der Vorsprünge erhebliche Druckma xima aufgebaut werden. Um eine solche Wirkung zu erzielen, muß der Profilstreifen in einer im wesentlichen U-förmigen Vertiefung eines Rohrbodens liegen, da sonst die gewünsch ten Druckmaxima nicht entstehen würden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ein fach aufgebauten und kostengünstig herstellbaren Wärme tauscher zu schaffen, bei dem auch im Falle von Rohrboden durchbiegungen die Trennwanddichtheit gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die Unterseite des Steges zwischen den Dichtlippen konkav geformt ist. Damit das untere Ende der Trennwand exakt in der Mitte des Steges positioniert ist und auch ein seitliches Verrutschen ausgeschlossen wird, ist es zweckmäßig, daß die Oberseite des Steges eine läng liche Vertiefung aufweist, in die die Trennwand eindringt. Die Vertiefung sollte dabei vorteilhafterweise schräg ver laufende Seitenwände besitzen, wobei der Winkel zwischen den Seitenwänden ca. 90° beträgt.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nach stehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Rohrboden;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine als Dichtrahmen gestaltete Gummi dichtung;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit V in Fig. 1;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Schnittes entlang der Linie VI-VI in Fig. 2;

Fig. 7 einen von der Trennwand gegen den Rohrboden gespannten Steg der Gummidichtung;

Fig. 8 und Fig. 9 eine alternative Ausführung zu Fig. 6 und Fig. 7.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen metallischen Rohrbo den 10, der entlang seines Umfangsrandes 11 eine nutförmige Vertie fung 12 besitzt. In regelmäßigen Abständen sind über die Länge des Rohrbodens verteilt Durchzüge 13 vorgesehen, die zur Aufnahme der Enden von Wärmetauscherrohren dienen. Während jeweils im Bereich zwischen den Durchzügen 13 eine Versteifungssicke 14 vorgesehen ist, besitzt ein Abschnitt 15 zwischen den seitlich der Mittelebene ange ordneten Durchzügen 13′ eine im wesentlichen ebene Form. Am Umfangs rand 11 sind hochstehende Blechstreifen 16 vorgesehen, die zur Ver bindung von Rohrboden und Wasserkasten mittels Bördelung dienen.

In Fig. 2 ist eine als rechteckiger Dichtrahmen 18 gestaltete Gummi dichtung 17 gezeigt, wobei in der Mitte der langen Seiten des Dichtrahmens 18 ein einstückig mit diesem hergestellter Steg 19 an geordnet ist. Dieser Steg 19 verläuft bei in die Vertiefung 12 ein gelegtem Dichtrahmen 18 entlang dem ebenen Abschnitt 15 zwischen den Durchzügen 13′.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2. Daraus ist ersichtlich, daß die Gummidichtung 17 im Bereich des Dichtrahmens 18 einen runden Querschnitt besitzt und der Steg 19 ge genüber der Dichtrahmenebene erhöht angeordnet ist. Auf die Quer schnittsform des Steges 19 wird später noch näher eingegangen.

In Fig. 4 ist der Schnitt durch den Rohrboden 10 entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Bezugszei chen stimmen mit denjenigen der Fig. 1 überein. Aus dieser Darstel lung ist ersichtlich, daß im Abschnitt 15 der Rohrboden 10 zwischen den Vertiefungen 12 vollständig eben ist. Durch Einwirkung mechani scher oder hydraulischer Kräfte kann es jedoch zu leichten Durchbie gungen in Richtung des ebenen Abschnitts 15 kommen, die ohne entsprechende Maßnahmen zu Undichtheiten führen würden. Zur Vermei dung von Undichtheiten infolge Durchbiegungen des Rohrbodens, dient der Steg 19 der Gummidichtung 17, gemäß Beschreibung in Fig. 2 und 3.

Aus den Fig. 5, 6 und 7 wird deutlich, wie die Trennwanddichtheit auf dem Rohrboden erzeugt wird. Dabei wird zunächst der in Fig. 6 vergrößert dargestellte Steg 19 der Gummidichtung auf die ebene Flä che des Abschnitts 15 in Fig. 5 aufgelegt. Aus der Darstellung in Fig. 6 wird deutlich, daß der Steg 19 eine Querschnittsform mit par allelen Seitenflächen 20 besitzt. An der Oberseite 21 ist eine läng liche Vertiefung 22 in Form einer sich entlang des Steges 19 er streckenden Nut vorgesehen, wobei die Vertiefung 22 schräg verlau fende Seitenwände 23 besitzt. Der Winkel α, in dem die Seitenwände 23 zueinander angeordnet sind, beträgt ca. 90°. Am unteren Ende der Seitenfläche 20 ist jeweils eine Dichtlippe 24 angeformt, die sich nach unten, d. h. in Richtung auf den Rohrboden, erstreckt. Zwischen den Dichtlippen 24 ist die Unterseite 25 des Steges 19 konkav ge formt, wobei die Höhe h der konkaven Form - bezogen auf die unterste Kante der Dichtlippen 24 - ca. 1 mm beträgt.

Nachdem die Gummidichtung 17 gemäß Fig. 2 und 3 in den in Fig. 1 dargestellten Rohrboden 10 eingelegt ist und sich somit der in Fig. 6 dargestellte Steg 19 auf dem ebenen Abschnitt 15 in Fig. 5 befin det, wird der - in der Zeichnung nicht dargestellte - Wasserkasten aufgesetzt. Dabei gelangt ein freies Ende 26 einer Trennwand 27 zur Anlage an dem Steg 19, und zwar im Bereich der Vertiefung 22. Das Ende 26 preßt somit den Steg 19 gegen den Rohrboden 10, wodurch die Dichtlippen 24 seitlich ausweichen. Wenn nun infolge von Durchbie gungen des Bodens, der Abstand zwischen dem ebenen Abschnitt 15 und dem vorderen Ende 26 der Trennwand 27 größer wird, so hebt im mitt leren Bereich der Steg 19 vom Rohrboden ab, wohingegen die Dichtlip pen 24 in dichtender Anlage an dem Rohrboden bleiben.

In den Fig. 8 und 9 ist eine alternative Ausführungsform zu den Fig. 6 und 7 gezeigt. Fig. 8 zeigt einen einfacher gestalteten Steg 28, dessen Oberkante 29 eben ist und an dessen Unterkante Dichtlippen 30 mit der dazwischen befindlichen konkaven Form 25 besitzt. Wie Fig. 9 zeigt, wird auch bei einem auf diese Weise gestalteten Steg 28 bei Aufdrücken der Trennwand 27, diese sich in die Oberkante 29 eindrücken, so daß dort eine Vertiefung 31 entsteht. Die Dichtlippen 30 weichen seitlich nach außen auf dem Rohrboden aus, so daß der Steg 28 großflächig zur Anlage kommt. Bei Durchbiegungen des Rohrbodens 10 wird durch die Dichtlippen 30 ebenso die Trennwanddichtheit ga rantiert, wie dies bei der Ausführung zu Fig. 7 der Fall ist.

Claims

1. Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Rohren, deren Enden durch mechanisches Fügen in einem Rohrboden (10) befestigt sind und mit mindestens einem Wasser kasten, der auf dem Rohrboden (10) befestigt und mit tels einer sich entlang des Randes (11) des Rohrbo dens (10) erstreckenden Gummidichtung (17) abgedich tet ist, und mit einer Trennwand (27) im Wasserka sten, die sich in Richtung auf den Rohrboden (10) er streckt und in einen zwischen den Rohrenden befindli chen Abschnitt der Gummidichtung (17) dringt, wobei die Gummidichtung (17) als Dichtrahmen (18) und der zwischen den Rohrenden befindliche Abschnitt der Gummidichtung (17) als Steg (19, 28) ausgebildet ist, der sich zwischen zwei parallelen Seitenkanten des Rohrbodens (10) erstreckt und mit seinen Enden an dem Dichtrahmen (18) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (19, 28) auf seiner dem Rohrboden (10) zugewandten Seite zwei pa rallele sich in Längsrichtung des Steges (19, 28) er streckende Dichtlippen (24, 30) aufweist, die jeweils am unteren Ende von Seitenflächen (20) des Steges (19, 28) angeformt sind, und die Dichtlippen (24, 30) so ausgebildet sind, daß sie bezogen auf die Druck richtung der Trennwand (27) seitlich auf dem Rohrbo den ausweichen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Steges (19, 28) zwischen den Dichtlippen (24, 30) konkav ge formt ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) der konkaven Form (25) - bezogen auf die unterste Kante der Dicht lippe (24, 39) - 0,5 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm beträgt.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (21) des Steges (19) eine längliche Vertiefung (22) aufweist, in die die Trennwand (27) eindringt.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (22) schräg verlaufende Seitenwände (23) aufweist, wobei der Winkel (α) zwischen den Seitenwänden (23) ca. 90° beträgt.