DE8706084U1

DE8706084U1 - Wärmetauscher, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen

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Publication number: DE8706084U1
Application number: DE8706084U
Authority: DE
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1987-06-19

Description

Beschreibung

Wärmetauscher, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen

Die Neuerung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Es ist ein wärmetauscher dieser Art bekannt (DE-C 32 47 502) , bei dem die Rohre des Rippenrohrblockes mit ihren Enden in Öffnungen eines Kunststoffrohrbodens gehalten sind, der im Bereich dieser Öffnungen mit konischen Ansätzen versehen ist, um die durch den Preßsitz auftretenden Flächenpressungen auf das zulässige Maß für Kunststoff zu beschränken. Nachteilig ist durch diese Bauart, daß solche Rohrböden sehr materialaufwendig hergestellt sein müssen und daß auch das Gewicht solcher Wasserkästen sehr groß ist. Das ist im modernen Kraftfahrzeugbau, insbesondere im Personenkraftwagenbau nicht erwünscht. Nachteilig ist auch, daß die Dichtheit zwischen Rohrboden und Rohren nur durch Aufwendung verhältnismäßig großer Preßkräfte erreicht werden kann, die zum einen zu einer an sich unerwünschten starken Einschnürung der Rohre führen, zum anderen aber auch beim Herstellungsvorgang die Anwendung großer Kräfte voraussetzt.

Es ist zwar auch bekannt (F-PS 23 25 892) , Kunststoffrohrböder. aus zwei Schichten aufzubauen, wobei ein innerer Kunststoffkern aus sehr hartem Kunststoffmaterial und eine Ummantelung für diesen Kern aus einem weicheren Kunststoff vorgesehen wird. Bei solchen Wärmetauschern ist aber nachteilig, daß Wasserkasten nicht wie bei den eingangs genannten Bauarten unmittelbar auf den Rohrboden aufgeschweißt werden kann, sondern daß er durch metallische Klammern fest mit dem Rand des Kunststoffbodens verbunden werden muß, wo er sich entweder auf eine umlaufende Dichtleiste oder auf die äußere elastische Schicht des Rohrbodens aufdrückt. Diese Art der Befestigung ist wesentlich

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weniger sicher als die Befestigung durch unmittelbares Verschweißen des Kunststoffes. Ähnliche Nachteile weist auch eine weitere Bauart (F-PS 22 50 087) auf, bei der ein Stahlrohrboden im Bereich der Einzugsöffnungen der Rohre mit elastischen Dichtringen versehen ist.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei hoher Stabilität eine einfache Herstellung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruches 1 vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung wird der Vorteil erreicht, daß nur eine relativ dünne Pufferschicht aus Kunststoff zwischen den Rohrwandungen und der Innenwandung der Öffnungen in der metallischen Einlage vorgesehen ist. Dieser Kunststoffschicht kommt daher im wesentlichen nur eine gewisse Schutzfmiktion gegen die unmittelbare Berührung zwischen Metallrohrboden und Rohraußenwand zu. Die Haltekräfte werden aber von der metallischen Einlage aufgenommen, so daß es nicht notwendig ist, größere Anlageflächen aus Kunststoff an diesen Stellen vorzusehen. Die Verwendung von Kunststoffmaterial für den neuen Wasserkühler kann daher wesentlich eingeschränkt werden. Dazu kommt, daß sich die Rohre an ihren Befestigungsstellen nicht oder nicht nennenswert einschnüren. Die bei der neuen Ausführung auftretenden Rohreinschnürungen im Bereich des Rohrbodens liegen unter 1 %. Der Wasserkasten läßt sich insgesamt wirtschaftlicher herstellen, als bei bekannten Bauarten. Einmal, weil Material eingespart werden kann und zum anderen, weil der Einsetzvorgang für die Rohre in der für bekannte metallische Rohrböden bekannten einfachen Weise vorgenommen werden kann. Im übrigen kann der Wasserkühler voll aus Kunststoff hergestellt werden, weil eini Kunststoffwasserkasten sehr einfach an den Kunststoff des Rohrbodens angeschweißt werden kann. Bei der neuen Ausführung kann die Kunststoffschicht auch Schutzfunktion gegen Korrosion durch aggressive Medien über-

nehmen.

Zum Anbringen eines Kunststoff-Wasserkastens haben sich die Merkmale der Ansprüche 3, 4, 5 und 6 als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Wasserkasten kann nämlich dadurch in bekannter Weise mit Hilfe einer Reibschweißung am Rohrboden befestigt werden. Die bei diesem Schweißvorgang durch eine gewisse Mr_fcf?r i a 1 visrr. räncn.nrr aiiff-refpriilon SrhupiRnähfe können in &EEgr;&bgr;&eegr;

Nuten seitlich von der Anlagefläche am Rand des Rohrbodens aufgenommen werden.

Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 verbessern den Halt für die eingeschobenen Rohre und tragen mit dazu bei, die Rohreinschnürung zu unterbinden.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Neuerung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 schematischen Querschnitt durch einen Wasserkasten

eines erfindungsgemäßen Wasser/Luftkühlers für einen
Kraftfahrzeugmotor und die

Fig. 2

bis 4 jeweils vergrößerte Teilschnitte des Ausschnittes II

in der Fig. 1, der den Randbereich des Rohrbodens

zeigt.

Die Fig. 1 zeigt einen Rohrboden (1) für einen Wasserkasten (8). Der Rohrboden besteht aus einem Kunststoffteil, das es erlaubt, den ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Wasserkasten (8) mit dem Rohrboden (1), zum Beispiel durch Reibschweißen zu verbinden. In den Kunststoffrohrboden (1) ist eine aus Metall bestehende Einlage (3) eingeformt, zum Beispiel eingespritzt. Die Einlage (3) weist Öffnungen (15) und der Kunststoffteil (4) Öffnungen (5) zum Führen snd Festlegen von Rohren (6) auf. Die

Öffnungen (15) in der Einlage (3) können dabei, wie Fig. 2 zeigt, mit umgebogenen Abstützrändern in der Form v<">p Durchzügen (7) versehen sein, die zum Abstützen der Rohre (6) dienen. Der Kunststoffteil (4) des Rohrbodens (1) umgibt bei diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 2) , die Einlage (3) nur auf einer Seite, hier auf der vom Wasserkasten (8) abgewandten Seite. Die Öffnungen (15) in der, vorzugsweise aus Remanit heraestellten Einlage (3) . sind mit einein Durchmesser ausgs'-rüstpt, der etwas größer ist als der Durchmesser der Rohre (6). Der Ringraum zwischen den Öffnungen (15) und den Rohren (6) wird durch eine Schicht des Kunststoffteiles (4) ausgefüllt, die in diesem Bereich aber nur sehr dünn ist, um zwar als Zwischenlage zwischen Rohr und Metallboden (3) zu dienen, aber keine Haltekräf^e aufbringen zu müssen. Die Befestigungskräfte für die Rohre werden daher ausschließlich von der metallischen Einlage (3) aufgenommen. Die Rohre (6) können daher in der auch von Metallböden bekannten Weise eingedrückt und gehalten werden.

Das Kunststoffteil (4) umgibt den Randbereich (9) der Einlage (3) vollständig und bildet dort einen Randbereich (10), der dazu ausgenützt werden kann, um die Ränder des aus Kunststoff bestehenden Wasserkastens (8) zu befestigen. Da in diesem Bereich das gleiche Material vorgesehen sein kann, läßt sich die Befestigung zum Beispiel durch eine Reibschweißung durchführen.

Aus der Fig. 2 wird deutlich, daß in diesem Randbereich (10) eine am Rohrboden (1) umlaufende Ausnehmung (13) vorgesehen ist, in der zwei parallel zueinander verlaufende Nuten (14) umlaufen, die zwischen sich einen im wesentlichen ebenen und parallel zu den Außenkanten des Rohrbodens (1) verlaufenden Anlagerand (12) begrenzen, an den sich, wie aus Fig. 2 anhand der gestrichelten Kontur des Wasserkastens (8) erkennbar ist, die freien Ränder des Wasserkastens (8) bei der Verbindung mit dem Rohrboden anlegen können. Werden diese Ränder des Wasser-

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kastens (8) durch Reibschweißung mit der Anlagefläche (12) verbunden, so können die dabei entstehenden Schweißnähte in die Nuten (14) ausweichen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders dichte, aber einfach zu verwirklichende Verbindung zwischen Wasserkasten (8) und Rohrboden (1).

Fig. 3 zeigt eine Ausführung ähnlich Fig. 2, bei der jedoch die Einlage (3) nicht mit abgekanteten Rändern im Bereich der Rohre versehen ist. Ebenso wie auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind aber im Bereich der öffnungen (15) in der Einlage (3) Durchbrüche (11) in der Form von Öffnungen in der Einlage (3) vorgesehen, die sich beim Umspritzen der Einlage (3) mit Kunststoff füllen und daher eine besonders innige Verbindung zwischen Einlage (3) und Kunststoffteil (4) ermöglichen.

Die Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Aus führungs form der Fig. 2, nur daß hier die abgekanteten Ränder (7) am Umfang der Öffnungen (15) nicht in das Innere des Wasserkastens (8) hereinweisen, sondern von diesem weggerichtet sind. Bei dieser Ausführungsform bildet das Kunststoffteil eine Schutzschicht, für die Einlage (3) gegenüber dem im Wasserkasten und in den Rohren befindlichen Kühlmedium. Die Einlage braucht daher nicht aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellt zu werden.

Claims

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PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
D-7000 Stuttgart 1 Hospitalstraße 8 Tel.(0711) 291133/292857

Anmelder; Stuttgart, den 27.04.1987

Süddeutsche Kühlerfabrik G 7921

Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Dr.W/pa
Mauserstraße 3

7000 Stuttgart 30 86-B-03

Schutzansprüche

1. Wärmetauscher, insbesondere für Verbrennungskraftrnaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einer Vielzahl von Rohren und wenigstens einem Kunststoffwasserkasten, in dessen aus Kunststoff bestehenden Rohrboden die Enden der Rohre in öffnungen eturch Preßsitz gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohrborten (1) mindestens im Bereich der öffnungen (5) für die Enden der Äohre (6) eine metallische Einlage (3) mit für die Rohre (6) vorgesehenen öffnungen (15) zugeordnet ist, die nur wenig größer als der Rohrdurchmesser sind und daß zwischen den Rohren (6) und der Metalleinlage (3) eine Kunststoffschicht verbleibt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (3) nur auf der vom Wasserkasten (0) abgewandten Seite vom Kunststoff (4) umgeben ist.
3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (9) der Einlage (3) des Rohrbodens (1) völlig von dem Kunststoff (4) umgriffen ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereieh (9) der Einlage (3) mit Durchbrochen (11) zur innigen Verbindung mit dem Kunststoff (4) versehen ist und daß der Randbereieh (10) des Kunststoffrohrbodens eine umlaufende Vertiefung (13) zur Aufnahme des freien Randes des Wasserkastens (8) aufweist.

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5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

|- daß die Vertiefung (13) einen Anlagerand (12) und zwei beidseitig von diesem vorgesehene Nuten (14) aufweist.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Rand des Wasserkastens (8) mit dem Anlagerand (12) verschweißt ist,
7. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (3) aus Remanit besteht.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (15) in der Einlage (3) Abstützränder (7) für die Rohre (6) aufweist.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (7) sich in Richtung zum Wasserkasten (g) erstrecken.