EP0108958A2 - Connection of metallic heat exchanger tubes to the bottom of a water box - Google Patents

Connection of metallic heat exchanger tubes to the bottom of a water box Download PDF

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EP0108958A2
EP0108958A2 EP83110458A EP83110458A EP0108958A2 EP 0108958 A2 EP0108958 A2 EP 0108958A2 EP 83110458 A EP83110458 A EP 83110458A EP 83110458 A EP83110458 A EP 83110458A EP 0108958 A2 EP0108958 A2 EP 0108958A2
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EP
European Patent Office
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connection arrangement
arrangement according
openings
water tank
pipes
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EP83110458A
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EP0108958B1 (en
EP0108958A3 (en
Inventor
Reinhold Kuchelmeister
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0108958A3 publication Critical patent/EP0108958A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/067—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/162—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using bonding or sealing substances, e.g. adhesives

Definitions

  • the invention relates to a connection arrangement for metallic tubes of a heat exchanger with a bottom of a water box, the bottom consisting of plastic and being an integral part of the water box.
  • a heat exchanger is known in which the water boxes consist of a tubular plastic part, the tube sheet being an integral part of the water box.
  • the water tank has a large number of openings, each of which is provided with a rubber seal, into which the ends of the heat exchanger tubes are inserted.
  • the seals only have the task of preventing the heat exchanger fluid from escaping; however, the water box is not attached to the heat exchanger block.
  • lateral fastening elements in the form of frame parts are provided, which connect the water boxes and the heat exchanger block between them tense.
  • connection arrangements for heat exchanger tubes with a water tank in which the tubes are fastened and sealed in a metallic tube sheet by radial expansion (DE-OS 24 48 332).
  • DE-OS 24 48 332 radial expansion
  • this measure is only possible if the tube sheet is a separate part of the water tank and the water tank is only attached after the connection has been made. In such an embodiment, however, the water tank cannot be produced as a one-piece injection-molded part made of plastic material.
  • connection arrangement of the type defined in the preamble of claim 1, which, in addition to reliable sealing, also ensures high mechanical strength without separate fastening means.
  • the openings can be cylindrical and can be provided with a run-on cone at their outer end; however, they can also be designed to taper conically in the direction of the interior of the water tank.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the openings have one or more grooves or grooves running in the circumferential direction. On the one hand, these grooves contribute to the production of several sealing edges; on the other hand, they can also serve as collection spaces for a curable sealant.
  • connection arrangement it is expedient to form the part of the pipes that comes to rest in the bottom of the water box in a sawtooth shape on the lateral surface.
  • the sawtooth-shaped structure results from corresponding circumferential projections and grooves.
  • the material pairing of the metallic pipe and the plastic water tank has a particularly favorable effect here, since the plastic material partly or completely fills the grooves due to its greater elasticity.
  • the materials and the dimensions of the parts are preferably selected so that the pipes are elastically constricted by the pressing in and at the same time the openings in the base are elastically widened. It is particularly expedient here to press the pipe end as far into the bottom of the water tank that it protrudes a little from the bottom of the water tank and there due to the The elasticity of the material springs back to its original, enlarged form. As a result, the end of the opening lying on the inside of the water box forms a sealing edge on which there is increased pressure due to the elastically widened end.
  • the deformation of the floor and the pipes does not have to be in the purely elastic range; great strength and good sealing are achieved even if one of the two parts is plastically or elastically-plastically deformed. This has the advantage that larger manufacturing tolerances of the pipe outer diameter and the openings are permissible and nevertheless a perfect connection is achieved.
  • a lubricant and / or curable sealant before the pressing.
  • a lubricant and / or sealant is preferably in micro-encapsulated form, the micro-encapsulation being destroyed by the axial pressing.
  • the lubricant or sealant distributes itself on the connecting surface and collects, for example, in unevenness in the tubular surface or the opening wall.
  • connection arrangement according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
  • FIG. 1 shows a water box 1 made of a plastic material, the bottom 2 of which is an integral part of the water box 1.
  • the thickness of the base 2 is substantially greater than the wall thickness of the remaining water tank 1.
  • Inside the water tank 1 there is a vertical partition 3, through which two chambers, namely an inlet chamber 4 and a return chamber 5, are formed in the water tank 1.
  • the partition 3 also serves to stiffen the water box 1.
  • In the bottom 2 there are openings 6, into which the ends 7 of pipe forks 8 are pressed.
  • the tube forks 8 form together with a variety of transversely arranged ribs 9 a heat exchanger block 1 0 .
  • the water box 1 has projections 11 and 12 at some predetermined points, which are used for clamping the water box for axially pressing in the pipe ends 7 of the heat exchanger block 10.
  • the support force acts on the projections 11.
  • the projections 11 and 12 also contribute to the stiffening of the water box 1.
  • the bottom 2 has a cylindrical opening 6 with a conical run-up 14, which is intended to facilitate the insertion of the end 7 of the tubular fork 8.
  • the pipe end 7 has a sawtooth-shaped structure on its outer surface, which is formed by correspondingly shaped projections 15 and grooves 16, each of which extends in the circumferential direction. Since the outer diameter of the tube forks 8 is originally larger than the diameter of the opening 6, when the tube end 7 is pressed axially into the base 2, the tube end 7 is constricted elastically and the opening 6 is elastically widened. The deformation of the base or of the openings or of the pipes can also be in the plastic or elastic-plastic area.
  • the axial pressing in of the pipes creates a strong interference fit between the pipes and the bottom of the water tank.
  • the projections 15 ensure that a plurality of sealing edges are formed between the pipe end 7 and the base 2, it being possible for the cavities lying between the respective sealing edges and formed by the grooves 16 to be filled with a sealing agent.
  • the outermost pipe end 7 ' protrudes a little bit into the inlet chamber 4, the pipe end 7' protruding from the bottom 2 springing back into its original, enlarged diameter due to the elasticity of the material.
  • the end lying on the inside of the water tank forms the opening 6 a sealing edge 17 on which there is increased pressure due to the spring-loaded end 7 '.
  • FIG. 3 shows an embodiment variant of FIG. 2, a cylindrical opening 6 being shown in the bottom 2.
  • the opening 6 has a starting cone 14 'which is longer than in FIG. 2 and which has the opening angle ⁇ with respect to the central axis.
  • the pipe end 7 has a smooth outer surface, which lies tightly against the wall of the opening 6 in the base 2 over its entire axial length.
  • FIG. 4 shows a section through a water box with pressed-in heat exchanger tubes, the water box 1 having a base 2 being produced as a one-piece plastic part.
  • Conical openings 6, which taper towards the interior of the water tank, are arranged in the base 2, into which pipe ends 7 of heat exchanger pipes 18 are pressed.
  • Pipe ends 7 of heat exchanger pipes 18 are pressed.
  • the pipe ends 7 are pressed in so far that they have a part 7 'projecting into the interior of the water tank, the due to the previous elastic constriction, which is lifted when entering the interior, springs back into its original shape. In this case too, there is a sealing edge 17 at the inner end of the opening 6 as in FIG. -3.
  • FIG. 5 shows a section of the water tank base 2 with a conical opening 6.
  • the conical opening 6 has three grooves 19 running in the circumferential direction.
  • the wall of the opening 6 and the grooves 19 are coated with a lubricant and sealant 2o, the lubricant and sealant 2o being applied in a microencapsulated form.
  • FIG. 6 shows the section of the water tank bottom 6 according to FIG. 5, but with the pipe end 7 pressed in.
  • the microcapsules are destroyed due to the forces acting on it and the lubricant and sealant are distributed over the connecting surface and finally collect in the cavities formed due to unevenness in the tube surface between the outer surface of the tube and the wall of the opening 6 5 and 6, when the pipe end 7 is pressed into the base 2, the pipe end 7 is elastically constricted and the opening 6 is elastically widened, the deformation of one of the two parts also occurring in the plastic or may be elastic-plastic area.
  • the part 7 'of the pipe end 7 which projects into the interior of the water tank is also spring-back into its original, expanded shape due to the elasticity of the material, as a result of which an increased pressure is generated at the sealing edge 17.
  • microencapsulation has the advantage that the sealant and lubricant is applied like a dry substance without the agent contained in the capsules being subject to a chemical change, for example due to aging or reaction.
  • the microencapsulation thus makes it possible to provide the openings in the water tank base with a lubricant and / or sealant even when the water tank is being manufactured, even if the water tank is stored for a long time until it is connected to the heat exchanger block.

Abstract

1. Arrangement for connecting metal tubes of a heat exchanger with a tube plate of a water tank, the tube plate consisting of synthetic plastics material and being an integral component part of the water tank, characterised in that the tubes (8, 18) are fixed in the water tank (1) by being axially pressed into apertures (6) in the tube plate (2) and sealed, the apertures (6) having one or a plurality of peripherally extending grooves (19) and in that prior to the tubes (8, 18) being pressed into position, at least a part of the apertures has a smaller diameter than the outside diameter of the tubes, a strong press-fit being created by the tube ends (7) being pressed axially into the apertures (6).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung für metallische Rohre eines Wärmetauschers mit einem Boden eines Wasserkastens, wobei der Boden aus Kunststoff besteht und integraler Bestandteil des Wasserkastens ist.The invention relates to a connection arrangement for metallic tubes of a heat exchanger with a bottom of a water box, the bottom consisting of plastic and being an integral part of the water box.

Aus der DE-AS 24 35 632 ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem die Wasserkästen aus einem rohrförmigen Kunststoffteil bestehen, wobei der Rohrboden integraler Bestandteil des Wasserkastens ist. Der Wasserkasten weist eine Vielzahl von öffnungen auf, die jeweils mit einer Gummidichtung versehen sind, in die die Enden der Wärmetauscherrohre gesteckt sind. Die Dichtungen haben dabei lediglich die Aufgabe, einen Austritt des Wärmetauscherfluids zu verhindern; der Wasserkasten wird dadurch jedoch nicht auf dem Wärmetauscherblock befestigt. Zur Befestigung der Wasserkästen sind seitliche Befestigungselemente in Form von Rahmenteilen vorgesehen, die die Wasserkästen und den dazwischenliegenden Wärmetauscherblock miteinander verspannen.From DE-AS 24 35 632 a heat exchanger is known in which the water boxes consist of a tubular plastic part, the tube sheet being an integral part of the water box. The water tank has a large number of openings, each of which is provided with a rubber seal, into which the ends of the heat exchanger tubes are inserted. The seals only have the task of preventing the heat exchanger fluid from escaping; however, the water box is not attached to the heat exchanger block. To fasten the water boxes, lateral fastening elements in the form of frame parts are provided, which connect the water boxes and the heat exchanger block between them tense.

Ganz abgesehen davon, daß bei derartigen Gummidichtungen besondere Anforderungen an die Alterungsbeständigkeit gestellt werden, bringen die zusätzlichen Teile (Gummidichtungen und Befestigungsmittel) Kosten für die Herstellung dieser Teile sowie für Lagerhalterung und Montage mit sich, was insbesondere bei einer Großserienfertigung von Nachteil ist.Quite apart from the fact that special demands are placed on aging resistance in the case of such rubber seals, the additional parts (rubber seals and fasteners) entail costs for the production of these parts and for bearing mounting and assembly, which is disadvantageous in particular in large-scale production.

Es sind ferner Verbindungsanordnungen für Wärmetauscherrohre mit einem Wasserkasten bekannt, bei denen die Rohre durch radiales Aufweiten in einem metallischen Rohrboden befestigt und abgedichtet sind (DE-OS 24 48 332). Diese . Maßnahme ist jedoch nur dann möglich, wenn der Rohrboden ein separates Teil des Wasserkastens ist und der Wasserkasten erst nach Herstellung der Verbindung aufgesetzt wird. Bei einer solchen Ausführung ist jedoch der Wasserkasten nicht als einstückiges Spritzgußteil aus Kunststoffmaterial herstellbar.There are also known connection arrangements for heat exchanger tubes with a water tank, in which the tubes are fastened and sealed in a metallic tube sheet by radial expansion (DE-OS 24 48 332). These . However, this measure is only possible if the tube sheet is a separate part of the water tank and the water tank is only attached after the connection has been made. In such an embodiment, however, the water tank cannot be produced as a one-piece injection-molded part made of plastic material.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Gattung zu schaffen, die neben einer zuverlässigen Abdichtung auch eine hohe mechanische Festigkeit ohne separate Befestigungsmittel gewährleistet.It is therefore the object of the invention to provide a connection arrangement of the type defined in the preamble of claim 1, which, in addition to reliable sealing, also ensures high mechanical strength without separate fastening means.

Diese Aufgabe wird bei einer Verbindungsanordnung für metallische Rohre eines Wärmetauschers mit einem Boden eines Wasserkastens der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird nicht nur die Verwendung eines kostengünstig im Spritzgußverfahren einstückig herstellbaren Wasserkastens erreicht, es sind darüber hinaus für die Abdichtung der Rohre und die Befestigung der Wasserkästen am Wärmetauscherblock keine zusätzlichen Bauteile erforderlich. Der Wärmetauscher weist somit ein Minimum an erforderlichen Komponenten auf, was schließlich zu einer Verringerung der tellungskosten führt.This object is achieved in a connection arrangement for metallic pipes of a heat exchanger with a bottom of a water tank of the generic type by the characterizing features of claim 1. Not only is the use of a water box which can be produced inexpensively in the injection molding process achieved, there are also no additional ones for the sealing of the pipes and the fastening of the water boxes to the heat exchanger block Components required. The heat exchanger thus has a minimum of required components, which ultimately leads to a reduction in the costs of the installation.

Für die Gestaltung der Öffnungen gibt es verschiedene Möglichkeiten, so können die öffnungen zum Beispiel zylindrisch ausgebildet und an ihrem außen liegenden Ende mit einem Anlaufkonus versehen sein; sie können jedoch auch in Richtung auf den Innenraum des Wasserkastens konisch verjüngt ausgebildet sein. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die öffnungen eine oder mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Rille bzw. Rillen aufweisen. Diese Rillen tragen einerseits zur Erzeugung mehrerer Dichtkanten bei; sie können aber andererseits auch als Sammelräume für ein aushärtbares Dichtungsmittel dienen.There are various options for the design of the openings, for example the openings can be cylindrical and can be provided with a run-on cone at their outer end; however, they can also be designed to taper conically in the direction of the interior of the water tank. A further advantageous embodiment of the invention is that the openings have one or more grooves or grooves running in the circumferential direction. On the one hand, these grooves contribute to the production of several sealing edges; on the other hand, they can also serve as collection spaces for a curable sealant.

Zum Erreichen mehrerer Dichtkanten der Verbindungsanordnung ist es zweckmäßig, den Teil der Rohre, der im Boden des Wasserkastens zu liegen kommt, an der Mantelfläche sägezahnförmig auszubilden. Die sägezahnförmige Struktur ergibt sich durch entsprechende, in Umfangsrichtung verlaufende Vorsprünge und Rillen. Hierbei wirkt sich besonders günstig die Werkstoffpaarung von metallischem Rohr und Kunststoffwasserkasten aus, da das Kunststoffmaterial aufgrund seiner größeren Elastizität die Rillen teilweise oder ganz ausfüllt.To achieve several sealing edges of the connection arrangement, it is expedient to form the part of the pipes that comes to rest in the bottom of the water box in a sawtooth shape on the lateral surface. The sawtooth-shaped structure results from corresponding circumferential projections and grooves. The material pairing of the metallic pipe and the plastic water tank has a particularly favorable effect here, since the plastic material partly or completely fills the grooves due to its greater elasticity.

Vorzugsweise werden die Materialien und die Abmessungen der Teile so ausgewählt, daß durch das Einpressen die Rohre elastisch eingeschnürt und gleichzeitig die öffnungen im Boden elastisch aufgeweitet sind. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, das Rohrende soweit in den Boden des Wasserkastens einzupressen, daß es auf der Innenseite des Wasserkastens ein kleines Stück aus dem Boden ragt und dort aufgrund der Elastizität des Materials wieder in seine ursprüngliche, im Durchmesser erweiterte Form zurückfedert. Dadurch bildet das auf der Innenseite des Wasserkastens liegende Ende der Öffnung eine Dichtkante, an der sich durch das elastisch wieder aufgeweitete Ende eine verstärkte Pressung ergibt. Die Verformung des Bodens und der Rohre muß nicht im rein elastischen Bereich liegen, es wird auch dann eine große Festigkeit und gute Abdichtung erreicht, wenn eines der beiden Teile plastisch bzw. elastisch-plastisch verformt ist. Dies hat den Vorteil, daß größere Fertigungstoleranzen der Rohraußendurchmesser und der öffnungen zulässig sind und trotzdem eine einwandfreie Verbindung erreicht wird.The materials and the dimensions of the parts are preferably selected so that the pipes are elastically constricted by the pressing in and at the same time the openings in the base are elastically widened. It is particularly expedient here to press the pipe end as far into the bottom of the water tank that it protrudes a little from the bottom of the water tank and there due to the The elasticity of the material springs back to its original, enlarged form. As a result, the end of the opening lying on the inside of the water box forms a sealing edge on which there is increased pressure due to the elastically widened end. The deformation of the floor and the pipes does not have to be in the purely elastic range; great strength and good sealing are achieved even if one of the two parts is plastically or elastically-plastically deformed. This has the advantage that larger manufacturing tolerances of the pipe outer diameter and the openings are permissible and nevertheless a perfect connection is achieved.

Es kann zweckmäßig sein, die Rohre und/oder die öffnungen vor dem Einpressen mit einem Gleit- und/oder aushärtbaren Dichtungsmittel zu versehen. Ein solcher Auftrag eines Gleit- und/oder Dichtungsmittels erfolgt vorzugsweise in mikorverkapselter Form, wobei die Mikroverkapselung durch das axiale Einpressen zerstört wird. Das Gleit- oder Dichtungsmittel verteilt sich nach Austreten aus den Kapseln an der Verbindungsfläche und sammelt sich beispielsweise in Unebenheiten der Rohrmantelfläche oder der öffnungswandung.It may be expedient to provide the pipes and / or the openings with a lubricant and / or curable sealant before the pressing. Such application of a lubricant and / or sealant is preferably in micro-encapsulated form, the micro-encapsulation being destroyed by the axial pressing. After exiting the capsules, the lubricant or sealant distributes itself on the connecting surface and collects, for example, in unevenness in the tubular surface or the opening wall.

Zur Versteifung des Wasserkastens, und zu dessen Abstützung während des Einpressens der Rohre, sind zweckmäßigerweise Mittel in Form von Materialverdickungen, die beispielsweise durch Vorsprünge oder Rippen gebildet werden, vorgesehen.To stiffen the water box and to support it during the pressing of the pipes, means are expediently provided in the form of material thickenings, which are formed, for example, by projections or ribs.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.Exemplary embodiments of the connection arrangement according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.

In der Zeichnung zeigt

  • Figur 1 einen Schnitt durch einen Wasserkasten mit eingepreßten Wärmetauscherrohren,
  • Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z in Figur 1,
  • Figur 3 eine Ausführungsvariante zu Figur 2,
  • Figur 4 einen Schnitt durch einen-Wasserkasten mit eingepreßten Wärmetauscherrohren in perspektivischer Darstellung,
  • Figur 5 eine vergrößerte Darstellung einer öffnung des Bodens und eines Rohres vor dem Einpressen und mikroverkapseltem Gleit-und Dichtungsmittel in der Öffnung,
  • Figur 6 eine Darstellung der Rohr/Boden-Verbindung gemäß Figur 5 im fertigen Zustand.
In the drawing shows
  • FIG. 1 shows a section through a water tank with pressed-in heat exchanger tubes,
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the detail Z in FIG. 1,
  • 3 shows a variant of FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a section through a water tank with pressed-in heat exchanger tubes in a perspective view,
  • FIG. 5 shows an enlarged view of an opening in the base and a tube before pressing in and microencapsulated lubricant and sealant in the opening,
  • Figure 6 is an illustration of the pipe / floor connection according to Figure 5 in the finished state.

In Figur 1 ist ein aus einem Kunststoffmaterial bestehender Wasserkasten 1 dargestellt, dessen Boden 2 integraler Bestandteil des Wasserkastens 1 ist. Die Dicke des Bodens 2 ist wesentlich größer als die Wandstärke des übrigen Wasserkastens 1. Im Innern des Wasserkastens 1 befindet sich eine senkrechte Trennwand 3, durch die im Wasserkasten 1 zwei Kammern, nämlich eine Zulaufkammer 4 und eine Rücklaufkammer 5 gebildet werden. Die Trennwand 3 dient außerdem zur Versteifung des Wasserkastens 1. Im Boden 2 befinden sich Öffnungen 6, in die die Enden 7 von Rohrgabeln 8 eingepreßt sind. Die Rohrgabeln 8 bilden zusammen mit einer Vielzahl von quer angeordneten Rippen 9 einen Wärmetauscherblock 10. Der Wasserkasten 1 weist an einigen vorbestimmten Stellen Vorsprünge 11 und 12 auf, die zum Einspannen des Wasserkastens zum axialen Einpressen der Rohrenden 7 des Wärmetauscherblocks 1o dienen. Die Abstützkraft, deren Richtung durch die Pfeile 13 dargestellt ist, wirkt auf die Vorsprünge 11. Die Vorsprünge 11 und 12 tragen außerdem zur Versteifung des Wasserkastens 1 bei.1 shows a water box 1 made of a plastic material, the bottom 2 of which is an integral part of the water box 1. The thickness of the base 2 is substantially greater than the wall thickness of the remaining water tank 1. Inside the water tank 1 there is a vertical partition 3, through which two chambers, namely an inlet chamber 4 and a return chamber 5, are formed in the water tank 1. The partition 3 also serves to stiffen the water box 1. In the bottom 2 there are openings 6, into which the ends 7 of pipe forks 8 are pressed. The tube forks 8 form together with a variety of transversely arranged ribs 9 a heat exchanger block 1 0 . The water box 1 has projections 11 and 12 at some predetermined points, which are used for clamping the water box for axially pressing in the pipe ends 7 of the heat exchanger block 10. The support force, the direction of which is shown by the arrows 13, acts on the projections 11. The projections 11 and 12 also contribute to the stiffening of the water box 1.

In Figur 2 ist die Einzelheit Z aus Figur 1 vergrößert dargestellt. Der Boden 2 hat eine zylindrische öffnung 6 mit einem konischen Anlauf 14, der das Einführen des Endes 7 der Rohrgabel 8 erleichtern soll. Das Rohrende 7 weist an seiner Mantelfläche eine sägezahnförmige Struktur auf, die durch entsprechend geformte Vorsprünge 15 und Rillen 16, die jeweils in Umfangsrichtung verlaufen, gebildet ist. Da der Außendurchmesser der Rohrgabeln 8 ursprünglich größer ist als der Durchmesser der öffnung 6, wird beim axialen Einpressen des Rohrendes 7 in dem Boden 2 das Rohrende 7 elastisch eingeschnürt und die Öffnung 6 elastisch aufgeweitet. Die Verformung des Bodens bzw. der öffnungen oder der Rohre kann auch im plastischen bzw. elastisch-plastischen Bereich liegen. Durch das axiale Einpressen der Rohre wird ein starker Preßsitz zwischen den Rohren und dem Boden des Wasserkastens erzeugt. Durch die Vorsprünge 15 wird erreicht, daß mehrere Dichtkanten zwischen Rohrende 7 und dem Boden 2 gebildet werden, wobei die zwischen den jeweiligen Dichtkanten liegenden und durch die Rillen 16 gebildeten Hohlräume mit einem Dichtungsmittel gefüllt sein können. Das äußerste Rohrende 7' ragt ein kleines Stück in die Zulaufkammer 4, wobei das aus dem Boden 2 hervorstehende Rohrende 7' aufgrund der Elastizität des Materials wieder in seine ursprüngliche, im Durchmesser erweiterte Form zurückfedert. Dadurch bildet das auf der Innenseite des Wasserkastens liegende Ende der öffnung 6 eine Dichtkante 17, an der sich durch das aufgefederte Ende 7' eine verstärkte Pressung ergibt.The detail Z from FIG. 1 is shown enlarged in FIG. The bottom 2 has a cylindrical opening 6 with a conical run-up 14, which is intended to facilitate the insertion of the end 7 of the tubular fork 8. The pipe end 7 has a sawtooth-shaped structure on its outer surface, which is formed by correspondingly shaped projections 15 and grooves 16, each of which extends in the circumferential direction. Since the outer diameter of the tube forks 8 is originally larger than the diameter of the opening 6, when the tube end 7 is pressed axially into the base 2, the tube end 7 is constricted elastically and the opening 6 is elastically widened. The deformation of the base or of the openings or of the pipes can also be in the plastic or elastic-plastic area. The axial pressing in of the pipes creates a strong interference fit between the pipes and the bottom of the water tank. The projections 15 ensure that a plurality of sealing edges are formed between the pipe end 7 and the base 2, it being possible for the cavities lying between the respective sealing edges and formed by the grooves 16 to be filled with a sealing agent. The outermost pipe end 7 'protrudes a little bit into the inlet chamber 4, the pipe end 7' protruding from the bottom 2 springing back into its original, enlarged diameter due to the elasticity of the material. As a result, the end lying on the inside of the water tank forms the opening 6 a sealing edge 17 on which there is increased pressure due to the spring-loaded end 7 '.

In Figur 3 ist eine Ausführungsvariante zu Figur 2 dargestellt, wobei im Boden 2 wiederum eine zylindrische öffnung 6 dargestellt ist. Die Öffnung 6 besitzt einen gegenüber Figur 2 längeren Anlaufkonus 14', der bezogen auf die Mittelachse den Öffnungswinkel α besitzt. Gemäß Figur 3 besitzt das Rohrende 7 eine glatte Mantelfläche, die über ihre gesamte axiale Länge dicht an der Wandung der öffnung 6 im Boden 2 anliegt. Beim Einpressen wird - ebenso wie in Figur 2 - das Rohrende 7 elastisch eingeschnürt und die öffnung 6 elastisch aufgeweitet, wobei die Verformung eines der beiden Teile auch im plastischen bzw. elastisch-plastischen Bereich liegen kann. Das in die Zulaufkammer 4 ragende Rohrende 7' nimmt aufgrund der Elastizität des Materials wieder seine ursprüngliche Form ein, wodurch das auf der Innenseite des Wasserkastens liegende Ende der öffnung 6 eine Dichtkante 17 bildet, an der sich durch das aufgefederte Ende 7' eine verstärkte Pressung ergibt.FIG. 3 shows an embodiment variant of FIG. 2, a cylindrical opening 6 being shown in the bottom 2. The opening 6 has a starting cone 14 'which is longer than in FIG. 2 and which has the opening angle α with respect to the central axis. According to FIG. 3, the pipe end 7 has a smooth outer surface, which lies tightly against the wall of the opening 6 in the base 2 over its entire axial length. When pressing in - as in FIG. 2 - the pipe end 7 is constricted elastically and the opening 6 is widened elastically, the deformation of one of the two parts also being able to lie in the plastic or elastic-plastic area. The pipe end 7 'protruding into the inlet chamber 4 resumes its original shape due to the elasticity of the material, as a result of which the end of the opening 6 lying on the inside of the water box forms a sealing edge 17 on which an increased pressure is created by the spring-loaded end 7' results.

In Figur 4 ist ein Schnitt durch einen Wasserkasten mit eingepreßten Wärmetauscherrohren gezeigt, wobei der Wasserkasten 1 mit einem Boden 2 als einstückiges Kunststoffteil hergestellt ist. Im Boden 2 sind konische, zum Innenraum des Wasserkastens hin verjüngende öffnungen 6 angeordnet, in die Rohrenden 7 von Wärmetauscherrohren 18 eingepreßt sind. Beim Einpressen der Rohrenden 7 in den Boden 2 erfolgt aufgrund der konischen Ausbildung der Öffnungen 6 eine zunehmende Einschnürung der Rohrenden 7 und eine ansteigende elastische Verformung des Bodens 2, wobei die Verformung eines der beiden Teile auch im plas- tischen bzw. elastisch-plastischen Bereich liegen kann. Die Rohrenden 7 werden soweit eingepreßt, daß sie einen in den Wasserkasteninnenraum ragenden Teil 7' aufweisen, der aufgrund der vorangegangenen elastischen Einschnürung, die bei Durchtritt in den Innenraum aufgehoben ist, wieder in seine ursprüchliche Form zurückfedert. Auch in diesem Fall ergibt sich am inneren Ende der öffnung 6 eine Dichtkante 17 wie in Figur -3.FIG. 4 shows a section through a water box with pressed-in heat exchanger tubes, the water box 1 having a base 2 being produced as a one-piece plastic part. Conical openings 6, which taper towards the interior of the water tank, are arranged in the base 2, into which pipe ends 7 of heat exchanger pipes 18 are pressed. Takes place during the pressing of the tube ends 7 in the base 2 due to the conical design of the openings 6 an increasing constriction of the pipe ends 7 and a rising elastic deformation of the bottom 2, wherein the deformation or elastic plastic-of the two parts also in the p Las tables Range. The pipe ends 7 are pressed in so far that they have a part 7 'projecting into the interior of the water tank, the due to the previous elastic constriction, which is lifted when entering the interior, springs back into its original shape. In this case too, there is a sealing edge 17 at the inner end of the opening 6 as in FIG. -3.

In Figur 5 ist ein Ausschnitt des Wasserkastenbodens 2 mit konischer öffnung 6 dargestellt. Die konische öffnung 6 weist drei in Umfangsrichtung verlaufende Rillen 19 auf. Die Wand der öffnung 6 und die Rillen 19 sind mit einem Gleit- und Dichtungsmittel 2o überzogen, wobei das Gleit-und Dichtungsmittel 2o in mikroverkapselter Form aufgetragen ist. Figur 6 zeigt den Ausschnitt des Wasserkastenbodens 6 gemäß Figur 5, jedoch mit eingepreßtem Rohrende 7.FIG. 5 shows a section of the water tank base 2 with a conical opening 6. The conical opening 6 has three grooves 19 running in the circumferential direction. The wall of the opening 6 and the grooves 19 are coated with a lubricant and sealant 2o, the lubricant and sealant 2o being applied in a microencapsulated form. FIG. 6 shows the section of the water tank bottom 6 according to FIG. 5, but with the pipe end 7 pressed in.

Beim axialen Einpressen des Rohres werden aufgrund der einwirkenden Kräfte die Mikrokapseln zerstört und das Gleit-und Dichtmittel verteilt sich an der Verbindungsfläche und sammelt sich schließlich in den aufgrund von Unebenheiten der Rohroberfläche gebildeten Hohlräumen zwischen der Mantelfläche des Rohres und der Wandung der öffnung 6. Wie in den bereits beschriebenen Anordnungen, so erfolgt auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 und 6 beim Einpressen des Rohrendes 7 in den Boden 2 eine elastische Einschnürung des Rohrendes 7 und eine elastische Aufweitung der öffnung 6, wobei die Verformung eines der beiden Teile auch im plastischen bzw. elastisch-plastischen Bereich liegen kann. Der in den Innenraum des Wasserkastens ragende Teil 7' des Rohrendes 7 ist ebenfalls aufgrund der Elastizität des Materials in seine ursprüngliche, aufgeweitete Form zurückgefedert, wodurch an der Dichtkante 17 eine verstärkte Pressung erzeugt wird.When the tube is pressed in axially, the microcapsules are destroyed due to the forces acting on it and the lubricant and sealant are distributed over the connecting surface and finally collect in the cavities formed due to unevenness in the tube surface between the outer surface of the tube and the wall of the opening 6 5 and 6, when the pipe end 7 is pressed into the base 2, the pipe end 7 is elastically constricted and the opening 6 is elastically widened, the deformation of one of the two parts also occurring in the plastic or may be elastic-plastic area. The part 7 'of the pipe end 7 which projects into the interior of the water tank is also spring-back into its original, expanded shape due to the elasticity of the material, as a result of which an increased pressure is generated at the sealing edge 17.

Neben der Mikroverkapselung gibt es auch andere Möglichkeiten, ein Gleit- und/oder Dichtungsmittel aufzutragen. Die Mikroverkapselung bietet jedoch den Vorteil, daß das Dicht- und Gleitmittel wie eine Trockensubstanz aufgetragen wird, ohne daß das in den Kapseln enthaltene Mittel einer chemischen Veränderung, beispielsweise durch Alterung oder Reaktion, unterliegt. Die Mikroverkapselung ermöglicht es somit, die öffnungen im Wasserkastenboden bereits bei der Herstellung des Wasserkastens mit einem Gleit- und/oder Dichtmittel zu versehen, auch wenn der Wasserkasten bis zur Verbindung mit dem Wärmetauscherblock über längere Zeit gelagert wird.In addition to microencapsulation, there are other ways to apply a lubricant and / or sealant. However, microencapsulation has the advantage that the sealant and lubricant is applied like a dry substance without the agent contained in the capsules being subject to a chemical change, for example due to aging or reaction. The microencapsulation thus makes it possible to provide the openings in the water tank base with a lubricant and / or sealant even when the water tank is being manufactured, even if the water tank is stored for a long time until it is connected to the heat exchanger block.

Claims (14)

1. Verbindungsanordnung für metallische Rohre eines Wärmetauschers mit einem Boden eines Wasserkastens, wobei der Boden aus Kunststoff besteht und integraler Bestandteil des Wasserkastens ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre (8, 18) mittels axialem Einpressen in öffnungen (6) des Bodens (2) am Wasserkasten (1) befestigt und abgedichtet sind, wobei die öffnungen (6) vor dem Einpressen der Rohre (8, 18) zumindest in einem Teilbereich einen geringeren Durchmesser als den Rohraußendurchmesser aufweisen und durch das axiale Einpressen der Rohrenden (7) in die öffnungen (6) ein starker Preßsitz erzeugt wird.1. Connection arrangement for metallic pipes of a heat exchanger with a bottom of a water box, the bottom consisting of plastic and being an integral part of the water box, characterized in that the pipes (8, 18) by means of axial pressing into openings (6) in the bottom (2 ) are fastened and sealed on the water tank (1), the openings (6) before the pipes (8, 18) are pressed in, at least in a partial area, having a smaller diameter than the pipe outer diameter and by axially pressing the pipe ends (7) into the openings (6) a strong press fit is generated. 2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die öffnungen (6) zylindrisch ausgebildet und an ihren außen liegenden Enden mit einem Anlaufkonus (14) versehen sind.2. Connection arrangement according to claim 1, characterized in that the openings (6) are cylindrical and are provided at their outer ends with a starting cone (14). 3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungen (6) in Richtung auf den Innenraum des Wasserkastens (1) konisch verjüngt ausgebildet sind.3. Connection arrangement according to claim 1, characterized in that the openings (6) are tapered towards the interior of the water tank (1). 4. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet daß die öffnungen (6) eine oder mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Rille (19) bzw. Rillen (19) aufweisen.4. Connection arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the openings (6) have one or more grooves (19) or grooves (19) extending in the circumferential direction. 5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet , daß der im Boden (2) des Wasserkastens (1) befindliche Teil der Rohre (Rohrenden 7) an der Mantelfläche sägezahnförmig ausgebildet ist.5. Connection arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the part of the tubes (tube ends 7) located in the bottom (2) of the water tank (1) is sawtooth-shaped on the lateral surface. 6. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß durch das Einpressen die Rohre (Rohrenden 7) elastisch eingeschnürt und die öffnungen (6) im Boden (2) elastisch aufgeweitet sind.6. Connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pipes (pipe ends 7) are constricted elastically by the pressing in and the openings (6) in the base (2) are elastically widened. 7. Verbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre (7) oder die öffnungen (6) auch plastisch verformt sind.7. Connection arrangement according to claim 6, characterized in that the tubes (7) or the openings (6) are also plastically deformed. 8. Verbindungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet , daß ein Ende (7') der Rohre (8, 18) auf der Innenseite des Wasserkastens (1) aus dem Boden (2) ragt und dort aufgrund der Elastizität des Materials wieder in seine ursprüngliche Form zurückgefedert ist.8. Connection arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that one end (7 ') of the tubes (8, 18) on the inside of the water box (1) protrudes from the floor (2) and there again due to the elasticity of the material has returned to its original shape. 9. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (Rohrenden 7) und/oder die öffnungen (6) vor dem Einpressen mit einem Gleitmittel versehen sind.9. Connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pipes (pipe ends 7) and / or the openings (6) are provided with a lubricant before being pressed in. 10. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß die Rohre (Rohrenden 7) und/oder die öffnungen (6) vor dem Einpressen mit einem aushärtbaren Dichtungsmittelversehen sind.1 0 . Connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pipes (pipe ends 7) and / or the openings (6) are provided with a hardenable sealant before being pressed in. 11. Verbindungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleit-und/oder Dichtungsmittel in mikroverkapselter Form aufgebracht ist und die Mikroverkapselung durch das axiale Einpressen zerstört wird.11. Connection arrangement according to claim 9 or 1 0 , characterized in that the lubricant and / or sealant is applied in microencapsulated form and the microencapsulation is destroyed by the axial pressing. 12. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß der Wasserkasten (1) Mittel (3,11,12) zur Versteifung und Abstützung während des Einpressens der Rohre (8, 18) aufweist.12. Connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the water tank (1) has means (3,11,12) for stiffening and support during the pressing in of the pipes (8, 18). 13. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (1) aus einem Polyamid mit 3o % Glasfaser-Anteil besteht.13. Connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the water tank (1) consists of a polyamide with 3o% glass fiber content. 14. Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden zum leichteren Einpressen eine Verjüngung aufweisen.14. Connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ends have a taper for easier pressing.
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