EP0372187B1 - Heat exchanger with clamping connection for a header box - Google Patents

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EP0372187B1
EP0372187B1 EP89118465A EP89118465A EP0372187B1 EP 0372187 B1 EP0372187 B1 EP 0372187B1 EP 89118465 A EP89118465 A EP 89118465A EP 89118465 A EP89118465 A EP 89118465A EP 0372187 B1 EP0372187 B1 EP 0372187B1
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heat exchanger
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water tank
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Hans Dipl.-Ing. Martin
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Klemmverbindung zwischen einem mit mindestens einem Flansch versehenen Kunststoffwasserkasten und einem einen verformbaren Randbereich tragenden Rohrboden, zwischen denen eine elastische Dichtung unter Vorspannung gehalten ist, wobei der verformbare Randbereich vor seiner Verformung parallel zur Flanschaußenkontur verläuft und nach seiner Verformung zur Herstellung der Klemmverbindung über den Flansch des Kunststoffwasserkasten 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 den Anlageflächen des Flanschs unter Vorspannung anliegen und bei der zur Erleichterung der Verformung die verformbaren ersten Teilbereiche die Unterkanten bildend fre The invention relates to a heat exchanger with a clamping connection between a provided with at least one flange plastic water tank and a deformable edge region carrying tube sheet, between which a resilient seal is held under initial tension, the deformable marginal region extending before its deformation parallel to Flanschaußenkontur and after its deformation to the production of the clamping connection over the flange of the plastic water tank about wavy deformed first part regions and undeformed extending approximately parallel to Flanschaußenkontur more subregions having and thereby the deformed over the flange of the plastic water tank first partial regions form the form-fit connections, in which the lower edges of the deformed first part regions on the abutting contact surfaces of the flange under prestress and in which the deformable first part regions the lower edges forming to facilitate the deformation fre igeschnitten sind. are igeschnitten. Ein derartiger wärmetauscher ist aus der DE-A-28 52 408 bekannt. Such a heat exchanger is known from DE-A-28 52 408th Zum Schließen wird bei dieser bekannten Klemmverbindung auf die Oberseite des Kunststoffwasserkastens ein Schließwerkzeug aufgesetzt und zur Vorspannung der Dichtung niedergedrückt. For closing is placed in this known clamping connection on the top of the plastic water tank, a closing tool and pressed to bias the gasket. Gegenüber den Dichtflächen des Flanschs greift das Werkzeug versetzt an, so daß die Schließkräfte umgelenkt werden müssen. Compared to the sealing surfaces of the flange, the tool engages offset so that the closing forces need to be deflected. Durch die auftretenden Biegemomente erfolgt eine unerwünschte Flanschverformung mit der Folge der Gefahr von Randbeschädigungen und Undichtheit. By bending moments which occur unwanted Flanschverformung done with the consequent risk of edge damage and leakage. Durch Werkstoffüberbeanspruchung können im Kunststoffwasserkasten bleibende Verformungen entstehen. By material overuse in plastic water tank permanent deformations can occur.
  • Aus der EP 0169632 A1 ist es bekannt, die Vorspannkräfte eines Flansches auf die Dichtfläche direkt ohne Biegemomente zu übertragen. From EP 0169632 A1 it is known to transmit the biasing forces of a flange on the sealing surface directly without bending moments.
  • 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, the object underlying the present invention is based, a clamping connection of the aforementioned type to improve so that a secure tight sealing without any risk of material overuse and undesirable deformation of the plastic water tank is 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 des U-förmigen Außenrands 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 upper side of the flange of the plastic water tank several comprises the outer edge of the tube sheet superior increases in the non-deformed portions of the U-shaped outer edge, which serve the upper side thereof as a tool attachment surfaces for biasing the seal and that this tool attachment surfaces perpendicular are arranged above the seal.
  • 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. The vertical arrangement of the tool contact surfaces on the seal is a direct transfer of the prestressing forces occurring without bending moments takes place, so that the sealing surface of the flange is not deformed during and after production of the clamping connection and always remains flat.
  • Materialsparend können die Erhöhungen der Wellenkontur des Außenrands des Rohrbodens bei geschlossener Verbindung etwa entsprechende Außenflächen aufweisen. Material saving the elevations of the wave contour of the outer edge of the tube plate may have about respective outer surfaces with a closed connection.
  • 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. A substantial stiffening of the plastic water tank with optimum, constant as possible wall thickness training and material saving can be achieved in that the wall in the region of the flange and increase has a bend. Durch die spritzgerechte Konstruktion mit geringem Verzug des Wasserkastens, weil sich das Material nach dem Spritzvorgang gleichmäßig abkühlt - smoit wird das sog. Einfallen (Verzug) des Wasserkastens verhindert. By the injection-friendly construction with little distortion of the water box, because the material after the injection process cools evenly -. Smoit the so-called dip (distortion) of the water tank is prevented. Im Bereich dieser Abkröpfung kann der Flansch dann mit Abstand über seiner Dichtfläche einen Wellenquerschnitt haben. In the area of ​​this bend, the flange may be at a distance above the sealing surface have a wave cross section. 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. The bend can be particularly advantageous in the seal circumference offset in height in the region below the tool contact surfaces and to be deeper in the region provided below the bearing surfaces of the lower edges of the deformed portions.
  • 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. A further reduction of the wall thickness of the plastic water tank while avoiding deformations in internal pressure can be possible by the fact that there are provided on the inside of the plastic water tank in the upper right-angle bends downwardly open receiving pockets for transverse, Endabwinklungen having tie rods. Zur Erhöhung der Stabilität können diese Zuganker Verstärkungsrippen aufweisen bspw. in Form eines U-Querschnitts oder T-Querschnitts. To increase the stability, these tie rods, reinforcing ribs for example. In the form of a U-cross-section or T-cross-section.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings of a preferred embodiment. Es zeigt: It shows:
    • Figur 1 eine Teilschrägansicht eines Ausschnitts einer Klemmverbindung, Figure 1 is a partial perspective view of a section of a clamping connection,
    • Figur 2 eine Teildraufsicht einer Klemmverbindung eines Wärmetauschers, Figure 2 is a partial plan view of a clamping connection of a heat exchanger,
    • Figur 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, 3 shows a cross section along the line III-III in Fig. 2,
    • Figur 4 einen Teilquerschnitt an der Stelle IV-IV in Fig. 2 und Figure 4 is a partial cross-section at the point IV-IV in Fig. 2 and
    • Figur 5 einen weiteren Teilquerschnitt entlang der Linie VV in Fig. 2 mit einer Zugankeranordnung. Figure 5 is a further partial cross-section along the line VV in Fig. 2 with a Zugankeranordnung.
  • 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. The heat exchanger only partially illustrated comprises a plastic water tank 1, which is liquid-tight and pressure-tight to a tube plate 2 with interposition of a gasket 3 respectively. 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 seal 3 itself is held to prevent lateral leakage in a U-shaped outer edge 6 of the metallic tube plate 2 under bias 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. The outside and overhead part of the outer edge 6 consists of alternating deformed first part regions 7 and non-deformed further partial regions 8. In the closed state of the clamping connection, therefore, has the deformable edge portion 5 of the outer edge 6, as shown in Fig. 2, a waveform. Hierzu muß der verformbare erste Teilbereich 7 des Rohrbodens 2 freigeschnitten sein, bspw. in Form von Unterkanten 9 bildenden Langlöchern 10. Die Unterkanten 9 dieser Langlöcher 10 werden beim Schließen der Verbindung über Anlageflächen 11 des Flanschs 4 gebogen. For this purpose, the deformable first portion 7 of the tube sheet 2 elongated holes 10. The lower edges 9 of the oblong holes 10 must be cut free, for example. Forming in the form of lower edges 9 are bent when closing the connection via the contact surfaces 11 of the flange. 4 Der Flansch 4 weist die Anlageflächen 46 nach oben überragende Erhöhungen 13 auf, deren zur Dichtfläche 15 des Flanschs 4 parallel verlaufende Oberseiten Werkzeugansatzflächen 14 haben. The flange 4 has the contact surfaces 46 upwardly superior increases 13, which run parallel to the sealing surface 15 of the flange 4 tops have tool-engaging surfaces fourteenth Diese Werkzeugansatzflächen 15 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. This tool-engaging surfaces 15 are located just above the sealing surface 15 of the flange 4, so that no bending moments are transmitted during biasing of the elastic seal 3 on the flange. 4 Um hier von oben her eine freie Zugänglichkeit zu erhalten sind die Seitenwände 16 des Kunststoffwasserkastens 1 abgekröpft. In order to obtain here from above a free accessibility of the side walls 16 of the plastic box 1 are bent. 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. These offsets are offset in height, namely, overhead in the region below the tool attachment surfaces 14 and deeper in the region below the bearing surfaces 11 7 for the lower edge 9 of the deformed part regions Thus, the side wall 16 in the region of the ridges 13 has a shaft cross-section and so undergoes a substantial simultaneously stiffening while saving material and reducing the construction weight. 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 Wassekasten 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 2 Due to the approximately constant wall thickness training results in an injection-friendly construction with little distortion of the plastic water tank 1, because the material is uniformly cooled after the injection process - a so-called "dip prevents would be caused by the inwardly curved concave longitudinal sides, which are then no longer in adjust the parallel grooves of the tube sheet. 2 through the tool sales surfaces 14 may be used for different water boxes 1, the same closure tools, which was not possible in the previous closing process with geometrically adapted to the Wassekasten 1 locking bells in order to prevent lateral deflection of the side walls sixteenth can a downwardly open receiving pocket 18 may be provided in the region below the tool attachment surface 14 on the inner side in the bent portion 17 in which a Endabwinklung 19 of a transversely extending tie rod 20 is inserted, as shown in Fig. 5. the tie rod 2 0 selbst hat zur Versteifung eine oder mehrere Verstärkungsrippen 21, beispielsweise in Form eines U- oder T-Querschnitts. 0 itself has for stiffening one or more reinforcing ribs 21, for example in the form of a U- or T-cross-section.

Claims (8)

1. A heat exchanger with a clamping connection between a plastic water tank (1) provided with at least one flange (4) and a tube bottom (2) supporting a deformable edge region (5), between which an elastic seal (3) is held by tensioning, the edge region (5) extending before its deformation substantially parallel with the external outline of the flange, and having after its deformation, for effecting the clamping connection over the flange (4) of the plastic water tank (1) substantially corrugated deformed first part regions (7), and further non-deformed part regions (8) extending substantially parallel with the external outline, the first part regions (7) deformed over the flange (4) of the plastic water tank (1) constituting the positive connection by means of which the undersides (9) of the deformed first part regions (7) apply under tension on the application surface(s) 11 of the flange (4), and, for making deformation easier, the deformable first part regions (7) are cut free to form the undersides (9) characterized in that the upper side of the flange (4) has several raised portions (13) protruding over the external outline (6) of the tube bottom (2) in the area of the non-deformed part regions (9) of the channel-shaped external outline (6), the urper sides of which serve as tool gripping surfaces (14) for the tensioning of the seal, and in that these tool gripping surfaces (14) are arranged perpendicularly over the seal (3).
2. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that the raised portions (13) have corrugated external surfaces which match substantially the wavy outline of the external edge (6) of the tube bottom (2) when the clamping connection is closed.
3. A heat exchanger according to either claim 1 or 2, characterized in that the wall of the plastic water tank (1) in the region of the flange (4) with its raised portions (13) has at least one bend.
4. A heat exchanger according to either claim 2 or 3, characterized in that the flange (4) of the plastic water tank (1) has a wave-like cross-section spaced over its sealing surface (15).
5. A heat exchanger according to either claim 3 or 4 characterized in that the bends in the sealing outline are upwardly offset lying in the region below the tool gripping surfaces (14) and lower lying in the region below the application surfaces (11) of the undersides (9) of the deformed part regions (7) (Figs. 3, 4).
6. A heat exchanger according to one of claims 3-5, characterized in the provision on the inside of the plastic water tank (1), in the region of the upper bends, of downwardly open receiving pockets (18) for transversally extending tie rods (20) having end angled portions (19).
7. A heat exchanger according to claim 6, characterized in that the tie rods (20) have reinforcement ribs (21).
8. A heat exchanger according to claim 7, characterized in that the tie rods (20) have a channel-shaped cross-section or T-cross-section to form the reinforcement ribs (21).
EP89118465A 1988-12-09 1989-10-05 Heat exchanger with clamping connection for a header box Expired - Lifetime EP0372187B1 (en)

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