EP1650522A2

EP1650522A2 - container, in particular header of a heat exchanger

Info

Publication number: EP1650522A2
Application number: EP05016194A
Authority: EP
Inventors: Roland Hemminger
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2006-04-26
Also published as: EP1650522A3; DE102004041303A1

Abstract

The container has circular openings to which connectors (20) are positioned and fastened by soldering. The connectors are formed in hollow cylindrical shape. Each connector is formed with an outside diameter corresponding to the diameter of each circular opening, such that the connector can be rotated for positioning in the circular opening and held in the circular opening after position adjustment. An independent claim is included for the heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter oder ein Teil eines Behälters, insbesondere eines Sammelkastens eines Wärmetauschers, mit einer im Wesentlichen kreisrunden Öffnung, in der ein im Wesentlichen die Gestalt eines Hohlzylinders aufweisender Stutzen durch Löten befestigbar ist, der vor dem Löten in der Öffnung vorpositioniert wird.The invention relates to a container or a part of a container, in particular a header of a heat exchanger, having a substantially circular opening in which a substantially the shape of a hollow cylinder exhibiting nozzle can be fixed by soldering, which is pre-positioned in the opening prior to soldering.

Bei dem Behälter handelt es sich vorzugsweise um einen Wasserkasten eines Kühlers. Ein herkömmlicher Kühler umfasst einen oberen und einen unteren Wasserkasten. Dazwischen liegt das Kühlnetz. Am oberen Wasserkasten befinden sich der Kühlereintrittsstutzen, am unteren Wasserkasten der Kühleraustrittsstutzen und meist eine Ablassschraube. Beim Anbringen eines Stutzens an einem Wasserkasten wird dieser in der Regel vor dem Löten in das Wasserkastenblechteil eingepresst. Zu diesem Zweck muss an dem Wasserkasten ein Durchzug hergestellt werden, um eine Spannung auf den Stutzen aufzubringen. Nach dem Löten sorgt der Lötverbund für die Stabilität des Stutzens. Aus der europäischen Patentschrift EP 1 285 212 B1 ist eine Endkammer für einen gelöteten Wärmetauscher mit Wänden bekannt, die einen Raum begrenzen, wobei eine der Wände des Raums mit einer Öffnung versehen und an der Öffnung ein Stutzen angeschlossen ist. Der Stutzen weist mindestens eine Nase auf. Die Öffnung enthält mindestens eine Kerbe für das Durchlassen der Nase, so dass der Stutzen während des Lötens nach der Drehung des Stutzens in der Öffnung durch die Nase vorübergehend in der Öffnung festgehalten wird. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 662 200 B1 ist eine Vorrichtung bestehend aus wenigstens zwei Elementen bekannt, bei welcher das eine Element einen Stift und das andere Element eine Aufnahme für den Stift aufweist. Der Stift weist wenigstens in einem Bereich bezüglich einer gedachten Zylinderfläche je drei gleiche, über den Zylinderkern vorspringende Nocken auf, deren Keilflächen flach ansteigen und von dem höchsten Punkt aus steil zum tiefsten Punkt des benachbarten Nockens beziehungsweise auf den Zylinderkem abfallen. Die Nocken bilden somit ein konvexes Keilprofil. Die Aufnahme weist bezüglich einer gedachten Zylinderfläche beziehungsweise einer gedachten Zylinderbohrung drei Nuten auf, deren Keilflächen flach abfallen und von ihrem tiefsten Punkt steil zum höchsten Punkt der benachbarten Nut beziehungsweise auf die Zylinderbohrung ansteigen. Die Nut bildet somit ein konvexes Keilprofil, wobei die Anzahl der Nuten denen der Nocken entspricht. Die Keilflächen der Nocken beziehungsweise der Nuten weisen -im Querschnitt gesehen- den Verlauf einer logarhytmischen Kurve auf, deren Pol in der Achse des Stifts beziehungsweise der Aufnahme angeordnet ist. Somit ist die Steigung dieser Keilfläche in allen Punkten entlang ihres Verlaufs gleich und gleich bleibend.The container is preferably a water tank of a radiator. A conventional radiator includes upper and lower water tanks. In between lies the cooling network. At the upper water tank are the radiator inlet nozzle, at the lower water tank the radiator outlet nozzle and usually a drain plug. When attaching a nozzle to a water tank this is usually pressed before soldering in the water box part. For this purpose, a draft must be made on the water box in order to apply a tension to the nozzle. After soldering, the solder joint ensures the stability of the socket. European Patent Specification EP 1 285 212 B1 discloses an end chamber for a brazed heat exchanger with walls which delimit a space, one of the walls of the space being provided with an opening and a connecting piece being connected to the opening. The neck has at least one nose. The opening includes at least one notch for passage of the nose, so that the neck is temporarily held in the opening during soldering after rotation of the nozzle in the opening through the nose. From the European Patent EP 0 662 200 B1 discloses a device consisting of at least two elements, in which one element has a pin and the other element has a receptacle for the pin. The pin has at least in a region with respect to an imaginary cylindrical surface on each three identical, projecting over the cylinder core cams, the wedge surfaces rise flat and fall from the highest point steeply to the lowest point of the adjacent cam or on the Zylinderkem. The cams thus form a convex wedge profile. With regard to an imaginary cylinder surface or an imaginary cylinder bore, the receptacle has three grooves whose wedge surfaces drop off flat and rise steeply from their lowest point to the highest point of the adjacent groove or to the cylinder bore. The groove thus forms a convex wedge profile, wherein the number of grooves corresponds to those of the cam. The wedge surfaces of the cams or of the grooves, viewed in cross section, have the course of a logarithmic curve whose pole is arranged in the axis of the pin or of the receptacle. Thus, the slope of this wedge surface is the same and consistent at all points along its course.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Behälter oder ein Teil eines Behälter, insbesondere eines Sammelkastens eines Wärmetauschers, mit einer im Wesentlichen kreisrunden Öffnung, in der ein im Wesentlichen die Gestalt eines Hohlzylinders aufweisender Stutzen durch Löten befestigbar ist, der vor dem Löten in der Öffnung vorpositioniert wird, zu schaffen, der beziehungsweise das einfach und kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is a container or a part of a container, in particular a header of a heat exchanger, with a substantially circular opening in which a substantially the shape of a hollow cylinder exhibiting nozzle can be fastened by soldering, before soldering in the opening is pre-positioned to create, or that is easy and inexpensive to produce.

Die Aufgabe ist bei einem Behälter oder einem Teil eines Behälters, insbesondere eines Sammelkastens eines Wärmetauschers, mit einer im Wesentlichen kreisrunden Öffnung, in der ein im Wesentlichen die Gestalt eines Hohlzylinders aufweisender Stutzen durch Löten befestigbar ist, der vor dem Löten in der Öffnung vorpositioniert wird, dadurch gelöst, dass der Stutzen an seinem dem Behälter zugewandten Ende, im Querschnitt durch den Stutzen betrachtet, mindestens einen, bezogen auf den Außendurchmesser des Stutzens, erweiterten Bereich aufweist, der in Abhängigkeit von seiner Position in die Öffnung einführbar und durch dessen Verdrehen der Stutzen in der Öffnung einklemmbar ist. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Öffnung und des Stutzens wird auf einfache Art und Weise das Schaffen einer reibschlüssigen Verbindung zwischen Stutzen und Öffnung ermöglicht. Dadurch wird das Vorpositionieren des Stutzens in der Öffnung vor dem Löten erheblich vereinfacht.The object is with a container or a part of a container, in particular a collecting box of a heat exchanger, with a substantially circular opening in which a substantially the shape of a hollow cylinder exhibiting nozzle can be fixed by soldering, which is prepositioned in the opening before soldering , solved in that the neck at its end facing the container, viewed in cross-section through the neck, at least one, based on the outer diameter of the nozzle, extended area which can be inserted depending on its position in the opening and by turning the Neck in the opening can be clamped. The inventive design of the opening and the neck is made possible in a simple manner to create a frictional connection between the nozzle and opening. As a result, the pre-positioning of the nozzle in the opening before soldering is considerably simplified.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Bereich des Stutzens, im Querschnitt durch den Stutzen betrachtet, in radialer Richtung konvex nach außen gekrümmt und, bezogen auf einen Krümmungsradius, symmetrisch ausgebildet ist. Dadurch wir die Herstellung des Stutzens vereinfacht.A preferred embodiment of the container is characterized in that the extended portion of the nozzle viewed in cross-section through the nozzle, in the radial direction convexly curved outwardly and, based on a radius of curvature, is symmetrical. This simplifies the production of the nozzle.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass die Behälteröffnung mindestens einen, bezogen auf den Innendurchmesser der Öffnung, erweiterten Bereich aufweist. Vorzugsweise ist zwischen dem erweiterten Bereich des Stutzens und dem erweiterten Bereich der Öffnung etwas Spiel vorgesehen, um das Einführen des Stutzens in die Öffnung zu vereinfachen.A further preferred embodiment of the container is characterized in that the container opening has at least one, with respect to the inner diameter of the opening, extended area. Preferably, some play is provided between the enlarged portion of the nozzle and the enlarged portion of the aperture to facilitate insertion of the nozzle into the aperture.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Bereich der Öffnung in radialer Richtung konvex nach außen gekrümmt und, bezogen auf einen Krümmungsradius, symmetrisch ausgebildet ist. Dadurch wird die Herstellung des Behälters oder des Behälterteils vereinfacht.A further preferred embodiment of the container is characterized in that the widened region of the opening in the radial direction is curved convexly outwardly and, relative to a radius of curvature, symmetrical. As a result, the production of the container or the container part is simplified.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen an seinem dem Behälter zugewandten Ende eine Einführschräge aufweist. Durch die Einführschräge wird das Einführen des Stutzens in die Öffnung noch weiter vereinfacht.A further preferred embodiment of the container is characterized in that the nozzle has an insertion bevel at its end facing the container. By introducing the insertion of the nozzle in the opening is further simplified.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen mehrere erweiterte Bereiche aufweist. Vorzugsweise weisen der Stutzen und die Öffnung jeweils zwei, drei oder vier erweiterte Bereiche auf.A further preferred embodiment of the container is characterized in that the nozzle has a plurality of extended regions. Preferably, the neck and the opening each have two, three or four extended areas.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass die erweiterten Bereiche gleichmäßig über den Umfang des Stutzens verteilt angeordnet sind. Dadurch wird die Handhabung des Stutzens beim Vorpositionieren vereinfacht.A further preferred embodiment of the container is characterized in that the extended areas are arranged distributed uniformly over the circumference of the nozzle. This simplifies the handling of the nozzle during pre-positioning.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Behälters ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stutzen ein Bund ausgebildet ist, der einen Anschlag für den Stutzen bildet. Durch den Anschlag wird die Einführtiefe des Stutzens in die Öffnung begrenzt.A further preferred embodiment of the container is characterized in that on the neck, a collar is formed, which forms a stop for the neck. By the stop the insertion depth of the nozzle is limited in the opening.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

Figur 1: eine perspektivische Darstellung eines Kühlers eines Kraftfahrzeugs mit einem Kühlereintrittsstutzen und einem Kühleraustrittsstutzen;
Figur 2: eine perspektivische Darstellung eines Stutzens in Alleinstellung;
Figur 3: den Stutzen aus Figur 2 in der Vorderansicht;
Figur 4: eine zu dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Stutzen passende Öffnung in einem Kühler;
Figur 5: eine Öffnung in einem Kühler mit vier erweiterten Bereichen und
Figur 6: eine Öffnung in einem Kühler mit zwei erweiterten Bereichen.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, an embodiment is described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. Show it:

FIG. 1: a perspective view of a radiator of a motor vehicle with a radiator inlet nozzle and a radiator outlet nozzle;
FIG. 2: a perspective view of a nozzle in isolation;
FIG. 3: the nozzle of Figure 2 in front view;
FIG. 4: an opening in a radiator matching the neck shown in Figs. 2 and 3;
FIG. 5: an opening in a cooler with four extended areas and
FIG. 6: an opening in a cooler with two extended areas.

In Figur 1 ist ein Kühler 1 eines Kraftfahrzeugs perspektivisch, vereinfacht dargestellt. Der Kühler 1 umfasst einen oberen Wasserkasten 2, der in der Figur rechts angeordnet ist. Im eingebauten Zustand des Kühlers 1 ist der Wasserkasten 2 oben angeordnet. Auf der entgegengesetzten, in der Figur linken Seite des Kühlers 1 ist ein unterer Wasserkasten 3 angeordnet. Zwischen den Wasserkästen 2 und 3 erstreckt sich ein Kühlnetz 5. Die Wasserkästen 2, 3 und das Kühlnetz 5 sind vorzugsweise aus einem lötbaren Blechmaterial gebildet. Vorzugsweise bestehen die Wasserkästen 2 und 3 aus mehreren Blechteilen, die miteinander verlötet sind. In den oberen Wasserkasten 2 ist ein Kühlereintrittsstutzen 8 eingesetzt. In den unteren Wasserkasten 3 ist ein Kühleraustrittsstutzen 9 eingesetzt. Die Stutzen 8 und 9 sind in Öffnungen, die in den Wasserkästen 2 und 3 ausgebildet sind, eingeklemmt und anschließend verlötet worden. Das Einklemmen der Stutzen dient dazu, diese vor dem Verlöten an den Wasserkästen zu positionieren.In Figure 1, a radiator 1 of a motor vehicle is shown in perspective, simplified. The radiator 1 comprises an upper water box 2, which is arranged on the right in the figure. In the installed state of the radiator 1, the water tank 2 is arranged at the top. On the opposite, in the figure left side of the radiator 1, a lower water tank 3 is arranged. Between the water tanks 2 and 3, a cooling network extends 5. The water boxes 2, 3 and the cooling network 5 are preferably formed of a solderable sheet metal material. Preferably, the water boxes 2 and 3 consist of several sheet metal parts which are soldered together. In the upper water tank 2, a radiator inlet nozzle 8 is inserted. In the lower water tank 3, a radiator outlet 9 is inserted. The nozzles 8 and 9 are in openings formed in the water boxes 2 and 3, clamped and then soldered. The clamping of the nozzles is used to position these before soldering to the water boxes.

In den Figuren 2 und 3 ist ein Stutzen 20 perspektivisch in Alleinstellung dargestellt. Bei dem Stutzen 20 handelt es sich zum Beispiel um einen Kühlmitteleintritts- oder Austrittsstutzen eines Kühlers, wie er in Figur 1 dargestellt ist. Der Stutzen 20 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylinders, der an einem Ende mit einer Abfasung 21 versehen ist, die das Aufschieben von Verbindungsschläuchen erleichtert. An dem anderen Ende ist an dem Stutzen 20 eine Abfasung 22 vorgesehen, die das Einführen des Stutzens 20 in eine entsprechende Öffnung des Wasserkastens erleichtert.In the figures 2 and 3, a nozzle 20 is shown in perspective in isolation. The nozzle 20 is, for example, a coolant inlet or outlet nozzle of a cooler, as shown in FIG. The nozzle 20 has substantially the shape of a straight, hollow circular cylinder which is provided at one end with a chamfer 21, which facilitates the sliding of connecting tubes. At the other end, a chamfer 22 is provided on the nozzle 20, which facilitates the insertion of the nozzle 20 into a corresponding opening of the channel box.

Zwischen den beiden Abfasungen 21, 22 ist etwa in der Mitte des Stutzens 20 ein Bund 24 ausgebildet, der beim Einführen des Stutzens in die Öffnung des Wasserkastens einen Anschlag bildet. Zwischen dem Bund 24 und der Abfasung 22 weist der Stutzen 20 einen Axialabschnitt 26 auf, dessen Radius über den Umfang nicht konstant ist, sondern variiert. Der Stutzen 20 weist über seine gesamte Länge, also auch in dem Axialabschnitt 26, einen konstanten Innendurchmesser 28 auf. In dem Axialabschnitt 26 weist der Stutzen 20 drei Bereiche 31, 32, 33 mit einem konstanten Außendurchmesser auf, der größer als der Innendurchmesser 28, aber konzentrisch zu diesem angeordnet ist. Die drei Bereiche 30 bis 33 mit konstantem Außendurchmesser sind gleichmäßig über den Umfang des Stutzens 20 verteilt angeordnet. In Umfangsrichtung zwischen zwei Bereichen mit konstantem Außendurchmesser ist jeweils ein Bereich 35, 36, 37 mit einem größeren, konvex nach außen gekrümmten Außendurchmesser angeordnet.Between the two chamfers 21, 22, a collar 24 is formed approximately in the middle of the nozzle 20, which forms a stop when inserting the nozzle into the opening of the channel box. Between the collar 24 and the chamfer 22, the nozzle 20 has an axial section 26 whose radius is not constant over the circumference, but varies. The nozzle 20 has over its entire length, including in the axial section 26, a constant inner diameter 28. In the axial section 26, the nozzle 20 has three areas 31, 32, 33 with a constant outer diameter, which is larger than the inner diameter 28, but arranged concentrically thereto. The three areas 30 to 33 with constant outside diameter are distributed uniformly over the circumference of the nozzle 20. In the circumferential direction between two regions with constant outer diameter, a region 35, 36, 37 is arranged in each case with a larger, convexly outwardly curved outer diameter.

In Figur 4 ist eine Öffnung 41 in einem Wasserkasten eines Kühlers, wie er in Figur 1 dargestellt ist, separat dargestellt. Die Öffnung 41 weist keinen konstanten Innendurchmesser auf. Die Öffnung 41 weist drei Bereiche 43, 44, 45 auf, deren Innendurchmesser erweitert ist. Die erweiterten Bereiche 43 bis 45 sind so gestaltet, dass ein Stutzen, wie er in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, mit seinem der Abfasung 21 abgewandten Ende mit den erweiterten Bereichen 35 bis 37 in die Öffnung 41 eingeführt werden kann. Nach dem Einführen in die Öffnung 41 wird der Stutzen 20 verdreht und dadurch in der Öffnung 41 verklemmt. Durch ein Verdrehen von circa 50 bis 100 Grad nach dem Einstecken des Stutzens kann der Stutzen 20 in der Öffnung 41 so verspannt und gesichert werden, dass die Teile bis zum anschließenden Lötprozess stabil verbunden bleiben.In Figure 4, an opening 41 in a water tank of a radiator, as shown in Figure 1, shown separately. The opening 41 has no constant inner diameter. The opening 41 has three areas 43, 44, 45, whose inner diameter is widened. The widened areas 43 to 45 are designed so that a neck, as shown in FIGS. 2 and 3, with its end facing away from the chamfer 21, can be inserted into the opening 41 with the widened areas 35 to 37. After insertion into the opening 41 of the nozzle 20 is rotated and thereby jammed in the opening 41. By turning about 50 to 100 degrees after insertion of the nozzle, the nozzle 20 in the opening 41 can be clamped and secured so that the parts remain stably connected until the subsequent soldering process.

In Figur 5 ist eine Öffnung 51 eines Wasserkastens dargestellt, die vier erweiterte Bereiche 53, 54, 55, 56 aufweist. Der zugehörige Stutzen weist ebenfalls vier erweiterte Bereiche auf.FIG. 5 shows an opening 51 of a water box, which has four widened areas 53, 54, 55, 56. The associated nozzle also has four extended areas.

In Figur 6 ist eine Öffnung 61 eines Wasserkastens mit zwei erweiterten Bereichen 63 und 64 dargestellt. Der zugehörige Stutzen weist ebenfalls zwei erweiterte Bereiche auf.FIG. 6 shows an opening 61 of a water box with two widened areas 63 and 64. The associated nozzle also has two extended areas.

Claims

Container or part of a container, in particular a collecting box (2,3) of a heat exchanger (1), having a substantially circular opening (41; 51; 61) in which a connecting piece (20) substantially in the form of a hollow cylinder is produced by soldering is fastened, which is pre-positioned in the opening before soldering, characterized in that the nozzle (20) at its end facing the container, viewed in cross-section through the neck, at least one, based on the outer diameter of the nozzle, extended area (35 , 36, 37), which can be inserted into the opening (41) as a function of its position and can be clamped in the opening (41) by rotating the socket (20).

A container according to claim 1, characterized in that the extended portion (35-37) of the nozzle (20), viewed in cross-section through the nozzle, convexly curved in the radial direction outwards and, based on a radius of curvature, is symmetrical.

Container according to one of the preceding claims, characterized in that the container opening (41) has at least one, with respect to the inner diameter of the opening, widened area (43,44,45).

A container according to claim 3, characterized in that the extended portion (53-56; 63,64) of the opening (51; 61) in the radial direction curved convexly outward and, based on a radius of curvature, is symmetrical.

Container according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting piece (20) has an insertion bevel (22) at its end facing the container.

Container according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle (20) has a plurality of extended regions (35-37).

Container according to claim 6, characterized in that the widened regions (35-37) are distributed uniformly over the circumference of the neck (20).

Container according to one of the preceding claims, characterized in that on the connecting piece (20) has a collar (24) is formed, which forms a stop for the nozzle.

Wänneübertrager with tubes and in particular ribs, as well as with at least one collecting box, which is designed according to one of the preceding claims.