EP2087304B1

EP2087304B1 - Kasten zur aufnahme eines fluids für einen wärmeübertrager sowie verfahren zur herstellung eines derartigen kastens, wärmeübertrager

Info

Publication number: EP2087304B1
Application number: EP07846868.3A
Authority: EP
Inventors: Joachim Kopp; Wolfgang Kramer; Karl-Heinz Staffa; Florin Moldovan; Haymo BRÖDER; Jörg BERGSCHNEIDER; Klaus Hassdenteufel
Original assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: EP2087304A1; DE102006057031A1; US20100051251A1; WO2008067940A1; CN101573578A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kasten zur Aufnahme eines Fluids für einen Wärmeübertrager, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kastens sowie einen Wärmeübertrager. Ein Kasten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 101 32 485 A1 bekannt.
Aus der EP 1 139 054 B1 ist ein Kasten zur Aufnahme eines Fluids für einen Wärmeübertrager bekannt.
Dieser bekannte Kasten weist einen Boden mit Aufnahmeschlitzen für Verbindungsrohre bzw. Flachrohre auf und einen gegenüber diesem Boden angeordneten Deckel. Dieser Deckel ist einstückig mit den beiden Stirnwänden ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen kostengünstig und einfach zu fertigenden Fluid-Kasten für einen Wärmeübertrager zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Kasten zur Aufnahme eines Fluids für einen Wärmeübertrager, durch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kastens zur Aufnahme eines Fluids sowie durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Gegenstände der Unteransprüche beziehen sich sowohl auf den erfindungsgemäßen Kasten zur Aufnahme eines Fluids für einen Wärmeübertrager, auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kastens nach Anspruch 10 sowie auf den erfindungsgemäßen Wärmeübertrager nach Anspruch 9.
Erfindungsgemäß wird insbesondere ein Kasten zur Aufnahme eines Fluids vorgeschlagen, wobei das Fluid bevorzugt ein Kühlmittel ist, weshalb der Kasten, ohne das dies eine Beschränkung darstellen soll, im Folgenden auch als Kühlmittelkasten bezeichnet wird.
Der Kühlmittelkasten, welcher vorzugsweise für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs, bestimmt ist, weist zwei Seitenwände, zwei Stirnwände, einen Deckel sowie einen Boden auf.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die angesprochenen Wände, d.h. die Stirnwände, die Seitenwände, der Boden und der Deckel, einen Innenraum des Kühlmittelkastens begrenzen.
Erfindungsgemäß besteht der Kühlmittelkasten aus nur einem umgeformten, insbesondere gefalteten, Formteil, wobei das umgeformte Formteil, insbesondere ein gestanztes Blech, die zwei Seitenwände, die zwei Stirnwände, den Deckel und den Boden ausbildet.
Besonders bevorzugt ist das umgeformte, insbesondere gefaltete, Formteil gelötet, insbesondere lotplattiert.
Auch kann weiter bevorzugt vorgesehen werden, dass bei dem Kühlmittelkasten die Stirnwände beabstandet und vorzugsweise parallel zueinander, im speziellen quer zu einer Längsrichtung des Kastens bzw. Kühlmittelkastens, angeordnet sind. Entsprechendes gilt für die Seitenwände, welche dann insbesondere in Längsrichtung des Kühlmittelkastens angeordnet sind. Auch der Deckel und der Boden sind insbesondere beabstandet zueinander angeordnet.
Insbesondere ist das Formteil ein gestanztes Blech, welches über bzw. entlang vorgebbarer Falt- bzw. Biege- oder Klapplinien zu dem Kühlmittelkasten faltbar ist, wobei die zwei Seitenwände, die zwei Stirnwände, der Deckel und der Boden ausgebildet werden.
Die Falt- bzw. Biege- oder Klapplinien sind dabei bevorzugt in Übergangsbereichen zwischen jeweils zwei der oben angesprochenen Wänden angeordnet.
Gegebenenfalls kann das Formteil vor oder nach dem Falten durch andere formgebende Verfahren, wie ein Ziehverfahren, insbesondere ein Tiefziehverfahren, und/oder ein Hydroumformen und/oder ein Formdrücken, bearbeitet werden.
Eine von den Seitenwänden (22, 24 bzw. 22a, 24a) weist eine Ausbeulung auf, insbesondere zur Aufnahme eines Stutzens, im speziellen eines Stutzens mit großem Durchmesser.
Der Deckel weist eine entsprechende Auswölbung auf, die an den Verlauf der Seitenwände und die Ausbeulung zur Aufnahme des Stutzens in den Seitenwänden, angepasst ist.
Der Boden ist vorzugsweise gewölbt ausgebildet.
In dem Boden können eine oder mehre Aufnahmeöffnungen für Rohre vorgesehen sein, insbesondere für Verbindungsrohre. Die Rohre können beispielsweise als Flachrohre gestaltet sein und Bestandteil eines Rohr-Rippen-Blocks sein. Weiter kann dabei vorgesehen sein, dass für jedes separate Rohr eine separate Öffnung im Boden vorgesehen ist. Es kann aber auch eine großflächige Öffnung zur Aufnahme sämtlicher Rohre des Rohr-Rippen-Blocks vorgesehen sein.
Bevorzugt kann auch vorgesehen werden, dass eine der oben erwähnten, den Innenraum des Kühlmittelkastens begrenzenden Wänden eine, insbesondere seitlich angeordnete und/oder abwinkelbare, Lasche und/oder Aufstellung aufweist.
Die zumindest eine Lasche und/oder Aufstellung kann derart abgewinkelt sein, dass sie im Wesentlichen parallel zu einer Anschlusswand angeordnet ist und/oder mit dieser verbunden, insbesondere durch eine Lötverbindung, ist.
Auch kann in dem Formteil eine, insbesondere mehrere, im Wesentlichen dreieckförmige, Ausnehmung in einem Übergangsbereich zwischen jeweils zwei Wänden ausgebildet sein. Diese kann insbesondere dafür vorgesehen sein, eine Bearbeitung des einstückigen Formteils, insbesondere ein Biegen oder Falten oder Klappen, zu vereinfachen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass eine Vertiefung im Deckel vorgesehen ist, in welche sich eine Trennwand erstreckt, die den Innenraum des Kühlmittelkastens in Teilkammern unterteilt.
In bevorzugter Gestaltung ist der Deckel im Querschnitt U-förmig gestaltet, so dass zwei beabstandete Flansche gebildet werden, die über einen dazwischen liegenden Verbindungsabschnitt, einer Deckelbasis, verbunden sind. Diese U-Form kann beispielsweise aus senkrechten oder annähernd senkrechten Abschnitten gebildet werden. Auch abgerundete Gestaltungen sind bevorzugt.
Der Deckel kann derart im Kühlmittelkasten angeordnet sein, so dass die Flansche die Seitenwände des Kühlmittelkastens von außen oder von innen umgreifen.
In besonders bevorzugter Gestaltung erstrecken sich von den Flanschen der U-Form, die auch als Schenkel bezeichnet werden, Laschen, die besonders bevorzugt bogenförmig geformt sind. Diese Laschen umgreifen vorzugsweise die Seitenwände des Kühlmittelkastens. Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Deckel so im Kühlmittelkasten angeordnet ist, dass die Flansche in der dem Boden des Kühlmittelkastens abgewandten Richtung von dem Verbindungsabschnitt abragen und sich an den in dieser Richtung gelegenen Enden die Laschen anschließen, die dann nach außen umgebogen sind, so dass sie die Seitenwände des Kühlmittelkastens von außen umgreifen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass - in Längsrichtung des Kühlmittelkastens gesehen - mehrere beabstandete solcher Laschen am Deckel vorgesehen sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kastens zur Aufnahme eines Fluids, wie einem Kühlmittel, für einen Wärmetauscher, insbesondere zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kühlmittelkastens, wird ein Innenraum des Kastens durch Wände, insbesondere durch zwei Seitenwände, zwei Stirnwände, einen Deckel und einen dem Deckel gegenüberliegend angeordneten Boden, begrenzt.
Bei der Herstellung des Kühlmittelkastens wird in einem ersten Schritt ein einstückiges Teil, insbesondere ein gestanztes Blech, durch ein Trennverfahren, insbesondere durch Stanzen, hergestellt, wobei das einstückige Teil die den Innenraum des Kastens begrenzenden Wände beinhaltet.
Das einstückige Teil wird in einem zweiten Schritt zu einem im Wesentlichen geschlossenen Kasten umgeformt, insbesondere über bzw. entlang vorbestimmter Biege- oder Faltlinien gebogen oder gefaltet.
Anschließend wird in einem dritten Schritt das umgeformte, einstückige Teil zur Ausbildung des Kühlmittelkastens, insbesondere durch Lotplattieren, verbunden.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn über eine Stirnwand oder über beide Stirnwände gefaltet wird.
Besonders bevorzugt kann auch vorgesehen werden, dass in dem einstückigen Teil, insbesondere in einem Bereich des einstückigen Teils, welcher bei dem Kasten den Boden ausbildet, eine oder mehrere Öffnungen zur Aufnahme von Rohren, insbesondere Verbindungsrohren, wie Flachrohren, eingebracht wird bzw. werden.
Die eine oder mehreren Öffnungen zur Aufnahme von Rohren kann bzw. können vor dem zweiten Schritt, insbesondere nach dem ersten oder gleichzeitig mit dem ersten Schritt, eingebracht werden.
Weiter ist es von besonderem Vorzug, wenn in die eine oder mehreren Öffnungen ein oder mehrere Rohre, insbesondere Verbindungsrohre, wie Flachrohre, insbesondere vor dem zweiten Schritt, eingesteckt werden.
Auch kann weiterbildend vorgesehen sein, dass das einstückige Teil durch weitere formgebende Verfahren bearbeitet wird, insbesondere gezogen, im speziellen tiefgezogen, und/oder hydroumgeformt und/oder formgedrückt.
Der Wärmetauscher, insbesondere ein Kühler für ein Kraftfahrzeug, weist einen Rohr-Rippen-Block und einen erfindungemäßen Kasten bzw. Kühlmittelkasten auf, wobei Rohre des Rohr-Rippen-Blocks im Bereich des Bodens des Kastens in diesen münden.
Vorteilhaft ist, dass in die eine oder mehreren Öffnungen ein oder mehrere Rohre, insbesondere Verbindungsrohre, wie Flachrohre, eingesteckt werden.
Vorteilhaft ist, dass das oder die Rohre vor dem zweiten Schritt eingesteckt werden.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1a: einen beispielhaften erfindungsgemäßen Wärmetauscher, der als Kühler ausgebildet ist, mit einem beispielhaften erfindungsgemäßen Kasten zur Aufnahme eines Fluids, der hier ein Kohlmittelkasten ist;
Fig. 1b: den Wärmetauscher gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben;
Fig. 1c: eine Seitenansicht des Wärmetauschers gemäß Fig. 1;
Fig. 2a: eine Einheit eines Kühlmittelkastens des Wärmetauschers gemäß Fig. 1, die zwei Seitenwände, zwei Stirnwände und einen Boden aufweist in Draufsicht auf eine der beiden Seitenwände;
Fig. 2b: die Einheit gemäß Fig. 2a in Draufsicht auf den Boden;
Fig. 2c: die Einheit gemäß Fig. 2a in Draufsicht auf die andere der beiden Seitenwände;
Fig. 2d: eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 2b;
Fig. 3a: eine beispielhafte Gestaltung eines Deckels eines erfindungsgemäßen Kastens in Seitenansicht, wobei diese Gestaltung des Deckels insbesondere bei der Gestaltung gemäß Fig. 1a bis 3i gegeben ist;
Fig. 3b: den Deckel gemäß Fig. 3a in Draufsicht;
Fig. 3c: den Deckel gemäß Fig. 3a in dreidimensionaler Schrägansicht von unten;
Fig. 3d: einen Schnitt entlang der Linie C-C aus Fig. 3a;
Fig. 3e: einen Schnitt entlang der Linie D-D aus Fig. 3b in teilweiser Ansicht;
Fig. 3f: einen Schnitt entlang der Linie E-E aus Fig. 3b;
Fig. 3g: einen Schnitt entlang der Linie F-F aus Fig. 3a;
Fig. 3h: einen Schnitt entlang der Linie G-G aus Fig. 3a;
Fig. 3i: eine Schrägansicht auf einen mit Laschen versehenen Abschnitt des Deckels gemäß Fig. 3a von oben;
Fig. 4: eine perspektivische Darstellung einer teilweise fertiggestellten bzw. fertiggefalteten einstückigen Einheit 16 bzw. 16a des erfindungsgemäßen Kastens gemäß den Fig. 1a bis 3i;
Fig. 5: eine Draufsicht auf eine aus einem Blech gestanzte Grundplatte, welche die in Fig. 4 dargestellte, teilweise fertiggestellte bzw. fertiggefaltete einstückige Einheit 16 bzw. 16a des erfindungsgemäßen Kastens gemäß den Fig. 1a bis 3i ausbildet.

Die Fig. 1a bis Fig. 5 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübertrages 1 mit einem erfindungsgemäßen, durch Faltung eines einstückigen Teils hergestellten Kasten zur Aufnahme eines Fluids. Dieser Kasten zur Aufnahme eines Fluids ist insbesondere ein Kühlmittelkasten, so dass im Folgenden zur Vereinfachung vom Kühlmittelkasten gesprochen wird.
Der Wärmeübertrager 1 weist einen ersten Kühlmittelkasten 10 und einen hiervon beabstandeten zweiten Kühlmittelkasten 12 auf, sowie einen Rohr-Rippen- Block 14, der zwischen diesen Kühlmittekästen 10, 12 angeordnet ist.
Der Rohr-Rippen-Block 14 weist eine Vielzahl von parallel ausgerichteten Verbindungsrohren, die in diesem Beispiel als Flachrohre gestaltet sind, auf. Zwischen diesen Verbindungsrohren werden - quer zu ihrer Längsrichtung - Rohr-Zwischenräume gebildet, in denen in bekannter Weise Rippen angeordnet sind, und zwar derart, dass der Rohr-Rippen-Block quer zu den von der Rohranordnung gebildeten Ebene von Luft durchströmbar ist.
Die Verbindungsrohre des Rohr-Rippen-Blocks 14 münden jeweils mit einem ersten Ende in den ersten Kühlmittelkasten 10 und mit ihrem zweiten Ende in den zweiten Kühlmittelkasten 12.
Die Kühlmittelkästen 10, 12 sind jeweils gebildet aus einem einstückigen, gefalteten (Blech-)Teil 16 bzw. 16a und weisen demzufolge jeweils nur eine im Wesentlichen geschlossene (kastenförmige) Einheit 16 bzw. 16a auf.
Die Einheit 16 bzw. 16a weist einen Deckel 18 bzw. 18a und auf der dem Deckel 18 bzw. 18a gegenüberliegenden Seite einen Boden 20 bzw. 20a auf. Ferner weist die Einheit 16, 16a eine erste Seitenwand 22 bzw. 22a, eine dieser ersten Seitenwand 22, 22a gegenüberliegende zweite Seitenwand 24, 24a, eine den Innenraum des Kühlmittelkastens 10 bzw. 12 in einer ersten Orientierung seiner (durch den Doppelpfeil 30 angedeuteten) Längsrichtung begrenzende erste Stirnwand 26 bzw. 26a sowie eine diesen Innenraum des ersten 10 bzw. zweiten Kühlmittelkastens in der entgegengesetzten Orientierung (dieser Längsrichtung 30) begrenzende zweite Stirnwand 28 bzw. 28a auf.
Auch der Deckel 18 bzw. 18a, die Seitenwände 22, 24 bzw. 22a, 24a sowie der Boden 20 bzw. 20a begrenzen den Innenraum des Kühlmittelkastens 10 bzw. 12.
Fig.4 und 5 zeigen wie der Deckel 18 bzw. 18a, der Boden 20 bzw. 20a, die Seitenwände 22, 24 bzw. 22a, 24a und die Stirnwände 26, 28 bzw. 26a, 28a bei dem einstückigen Teil 16 bzw. 16a zusammenhängen und zu der gefalteten Einheit 16, 16a bzw. dem Kühlmittelkasten 10 bzw. 12 gefaltet sind bzw. werden.
Hier sei angemerkt, dass auch andere Grundgestaltungen mit anderen Verbindungen von Deckel 18 bzw. 18a, Boden 20 bzw. 20a, Seitenwände 22, 24 bzw. 22a, 24a und Stirnwände 26, 28 bzw. 26a, 28a bei dem einstückigen Teil 16 bzw. 16a - mit demzufolge anderen Faltungen bzw. mit anderen Faltreihenfolgen - realisiert sein können.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 a bis 5 ist, was auch anders sein kann, der Wärmetauscher 1, der auch als Kühler bezeichnet wird bzw. gestaltet sein kann, funktionell in zwei (Teil)Kühler bzw. (Teil)Wärmetauscher unterteilt Zu diesem Zweck ist, in Längsrichtung 30 gesehen auf der gleichen Höhe in den beiden Kühlmittelkästen 10, 12, jeweils quer zu dieser Längsrichtung 30 eine Trennwand 32 bzw. 34 vorgesehen. Es können auch weitere, in den Kühlmittelkästen 10, 12 auf verschiedenen Höhen in Längsrichtung 30 angeordnete Trennwände vorgesehen sein (die in den Fig. nicht gezeigt sind), die eine serpentinenförmige Umlenkung des Kühlmittels bewirken.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der obere Teilkühler in Fig.1a Bestandteil eines Hochtemperaturkühlkreislaufes ist und der untere Teilkühler 38 Bestandteil eines Niedertemperaturkreislaufes ist.
In den ersten Kühlmittelkasten 10 sowie in den zweiten Kühlmittelkasten 12 mündet jeweils ein Hauptstutzen 40 bzw. 42, wobei über einen dieser Hauptstutzen 40, 42 Kühlmittel in den oberen Teilkühler 36 einströmen kann und wobei über den anderen dieser Stutzen 40, 42 das Kühlmittel aus dem oberen Teilkühler 36 wieder ausströmen kann.
In entsprechender Weise weist der untere Teilkühler 38 einen in den ersten Kühlmittelkasten 10 mündenden Stutzen 44 sowie einen in den zweiten Kühlmittelkasten 12 mündenden Stutzen 46 auf, wobei auch hier durch einen dieser Stutzen 44, 46 Kühlmittel in den unteren Teilkühler 38 einströmen kann und durch den anderen dieser Stutzen 46, 44 aus diesem unteren Teilkühler 38 ausströmen kann.
Im Bereich des ersten Kühlmittelkastens 10 ist ferner eine Ablassschraube 48 zum Ablassen von Kühlmittel vorgesehen. Ferner ist im Bereich des ersten Kühlmittelkastens 10, hier im Bereich des oberen Endes, ein Stutzen 50 für die Befüllung mit Kühlmittel und/oder die Entlüftung vorgesehen.
Fig. 1b zeigt eine Draufsicht auf die Gestaltung gemäß Fig. 1a von oben.
Fig. 1 c zeigt eine Seitenansicht der Gestaltung gemäß Fig. 1 a von links.
Die Fig. 2a bis 2d zeigen verschiedene Ansichten des ersten Kühlmittelkastens 10 bzw. der durch Faltung geschlossenen Einheit 16 dieses ersten Kühlmittelkastens 10. Allerdings ist in den Fig. 2a bis 2d der Deckel 18 des Kühlmittelkastens 10 nicht dargestellt, was durch mit 19 bezeichnete Schnittkanten im Übergang zwischen dem Deckel 18 und der Stirnwand 26 bzw. und der Stirnwand 28 verdeutlicht wird.
Die Fig. 2a und 2c zeigen dabei eine Draufsicht auf die Seitenwände 22 bzw. 24 von außen. Fig. 2b zeigt eine Draufsicht auf den Boden 20 von außen.
In Fig. 2a und 2c kann gut entnommen werden, dass der Boden 20 wellenförmig ausgebildet ist. Im Querschnitt ist der Boden 20 gewölbt.
Fig. 2b zeigt deutlich, dass im Boden schlitzförmige Öffnungen für die Aufnahme der Flachrohre des Rohr-Rippen-Blocks 14 vorgesehen sind.
Den Fig. 2a und 2c kann - ebenso wie der Fig. 1a - auch gut entnommen werden, dass das dem Rohr-Rippen-Block 14 abgewandte Ende der Seitenwände 22, 24 weitgehend im wesentlichen gerade gestaltet ist, und in dem Bereich, in dem der Hauptstutzen angeordnet ist, eine Ausbeulung aufweist.
Diese Ausbeulung ist insbesondere vorgesehen, da der Hauptstutzen 40 hier entsprechend groß dimensioniert ist.
Den Fig. 2a und 2c kann entnommen werden, dass die Trennwand 32 sich nicht bis an das dem Rohr-Rippen-Block abgewandte Ende der Seitenwände 22, 24 erstreckt. Dennoch unterteilt diese Trennwand 32 den Innenraum 62 des Kühlmittelkastens 10 in zwei Teilkammern 64, 66.
Dies wird ermöglicht, da der in den Fig. 2a bis 2d nicht dargestellte Deckel nach Faltung soweit in die Einheit 16 ragt, so dass er an dieser Trennwand 32 im Wesentlichen anliegt.
Fig. 2d zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 2b in teilweiser Ansicht.
In Fig. 2d ist gut zu erkennen, dass der in Längsrichtung 30 wellenförmig ausgebildete und zwischen den Seitenwänden 22, 24 gewölbt ausgebildeter Boden durch sein Wellenprofil Einführschrägen für die Flachrohre des Rohr-Rippen-Blocks 14 bildet. Die Schlitze 60 sind dabei im wesentlichen im Bereich der tiefergelegenen Stellen des Wellenprofils - von außen gesehen - angeordnet. Durch die Wellenstruktur wird ferner eine gewisse Versteifungswirkung im Bereich des Bodens erreicht.
In Fig. 2d ist zu erkennen, dass der Übergangsbereich 68 zwischen dem Boden 20 und der Stirnwand 26 bzw. 28 einstückig ausgebildet ist, wie auch der durch die Schnittkante 19 verdeutlichte, aber nicht dargestellte Übergangsbereich 68 zwischen der Stirnwand 26 und dem Deckel 18.
Den Fig. 2c und Fig. 2d kann ferner gut entnommen werden, dass die Stirnwände 26, 28 in ihren den Seitenwänden 22, 24 zugewandten Endbereichen jeweils seitliche Laschen bzw. Aufstellungen 72 aufweisen.
Diese Laschen 72 stehen in Längsrichtung 30 bzw. in Richtung der Seitenwände 22, 24 von der Stirnwand 26, 28 ab und werden, beispielsweise mittels Lotplattieren an den Seitenwänden 22 bzw. 24 außen oder innen verlötet.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass derartige Laschen 72 an den Seitenwänden 22 und 24 jeweils an entsprechender Stelle vorgesehen sind und diese Laschen umgebogen sind, so dass sie in Richtung der Stirnwandebene verlaufen und an der entsprechenden Stirnwand 26, 28 - insbesondere mittels Lotplattieren - verlötet sind.
Die Fig. 3a bis 3i zeigen einen beispielhaften Deckel 18 des Kühlmittelkastens 10, welcher längs den Schnittkanten 19 aus dem einstückigen Teil 16 bzw. zwischen den Stirnwänden 26 und 28 ausgeschnitten ist.
Dabei zeigt die Fig. 3a eine Seitenansicht des Deckels 18, Fig. 3b eine Draufsicht des Deckels 18, Fig. 3c eine dreidimensionale Ansicht des Deckels 18 von unten, Fig. 3d eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus Fig. 3a, Fig. 3e eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie D-D aus Fig. 3b, Fig. 3f eine Schnittansicht entlang der Linie E-E aus Fig. 3b, Fig. 3g eine Schnittansicht entlang der Linie F-F aus Fig. 3a und Fig. 3h eine Schnittansicht entlang der Linie G-G aus Fig. 3a.
Fig. 3i zeigt eine schräge Draufsicht auf den Deckel gemäß Fig. 3a im Bereich von endseitig der Schenkel angeordneten Laschen.
Der Deckel 18 weist in Längsrichtung 30 gesehen einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, was gut in den Fig. 3c, 3d, 3f, 3g, 3h und 3i zu erkennen ist.
Diese U-Form ist annähernd rechtwinklig ausgebildet und wird von zwei beabstandeten Schenkeln 82, 84, die auch als Flansche bezeichnet werden können, und einem diese beiden Schenkel verbindenden Verbindungsabschnitt 86 gebildet.
Dieser Deckel 18 wird bei der Faltung (vgl. Fig.4) auf der dem Boden 20 abgewandten Seite der Einheit 16 so in die Einheit 16 eingefügt, dass der Verbindungsabschnitt 86 diesen Boden zugewandt ist und die Schenkel 82, 84 in bodenabgewandter Richtung von dem Verbindungsabschnitt 16 abragen.
Von den Schenkeln 82, 84 des U-förmigen Profils erstrecken sich mehrere Laschen 88.
Diese Laschen 88 sind in dem Ausführungsbeispiel bogenförmig gestaltet. Die Laschen 88 erstrecken sich von den dem Verbindungsbereich 86 abgewandten Enden der Schenkel 82, 84, und zwar insbesondere gebogen, nach außen. Diese Laschen 88 können aber auch anstelle eines bogenförmigen Verlaufs einen abgeknickten Verlauf haben.
In den Laschen 88 werden Endabschnitte der Seitenwände 22, 24 aufgenommen. Im Bereich dieser Laschen können die Seitenwände 22, 24 mit dem Deckel 18 verlötet werden, und zwar insbesondere durch Lotplattieren. Der Deckel 18 wird insbesondere so verlötet, dass eine dichte Verbindung entsteht, wobei insbesondere das Verfahren des Lotplattierens zum Einsatz kommen kann.
Die Laschen 88 sind in Längsrichtung 30 gesehen beabstandet zueinander angeordnet, so dass in dieser Längsrichtung 30 zwischen benachbarten Laschen 88 laschenfreie Bereiche an den Schenkeln 82, 84 gebildet werden.
Aufgrund der Größe der Öffnung 40 weist der Deckel eine Auswölbung auf, die im wesentlichen an den Verlauf der Seitenwände 22, 24 angepasst ist. Der Deckel weist ferner eine Vertiefung 94 auf. Diese Vertiefung verläuft quer bzw. senkrecht zur Längsrichtung 30 annähernd durch den gesamten Deckel 18.
Die Vertiefung 94, die hier einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, die alternativ aber allerdings auch mit Anlaufschrägen versehen sein kann, bzw. gewölbt, dient der Aufnahme der Trennwand 32.
Die Vertiefung 94 erleichtert insbesondere auch den Lötvorgang, indem die Trennwand 32 dort eingeführt und anschließend verlötet werden kann. Das Löten kann insbesondere mittels Lotplattieren erfolgen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen Darstellungen, die die Faltung des einstückigen Teils zu der geschlossenen Einheit 16 bzw. 16a des erfindungsgemäßen Kühlmittelkastens 10 bzw. 12 gemäß den Fig. 1a bis 3i verdeutlichen.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer teilweise fertiggestellten bzw. fertiggefalteten einstückigen Einheit 16 bzw. 16a. Dort sind insbesondere die gegenüberliegenden, bereits gefalteten, d.h. entlang der Biegelinien 22-1 und 24-1 nach oben gebogenen, Seitenwände 22 und 24 dargestellt, sowie der Boden 20, der hier gewölbt ausgebildet ist.
An dem perspektivisch weiter weg liegenden längsseitigen Bodenende 20-1 schließt sich einstückig die zum Teil bereits entlang der Biegelinie 26-1 nach oben gebogene Stirnwand 26 an. Diese ist weiter einstückig mit dem Deckel 18 verbunden, wobei dieser entlang der Biegelinie 18-1 gegenüber der Stirnwand 26 gefaltet wird. Die weiter einstückig mit dem Deckel 18 verbundene Stirnwand 28 wird gegenüber diesem entlang der Biegelinie 18-2 gebogen.
Wie Fig.4 zeigt ist in dem Deckel 18 die Auswölbung 18-3 ausgebildet, die im Wesentlichen an den Verlauf der Seitenwände 22, 24 angepasst ist.
Diese einstückige Einheit 16, 16a ist wie Fig. 5 zeigt aus einem Blech geformt, das zunächst gestanzt (Grundplatte, 16b) und gegebenenfalls tiefgezogen wurde. Die Grundplatte 16b, welche bereits die vorgeformten Seitenteile 22, 24, den Boden 20, die Stirnwände 26, 28 und den Deckel 18 beinhaltet, wird anschließend zu der geschlossenen Einheit 16 bzw. 16a entlang der Biegelinien 22-1, 24-1, 26-1, 18-1 und 18-2 gefaltet. Die gefaltete Grundplatte 16b wird nachfolgend verlötet.
Beispielhaft sei hier kurz die Faltung der Stirnwand 26 beschrieben. Um die Stirnwand 26 in ihre Position zu bringen, wird sie im Rahmen des Herstellungsprozesses um die Knick- bzw. Biegekante 26-1 nach oben gebogen, so dass sie mit ihren seitlichen Laschen 112, 114 an dem stirnseitigen Ende der bereits nach oben gebogenen Seitenwände 22, 24 anschlägt bzw. anschlagen.
Diese Laschen 112, 114 werden anschließend ebenfalls gebogen, und zwar so, dass sie im Wesentlichen parallel zu den Seitenwänden 22, 24 angeordnet sind und somit Bereiche für eine Lötverbindung mit den Seitenwänden bilden.
Wie Fig. 5 gut zu entnehmen ist, sind in den Bereichen 116, 118 dreieckförmige Ausnehmungen gegeben, die ein vereinfachtes Biegen ermöglichen.
Derartige Laschen 112, 114 sind auch an der Stirnwand 28 vorgesehen,
In die Grundplatte 16b werden vor der Faltung in dem Bereich, welcher bei dem Kasten den Boden 20 ausbildet, eine oder mehrere Öffnungen 60 zur Aufnahme von Rohren, insbesondere Verbindungsrohren, wie Flachrohren, eingebracht. Die Öffnungen 60 zur Aufnahme von den Rohren können auch beim Stanzen der Grundplatte 16 an oben genannter Stelle eingebracht werden.
Vor der Faltung der Grundplatte kann diese auch durch weitere formgebende Verfahren bearbeitet werden, insbesondere gezogen, im speziellen tiefgezogen, und/oder hydroumgeformt und/oder formgedrückt.
Der Wärmetauscher, insbesondere ein Kühler für ein Kraftfahrzeug, weist einen Rohr-Rippen-Block und einen erfindungemäßen Kasten bzw. Kühlmittelkasten auf, wobei Rohre des Rohr-Rippen-Blocks im Bereich des Bodens des Kastens in diesen münden.
Bevorzugt ist der Kasten 10, 12 aus Metall, insbesondere aus Aluminium.
Es sei auch angemerkt, dass anstelle einer gestanzten und nachfolgend gebogenen Grundplatte 16b auch die Verwendung von Kastenprofilen zur Herstellung der Kühlmittelkästen 10 bzw. 12 möglich ist.

Claims

Kasten zur Aufnahme eines Fluids, wie Kühlmittel, für einen Wärmetauscher (1), insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei Seitenwänden (22, 24 bzw. 22a, 24a), zwei Stirnwänden (26, 28 bzw. 26a, 28a), einem Deckel (18 bzw. 18a) und einem dem Deckel (18 bzw. 18a) gegenüberliegend angeordneten Boden (20 bzw. 20a), in dem eine oder mehrere Öffnungen (60) zur Aufnahme von Rohren, insbesondere Verbindungsrohren, wie Flachrohren, vorgesehen sind, wobei der Kasten aus nur einem umgeformten, insbesondere gefalteten, Formteil besteht, wobei das umgeformte Formteil, insbesondere ein gestanztes Blech, die zwei Seitenwänden (22, 24 bzw. 22a, 24a), die zwei Stirnwänden (26, 28 bzw. 26a, 28a), den Deckel (18 bzw. 18a) und den Boden (20 bzw. 20a) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (18 bzw. 18a) eine Auswölbung aufweist, die an den Verlauf der Seitenwände (22, 24 bzw. 22a, 24a) und an eine Ausbeulung in den Seitenwänden (22, 24 bzw. 22a, 24a) angepasst ist.
Kasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbeulung zur Aufnahme eines Stutzens dient.
Kasten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Boden (20 bzw. 20a) eine oder mehrere Öffnungen (60) zur Aufnahme von Rohren, insbesondere Verbindungsrohren, wie Flachrohren, eingebracht sind.
Kasten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil Biege-/Klapp- bzw. Faltlinien aufweist, insbesondere in Übergangsbereichen zwischen jeweils zwei Wänden, über welche die Wände faltbar sind.
Kasten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte, insbesondere gefaltete, Formteil gelötet, insbesondere lotplattiert, ist.
Kasten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von den Stirnwänden (26, 28 bzw. 26a, 28a) zumindest eine, insbesondere seitlich angeordnete und/oder abwinkelbare, Lasche und/oder Aufstellung aufweist.
Kasten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lasche und/oder Aufstellung derart abgewinkelt ist, dass sie im Wesentlichen parallel zu einer von den Seitenwänden (22, 24 bzw. 22a, 24a) angeordnet ist, und/oder mit einer von den Seitenwänden (22, 24 bzw. 22a, 24a) verbunden, insbesondere durch eine Lötverbindung verbunden, ist.
Kasten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Formteil zumindest eine, insbesondere zwei, insbesondere im Wesentlichen dreieckförmige, Ausnehmung in einem Übergangsbereich zwischen zwei Wänden, insbesondere zwischen dem Boden (20 bzw. 20a) und einer von den Stirnwänden (26, 28 bzw. 26a, 28a), ausgebildet ist.
Wärmetauscher, insbesondere Kühler für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rohr-Rippen-Block (14) und einem Kasten (10 bzw. 12) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rohre des Rohr-Rippen-Blocks (14) im Bereich des Bodens (20 bzw. 20a) des Kastens (10 bzw. 12) in diesen münden.
Verfahren zur Herstellung eines Kastens zur Aufnahme eines Fluids, wie Kühlmittel, für einen Wärmetauscher (1), zur Herstellung eines Kastens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Schritt ein einstückiges Teil, insbesondere ein Blech, durch ein Trennverfahren, insbesondere durch Stanzen, hergestellt wird, wobei das einstückige Teil einen Innenraum des Kastens begrenzenden Wände, die insbesondere zwei Seitenwände (22, 24 bzw. 22a, 24a), zwei Stirnwände (26, 28 bzw. 26a, 28a), ein Deckel (18 bzw. 18a) und ein dem Deckel (18 bzw. 18a) gegenüberliegend angeordneter Boden (20 bzw. 20a) sind, beinhaltet,

- in einem zweiten Schritt das einstückige Teil zu einem im Wesentlichen geschlossenen Kasten umgeformt, insbesondere entlang vorbestimmter Biege- oder Faltlinien gebogen oder gefaltet, wird

- und in einem dritten Schritt das umgeformte einstückige Teil lotplattiert wird, wobei der Kasten ausgebildet wird.
Verfahren nach dem voranstehenden Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Umformen über eine Stirnwand oder über beide Stirnwände gefaltet (26, 28 bzw. 26a, 28a) wird.
Verfahren nach dem voranstehenden Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Teil vor oder nach dem Falten durch andere formgebende Verfahren, wie ein Ziehverfahren, insbesondere ein Tiefziehverfahren, und/oder ein Hydroumformen und/oder ein Formdrücken, bearbeitet wird.
Verfahren nach dem voranstehenden Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einstückigen Teil, insbesondere in einem Bereich des einstückigen Teils, welcher bei dem Kasten den Boden (20 bzw. 20a) ausbildet, eine oder mehrere Öffnungen (60) zur Aufnahme von Rohren, insbesondere Verbindungsrohren, wie Flachrohren, eingebracht werden.
Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Öffnungen (60) zur Aufnahme von Rohren vor dem zweiten Schritt, insbesondere nach dem ersten oder gleichzeitig mit dem ersten Schritt, eingebracht werden.