WO2005116561A1 - Sammelkasten für einen mehrreihigen wärmetauscher - Google Patents

Sammelkasten für einen mehrreihigen wärmetauscher Download PDF

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WO2005116561A1
WO2005116561A1 PCT/EP2005/005759 EP2005005759W WO2005116561A1 WO 2005116561 A1 WO2005116561 A1 WO 2005116561A1 EP 2005005759 W EP2005005759 W EP 2005005759W WO 2005116561 A1 WO2005116561 A1 WO 2005116561A1
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Jörg BERGMILLER
Thomas Seeger
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Behr Industry Gmbh & Co. Kg
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    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
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    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
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    • F28D1/05383—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
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    • F28F2275/20—Fastening; Joining with threaded elements
    • F28F2275/205—Fastening; Joining with threaded elements with of tie-rods

Definitions

  • the invention relates to a collecting box for a multi-row heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • a collecting box which has at least one tensile stress generating means and / or a correspondingly acting compressive stress generating means, which ensures that the sealing arrangement arranged between the box element and the floor, which is preferably formed by a flat or cord seal, is sufficiently pressed in between and thus fulfills its function even at high pressures, ie it reliably prevents leakage from one collection area into the adjacent collection area.
  • the tensile stress generating means or the compressive stress generating means is preferably formed at least in two parts, preferably in three parts, preferably comprising at least one threaded connection for adjusting the tensile stress imposed or a clip connection for simple and quick connection of the floor and box element.
  • a part of the tension generation means can be firmly connected to the floor or the box element and penetrate the box element or the floor in the region of an opening, wherein it has a thread on at least part of the outwardly projecting region an element provided with a thread cooperating therewith, in particular a nut, is screwed on from the outside as the second part of the tension generating means.
  • the part of the tension-generating means which is firmly connected to the floor or the box element is designed in the manner of a strip and has a plurality of openings in which screws or threaded bolts are secured against rotation.
  • a part of the tension generation means can be firmly connected to the floor or the box element. be bound, which has an internal thread and the box element or the bottom has an opening which is penetrated by an element provided with an external thread, which is screwed into the internal thread.
  • the part of the tension-generating means which is fixedly connected to the floor or the box element is preferably formed in a strip-like manner and has a plurality of openings with an internal thread.
  • the tensile stress generating means which can also be arranged in an edge area of a collecting area with a corresponding configuration, has at least one sealing element for the purpose of sealing off from the environment.
  • the tension generating means as a clip connection, preferably as a plurality of clip connections arranged in a row, at least one spring arm is preferably formed or provided on the box element or on the floor, in particular injected into the part, which is in an opening on the floor or on the box element intervenes.
  • the plurality of openings preferably have a circular or elongated shape.
  • a sealing arrangement is preferably provided on both sides thereof.
  • the sealing arrangement preferably has a sealing element which corresponds to the sealing elements used on the outer sides of the collecting box, so that no confusion problems occur during assembly and, as a result of the larger number of pieces, the manufacturing costs and, as a result of the smaller number of different parts, the storage costs can be reduced.
  • sealing elements can also be provided.
  • a groove is formed in the bottom, in which the sealing element is inserted, and an area corresponding approximately to the width of the groove is provided on the box element, which surface at least partially abuts the sealing element, so that a sufficient compressive stress can be exerted on the sealing element without the same to damage.
  • a channel can also be formed in the box element, into which the sealing element is inserted, and an area approximately corresponding to the width of the channel can be provided on the bottom, which surface at least partially abuts the sealing element.
  • the surface is preferably designed as a projection which extends in the longitudinal direction of the collecting box in the direction of the bottom or the box element.
  • the collecting tank is preferably used as a heat exchanger, in particular a cooler, of a motor vehicle cooling system.
  • the invention relates not only to plastic collecting boxes, but also to collecting boxes made of other materials, such as aluminum in particular.
  • plastic or metal collecting boxes can be designed, for example, with a slightly reduced wall thickness or can be used for higher pressures.
  • a connection instead of a connection by means of gluing, in particular a soldered or optionally welded connection can also be provided. The connection chosen depends on the materials to be connected, the loads to be expected, in particular the temperatures and voltages to be expected, and the costs for the connection.
  • 1 shows a section across a collecting tank according to the first embodiment
  • 2 shows a section across a collecting box according to the second embodiment
  • FIG. 6b is a plan view of part of the bottom of the header box of FIG. 6a
  • FIG. 7b is a plan view of a part of the bottom of the collecting tank from FIG. 7a,
  • Fig. 9 is a side view of the cooler of Fig. 8, and
  • a motor vehicle cooling system has, as a heat exchanger 1, a two-row cooler with two collecting tanks 2 arranged on the side and flat tubes running in between (indicated schematically in the drawing by rectangles) and corrugated fins, as is shown in FIGS. 8 to 10.
  • the individual rows of the heat exchanger 1 are part of different circuits, so that the media in them differ at least in their operating states, which is why it must be ensured that there is no leakage between the circuits in the collecting boxes 2.
  • Each collecting box 2 consists of a box element 3 with two collecting areas 4 formed integrally with one another and each receiving a medium and an essentially flat bottom 5 closing these collecting areas 4.
  • a plurality of openings are formed in two rows, which in cross-section essentially correspond to the cross-section of the flat tubes, which protrude slightly into the collecting area 4 through them.
  • the outer edges of the base 5 are designed in a manner known per se according to the drawing, with a slightly elastic sealing element between the reinforced ends of the box element 3 and the channel-like ones outer edges of the bottom 5 is arranged.
  • each collecting box 2 which is arranged between the box element 3 and the bottom 5 between the collecting areas 4.
  • the sealing arrangement 6 has a slightly elastic sealing element 7, which is pressed together by the box element 3 and the bottom 5.
  • a groove 8 running in the longitudinal direction of the sealing arrangement 6 and into which the sealing element 7 is placed is provided in the base 5, which is essentially plate-like.
  • the box element 3 has a projection 9 which extends in the longitudinal direction thereof and has an outwardly facing surface which at least fits into the outer region of the channel 8. Due to the usually prevailing stresses as a result of the fastening of the base 5 to the box element 3, the sealing element 7 is under a compressive stress that is sufficient in most cases.
  • a tensile stress generating means 10 is provided adjacent to the sealing arrangement 6, which will be discussed in more detail below with reference to the individual exemplary embodiments and the figures of the drawing belonging to them. Since the basic structure of the collecting tank 2, as described above, remains unchanged, the aforementioned reference numerals are used for all exemplary embodiments.
  • Fig. 1 shows a first embodiment, which relates to a plastic collecting box 2, according to which the tension generating means 10 has a plurality of screws 11 arranged in a row and nuts 12 cooperating with them.
  • the screws 11 are fixed to the bottom 5 of the collecting box 2 with their heads together with an element 13 extending in the longitudinal direction parallel to the channel 8, into which the screws 11 are inserted and to which they are connected in a rotationally secure manner, according to the first exemplary embodiment glued and protrude with their end regions through openings in the box element 3.
  • the nuts 12 are arranged on the side of the box element 3 opposite the bottom 5.
  • a sealing element 14 is arranged on each screw 11.
  • the element 13 also serves as a flat contact surface for the Sealing element 14 so that it is correctly positioned during installation and evenly loaded during operation.
  • the base 5 has a second channel 15 which runs parallel to the channel 8.
  • This second channel 15 ensures a good permanent connection in the event of changing pressures and associated elastic deformations of the collecting tank 2.
  • the box element 3 is flat and sufficiently wide in its area between the two collecting areas 4, at least from the side opposite the bottom 5, so that the nut 12 can be tightened with the required torque without any problems.
  • the prestress has an effect on the adjacent sealing arrangement 6 in such a way that the sealing element 7 is pressed more strongly between the box element 3 and the base 5.
  • the geometrical dimensions of the box element 3 and the base 5 correspond to those of the first exemplary embodiment, a second channel 25 being formed on the base 5 and extending parallel to the first channel 8 being provided.
  • a second channel 25 being formed on the base 5 and extending parallel to the first channel 8 being provided.
  • an element 26 provided with a plurality of internal threads is glued, into which screws 27 are screwed through openings in the box element 3, so that the same function as in the first exemplary embodiment is fulfilled.
  • Sealing elements 24 are again provided for sealing purposes, and their function corresponds to that of the first exemplary embodiment.
  • the geometry of the box element 3 corresponds to that of the box element 3 of the first and second exemplary embodiment.
  • no second channel is provided, so that it up to the channel 8 extends substantially planar and forms one of the header areas 4 in principle a part.
  • an element 33 which extends in the longitudinal direction and parallel to the channel 8, is glued, which comprises a plurality of screws 31 which are inserted through openings in the element 33 and are glued to the box element 3.
  • Nuts 32 are screwed onto the ends of the screws 31 projecting through openings in the box element 3.
  • sealing elements 34 are also provided for sealing the openings.
  • FIG. 4 shows the fourth exemplary embodiment, which corresponds in principle to a combination of the geometry of the third exemplary embodiment with the tension generation means 10 of the second exemplary embodiment. Due to the omission of the second channel, the element 46 provided with a plurality of internal threads is designed in the manner of a strip and its surface is glued to the flat surface of the base 5 on the box side. Screws 47 are screwed into the element 46 through openings in the box element 3. Furthermore, sealing elements 44 are provided for sealing the openings.
  • a geometry of the box element 3 and of the base 5 is provided in accordance with the previously described third exemplary embodiment.
  • a U-shaped element 53 which extends in the longitudinal direction and parallel to the groove 8, is glued, which comprises a plurality of threaded bolts 51 which have one end inserted into the element 53 through openings and are pressed with the element 53.
  • Nuts 52 are screwed onto the ends of the threaded bolts 51 projecting through openings in the box element 3.
  • sealing elements 54 are provided for sealing the openings.
  • FIGS. 6a, 6b, 7a and 7b show a sixth and seventh exemplary embodiment of a collecting tank 62 or 72, the structure of which is essentially different from the structure previously described differs in that, instead of a sealing arrangement 6, a sealing arrangement 66 or 76 is arranged on both sides of the tension generating means, which is why the tension generating means 10 is arranged centrally between two collecting areas 64 or 74, and that instead of screws or threaded bolts as part of the tension generating means 10 a series of clip connections 60 and 70 are used, however, the use of screws etc. is also possible.
  • two channels 68 and 78 running parallel to each other are provided in the bottom 65 and 75, in each of which a sealing element 67 and 77 is placed, which lies on its other side with a flat surface of the box element 63 and 73.
  • each clip connection 60 is formed by a part injected into the box element 63, which has two spring arms with hook-like ends, and an undercut cooperating therewith, which is formed in the bottom 65 in the form of a plurality of openings in the form of elongated holes. Since, during assembly, a certain pressure is exerted to snap the clip connection 60 into place, the bottom 65 is always pulled in the direction of the box element 63, so that a sufficient compression of the two parts in the area of the sealing arrangements 66 is ensured.
  • the part with the spring arms is formed in one piece with the box element 73 and corresponds in shape and mode of operation to that of the sixth embodiment.
  • a hollow profile formed separately from the floor 75 is attached to the floor 75, in which openings in the direction of the box element 73 are designed in the form of elongated holes. The spring arms engage with these hook-like ends in these openings and ensure sufficient preload.
  • compressive stress generating means acting accordingly on both outer sides of the box element and the bottom can also be provided, for which purpose in particular openings are provided in both the box element and the bottom through which the compressive stress generating means protrudes, for example a screw with a screw Nut, with the head of the screw on one outside and the nut on the other outside. If necessary, both voltage generating means can also be combined with one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sammelkasten (1) Sammelkasten, insbesondere für einen Wärmetauscher (1) einer Kraftfahrzeug-Kühlanlage, mit einem Kastenelement (3) bestehend aus mindestens zwei einstückig miteinander ausgebildeten und Fluid aufnehmenden Sammelbereichen (4), und einem diese Sammelbereiche (4) des Kastenelements (3) verschliessenden Boden (5), wobei zwischen zwei benachbarten Sammelbereichen eine Dichtungsanordnung (6) zwischen dem Kastenelement (3) und dem Boden (5) vorgesehen ist, wobei mindestens ein Zugspannungserzeugungsmittel (10) und/oder ein Druckspannungserzeugungsmittel zwischen dem Boden (5) und dem Kastenelement (3) im Bereich zwischen zwei benachbarten Sammelbereichen (4) und benachbart zur Dichtungsanordnung (6) vorgesehen ist.

Description

Sammelkasten für einen mehrreihigen Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Sammelkasten für einen mehrreihigen Wärme- tauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei herkömmlichen Sammelkästen für mehrreihige Kühler, insbesondere für Kraftfahrzeug-Kühlanlagen, bestehend aus einem Kastenelement mit mindestens zwei einstückig miteinander ausgebildeten und Fluid aufnehmenden Bereichen, im Folgenden als Sammelbereiche bezeichnet, und einem im Wesentlichen eben ausgebildeten, diese Sammelbereiche verschließenden Boden, treten insbesondere bei kostengünstigen, aus Kunststoff gefertigten Sammelkästen Leckageprobleme zwischen den einzelnen benachbarten Sammelbereichen der Sammelkästen auf. Eine Leckage ist jedoch insbe- sondere bei im Sammelkasten benachbart angeordneten unterschiedlichen Kreisläufen, die gegebenenfalls mit unterschiedlichen Medien oder Temperaturen arbeiten, unerwünscht. Auf Grund der Leckageprobleme werden mittels Druckguss hergestellte Aluminium-Sammelkästen verwendet, welche deutlich teurer sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Sammelkasten für einen mehrreihigen Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen. Dieser sollte bevorzugt kostengünstig herstellbar sein. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sammelkasten mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Sammelkasten vorgesehen, der mindestens ein Zugspannungserzeugungsmittel und/oder ein entsprechend wirkendes Druckspannungserzeugungsmittel aufweist, welches sicherstellt, dass die zwischen dem Kastenelement und dem Boden angeordnete Dichtungsanordnung, welche bevorzugt durch eine Flach- oder Schnurdichtung gebildet ist, ausreichend dazwischen eingepresst ist und somit auch bei hohen Drük- ken ihre Funktion erfüllt, das heißt ein Lecken von einem Sammelbereich in den benachbarten Sammelbereich sicher verhindert.
Bevorzugt ist das Zugspannungserzeugungsmittel beziehungsweise das Druckspannungserzeugungsmittel mindestens zweiteilig, vorzugsweise dreiteilig, ausgebildet, wobei es vorzugsweise mindestens eine Gewindeverbindung zur Einstellung der auferlegten Zugspannung umfasst oder eine Clipsverbindung zum einfachen und schnellen Verbinden von Boden und Kastenelement.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Teil des Zugspannungserzeu- gungsmittels fest mit dem Boden oder dem Kastenelement verbunden sein und das Kastenelement beziehungsweise den Boden im Bereich einer Öffnung durchdringen, wobei es zumindest in einem Teil des nach außen ra- genden Bereichs ein Gewinde aufweist, auf das von außen als zweites Teil des Zugspannungserzeugungsmittels eine mit einem hiermit zusammenwirkenden Gewinde versehenes Element, insbesondere eine Mutter, aufgeschraubt ist. Dabei ist zur Vereinfachung der Herstellung der Teil des Zugspannungserzeugungsmittels, der fest mit dem Boden oder dem Kastenele- ment verbunden ist, leistenartig ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Öffnungen auf, in welchen Schrauben oder Gewindebolzen verdrehsicher befestigt sind.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann ein Teil des Zugspan- nungserzeugungsmittels fest mit dem Boden oder dem Kastenelement ver- bunden sein, welches ein Innengewinde aufweist und das Kastenelement beziehungsweise der Boden eine Öffnung aufweist, die von einem mit einem Außengewinde versehenen Element durchdrungen ist, welches in das Innengewinde eingeschraubt ist. Auch in diesem Fall ist vorzugsweise der Teil des Zugspannungserzeugungsmittels, der fest mit dem Boden oder dem Kastenelement verbunden ist, leistenartig ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Öffnungen mit einem Innengewinde auf.
Das Zugspannungserzeugungsmittel, das bei entsprechender Ausgestaltung auch in einem Randbereich eines Sammelbereichs angeordnet sein kann, weist zwecks Abdichtung gegenüber der Umgebung mindestens ein Dichtelement auf.
Im Falle einer Ausgestaltung des Zugspannungserzeugungsmittels als Clips- Verbindung, vorzugsweise als Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Clipsverbindungen, ist bevorzugt am Kasteneiement oder am Boden mindestens ein Federarm ausgebildet oder vorgesehen, insbesondere eingespritzt in das Teil, der in eine Öffnung am Boden beziehungsweise am Kastenelement eingreift. Dies ermöglicht eine einfache und sehr schnelle Montage. Die Mehrzahl von Öffnungen weisen bevorzugt eine kreis- oder langlochförmige Gestalt auf.
Ist das Zugspannungserzeugungsmittel oder das Druckspannungserzeugungsmittel mittig zwischen zwei Sammelbereichen angeordnet, so ist be- vorzugt beiderseits desselben je eine Dichtungsanordnung vorgesehen.
Bevorzugt weist die Dichtungsanordnung ein Dichtelement auf, welches den auf den Außenseiten des Sammelkastens verwendeten Dichtelementen entspricht, so dass keine Verwechselungsprobleme bei der Montage auftreten und in Folge der größeren Stückzahl die Herstellungskosten sowie in Folge der geringeren Anzahl unterschiedlicher Teile die Lagerhaltungskosten verringert werden können. Dabei können auch mehrere Dichtelemente vorgesehen sein. Bevorzugt ist im Boden eine Rinne ausgebildet, in die das Dichtelement eingelegt ist, und am Kastenelement eine annähernd der Breite der Rinne entsprechende Fläche vorgesehen, die zumindest teilweise am Dichtelement anliegt, so dass auf das Dichtelement eine ausreichende Druckspannung ausgeübt werden kann, ohne dasselbe zu beschädigen. Alternativ kann auch im Kastenelement eine Rinne ausgebildet sein, in die das Dichtelement eingelegt ist, und am Boden eine annähernd der Breite der Rinne entsprechende Fläche vorgesehen sein, die zumindest teilweise am Dichtelement anliegt. Die Fläche ist bevorzugt als ein sich in Längsrichtung des Sammelkastens in Richtung des Bodens beziehungsweise des Kastenelements erstreckender Vorsprung ausgebildet.
Der Sammelkasten wird vorzugsweise als Wärmetauscher, insbesondere Kühler, einer Kraftfahrzeug-Kühlanlage verwendet.
Es ist selbstverständlich, dass sich die Erfindung nicht nur auf Kunststoff- Sammelkästen, sondern auch auf Sammelkästen aus anderen Materialien, wie insbesondere Aluminium, bezieht. Durch das Vorsehen eines erfindungsgemäßen Zugspannungserzeugungsmittels oder Druckspannungser- zeugungsmittels können Kunststoff- oder Metall-Sammelkästen beispielsweise mit einer leicht verringerten Wandstärke ausgebildet sein oder für höhere Drücke verwendet werden können. In diesem Fall kann an Stelle eines Verbindens mittels Klebens insbesondere auch eine Löt- oder gegebenenfalls Schweißverbindung vorgesehen sein. Die gewählte Verbindung ist ab- hängig von den zu verbindenden Materialien, den zu erwartenden Belastungen, insbesondere den zu erwartenden Temperaturen und Spannungen, und den Kosten für die Verbindung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Mehrzahl von Ausführungs- beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt quer durch einen Sammelkasten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Schnitt quer durch einen Sammeikasten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 einen Schnitt quer durch einen Sammelkasten gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 einen Schnitt quer durch einen Sammelkasten gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 einen Schnitt quer durch einen Sammelkasten gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 6a einen Schnitt quer durch einen Sammelkasten gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6b eine Draufsicht auf einen Teil des Bodens des Sammelkastens von Fig. 6a,
Fig. 7a einen Schnitt quer durch einen Sammelkasten gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7b eine Draufsicht auf einen Teil des Bodens des Sammelkastens von Fig. 7a,
Fig. 8 eine Ansicht eines Kühlers mit zwei Sammelkästen,
Fig. 9 eine Seitenansicht des Kühlers von Fig. 8, und
Fig. 10 eine Draufsicht auf den Kühler von Fig. 8. Eine Kraftfahrzeug-Kühlanlage weist als einen Wärmetauscher 1 einen zweireihigen Kühler mit zwei seitlich angeordneten Sammelkästen 2 und dazwischen verlaufenden Flachrohren (schematisch in der Zeichnung durch Rechtecke angedeutet) und Wellrippen auf, wie er in den Figuren 8 bis 10 dargestellt ist. Hierbei sind die einzelnen Reihen des Wärmetauschers 1 Teil unterschiedlicher Kreisläufe, so dass sich die in ihnen befindlichen Medien zumindest in ihren Betriebszuständen unterscheiden, weshalb sichergestellt sein muss, dass keine Leckage zwischen den Kreisläufen in den Sammelkästen 2 erfolgt.
Jeder Sammelkasten 2 besteht aus einem Kastenelement 3 mit zwei einstückig miteinander ausgebildeten und je ein Medium aufnehmenden Sammelbereichen 4 und einem im Wesentlichen eben ausgebildeten, diese Sammelbereiche 4 verschließenden Boden 5. Im Boden 5 sind in zwei Rei- hen eine Mehrzahl von Öffnungen ausgebildet, welche in ihrem Querschnitt im Wesentlichen dem Querschnitt der Flachrohre entsprechen, welche durch sie leicht in den Sammelbereich 4 ragen.
Zum Vermeiden einer Leckage der Sammelbereiche 4 nach außen, das heißt an die Umgebung, sind die äußeren Ränder des Bodens 5 auf an sich bekannte Weise entsprechend der Zeichnung ausgebildet, wobei ein leicht elastisches Dichtelement zwischen den verstärkt ausgebildeten Enden des Kastenelements 3 und den rinnenartig ausgebildeten äußeren Rändern des Bodens 5 angeordnet ist.
Zur Vermeidung einer Leckage zwischen den einzelnen Sammelbereichen 4 ist in jedem Sammelkasten 2 eine Dichtungsanordnung 6 vorgesehen, welche zwischen dem Kastenelement 3 und dem Boden 5 zwischen den Sammelbereichen 4 angeordnet ist. Die Dichtungsanordnung 6 weist ein leicht elastisches Dichtelement 7 auf, welches von dem Kastenelement 3 und dem Boden 5 zusammengepresst ist.
Da insbesondere bei hohen Drücken in den Sammelbereichen 4 die Gefahr besteht, dass der Sammelkasten 2 durch den hohen Innendruck verformt wird, sind zur Sicherstellung der Dichtwirkung zwischen den beiden Sammelbereichen 4 folgende Maßnahmen getroffen:
Erstens ist im Boden 5, welcher im Wesentlichen plattenartig ausgebildet ist, eine in Längsrichtung der Dichtungsanordnung 6 verlaufende Rinne 8 vorgesehen, in welche das Dichtelement 7 gelegt ist. Das Kastenelement 3 weist einen sich in Längsrichtung desselben erstreckenden Vorsprung 9 mit einer nach außen weisenden Fläche auf, welcher zumindest in den äußeren Bereich der Rinne 8 passt. Auf Grund der üblicherweise herrschenden Span- nungen in Folge der Befestigung des Bodens 5 am Kastenelement 3 steht das Dichtelement 7 unter einer in den meisten Fällen ausreichenden Druckspannung.
Zur Erhöhung der Sicherheit ist zweitens, benachbart zur Dichtungsanord- nung 6 ein Zugspannungserzeugungsmittel 10 vorgesehen, auf welches im Folgenden unter Bezugnahme auf die einzelnen Ausführungsbeispiele und die hierzu gehörenden Figuren der Zeichnung näher eingegangen werden soll. Da der prinzipielle Aufbau des Sammelkastens 2, wie zuvor beschrieben, unverändert bleibt, werden für alle Ausführungsbeispiele die zuvor ge- nannten Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, welches einen Kunststoff- Sammelkasten 2 betrifft, gemäß dem das Zugspannungserzeugungsmittel 10 eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Schrauben 11 und mit diesen zusammenwirkenden Muttern 12 aufweist. Die Schrauben 11 sind mit ihren Köpfen gemeinsam mit einem sich in Längsrichtung parallel zur Rinne 8 erstreckenden Element 13, in welches die Schrauben 11 gesteckt und mit dem sie drehsicher verbunden, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verklebt, sind, mit dem Boden 5 des Sammelkastens 2 fest verklebt und ragen mit ihren Endbereichen durch Öffnungen im Kastenelement 3. Die Muttern 12 sind auf der dem Boden 5 gegenüberliegenden Seite des Kastenelements 3 angeordnet. Ferner ist auf jeder Schraube 11 bodenseitig des Kastenelements 3 und in den Bereich der Öffnung ragend. ein Dichtelement 14 angeordnet. Das Element 13 dient neben der Positionierung und zusätzli- chen Unterstützung der Schrauben 1 auch als plane Anlagefläche für das Dichtelement 14, so dass dieses beim Einbau richtig positioniert und bei Betrieb gleichmäßig belastet wird.
Im Bereich, in welchem die Köpfe der Schrauben 11 mit dem Boden 5 ver- bunden sind, weist der Boden 5 eine zweite Rinne 15 auf, die parallel zur Rinne 8 verläuft. Diese zweite Rinne 15 stellt eine gute und bei sich ändernden Drücken und hiermit verbundenen elastischen Verformungen des Sammelkastens 2 dauerfeste Verbindung sicher. Das Kastenelement 3 ist in seinem Bereich zwischen den beiden Sammelbereichen 4, zumindest von der dem Boden 5 gegenüberliegenden Seite gesehen, eben und ausreichend breit ausgebildet, so dass die Mutter 12 problemlos mit dem erforderlichen Drehmoment angezogen werden kann. Durch das Anziehen der Muttern 12 des Zugspannungserzeugungsmittels 10 wird das Kastenelement 3 in seinem mittleren Bereich über seine gesamte Länge hinweg auf den Boden 5 zubewegt und mit diesem verspannt. Die Vorspannung wirkt sich auf die benachbart verlaufende Dichtungsanordnung 6 derart aus, dass das Dichtelement 7 stärker zwischen Kastenelement 3 und Boden 5 eingepresst wird.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel entspre- chen die geometrischen Abmessungen des Kastenelements 3 und des Bodens 5 denen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei wiederum eine am Boden 5 ausgebildete sich parallel zur ersten Rinne 8 erstreckende zweite Rinne 25. vorgesehen ist. Im Bereich der zweiten Rinne 25 ist jedoch gemäß dem Zugspannungserzeugungsmittel 10 des zweiten Ausführungsbeispiels ein mit einer Vielzahl von Innengewinden versehenes Element 26 verklebt, in welches durch Öffnungen im Kastenelement 3 Schrauben 27 eingeschraubt sind, so dass die gleiche Funktion wie beim ersten Ausführungsbeispiel erfüllt wird. Zur Abdichtung sind wiederum Dichtelemente 24 vorgesehen, welche in ihrer Funktion denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Beim in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel entspricht die Geometrie des Kastenelements 3 der des Kastenelements 3 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels. Am Boden' 5 ist jedoch keine zweite Rinne vorgesehen, so dass er bis zur Rinne 8 im Wesentlichen eben verläuft und im Prinzip einen Teil eines der Sammelbereiche 4 bildet. Auf der kastenseiti- gen Seite des Bodens 5 ist, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, ein sich in Längsrichtung, parallel zur Rinne 8 erstreckendes Element 33 angeklebt, welches eine Mehrzahl von Schrauben 31 umfasst, die durch Öffnungen im Element 33 gesteckt und mit dem Kastenelement 3 verklebt sind. Auf die durch Öffnungen im Kastenelement 3 ragenden Enden der Schrauben 31 sind Muttern 32 geschraubt. Ebenfalls sind, entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, zur Abdichtung der Öffnungen Dichtelemente 34 vorgesehen.
Fig. 4 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel, welches im Prinzip einer Kombination der Geometrie des dritten Ausführungsbeispieis mit dem Zugspannungserzeugungsmittel 10 des zweiten Ausführungsbeispiel entspricht. Auf Grund des Wegfalls der zweiten Rinne ist das mit einer Mehrzahl von Innengewinden versehene Element 46 leistenartig ausgebildet und mit seiner ei- nen Fläche mit der kastenseitigen planen Fläche des Bodens 5 verklebt. In das Element 46 sind durch Öffnungen im Kastenelement 3 gesteckte Schrauben 47 eingeschraubt. Ferner sind Dichtelemente 44 zur Abdichtung der Öffnungen vorgesehen.
Entsprechend dem fünften in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Geometrie des Kastenelements 3 und des Bodens 5 entsprechend dem zuvor beschrieben dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Auf der kastenseitigen Seite des Bodens 5 ist, entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel, ein sich in Längsrichtung, parallel zur Rinne 8 erstreckendes U- förmiges Element 53 angeklebt, welches eine Mehrzahl von Gewindebolzen 51 umfasst, die mit ihrem einen Ende durch Öffnungen ins Element 53 gesteckt und mit dem Element 53 verpresst sind. Auf die durch Öffnungen im Kastenelement 3 ragenden Enden der Gewindebolzen 51 sind Muttern 52 geschraubt. Ebenfalls sind, entsprechend den zuvor beschriebenen Ausfüh- rungsbeispielen, zur Abdichtung der Öffnungen Dichtelemente 54 vorgesehen.
Die Figuren 6a, 6b, 7a und 7b zeigen ein sechstes und siebtes Ausführungsbeispiel eines Sammelkastens 62 beziehungsweise 72, welches sich jeweils in seinem Aufbau im Wesentlichen vom bisher beschriebenen Aufbau dadurch unterscheidet, dass an Stelle einer Dichtungsanordnung 6 beidseitig des Zugspannungserzeugungsmittels je eine Dichtungsanordnung 66 beziehungsweise 76 angeordnet ist, weshalb das Zugspannungserzeugungsmittel 10 mittig zwischen zwei Sammelbereichen 64 beziehungsweise 74 angeord- net ist, und dass an Stelle von Schrauben oder Gewindebolzen als Teil des Zugspannungserzeugungsmittels 10 eine Reihe von Clipsverbindungen 60 beziehungsweise 70 verwendet werden, wobei jedoch auch die Verwendung von Schrauben usw. möglich ist.
Für die Dichtungsanordnungen 66 beziehungsweise 76 sind jeweils zwei parallel zueinander verlaufende Rinnen 68 beziehungsweise 78 im Boden 65 beziehungsweise 75 vorgesehen, in welche je ein Dichtelement 67 beziehungsweise 77 gelegt ist, das auf seiner anderen Seite mit einer planen Fläche des Kastenelements 63 beziehungsweise 73 anliegt.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel wird jede Clipsverbindung 60 durch in das Kastenelement 63 eingespritztes Teil, welches zwei Federarme mit hakenartigen Enden aufweist, und eine hiermit zusammenwirkende Hin- terschneidung, die im Boden 65 in Form von mehreren Öffnungen in Form von Langlöchern ausgebildet ist, gebildet. Da bei der Montage ein gewisser Druck zum Einschnappen der Clipsverbindung 60 ausgeübt wird, wird der Boden 65 stets in Richtung des Kastenelements 63 gezogen, so dass ein ausreichendes Zusammenpressen der beiden Teile im Bereich der Dichtungsanordnungen 66 sichergestellt ist.
Beim siebten Ausführungsbeispiel ist das Teil mit den Federarmen einstückig mit dem Kastenelement 73 ausgebildet und entspricht in seiner Form und Wirkungsweise dem des sechsten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum sechsten Ausführungsbeispiel ist am Boden 75 ein getrennt vom Boden 75 ausgebildetes Hohlprofil angebracht, in welchem Öffnungen in Richtung Kastenelement 73 in Form von Langlöchern ausgebildet sind. In diese Öffnungen greifen die Federarme mit ihren hakenartigen Enden ein und stellen eine ausreichende Vorspannung sicher. Es ist offensichtlich, dass an Stelle von Zugspannungserzeugungsmitteln auch entsprechend auf beide Außenseiten von Kastenelement und Boden wirkende Druckspannungserzeugungsmittel vorgesehen sein können, wofür insbesondere sowohl im Kastenelement als auch im Boden miteinander fluchtende Öffnungen vorgesehen sind, durch die das Druckspannungserzeugungsmittel ragt, beispielsweise eine Schraube mit einer Mutter, wobei auf einer Außenseite der Kopf der Schraube und auf der anderen Außenseite die Mutter anliegt. Gegebenenfalls können auch beide Spannungser- zeugungsmittel miteinander kombiniert werden.
Ebenso selbstverständlich ist, dass bei sämtlichen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die Anordnung der Öffnungen und der Elemente vertauscht werden kann, das heißt, die Öffnungen können im Boden vorgesehen und die Elemente am Kastenelement angebracht sein.
Bezugszeichenliste
1 Wärmetauscher
2, 62, 72 Sammelkasten
3, 63, 73 Kastenelement
4, 64, 74 Sammelbereich
5, 65, 75 Boden 6, 66, 76 Dichtungsanordnung
7, 67, 77 Dichtelement
8, 68, 78 Rinne
9 Vorsprung
10 Zugspannungserzeugungsmittel 11,31 Schraube
12, 32, 52 Mutter
13, 33, 53 Element mit Schrauben
14, 24, 34, 44, 54 Dichtelement
15, 25 zweite Rinne 26, 46 Element mit Innengewinden 27, 47 Schraube -51 Gewindebolzen 60, 70 Clipsverbindung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sammelkasten, insbesondere für einen Wärmetauscher (1 ) einer Kraftfahrzeug-Kühlanlage, mit einem Kastenelement (3) bestehend aus mindestens zwei einstückig miteinander ausgebildeten und Fluid aufnehmenden Sammelbereichen (4), und einem diese Sammelbereiche (4) des Kastenelements (3) verschließenden Boden (5), wobei zwi- sehen zwei benachbarten Sammelbereichen eine Dichtungsanordnung (6) zwischen dem Kastenelement (3) und dem Boden (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zugspannungserzeugungsmittel (10) und/oder ein Druckspannungserzeugungsmittel zwischen dem Boden (5) und dem Kastenelement (3) im Bereich zwi- sehen zwei benachbarten Sammelbereichen (4) und benachbart zur Dichtungsanordnung (6) vorgesehen ist.
2. Sammelkasten nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zugspannungserzeugungsmittel (10) beziehungsweise das Druckspan- nungserzeugungsmittel mindestens zweiteilig ausgebildet ist und mindestens eine Gewindeverbindung zur Einstellung der auferlegten Zugspannung umfasst.
3. Sammelkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Zugspannungserzeugungsmittels (10) fest mit dem Boden (5) oder dem Kastenelement verbunden ist, und das Kastenelement (3) beziehungsweise den Boden im Bereich einer Öffnung durchdringt, wobei es zumindest in einem Teil des nach außen ragenden Bereichs ein Gewinde aufweist, auf das von außen als zweites Teil des Zugs- pannungserzeugungsmittels (10) eine mit einem hiermit zusammenwirkenden Gewinde versehenes Element (12) aufgeschraubt ist.
4. Sammelkasten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Zugspannungserzeugungsmittels (10), der fest mit dem Boden (5) oder dem Kastenelement verbunden ist, leistenartig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, in welchen Schrauben oder Gewindebolzen verdrehsicher befestigt sind.
5. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Zugspannungserzeugungsmittels (10) fest mit dem Boden (5) oder dem Kastenelement verbunden ist, welches ein Innengewinde aufweist und das Kastenelement (3) beziehungsweise der Boden eine Öffnung aufweist, die von einem mit einem Außengewinde (27) versehenen Element durchdrungen ist, welches in das Innengewinde eingeschraubt ist.
6. Sammelkasten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Zugspannungserzeugungsmittels (10), der fest mit dem Boden (5) oder dem Kastenelement verbunden ist, leistenartig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Öffnungen mit einem Innengewinde aufweist.
7. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugspannungserzeugungsmittel (10) minde- stens ein Dichtelement (14; 24; 34; 44; 54) aufweist.
8. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugspannungserzeugungsmittel (10) und/oder Druckspannungserzeugungsmittel mindestens eine Clipsver- bindung (60; 70) aufweist.
9. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kastenelement (63; 73) oder am Boden mindestens ein Federarm ausgebildet oder vorgesehen ist, der in eine Öff- nung am Boden (65; 75) beziehungsweise am Kastenelement eingreift.
10. Sammelkasten nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Öffnungen vorgesehen ist, die kreis- oder langlochförmig ausgebildet sind.
11. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Zugspannungserzeugungsmittels (10) und/oder Druckspannungserzeugungsmittels je eine Dichtungsanordnung (66; 76) vorgesehen ist.
12. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (6; 66; 76) als Dichtelement eine Flach- und/oder Schnurdichtung aufweist.
13. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (6; 66; 76) ein Dichtelement (7; 67; 77) aufweist, welches dem auf der Außenseite des Sammelkastens (2; 62; 72) verwendeten Dichtelement entspricht.
14. Sammelkasten nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden (5; 65; 75) eine Rinne ausgebildet ist, in die das Dichtelement (7; 67; 77) eingelegt ist, und dass am Kastenelement (3; 63; 73) eine annähernd der Breite der Rinne entsprechende Fläche vorgesehen ist, die zumindest teilweise am Dichtelement (7; 67; 77) anliegt, oder dass im Kastenelement eine Rinne ausgebildet ist, in die das Dichtelement eingelegt ist, und dass am Boden eine annähernd der Breite der Rinne entsprechende Fläche vorgesehen ist, die zumindest teilweise am Dichtelement anliegt.
15. Sammelkasten nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche als sich in Längsrichtung des Sammelkastens (2) in Richtung des Bodens (5) beziehungsweise des Kastenelements erstreckender Vorsprung (9) ausgebildet ist.
6. Verwendung eines Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als Wärmetauscher (1), insbesondere Kühler, einer Kraftfahrzeug- Kühlanlage.
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