DE4112431A1 - Rohr-boden-verbindung eines waermetauschers, verfahren zur herstellung einer solchen rohr-boden-verbindung und anwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohr-Boden-Ver­ bindung eines Wärmetauschers mit metallischen Rundrohren, die in Öffnungen eines Rohrbodens aus Kunststoff eines Sammlers flüssigkeits- und gasdicht unter radialem Preßsitz eingreifen, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Eine sol­ che Rohr-Boden-Verbindung ist aus der EP-B-01 08 958 bekannt. Diese Vorveröffentlichung setzt solche Wasserkästen voraus, bei denen der aus Kunststoff bestehende Boden integraler Bestand­ teil des Wasserkastens ist. Ein flüssigkeits- und gasdichter radialer Preßsitz zwischen den Rundrohren und den Öffnungen des Wasserkastens soll dabei dadurch gewonnen werden, daß die Öff­ nungen mit Untermaß in bezug auf die Außendurchmesser der Rund­ rohre ausgebildet werden und nach Einpressen der Rundrohre in diese Öffnungen ein Wechselspiel zwischen der Elastizität der zusammengedrückten Rundrohre und der Elastizität/Plastizität des Kunststoffmaterials des Rohrbodens entsteht. Außerhalb des Rohrbodens springt dabei das Rohrende etwas weiter radial auf als in der Eingriffsstrecke innerhalb des Rohrbodens, so daß eine gewisse axiale Sicherung gegen Verschieben des Rundrohres im Rohrboden entsteht. Der radiale Überstand des Rundrohres au­ ßerhalb des Rohrbodens ist dabei jedoch regelmäßig sehr klein, und zwar im Bereich kleiner Bruchteile der Wandstärke des Rund­ rohres. Diese relativ geringe Sicherung reicht manchmal nicht aus, wenn das Rundrohr relativ stark in axialer Richtung in bezug auf den Rohrboden beansprucht wird. Um hier einem Freibrechen des Preßsitzes vorzubeugen, hat man in der genann­ ten EP-B-01 08 958 zusätzlich in Betracht gezogen, den Preßsitz noch durch eine dem Rohrboden gegenüberliegende Sägezahnverzah­ nung zu verstärken und dabei die Freiräume der Verzahnung mit einem aushärtbaren Dichtmittel aufzufüllen.

In Fig. 1 der FR-A-25 85 120 ist ferner offenbart, ein offenbar zunächst lose in einen Rohrboden aus Kunststoff eingestecktes Rohrende mittels eines entsprechend geformten Aufweitdornes gegen den Rohrboden zu erweitern und dann den Wasserkasten durch einen gesonderten Deckel zu schließen. Er­ kennbar kommt es dabei aber auch nur zu einer sehr geringen axialen Sicherung der Rohrenden im Rohrboden gegen Verschie­ bung, da der Durchmesserunterschied der Rohrenden innerhalb des Rohrbodens und in den innen und außen angrenzenden Rohrberei­ chen lediglich dadurch entsteht, daß innerhalb des Rohrbodens ein Widerstand durch das Material des Rohrbodens aufgebracht wird, welcher bei der Aufweitung ein geringeres Aufweitungsmaß ergibt als außerhalb des Rohrbodens, wo dieser Widerstand nicht besteht. Auch hier hat man daher zur Sicherstellung der Abdich­ tung zusätzliche Maßnahmen vorgesehen, nämlich die Einbringung eines zusätzlichen Dichtmittels in einen Raum zwischen dem Rohrboden, einem am Rohrboden außen angeformten flanschartigen Kranz sowie einem Lamellenpaket, welches von den Rundrohren au­ ßerhalb des Wasserkastens getragen wird.

Bei beiden genannten bekannten Rohr- Boden-Verbindun­ gen ist immerhin der Innenquerschnitt der Rundrohre innerhalb des Rohrbodens frei von Einbauten. Einen derartigen Einbau zeigt beispielsweise die US-PS 47 39 828, nach der das Rohrende zusätzlich innen durch den Einbau abgestützt und gegen den ra­ dial außenliegenden Bereich der Bodenplatte gepreßt wird. Hier­ bei wird die Kriechstrecke gegenüber einseitigem Preßsitz ver­ doppelt und auch die axiale Haltekraft durch entsprechende Ver­ größerung der Haftflächen etwa verdoppelt (Haftflächen innen und außen). Diese Verbindungsweise erfordert relativ große Ein­ preßdrücke der Rohrenden in den jeweiligen Ringspalt zwischen innerer und äußerer Halterung des Rohrendes in der Bodenplatte sowie zusätzlich relativ große Wandstärke der Rohrenden, da es sonst bei den hohen Einpreßkräften zu Ausknickungen kommen kann.

Schließlich ist eine Rohr-Boden-Verbindung eines Wär­ metauschers mit metallischen Ovalrohren auf dem Markt (seitens der Firma Valeo, Paris, Frankreich), bei der die in Öffnungen eines Rohrbodens aus Kunststoff eines Sammlers mit extra aufge­ setztem Deckel eingreifenden Rohrenden zur Verankerung rund verformt werden. Diese relativ funktionssichere Verbindungsart setzt jedoch den Sonderfall von Ovalrohren voraus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei einem Wärmetauscher mit metallischen Rundrohren eine Rohr- Boden-Verbindung mit den Öffnungen des Rohrbodens aus Kunst­ stoff zu schaffen, die unter Vermeidung einer gesonderten radial innenliegenden Abstützung Zuverlässigkeit des radialen Preßsitzes und der in der Eingreifstrecke gegebenen Abdichtung mit zuverlässiger Sicherung gegen relatives Verschieben der Rohrenden und des Rohrbodens vereint und darüber hinaus im automatisierten Maschinentakt einfach herstellbar ist.

Die Erfindung betrifft dabei nicht nur die Rohr- Boden-Verbindung selbst, sondern auch ein zu deren Herstellung geeignetes Verfahren sowie eine bevorzugte Anwendung.

Zur Lösung der genannten Aufgabenstellung ist eine Rohr-Boden-Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 ausgezeichnet.

Die erfindungsgemäße Rohr-Boden-Verbindung setzt die an sich bekannte Maßnahme voraus, daß der Rohrboden durch min­ destens einen mit dem Rohrboden verbundenen Sammlerteil zum Sammler ergänzt ist. Auch entsprechen die Außendurchmesser und die Wandstärken der Rohre den derzeit üblichen Bemessungen. In an sich grundsätzlich neuer Weise wird jedoch eine Verengung der Rohrenden innerhalb der Öffnungen des Rohrbodens relativ zu den außerhalb des Rohrbodens anschließenden Bereichen der Rund­ rohre in einem solchen Ausmaß von 0,4 mm bis höchstens 3 mm vorgesehen, welches eine zuverlässige axiale Abstützung der Rohrenden innerhalb des Kunststoffmaterials der Bodenplatte er­ gibt. Das Mindestmaß von 0,4 mm ist dabei an die Haltekraft üb­ licher Kunststoffe, insbesondere Polyamid, abgestellt. Das Höchstmaß von 3 mm ist aus strömungstechnischen Überlegungen gewählt, um den Strömungsquerschnitt der Rundrohre innerhalb der Bodenplatte nicht zu sehr einzuschnüren.

Die erfindungsgemäße Rohr-Boden-Verbindung löst die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ohne zusätzliche Kleb- oder Dichtmittel zu benötigen.

Eine optimale Funktionsweise dieser erfindungsgemäßen Rohr-Boden-Verbindung erhält man, wenn die Rohre im Rohrboden mit axialem Preßsitz gehalten sind. Die Maßnahme nach Anspruch 3 ermöglicht es dabei, die Lage der innerhalb des Wasserkastens liegenden, den axialen Preßsitz innerhalb des Wasserkastens bewirkenden Schulter am Rohrende einzustellen, wobei bei dem später noch im einzelnen zu erörternden bevorzugten Herstel­ lungsverfahren auch Toleranzen zwischen Einpreßstempel und Öff­ nung des Rohrbodens ausgeglichen werden können.

Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, die axialen Haltekräfte in die ganze Wandstärke der Rundrohre au­ ßerhalb der Bodenplatte einzuleiten. Eine größere Einschnürung als um mehr als das Dreifache dieser Wandstärke erscheint dabei für viele Anwendungszwecke entbehrlich.

Die an sich bekannte Maßnahme des Anspruchs 5 erhöht die axiale Länge der Eingriffstrecke der Rundrohre im Rohrboden und wird im Rahmen der Erfindung dazu genutzt, die jeweils au­ ßerhalb des Wasserkastens angeordnete Hülse als Ort des Über­ gangs vom normalen Rundrohrquerschnitt in den eingeengten Quer­ schnitt innerhalb des Rohrbodens vorzusehen. Anspruch 6 be­ trifft eine Weiterbildung dieses Gedankens in Kombination mit dem des Anspruchs 2.

Die erfindungsgemäße Rohr-Boden-Verbindung kann bei einem einfachen Rohrbündel-Wärmetauscher Anwendung finden, bei dem definitionsgemäß die Rundrohre außerhalb des Wasserkastens frei von einer Wärmeübertragung fördernden Verrippung ausgebil­ det sind. Bevorzugt ist jedoch der Einsatz der erfindungsgemä­ ßen Rohr-Boden-Verbindung für den Fall, daß der Wärmetauscher ein Lamellen-Wärmetauscher oder ein Wärmetauscher mit einer an­ deren Art einer Verrippung ist. Für diesen Fall zeigen die An­ sprüche 11 und 12 bevorzugte Weiterbildungen.

Die relativen Festigkeiten nach Anspruch 12 lassen sich metallurgisch feststellen und sind Folgerungen des für die Herstellung der erfindungsgemäßen Rohr-Boden-Verbindung bevor­ zugten Herstellungsverfahrens, auf das noch einzugehen ist.

Mit dem Merkmal des Anspruchs 13 wird der axiale Preßsitz des Anspruchs 2 optimal mit dem geometrischen Mittel des Anspruchs 3 verwirklicht.

Die geometrische Anpassung der Gestaltung des Rohrbo­ dens an die erfindungsgemäße Art des Eingriffs der Rundrohre im Rohrboden nach Anspruch 14 fördert die der Erfindung zugrunde­ liegende Aufgabenstellung weiter.

Die zusätzlichen Abdichtungsmaßnahmen gemäß der Al­ ternative des Anspruchs 15 oder gemäß Anspruch 16 wirken unter Toleranzausgleich zusätzlich abdichtend, ohne bei dieser zu­ sätzlichen Abdichtwirkung auf gesonderte Kleb- oder Dichtstoffe zurückgreifen zu müssen.

Die Merkmale der Ansprüche 17 und 18 sind an sich be­ kannt. Gerade bei diesen an sich bekannten Materalien läßt sich die erfindungsgemäße Rohr-Boden-Verbindung vorteilhaft einset­ zen.

Das insbesondere zur Herstellung einer Rohr-Boden- Verbindung gemäß der Erfindung geeignete erfindungsgemaße Ver­ fahren nach Anspruch 19 zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß die Rohrenden zweimal hintereinander in ihrem radialen Maß verändert werden, und zwar zunächst verjüngt und dann wieder in geringerem Ausmaß erweitert. Zum Verjüngen kann man in an sich bekannter Weise eine entsprechende Außenform verwenden, während man zum anschließenden Erweitern ebenfalls an sich bekannte Aufweitdorne verwenden kann. Vorzugsweise wird die Verjüngung mittels einer drehenden Außenform bewirkt, die zugleich die Au­ ßenfläche des verjüngten Bereiches so glättet, daß diese Außen­ fläche frei von Längsriefen und dadurch geeignet für gute Dich­ tung wird. Geeignete Drehzahlen einer solchen drehenden Außen­ form liegen beispielsweise zwischen 100 und 1000 UpM, bei­ spielsweise bei 300 UpM. Allgemein bewirkt das abwechselnde Verjüngen und Wiederaufweiten der Rohrenden metallurgisch auch eine zusätzliche Härtung des Rohrmaterials in der Eingriffs­ trecke sowie an den Übergängen in die Rohrbereiche außerhalb der Verjüngung. Diese zusätzliche Härtung fördert weiter die axiale Verschiebesicherheit der Rohrenden in bezug auf den Rohrboden.

Die Verfahrensansprüche 22 und 23 betreffen speziell den Sonderfall der Herstellung eines Lamellen-Wärmetauschers. Bei einem solchen ist es üblich, die Rundrohre gegen das Lamel­ lenpaket mittels eines inneren Einpreßdornes aufzuweiten. Wenn dieses in üblicher Weise nicht, nur im Bereich des Lamellenpake­ tes, sondern über die ganze Rohrlänge erfolgt, äußert sich das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 19 sogar in einer dreifach aufeinanderfolgenden abwechselnden Deformierung des Durchmessers der Rohrenden, nämlich einer Aufweitung der Rohr­ enden zusammen mit dem übrigen Rohr beim Anpressen gegen das Lamellenpaket, dann einem Verjüngen der Rohrenden gemäß dem er­ sten Verfahrensschritt von Anspruch 19 und schließlich einem erneuten Aufweiten der Rohrenden gemäß dem Verfahrensschritt 3 von Anspruch 19. Diese dreifache radiale Verformung mit abwech­ selnder radialer Verformungsrichtung führt zu einer besonders ausgeprägten Materialverfestigung. Es ist bekannt, die Wärme­ übertragungsverhältnisse in Rundrohren eines Wärmetauschers da­ durch zusätzlich zu verbessern, daß in die Rundrohre ein soge­ nannter Turbulator eingesteckt wird. Es sind sehr verschiedene geometrische Konfigurationen derartiger Turbulatoren bekannt, die beispielsweise aus einem wendelförmigen Metallband, einem Streifen mit Ausstellern, einer scherengitterartigen Anordnung usw. bestehen können. Derartige Turbulatoren werden im allge­ meinen so lose in die Rundrohre eingesteckt, daß sie mit radi­ alem Sitz an der Innenwand der Rundrohre so eingeklemmt werden, daß sie nicht flattern oder klappern. Trotzdem besteht die Nei­ gung derartiger Turbulatoren, von der Strömung axial mitgenom­ men zu werden, wenn ihre Lage nicht axial gesichert ist. An­ spruch 24 nutzt dabei die Verjüngung der Rohrenden gemäß dem ersten Verfahrensschritt aus, um diese axiale Sicherung mit zu gewährleisten.

Anspruch 25 betrifft einen besonders wichtigen Anwen­ dungsfall von Rohr-Boden-Verbindungen gemäß der Erfindung bzw. von nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Rohr- Boden-Verbindungen sehr hoher Stückzahl. Bei derart hoher Stückzahl amortisieren sich die Werkzeugkosten, und zwar insbe­ sondere für die Spritzwerkzeuge für die Kunststoff-Bodenplat­ ten, aber auch für die verschiedenen Einschnür- und Aufweitein­ richtungen, besonders gut.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Rohrboden, der zur Herstellung der Rohr-Boden-Verbindung gemäß der Erfindung ge­ eignet ist;

Fig. 2 unter Verwendung eines Rohrbodens gemäß Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 1 einer kompletten Rohr- Boden-Verbindung zwischen einem Rundrohr und dem Rohrboden unter gestrichelter Einzeichnung eines zur Herstellung der Rohr-Boden-Verbindung geeigneten Aufweitdornes;

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Schnittdarstellung, jedoch mit axial tiefer eingetriebenem Aufweitdorn;

Fig. 4a, 4b und 4c auf die strichpunktiert gezeich­ nete Achse jeweils einer Öffnung im Rohrboden bezogene radiale Teilschnitte des jeweiligen Öffnungsbereichs im Rohrboden mit unterschiedlicher geometrischer Gestaltung der Eingriffsfläche mit dem nicht dargestellten Rundrohr; und

Fig. 5 unter Bezug auf die grundsätzliche Geometrie von Fig. 2 bzw. Fig. 3 einen in der Rohr-Boden-Verbindung ein­ gebauten Turbulator.

Der in den Fig. 1 bis 3 ersichtliche Rohrboden 2 hat einen plattenförmigen Hauptkörper 4, über den Öffnungen 6 glei­ chen runden lichten Querschnitts verteilt sind. Ein bevorzugtes Verteilungsmuster ist aus Fig. 1 zu ersehen und entspricht der Bündelanordnung eines Rohrbündel- oder Lamellen-Wärmetauschers. Dabei sind die Öffnungen 6 in Reihen längs der langen Seite des rechteckigen Rohrbodens angeordnet, wobei in benachbarten Rei­ hen die Öffnungen 6 auf Lücke gegeneinander versetzt sind. Zu beiden Seiten jeder Öffnung 6 erstrecken sich hülsenförmige Fortsätze 8, die gleich ausgebildet sind. Ihre Wandstärke ent­ spricht dabei mindestens der Dicke des Hauptkörpers 4 des Rohr­ bodens 2.

Der sammlerseitige Fortsatz 8 ist durch einen kragen­ artigen Ansatz 10 verlängert, dessen Wandstärke kleiner als die des Fortsatzes 8 ist und dabei zweckmäßig auch kleiner als die Wandstärke des Hauptkörpers 4 bemessen ist. Im unverformten Zustand des Rohrbodens 2 hat die jeweilige Öffnung 6 eine zylindrische Innenfläche über die ganze axiale Länge des Haupt­ körpers 4 mitsamt der Fortsätze 8 und des Ansatzes 10.

Die sammlerseitige Seite des Rohrbodens 2 ist in den Fig. 2 und 3 die obere Zeichnungsseite, in der ein nicht darge­ stellter Sammlerteil ergänzt zu denken ist, mit welchem der Rohrboden 2 zu einem ebenfalls im ganzen nicht dargestellten Sammler ergänzt werden kann.

Auf der dem Sammler abgewandten Seite des Rohrbodens 2, in der Darstellung der Fig. 2 und 3 also in der unteren Dar­ stellungsseite, ist der hülsenförmige Fortsatz 8 innen vorzugs­ weise mit einer konischen Rohreinlauffläche 12 ausgebildet, die sich maximal über die ganze axiale Länge des Fortsatzes 8, zweckmäßig jedoch von der Außenseite des Fortsatzes aus nur über ein geringeres Längenmaß desselben erstreckt. Die gezeich­ nete Längenerstreckung ist dabei in maßstabgerechter Interpre­ tation bevorzugt (ca. 2/3 bis 3/4 der Länge des Fortsatzes). Insoweit ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform die obige Aussage zu modifizieren, daß bei unverformter Gestalt der Bodenfläche auch in dem genannten Fortsatz die Innenfläche der Öffnung zylindrisch sei.

Der Rohrboden 2 mitsamt Fortsätzen 8 und Ansätzen 10 ist ein Spritzgußteil aus Kunststoff, vorzugsweise aus glas­ faserverstärktem Polyamid.

In die Öffnungen 6 des Rohrbodens 2 greift je ein metallisches Rundrohr 14 mit seinen Rohrenden 16 so ein, daß sammlerseitig das äußere Ende 18 des jeweiligen Rohrendes 16 noch über den Ansatz 10 axial hinausreicht. Auf der dem Sammler abgewandten Seite des Rohrbodens trägt das Rundrohr 16 ein Paket von Lamellen 20, gegen die das Rundrohr 14 zur Herstel­ lung eines mechanisch festen und gut wärmeleitenden radialen Preßsitzes insgesamt radial invariant aufgeweitet ist. Dabei kommt die Außenfläche 22 des Rundrohres in reibschlüssigen Ein­ griff mit Krägen 24 der Lamellen, welche die Außenfläche des Rundrohres umgreifen.

In der in den Fig. 2 oder 3 dargestellten Endmontage­ art sind die Rundrohre 16 innerhalb der jeweiligen Öffnung 6 mit axialem Preßsitz einerseits zwischen einer umlaufenden Anlagefläche 26 an der Rohreinlauffläche 12 und andererseits einer umlaufenden Anlagefläche 28 am Ansatz 10 gehalten. Die Anlageflächen 26 und 28 sowie eine diese Anlageflächen verbin­ dende mittlere Anlagezone 30 im Bereich des Hauptkörpers 4 sowie des sammlerseitigen Fortsatzes 8 beschreiben die Ein­ griffstrecke des Rundrohres 14 im Rohrboden 2. Im Bereich der Anlagezone 30 ist dabei das Rundrohr 14 gegenüber den äußeren Enden 18 bzw. dem mit den Lamellen 20 verbundenen sammlerfernen Rundrohrbereich um mindestens 0,4 und höchstens 3 mm im Außen­ durchmesser eingeschnürt. Man erkennt dabei aus den Fig. 2 und 3 auch, daß das Maß der Einschnürung mehr als die einfache Wandstärke des Rundrohres, jedoch weniger als das Dreifache dieser Wandstärke beträgt.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Rundrohre 14 in einem ersten Verfahrensschritt zur Verbindung mit den Lamellen 20 radial aufgeweitet sind, und zwar zweckmäßig über die ganze axiale Rohrlänge gleichmäßig. Dabei kommt es lediglich zu einer ganz geringfügig kleineren Aufweitung im Bereich des radialen Widerstandes des Lamellenpaketes im Vergleich zu den außen freien Bereichen des jeweiligen Rundrohres. Dieser Durchmesser­ unterschied ist von lediglich sekundärer Bedeutung.

Anschließend daran wird das Rohrende 16 durch eine nicht gezeigte rotierende Außenform verjüngt, die nur im Bereich des jeweiligen Rohrendes 16 angreift.

Schließlich erfolgt eine erneute Aufweitung mittels des in den Fig. 2 bzw. 3 gestrichelt dargestellten abgestuften Aufweitdornes 32. Dieser hat eine axialsymmetrische Gestalt mit einer Betätigungsstange 33, die sich in drei Arbeitsabschnitte 34, 36 und 38 axial fortsetzt, welche jeweils geringeren Durch­ messer haben und jeweils über eine konische Übergangszone 40 bzw. 42 aneinander anschließen. Schließlich ist auch der der Betätigungsstange 33 fernste Abschnitt 38 mit einem konischen Auslaufende 44 versehen.

Der Außendurchmesser des Arbeitsabschnittes 38 ent­ spricht etwa (gegebenenfalls bei kleinem Untermaß) dem Innen­ durchmesser des Rohrendes 16 nach dessen Verjüngung. Das Aus­ laufende 44 dient dabei als Einführhilfe. Der Außendurchmesser des Arbeitsabschnittes 36 ist etwas größer gewählt als der schließliche Innendurchmesser des Rundrohres 14 im Bereich der Anlagezone 30, also der endgültigen Rohreinschnürung, welche sich über den Bereich der Anlagefläche 26 in den normalen Durchmesser des Rundrohres 14 erweitert (von der Modifikation beim Aufweiten an das Lamellenpaket einmal abgesehen). Im Be­ reich der Anlagefläche 26 ist demzufolge eine erste Abstützflä­ che zur Herstellung eines axialen Preßsitzes des Rundrohres 14 in der Bodenplatte 2 geschaffen. Die entgegenwirkende zweite Anlagefläche 28 wird durch Wechselwirkung der Übergangszone 40 mitsamt des ersten Arbeitsabschnittes 34 mit dem Ansatz 10 her­ gestellt. Dabei kann man unterschiedliche Eingriffsarten je nach der in den Fig. 2 und 3 verschieden dargestellten Ein­ greiftiefe des Aufweitdornes 32 erreichen. Fig. 2 betrifft da­ bei eine Möglichkeit, ohne seitliche Verdrängung des Ansatzes 10 auszukommen, während dieser Ansatz bei der Arbeitsweise nach Fig. 3 konisch nach außen abgedrängt ist. Zwischen diesen bei­ den dargestellten Grenzfällen sind alle Zwischenfälle möglich, die dabei Toleranzunterschiede zwischen Aufweitdorn 32 und Form der Bodenplatte 2 bzw. der Kontur der jeweiligen Öffnung 8 aus­ gleichen können.

Bei 46 kommt es bei dieser Herstellungsweise zu einer kleinen Innenausbeulung des Rundrohres 14 zwischen dessen ein­ geschnürtem Bereich an der Anlagezone 30 und dem sich im Bereich der Anlagefläche 26 anschließenden erweiterten Bereich, ohne daß dadurch die Funktionstüchtigkeit der Rohrverbindung wesentlich beeinträchtigt wird oder gar besondere Dicht- und Klebemittel erforderlich werden.

Während bei der bisher beschriebenen Gestaltung des Rohrbodens dessen Öffnungen 6 innen zylindrisch geformt sind, gegebenenfalls mit Modifikation durch die Rohreinlauffläche 12, sehen die Fig. 4a bis 4c drei Möglichkeiten vor, im Bereich der Anlage 32 die Eingriffsverhältnisse zwischen Rundrohr 14 und Rohrboden 2 noch im Hinblick auf mögliche Toleranzunterschiede zwischen Innenmaß der Öffnungen 6 und Außenmaß der Rundrohre 14 in deren eingeschnürtem Bereich zu verbessern. Das Außenmaß der Rundrohre im eingeschnürten Bereich ist dabei auch eine Folge von Toleranzen des jeweils verwendeten Aufweitdornes 32. Auch Toleranzen der Rohrwandstärke können dabei eine Rolle spielen. Um derartige Toleranzen auszugleichen, ist gemäß Fig. 1 die Anlagezone 30 mit einer schräg umlaufenden Abstufung 46 verse­ hen. Diese ist nach der alternativen Lösung von Fig. 4b durch eine Konizität 48 und nach der weiteren Alternative von Fig. 4c durch eine umlaufende dreieckförmige Dichtlippe 50 ersetzt. In allen drei Fällen der Fig. 4a bis 4c ist dabei das Maß der radialen Durchmesseränderung der Innenfläche der Anlagezone 30 maximal 0,2 mm.

Fig. 5 schließlich zeigt einen lose in das Rundrohr 14 eingeschobenen Turbulator 52, welcher gegen axiale Verschie­ bung an dem Übergangsbereich des Rundrohres 14 in seiner An­ schnürung im Bereich der Anlagefläche 26 gehalten ist. Der Tur­ bulator 52 stellt hier rein beispielsweise eine an sich be­ kannte Bauform mit einem geradlinigen ebenen Blechstreifen 54 dar, aus dem halbkreisförmige Lappen 56 beispielsweise jeweils um einen rechten Winkel ausgestellt sind.

Zu den Fig. 3 und 4 ist noch nachzutragen, daß der Übergang des Rundrohres in den verjüngten Bereich bereits un­ mittelbar anschließend an die letzte Lamelle 20 an das Lamel­ lenpaket einsetzt.

Claims (25)

1. Rohr-Boden-Verbindung eines Wärmetauschers mit metal­ lischen Rundrohren (14), die in Öffnungen (6) eines Rohrbodens (2) aus Kunststoff eines Sammlers flüssigkeits- und gasdicht unter radialem Preßsitz eingreifen, im Bereich ihrer Eingriff­ strecke in den Rohrboden (2) konzentrisch verringerten Außen- und Innendurchmesser im Vergleich mit ihrem sammlerseitigen äußeren Ende (18) und ihrem außerhalb des Sammlers fortgeführ­ ten Bereich als Rundrohr haben und im Bereich ihrer Eingriff­ strecke in dem Rohrboden (2) von dem in den Rundrohren (14) geführten Wärmetauschfluid frei beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet
daß die Rundrohre (14) bei einem Außendurchmesser von 5 bis 9 mm außerhalb des Sammlers und einer Wandstärke von 0,2 bis 0,6 mm im Bereich ihrer Eingriffstrecke in den Rohrboden (2) mindestens einen um mindestens 0,4 mm und höchstens um 3 mm verringerten Außendurchmesser im Vergleich mit ihrem Außen­ durchmesser in ihrem außerhalb des Sammlers fortgesetzten Bereichs als Rundrohr haben, und
daß der Rohrboden (2) durch mindestens einen mit dem Rohrboden verbundenen Sammlerteil zum Sammler ergänzt ist.

2. Rohr-Boden-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rundrohre (14) im Rohrboden (2) mit axi­ alem Preßsitz gehalten sind.

3. Rohr-Boden-Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundrohre (14) an ihren samm­ lerseitigen Rohrenden (16) außen durch kragenartige Ansätze (10) an einem plattenartigen Hauptkörper (4) des Rohrbodens (2) abgestützt sind, die geringere radiale Festigkeit als das Rohr­ bodenmaterial im plattenartigen Hauptkörper (4) des Rohrbodens (2) haben.

4. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung des Außendurch­ messers der Rundrohre (14) im Vergleich mit ihrem Außendurch­ messer in ihrem außerhalb des Sammlers fortgesetzten Bereich als Rundrohr das Ein- bis Dreifache der Wandstärke der Rund­ rohre beträgt.

5. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrboden (2) längs der Eingriffstrecke der Rundrohre (14) in den Rohrboden (2) beidseitig von dessen plat­ tenförmigem Hauptkörper (4) mit hülsenförmigen Fortsätzen (8) versehen ist, deren Wandstärke mindestens gleich der Wandstärke des plattenförmigen Hauptkörpers (4) ist, und
daß der Übergang des verringerten Außendurchmessers der Rundrohre (14) im Bereich deren Eingriffstrecke in den Rohrboden (2) in deren Außendurchmesser im außerhalb des Samm­ lers fortgesetzten Bereich als Rundrohr (14) innerhalb der sammlerfernen hülsenförmigen Fortsätze (8) des Rohrbodens (2) angeordnet ist.

6. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kragenartigen Ansätze (10) mit geringerer Wandstärke als die sammlerseitigen hülsen­ förmigen Fortsätze (8) an diese in axialer Richtung der Rund­ rohre (14) anschließen.

7. Rohr-Boden-Verbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der hülsenförmigen Fortsätze (8) beiderseits des plattenförmigen Hauptkörpers (4) des Rohr­ bodens (2) gleich ist.

8. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein Rohrbün­ del-Wärmetauscher ist.

9. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein Lamellen- Wärmetauscher ist (Fig. 2 und 3).

10. Rohr-Boden-Verbindung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die außerhalb des Sammlers verlaufenden Rund­ rohre (14) gegen ein Paket von Lamellen (20) in radialen Preß­ sitz aufgeweitet sind.

11. Rohr-Boden-Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verringerung des Außendurchmes­ sers der Rundrohre (14) am axialen Ende des Pakets der Lamellen (20) ansetzt.

12. Rohr-Boden-Verbindung nach Anspruch 10 oder 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rohrmaterial im Bereich der Ein­ griffstrecke der Rundrohre (14) in den Rohrboden (2) eine durch Aufweiten, Verjüngen und erneutes Aufweiten bedingte höhere Festigkeit als im Bereich nur einmal gegen das Paket der Lamel­ len (20) aufgeweiteter Rundrohre (14) außerhalb des Sammlers hat.

13. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die sammlerseitigen Rohrenden (16) gegen die kragenartigen Ansätze (10) aufgeweitet sind.

14. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrboden bzw. die sammler­ fernen hülsenförmigen Fortsätze (8) mit konischen Rohreinlauf­ flächen (12) geformt sind, an denen sich die Außendurchmesser der Rundrohre (14) verändern.

15. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) des Rohrbo­ dens (2) in axialer Richtung im lichten Durchmesser mit minde­ stens einer Abstufung (46) bei maximal 0,2 mm Durchmesserdiffe­ renz oder einer dieser Durchmesserdifferenz entsprechend vari­ ierenden Konizität (48) ausgebildet sind.

16. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) des Rohrbo­ dens (2) mit einer umlaufenden Dichtkante (50) mit einer radi­ alen Höhe von maximal 0,2 mm versehen sind.

17. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundrohre (14) aus Cu, Al oder Legierungen dieser Metalle bestehen, vorzugsweise AlMu1.

18. Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrboden (2) aus einem glasfaserverstärkten Polyamid besteht.

19. Verfahren zum Herstellen einer Rohr-Boden-Verbindung eines Wärmetauschers mit metallischen Rundrohren (14) und einem Rohrboden (2) aus Kunststoff eines Sammlers, insbesondere zum Herstellen einer Rohr-Boden-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch die Folge folgender Schritte:

• 1. die Rohrenden (16) werden verjüngt;
• 2. der Rohrboden (2) wird auf die verjüngten Rohrenden (16) aufgeschoben;
• 3. die in den Rohrboden (2) ein- und gegebenenfalls diesen durchgreifenden Rohrenden (16) werden gegen den Rohrboden (2) um ein geringeres Maß als die Verjüngung der Rohrenden (16) im ersten Verfahrensschritt wieder aufgeweitet;
• 4. der Rohrboden (2) wird zum Sammler ergänzt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Verjüngen der Rohrenden mittels einer drehenden Außen­ form vorgenommen wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Verjüngen der aus dem Paket von Lamellen (20) überstehenden Rohrenden (16) ein konischer Übergangsbe­ reich (an 26) vorgeformt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 zum Her­ stellen eines Lamellen-Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufschieben des Rohrbodens (2) auf die verjüngten Rohrenden (16) das metallische Rundrohr (14) gegen ein Paket von Lamellen (20) aufgeweitet und dann die aus diesem Lamellen­ paket herausragenden freien Rohrenden (16) verjüngt werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verjüngen der über das Lamellenpaket überstehenden Rohrenden (16) bereits vom Ansatz des Lamellenpaketes an vorge­ nommen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23 zur Her­ stellung einer Rohr-Boden-Verbindung eines solchen Wärmetau­ schers, in dessen metallische Rundrohre jeweils ein Turbulator eingesteckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Turbulator in die Rundrohre vor dem Verjüngen von deren Rohren­ den eingesteckt wird.

25. Anwendung eines Wärmetauschers mit einer Rohrverbin­ dung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 oder mit einer nach dem Verfahren durch einen der Ansprüche 19 bis 24 hergestellten Rohrverbindung als Heizungswärmetauscher für Kraftfahrzeuge.