DE4229393C2 - Wärmetauscher mit einer Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit einer Steckerverbindung.

Aus der DE 38 33 262 A1 ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem der Wasserkasten und der Rohrboden, jeweils aus Kunststoff, durch eine Steckverbindung miteinander verbunden sind. Diese besteht aus einer umlaufenden, Rinne und einem umlaufenden, in die Rinne eingreifenden Flansch, wobei Flansch und Rinne miteinander verklebt sind. Die Außenwand der Rinne ist als Rasthaken ausgebildet, der nach Abbinden des Klebers abgebrochen wird. Zum Abdichten dient eine Dichtleiste, die in eine Nut des Flansches eingreift.

Bei einem weiteren Wärmetauscher gemäß DE 32 22 278 C3 ist der Rohrboden aus verhältnismäßig dünnwandigem Metall ausgeführt. Sein Flansch ist mit einem U-förmigen Querschnitt versehen, der in eine Rinne des Wasserkastens aus Kunststoff eingreift. Dieser weist Rastfinger auf, die den Flansch von unten umfassen. Außerdem ist ein zusätzliches Dichtelement zwischen Rohrboden und Wasserkasten vorgesehen.

Bei diesen Ausführungsformen erweist es sich als nachteilig, daß die ineinandergreifenden Teile eine hohe Maßgenauigkeit aufweisen müssen bzw. eine Klebeverbindung oder ein zusätzliches Dichtelement benötigen, damit die notwendige Dichtheit gewährleistet ist.

Auf die Steckverbindung wirken im Betrieb dazuhin sehr hohe thermische und mechanische Kräfte, die ein Verschieben der ineinandergesteckten Teile und damit Undichtheit bewirken können.

Die Verklebung erfordert einen zusätzlichen Arbeitsaufwand und kann auch durch Alterung des Klebers ein allmähliches Undichtwerden der Steckverbindung bewirken.

Klebstoffe und Gummidichtungen sind zusätzliche Werkstoffe, die die Materialvielfalt erhöhen und das Recycling und die Entsorgung erheblich stören.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Steckver­ bindung der eingangs genannten Art, die einfach und wirt­ schaftlich herstellbar ist, bei der Rohrboden und Wasserkasten ohne zusätzliche Dichtstoffe direkt miteinander verbunden werden und eine flüssigkeitsdichte Verbindung gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst. Die erfindungsgemäße Verzahnung zwischen Rohrboden und Wasser­ kasten verhindert eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen, so daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung erhalten bleibt. Beim Zusammenstecken der Teile wird gewährleistet, daß die umlaufende Dichtleiste jeweils mit der umlaufenden Dichtnut übereinstimmt. Die Verzahnung von zwei parallelen Seiten bewirkt also die Übereinstimmung zwischen Dichtnut und Dichtleiste der dazu senkrechten Seiten. Ohne diese Anpassung müßten die Teile in einer wesentlich erhöhten Maßgenauigkeit gefertigt werden.

Die in den Unteransprüchen gekennzeichneten Merkmale sind weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

So ist für das Verhältnis der Teilung der Verzahnung und der Teilung der Durchgangsbohrungen für die mit dem Rohrboden Ver­ bundenen Rohre ein ganzzahliges Vielfaches vorgesehen. Damit lassen sich bei der Herstellung verschieden großer Rohrböden gleiche Werkzeuge in modularer Ausführung verwenden.

Die zusätzliche Haltenut dient zur Aufnahme einer Nasenleiste, so daß sich im ineinandergesteckten Zustand zusammen mit den übrigen ineinandergreifenden Teilen eine schwenkfeste Verbindung ergibt. Der Wasserkasten steht unter hohem Innendruck, pulsiert und versucht sich aufzublähen, so daß auf die Steckverbindung verschwenkende Kräfte wirken, die versuchen, die ineinandergesteckten Teile gegeneinander zu ver­ schieben.

Diese Schwenk- und Verschiebebewegung wird durch die erfindungs­ gemäße Ausführung ohne Notwendigkeit einer Verklebung sicher verhindert.

Dazu dient auch das umlaufende Rastorgan, das gleichzeitig als Klemm- und Haltering ausgebildet ist, der durch seine geschlos­ sene Ausführung den Rohrboden und den Wasserkasten sicher mit­ einander verspannt.

Die Einschnitte an Rinne und Flansch weisen erfindungsgemäß eine verschiedene Tiefe auf, was zu einer Erhöhung der Scherfestig­ keit führt und die Aufnahme von größeren Querkräften erlaubt. Die Trennwände des Wasserkastens bzw. Ausgleichsbehälters sind an ihrem freien Ende mit einem abgesetzten Ansatz versehen, der in Form einer Nut-Federverbindung in einen Schlitz des Rohrboden eingreift. Der Eingriff kann dabei entweder als Gleit- oder Presspassung ausgeführt werden.

Durch die Trennwände ist die Unterteilung des Wärmetauschers in getrennt regelbare Bereiche auf bekannte Weise möglich.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann der Rohrboden entweder mit einem umlaufenden Flansch oder einer, umlaufenden Rinne versehen sein. Diese Rinne entspricht dem Profil des Wasserkastens und damit lassen sich zwei Rohrboden ineinander stecken, so daß eine modulare Aneinanderreihung von Wärmetauschern zur Erhöhung der Übertragungsleistung möglich ist Ebenso lassen sich mehrere Wärmetauscher durch passende Kupplung stücke miteinander verbinden.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung, die mit üblichen Ferti­ gungseinrichtungen hergestellt werden kann und eine einfache Montage erlaubt, läßt sich auch bei anderen Bauteilen, wie z. B. beim Ausgleichsbehälter für das Kühlwasser vorteilhaft verwenden.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Teilschnitt durch eine Steckverbindung nach Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3-5 Teilschnitte durch Ausführungsbeispiele einer Aneinanderreihung von zwei Wärmetauschern, schematisch.

Der in Fig. 1 teilweise dargestellte Wärmetauscher 1 weist einen Wasserkasten 2 aus Kunststoff auf, der über eine Steckverbindung 3 mit einem Rohrboden 4 aus Kunststoff verbunden ist. Im Rohrboden 4 sind in bekannter Weise die Wärmetauscher-Rohre 5 in Durchgangsbohrungen 5′ befestigt und er ist an seinem Rand mit einer umlaufenden Rinne 6 versehen. In eine Dichtnut 9 von Rinne 6 greift die Dichtleiste 7 von einem Flansch 8 ein, der am Außenrand von Wasserkasten 2 umlaufend angeordnet ist.

Parallel zur Dichtnut 9 verläuft im Rohrboden 4 eine umlaufende Haltenut 10, in die eine an der Innenwand von Flansch 8 angeordnete Nasenleiste 11 eingreift.

Sowohl die Dichtnut 9 und Haltenut 10 als auch die beiden Einschnitte 12 und 13 im Flansch 8 weisen eine verschiedene Tiefe auf und sind stufenförmig gegeneinander abgesetzt.

Die Außenwand 14 von Flansch 8 ist als umlaufendes Rastorgan 15 ausgebildet, dessen Rasthaken 15′ mit einem Vorsprung 16 von Rohrboden 4 zusammenwirkt und das gleichzeitig als Klemm- und Haltering zwischen Rohrboden 4 und Wasserkasten 2 dient.

Wie auch Fig. 2 zeigt, ist zwischen Rinne 6 und Flansch 8 eine umlaufende Verzahnung 17 vorgesehen und dabei ist der Flansch 8 an seiner Außenwand 14 mit nach innen gerichteten, kammartigen Rippen 18 versehen, die in Einbuchtungen 19 von Rinne 6 eingreifen.

Eine Schräge 21 an Rohrboden 4 und Schräge 22 an Flansch 8 dienen zum bequemen Zusammenfügen der Steckverbindung 3.

Für das Verhältnis der Teilung T₁ der Verzahnung 17 und der Teilung T₂ der mit dem Rohrboden 4 verbundenen Rohre 5 ist ein ganzzahliges Vielfaches vorgesehen.

Wie Fig. 1 zeigt, weist die Trennwand 23 im Wasserkasten 2 an ihrem freien Ende einen abgesetzten Teil, d. h. eine Feder 24 auf, die in eine Nut 25 im Rohrboden 4 eingreift. Je nach Bedarf kann diese Nut-Federbindung mit einer Gleit- oder Press­ passung versehen sein.

Fig. 3 zeigt eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung, bei der zwei oder mehrere Wärmetauscher 1 und 27 modulartig inein­ ander gesteckt werden können.

Zu diesem Zweck ist der Rohrboden 4, wie oben beschrieben, mit einer Rinne 6 versehen. Ein weiterer Rohrboden 28 weist jedoch einem Flansch 8 auf, der somit mit Rinne 6 von Wärme­ tauscher 1 zusammengefügt werden kann.

Damit wird auf einfache Weise eine Aneinanderreihung von Wärme­ tauschern und damit Erhöhung der Übertragungsleistung erzielt. Anstelle von zwei können auf diese Weise auch mehrere Wärme­ tauscher aneinandergefügt werden.

Fig. 4 zeigt zwischen den beiden Wasserkästen 2 ein als Ausgleichsbehälter 29 ausgebildetes Kupplungsstück 30, das beidseitig Flansche 8 aufweist. In diese lassen sich die Rinnen 6 von Rohrböden 4 einstecken, die wieder Teile von Wärmetau­ schern 1 bilden.

Im Kupplungsstück 30 sind Trennwände 31 mit Durchbrüchen 32 und mit Nut-Federverbindungen 24, 25 mit Rohrböden 4 sowie eine dazu senkrechte Zwischenwand 33 vorgesehen.

Der Ausgleichsbehälter 29 überragt bei waagrechter Lage der Wärmetauscher 1 die Wasserkästen 2 und bildet somit Aus­ gleichsräume 29. In diese münden die Bohrungen 34 von mindestens einem Anschlußstutzen 35, so daß der Ausgleichsbehälter 29 mit Ein/Auslaßanschlüssen für getrennte Wasserkreisläufe ver­ sehen ist.

Durch die modulartige Aneinanderreihung von beliebig vielen Wärmetauschern 1 lassen sich die Rohre 5 kurz halten, so daß ihre Wärmedehnung ein bestimmtes Maß nicht überschreitet und somit die sichere Verbindung Rohrboden 4/Rohr 5 gewährleistet ist.

Fig. 5 zeigt die Aneinanderreihung von Wärmetauschern 1 mit einem gekrümmten Kupplungsstück 36, das wieder beidseitig Flansche 8 aufweist und somit mit Rohrböden 4 verbunden werden kann. Dabei läßt sich eine Aneinanderreihung von Wärmetauschern 1 den räum­ lichen Erfordernissen beim Einbau anpassen.

Claims (9)

1. Wärmetauscher mit einer Steckverbindung (3) zwischen einem Kunststoffrohrboden (4) und einem Kunststoffwasserkasten (2),
wobei der Rand des Wasserkastens (2) mit einem umlaufenden Flansch (8) versehen ist, dessen Außenwand (14) als umlaufendes Rastorgan in Form von Resthaken (15) ausgebildet ist und der Flansch (8) eine Dichtleiste (7) aufweist
wobei der Rand des Rohrbodens (4) mit einer umlaufenden Rinne (6) versehen ist, in die die Dichtleiste (7) eingreift und
wobei die Steckverbindung (3) mit einer quer zu ihrer Längsrichtung eingreifenden Verzahnung (17) zwischen Flansch (8) und Rinne (6) versehen ist die an der Außenwand (14) des Flansches (8) nach innen gerichtete kammartige Rippen (18) aufweist, die in Einbuchtungen (19) der Rinne (6) eingreifen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Teilung T₁ der Verzahnung (17) und der Teilung T₂ der Durchgangsbohrungen (5′) für die Rohre (5) ein ganzzahliges Verhältnis vorgesehen ist.

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrboden (4) parallel zur Dichtnut (9) eine weitere Haltenut (10) vorgesehen ist, in die eine an der Innenwand von Flansch (8) angeordnete Nasenleiste (11) eingreift.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastorgan (15) als ein sich über den gesamten Umfang der Steckverbindung (3) erstreckender, umlaufender Klemmring ausgebildet ist.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtnut (9) und die Haltenut (10) im Rohrboden (4) und die an die Dichtleiste (7) angrenzenden Einschnitte (12, 13) im Flansch (8) eine stufenförmig abgesetzte Tiefe aufweisen.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Trennwänden (23) des Wasserkastens (2) und dem Rohrboden (4) eine Nut-Federverbindung vorgesehen ist, wobei die Feder (24) mit Gleit- oder Presspassung in die Nut (25) eingreift.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrboden (28) mit einer umlaufenden Rinne (6′) mit Dichtleiste (7) versehen ist, die mit dem Flansch (8′) eines zweiten Rohrbodens (4) eine Steckverbindung (3) bildet,

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsstück (30, 36) zu beiden Seiten mit je einer umlaufenden Rinne (6′) mit Dichtleiste (7) versehen ist, die mit dem Flansch (8′) eines Rohrbodens (4) eine Steckverbindung (3) bildet.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (30) mit den Rohrböden (4) als Ausgleichsbehälter (29) ausgebildet ist, dessen Ausgleichsräume (29′) über Bohrungen (34) mit Anschlußstutzen (35) verbunden ist.