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Die
Erfindung betrifft einen Sammler eines Wärmeübertragers,
insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Wärmeübertrager, insbesondere
einen Verdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.
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Durch
die
EP 1 192 402 B1 wurde
ein Wärmeübertrager, insbesondere ein Verdampfer
für eine Kraftfahrzeugklimaanlage bekannt. Der Verdampfer weist
einen Sammler auf, welcher einen Rohrboden zur Aufnahme von Rohrenden
sowie eine mit dem Rohrboden zu verbindende Endkammer aufweist. Die
Endkammer weist Längs- und/oder Quertrennwände
auf, welche mit dem Rohrboden einzelne Kammern abteilen. Endkammer
und Rohrboden werden miteinander verlötet, wobei sich sämtliche
Lötflächen, nämlich der umlaufende Randbereich
sowie die Trennwände in einer gemeinsamen Ebene befinden.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass Rohrboden und Endkammer
vor dem Verlöten nicht gegeneinander positionierbar sind.
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Durch
die
DE 10 2008
023 055 A1 der Anmelderin wurde ein Verdampfer bekannt,
welcher einen aus zwei durch Umformung hergestellten Blechteilen
aufgebauten Sammler aufweist. Eines der beiden Blechteile ist als
Rohrboden mit einer Vielzahl von Durchzügen ausgebildet,
in welchen Rohrenden eines Rohr/Rippen-Blockes aufgenommen werden. Das
andere der beiden Blechteile ist als Anschlussplatte ausgebildet
und weist eine Vielzahl von Öffnungen für die
Einspritzung und den Auslass von Kältemittel auf. In die
Anschlussplatte und in den Rohrboden sind Längs- und Quertrennwände
eingeformt, welche den Sammler in eine Vielzahl von Kammern unterteilen.
Anschlussplatte und Rohrboden sind im Bereich eines umlaufenden
Lotfalzes und im Bereich der sich stirnseitig kontaktierenden Trennwände
verlötet.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, einen
Sammler der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine einfache
Positionierung beider miteinander zu verlötender Blechteile
möglich ist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen
Wärmeübertrager der eingangs genannten Art mit
einem verbesserten Sammler auszustatten.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche
1 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Lötflächen zwischen den Trennwänden
in einer anderen Ebene als die umlaufenden Lötfalze angeordnet
sind. Die Lötflächen zwischen den Trennwänden liegen
also nicht in derselben Ebene, in welcher der umlaufende Lötfalz
von Boden- und Deckelteil angeordnet ist. Durch den Versatz der
Lötflächen gegenüber dem Lötfalz
ergibt sich der Vorteil, dass sich beide Blechteile, die miteinander
zu verlöten sind, zueinander positionieren. Damit entfällt
ein zusätzlicher Arbeitsschritt, d. h. das Herstellungsverfahren,
insbesondere die Vorbereitung der Teile für den anschließenden
Lötprozess wird vereinfacht.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
die Lötfalze in einer ersten Ebene und die Lötflächen
der Trennwände im Wesentlichen in einer zweiten Ebene angeordnet
sind, welche gegenüber der ersten Ebene parallel versetzt
ist. Zwischen den versetzten Lötflächen und dem
umlaufenden Lötfalz sind Übergänge verschiedener
Art vorgesehen, beispielsweise durch eine kontinuierliche Schräge
oder durch einen kurzen steilen Absatz. Für eine bessere
Verlötung an den Übergängen zum Lötfalz
können Ausrundungen oder Ausbuchtungen vorgesehen werden,
wodurch eine verbesserte Dichtlötung erzielt wird.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können
die Lötflächen und der umlaufende Lötfalz
V-förmig, d. h. in zwei geneigten, sich im Bereich der
Längsmittelebene des Sammlers schneidenden Ebenen angeordnet
sein. Eine Hälfte der Querwände bildet somit mit
einem benachbarten Lötfalz eine erste Ebene, und die zweite
Hälfte der Querwände bildet mit dem benachbarten
Lötfalz eine zweite Ebene. Auch durch diese V-Form erfolgt
eine Positionierung beider zu verlötender Blechteile.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Bodenteil
als Rohrboden mit Durchzügen zur Aufnahme von Rohren bzw.
Rohrenden ausgebildet. Dagegen ist das Deckelteil als Anschlussplatte
mit Anschlussöffnungen für ein Strömungsmedium
ausgebildet.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Deckelteil
als Umlenkplatte ausgebildet sein, welche in Verbindung mit einem
Rohrboden eine Umlenkung des Strömungsmediums in Tiefenrichtung,
d. h. von einer Rohrreihe in die andere bewirkt.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wärmeübertrager
als Verdampfer ausgebildet, d. h. der Sammler sowie die in ihn mündenden
Rohre werden von einem Kältemittel eines Kältemittelkreislaufs
durchströmt.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Lötflächen
der Trennwände im Rohrboden gegenüber dessen umlaufenden
Lötfalz abgesenkt, während gleichzeitig die Lötflächen
der Trennwände in der Anschlussplatte gegenüber
deren umlaufenden Lötfalz erhöht sind. Diese Variante
bietet vor allem fertigungstechnische, insbesondere umformtechnische
Vorteile bei der Umformung der Blechteile.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher
beschrieben, wobei sich weitere Merkmale und/oder Vorteile aus der
Beschreibung und/oder Zeichnung ergeben können. Es zeigen
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1 einen
Sammler, bestehend aus einer Anschlussplatte und einem Rohrboden,
als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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1a, 1b die
Anschlussplatte des Sammlers,
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1c, 1d den
Rohrboden des Sammlers,
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2 einen
Querschnitt durch den Sammler gemäß 1,
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2a, 2b jeweils
Schnitte durch die Quertrennwände von Anschlussplatte und
Rohrboden,
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3 einen
Längsschnitt durch den Sammler gemäß 1,
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3a, 3b jeweils
einen Schnitt durch die Längstrennwand von Anschlussplatte
und Rohrboden,
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4 eine
schematisierte Skizze für den Zusammenbau von Anschlussplatte
und Rohrboden,
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5a eine
Umlenkplatte mit Quertrennwänden in einer Ansicht von oben,
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5b die
Umlenkplatte in einer Ansicht von unten,
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5c die
Umlenkplatte im Schnitt durch eine Quertrennwand,
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6 einen
Sammler im Querschnitt als zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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6a, 6b jeweils einen Schnitt durch die Quertrennwände
von Anschlussplatte und Rohrboden,
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7 den
Sammler im Längsschnitt,
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7a, 7b jeweils
Schnitte durch die Längstrennwände von Anschlussplatte
und Rohrboden,
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8 einen
Sammler als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung im
Querschnitt,
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8a, 8b jeweils
Schnitte durch die Quertrennwand von Anschlussplatte und Rohrboden,
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9 einen
Längsschnitt durch den Sammler,
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9a, 9b jeweils
Schnitte durch die Längstrennwand von Anschlussplatte und
Rohrboden,
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10 einen
Sammler als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung im
Querschnitt,
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10a, 10b jeweils
Schnitte durch die Quertrennwand von Anschlussplatte und Rohrboden,
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11 einen
Längsschnitt durch den Sammler und
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11a, 11b jeweils
Schnitte durch die Längstrennwand von Anschlussplatte und
Rohrboden.
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1 zeigt
einen Sammler
1, welcher aus zwei durch Umformung hergestellten
Blechteilen
2,
3, einem als Rohrboden ausgebildeten
Bodenteil und einem als Anschlussplatte
3 ausgebildeten
Deckelteil besteht. Ein derartiger Sammler ist von seinem grundsätzlichen
Aufbau und seiner Funktion her durch die eingangs genannte
DE 10 2008 023 055
A1 der Anmelderin bekannt, insbesondere aus den
5 und
6. Wegen
weiterer Einzelheiten wird daher auf diese Druckschrift verwiesen,
deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Der Sammler ist somit
Teil eines von Kältemittel durchströmten Verdampfers
für eine Kraftfahrzeugklimaanlage.
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1a und 1b zeigen
die Anschlussplatte 3 als Einzelteil in perspektivischen
Darstellungen, jeweils in einer Ansicht von oben und von unten. Die
Anschlussplatte 3 weist einen umlaufenden, eben ausgebildeten
Lötfalz 3a, mehrere Quertrennwände 3b sowie
eine Längstrennwand 3c auf, was insbesondere aus 1b ersichtlich
ist. Durch die Quertrennwände 3b und die Längstrennwand 3c werden
eine Vielzahl von Kammern 3d abgeteilt. Die Stirnflächen
der Trennwände 3b, 3c liegen nicht in derselben
Ebene wie der umlaufende Lötfalz 3a, sondern sind
gegenüber dem Lötfalz 3a erhaben oder
erhöht, was wiederum aus 1b ersichtlich
ist.
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1c und 1d zeigen – analog
zur 1a, 1b – den Rohrboden 2,
welcher ebenfalls einen umlaufenden Lötfalz 2a,
eine Vielzahl von Quertrennwänden 2b und eine
Längstrennwand 2c aufweist, welche gegenüber
dem umlaufenden Lötfalz 2a abgesenkt sind, d.
h. die Trennwände 2b, 2c liegen mit ihren
Stirnflächen unterhalb der Ebene des Lötfalzes 2a.
Der Rohrboden 2 weist eine Vielzahl von Kammern 2d auf,
welche den Kammern 3d der An schlussplatte 3 entsprechen,
sowie eine Vielzahl von Durchzügen 2e, welche
aus den Böden der Kammern 2d ausgeformt und ausgestanzt
sind und der Aufnahme von nicht dargestellten Rohrenden des Verdampfers
dienen.
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2 und 3 zeigen
die Trennwände 2b, 3b, 2c, 3c in
einer Schnittdarstellung, wodurch deren Geometrie klarer zum Ausdruck
kommt als in der perspektivischen Darstellung gemäß 1 sowie 1a bis 1d. 2 zeigt
einen Teil des Sammlers 1 in einem Querschnitt im Bereich
einer Quertrennwand 2b, 3b. In 2a ist
die Anschlussplatte 3 im Schnitt durch die Quertrennwand 3b dargestellt. Man
erkennt, dass die Quertrennwand 3b gegenüber der
Ebene des Lötfalzes 3a erhaben (in der Zeichnung
nach unten versetzt) ausgebildet ist und jeweils in einer kontinuierlichen
Schräge bis zur Mitte verläuft, wo sie sich mit
der Längstrennwand (hier nicht dargestellt) kreuzt. In 2b verläuft
die Quertrennwand 2b gegenüber der Ebene des umlaufenden
Lötfalzes 2a in der Zeichnung schräg
nach unten, jeweils bis zur Mitte, d. h. die Quertrennwand 2b im
Rohrboden 2 ist abgesenkt gegenüber der Ebene
des Lötfalzes 2a. 2 zeigt,
wie die Anschlussplatte 3 und der Rohrboden 2 nach
dem Fügen aufeinander liegen.
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3 zeigt
einen Längsschnitt durch den Sammler 1 im Bereich
der Längstrennwand 2c/3c.
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3a und 3b zeigen
jeweils einen Schnitt durch die Längstrennwand 3c der
Anschlussplatte 3 durch die der Längstrennwand 2c des
Rohrbodens 2. Man erkennt, dass beide Längstrennwände 2c, 3c gegenüber
dem umlaufenden Lötfalz 2a, 3a versetzt
sind. Die Längstrennwand 3c ist gegenüber dem
Lötfalz 3a erhaben oder erhöht, und die Längstrennwand 2c im
Rohrboden 2 ist gegenüber der Ebene des Lötfalzes 2a abgesenkt.
Die Längstrennwände 2c, 3c verlaufen
im überwiegenden Teil des Sammlers in einer zu den Lötfalzen 2a, 3a parallel
versetzten Ebene und bilden jeweils an den Endseiten schräg
verlaufende Übergänge ü1, ü2 oder
Schrägflächen, die sich jeweils vom Lötfalz 2a bzw. 3a bis
zur ersten Quertrennwand erstrecken.
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4 zeigt
eine schematische Skizze für den Zusammenbau des Rohrbodens 2 mit
der Anschlussplatte 3, deren Bezugszahlen hier übernommen
werden. Die Trennwände, insbesondere die Längstrennwände 2c, 3c von
Rohrboden 2 und Anschlussplatte 3 sind bezüglich
ihrer Absenkung bzw. Erhöhung gegenüber dem umlaufenden
Lotfalz 2a, 3a derart toleriert, dass sich im
Bereich der Stirnflächen der Trennwände 2c, 3c in
jedem Fall ein Kontakt ergibt, während sich zwischen den
gegenüberliegenden Lötfalzen 2a, 3a ein
definierter Spalt s ergibt. Nach dem Fügen von Rohrboden 2 und
Anschlussplatte 3 wird der Spalt s in einem Verstemmvorgang ausgeglichen
bzw. auf Null gedrückt.
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Darüberhinaus
kann in einer weiteren Variation das Material der Anschlussplatte 3 in
den Ecken bzw. Übergangsbereichen von Schräge
auf Horizontale gezielt in die vorgegebene Form jener Ecken bzw. Übergangsbereiche
des Rohrbodens 2 verpresst werden, um eine verbesserte
Absicherung der Dichtlötung der beiden Platten zu erzielen.
Jene vorgegebene Form kann z. B. eine Mulde, eine genau aufeinander
abgestimmte Paßform ooder ähnliches sein.
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5a, 5b und 5c zeigen
jeweils eine Umlenkplatte 4 in verschiednen perspektivischen
Ansichten und in einem Querschnitt. Die Umlenkplatte 4,
welche ebenfalls mit einem nicht dargestellten Rohrboden gefügt
wird, ist auf der dem Sammler gegenüberliegenden Seite
des Rohr/Rippen-Blocks angeordnet und bewirkt eine Umlenkung des
Kältemittels in Tiefenrichtung. Die Umlenkplatte 4 weist
einen in einer Ebene angeordneten umlaufenden Lötfalz 4a sowie
mehrere Quertrennwände 4b auf. 5b lässt
erkennen, dass die Stirn- oder Kontaktflächen der Trennwände 4b gegenüber
dem umlaufenden Lötfalz 4a erhöht bzw.
erhaben ausgebildet sind.
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5c zeigt
den Verlauf einer Quertrennwand 4b der Umlenkplatte 4 im
Schnitt, d. h. die Quertrennwand 4b verläuft in
der Zeichnung jeweils vom äußeren Lötfalz 4a in
einer Schräge mit konstanter Neigung bis zur Mitte.
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6 zeigt
als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Sammler 5 mit
einem Rohrboden 6 und einer Anschlussplatte 7 in
3-D-Darstellung, und im Bereich einer Quertrennwand 6b, 7b geschnitten.
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6a und 6b zeigen jeweils einen Schnitt durch
den Rohrboden 6 und die Anschlussplatte 7 im Bereich
der Quertrennwände 6b, 7b, deren geneigter
Verlauf dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2a, 2b entspricht.
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7 zeigt
einen Längsschnitt durch den Sammler 5 im Bereich
einer Längstrennwand 6c/7c.
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7a und 7b zeigen
jeweils einen Längsschnitt durch den Rohrboden 6 und
die Anschlussplatte 7 im Bereich der Trennwände 6c, 7c. Man
erkennt, dass die Trennwand 7c gegenüber dem umlaufenden
Lötfalz 7a in einer parallel versetzten Ebene
(in der Zeichnung nach unten) angeordnet ist. Die Übergänge
der parallel versetzten Trennwände 6c, 7c sind
als kurze, relativ steil verlaufende Absätze a1, a2 ausgebildet.
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8 zeigt
als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Sammler 8,
welcher einen Rohrboden 9 und eine Anschlussplatte 10 aufweist,
in perspektivischer Darstellung und im Bereich einer Quertrennwand 9b/10b geschnitten.
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8a und 8b zeigen
jeweils Querschnitte der Anschlussplatte 10 und des Rohrbodens 9 im
Bereich einer Quertrennwand 10b und einer Quertrennwand 9b,
welche jeweils durch kurze steile Absätze a3, a4 in einen äußeren
Lötfalz 10a, 9a übergehen.
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9 zeigt
den Sammler 8 in perspektivischer Darstellung und im Bereich
einer Längstrennwand 9c/10c geschnitten.
Die 9a, 9b zeigen die Anschlussplatte 10 und
den Rohrboden 9 jeweils in einem Längsschnitt
durch die Längstrennwände 10c, 9c,
welche in einer zum umlaufenden Lötfalz 10a, 9a parallel
versetzen Ebene angeordnet sind. Die Übergänge
zwischen der erhöhten Trennwand 10c gegenüber
dem Lötfalz 10a und der ab gesenkten Trennwand 9c gegenüber
dem umlaufenden Lötfalz 9a werden durch relativ
kurze steile Absätze a5, a6 gebildet.
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10 zeigt
als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Sammler 11 in
perspektivischer Darstellung, umfassend einen Rohrboden 12 und eine
Anschlussplatte 13, welche jeweils einen umlaufenden Lötfalz 12a, 13a aufweisen.
Eine Quertrennwand 12b/13b ist im Schnitt dargestellt.
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10a und 10b zeigen
jeweils einen Schnitt durch die Quertrennwände 12b, 13b,
welche zusammen mit den umlaufenden Lötfalzen 12a, 13a zwei
gegeneinander geneigte Ebenen in V-Form bilden. Die Lötfalze 12a, 13a weisen
also die gleiche Neigung wie die benachbarte Hälfte einer
Quertrennwand 12b, 13b aufweist.
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11 zeigt
den Sammler 11 in perspektivischer Darstellung und im Bereich
einer Längstrennwand 12c/13c geschnitten.
Der Lötfalz 12a, 13a verläuft – entsprechend
der V-Form – fallend in Richtung auf die Längsschnittebene.
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11a und 11b zeigen
jeweils einen Schnitt durch die Anschlussplatte 13 und
den Rohrboden 12 im Bereich der Längstrennwände 13c, 12c, welche
beide durchgehend geradlinig verlaufen.
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Nach
einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der
Erfindung kann in Abänderung der Darstellung in 10a, 10b der
umlaufende Lötfalz 13a, 12a gegenüber
den geneigten Quertrennwänden 12b, 13b derart
abgewinkelt sein, dass die sich auf den Längsseiten des
Sammlers gegenüberliegenden Lötfalze 12a, 13a in
einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
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Die
beiden Platten – Anschlussplatte und Rohrboden – werden
durch Clinchen miteinander verbunden. Hierbei weist der Rohrboden
Durchgangslöcher in Plattenmitte bzw. Ausklinkungen an den
Plattenrändern auf (siehe 1c), in
die das Material der Anschlussplatte verformt ist bzw. verpresst wird,
um die beiden Platten miteinander zu verbinden. Alternativ ist auch
eine Materialverdrängung mittels Prägestempel
in den jeweiligen Bereichen durch beide Platten denkbar, d. h. ohne
vorheriges Stanzen eines Durch gangsloch in der Rohrbodenplatte,
der Prägestempel hinterläßt dabei eine
Vertiefung in der oberen Platte.
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Allen
oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Vorteil gemeinsam,
dass Rohrboden und Anschlussplatte durch das Aufeinanderlegen positionierbar
sind, d. h. sie nehmen die für den Lötprozess erforderliche
Position zueinander ein und verrutschen nicht ohne weiteres.
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Ferner
ist allen oben beschriebenen Ausführungsformen auch ein
verbesserter Wasserablauf über den Sammler aufgrund der
Schrägflächen gemein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1192402
B1 [0002]
- - DE 102008023055 A1 [0003, 0037]