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Verweis auf verbundene Anmeldungen
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Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung Nr.
62/023,397 , welche am 11. Juli 2014 eingereicht wurde, und deren Offenbarung unter Bezugnahme vollständig in die vorliegende Patentanmeldung eingebunden ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeübertrager, insbesondere auf ein Gehäuse für einen Wärmeübertragerbehälter, welcher eine Vielzahl von Wellungen umfasst, welche an gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Wärmeübertrager umfassen typischerweise eine zentralisierte Vielzahl von Wärmeübertragerrohren oder Durchgängen, welche an jedem entsprechenden Ende mit einem Einlassbehälter und einem Auslassbehälter verbunden sind. Der Einlassbehälter und der Auslassbehälter umfassen typischerweise jeweils eine im Wesentlichen ebene Fläche, welche als Kollektor zur Aufnahme der Wärmeübertragerrohre fungiert. Der Kollektor von jedem Behälter wird dann mit einem Gehäuse der Behälter verbunden, welches die Verteilung oder die Sammlung eines die Wärmeübertragerrrohre durchströmenden Fluids unterstützt. Das Gehäuse des Einlassbehälters sowie des Auslassbehälters umfasst häufig eine Leitung, welche mit einem Abschnitt des Gehäuses verbunden ist, der eine sich ausweitende Wandgeometrie aufweist, welche eingesetzt wird, um den Umfang des Kollektors zu bedecken, wobei der Kollektor und das Gehäuse zusammenwirken, so dass ein hohler Innenraum definiert wird, durch welche das Fluid beim Einsatz des Wärmeübertragers hindurchströmen kann.
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Innendrücke, welche entweder in dem Einlassbehälter oder dem Auslassbehälter auftreten, können die Entstehung eines Biegemoments in den Gehäusen bewirken, wodurch das Gehäuse in Abschnitte aufgeteilt wird, welche Druckbelastungen unterzogen werden, und in Abschnitte aufgeteilt wird, welche Zugbelastungen unterzogen werden. Die 1 und 2 zeigen das Gehäuse 1 gemäß dem Stand der Technik. Das Gehäuse 1 umfasst ein Paar neutrale Druckbelastungslinien A , welche sich über dessen Länge erstrecken. Die neutralen Druckbelastungslinien A können auf jeder Seite des Gehäuses 1 symmetrisch ausgebildet sein, so dass in 1 nur eine neutrale Druckbelastungslinie A dargestellt ist. Jede neutrale Druckbelastungslinie A entspricht einem Abschnitt des Gehäuses 1, wobei durch ein Biegemoment verursachte Druckbelastungen aufgrund eines Übergangs von den Druckbelastungen auf die Zugbelastungen, welche in dem Gehäuse 1 auftreten, minimiert werden. Der Abschnitt des Gehäuses 1, welcher zwischen den zwei neutralen Druckbelastungslinien A und korrespondierend mit einem Rücken des Gehäuses 1 angeordnet ist, wird Druckbelastungen unterzogen, während jeder Abschnitt des Gehäuses 1, welcher unterhalb der neutralen Druckbelastungslinien A ausgebildet ist, Zugbelastungen unterzogen wird.
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Das Gehäuse 1 gemäß dem Stand der Technik umfasst des Weiteren eine Vielzahl von Rippen 2, welche an dessen Außenseite angeordnet sind, um das Gehäuse 1 weiter zu verstärken, um Verformungen zu verhindern. Das in den 1 und 2 dargestellte Gehäuse 1 umfasst einen sich nach außen erstreckende Fuß 3, welcher einen Umfang umlaufend ausgebildet ist, welcher eine Vielzahl von im Wesentlichen halbkreisförmigen, davon abstehenden Crimpverbindungen 4 aufweist. Die Crimpverbindungen 4 sind an dem Fuß 3 des Gehäuses 1 zur Verbindung eines Crimpbandes 5 von einem dazugehörigen Kollektor (nicht dargestellt) mit dem Gehäuse 1 enthalten. Wie in 2 dargestellt, ist das Crimpband 5 ein wellenförmiges Band aus einem Material, welches ausgesparte Abschnitte 6 aufweist, welche ausgelegt sind, auf den Fuß 3 des Gehäuses 1 angeordnet zu werden, und vorstehende Abschnitte 7 aufweist, welche ausgelegt sind, sich um die im Wesentlichen halbkreisförmigen Crimpverbindungen 4 zu erstrecken bzw. diese aufzunehmen.
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Dementsprechend kann der Kollektor mit dem Gehäuse 1 verbunden werden, indem das Crimpband 5 des Kollektors an dem Fuß 3 des Gehäuses einen Umfang umlaufend befestigt wird.
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Jede Rippe 2 erstreckt sich von einer halbkreisförmigen Crimpverbindung 4 zu einer gegenüberliegend angeordneten Crimpverbindung 4, wodurch sich die im Wesentlichen bogenförmige Ausbildung der Rippen 2 ergibt. Die Rippen 2 ragen weg von einer Außenseite des Gehäuses mit einem im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt, welcher sich um die gesamte Bogenform der Rippen 2 erstreckt, wie in 2 am deutlichsten dargestellt ist. Der rechtwinklige Querschnitt der Rippen 2 bildet mehrere scharfe Kanten und abrupte Übergänge von einem Abschnitt der Außenseite des Gehäuses 1 zu einem angrenzenden Abschnitt.
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Die in 1 dargestellten Rippen 2 sind gleichmäßig voneinander beabstandet, so dass die Rippen 2 in Längsrichtung des Gehäuses 1 mit einer gleichmäßigen Häufigkeit angeordnet sind. Durch eine solche Anordnung wird gewährleistet, dass das Gehäuse 1 entlang jedes möglichen potentiellen Problembereichs verstärkt ist. Im Gegensatz dazu zeigt 3 ein Gehäuse 1', welches mit dem in 1 und 2 dargestellten Gehäuse 1 identisch ist, bis auf den Unterschied, dass das Gehäuse 1' die an einer Außenseite ausgebildeten Rippen 2 nur entlang der Abschnitte des Gehäuses 1' aufweist, welche den größten Innendruckbelastungen ausgesetzt sind. Dementsprechend kann durch das Gehäuse 1' gemäß 3 die zur Ausbildung des Gehäuses 1' verwendete Materialmenge reduziert und gleichzeitig das Problem der darin lokalisiert auftretenden Druckbelastungen gelöst werden.
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Leider besteht ein Problem beim Einsatz der in den 1 bis 3 dargestellten Rippen 2 darin, dass die Rippen 2 auf der Außenseite der Gehäuse 1, 1' nicht derart ausgebildet sind, dass die Veränderungen der entlang verschiedener Abschnitte der Rippen 2 auftretenden Druckbelastungen nicht kompensiert werden können, da sich diese bogenförmig erstrecken. Insbesondere neigen die Rippen 2 zur Erstreckung um die gesamte Außenseite des Gehäuses 1, während Abschnitte des Gehäuses 1, welche relativ geringen Druckbelastungen ausgesetzt sind, beispielsweise Abschnitte benachbart zu jeder neutralen Druckbelastungslinie A, unnötigerweise verstärkt werden. Somit wird zur Ausbildung der Gehäuse 1, 1 ‚überflüssiges Material verwendet, wodurch sich ein erhöhtes Gewicht, erhöhte Kosten und erhöhte Komplexität im Zusammenhang mit der Ausbildung der Gehäuses 1, 1‘ ergeben. Weiterhin, wenn eine zusätzliche Verstärkung zu der in den 1 bis 3 dargestellten Verstärkung gewünscht ist, kann jede zur Verstärkung des Gehäuses 1, 1' eingesetzte Rippe 2 einen vergrößerten Querschnitt erfordern, um den zusätzlichen Verstärkungsgrad zu ermöglichen. Eine solche Vergrößerung der Rippen 2 kann die Packgröße der Gehäuse 1, 1' unerwünscht erhöhen, wodurch wiederum eine Neuanordnung oder Modifikation anderer Bauteile benachbart der Gehäuse 1, 1' erforderlich sein können, wenn ein Gehäuse 1, 1' in einem Fahrzeug oder einer anderen Einrichtung eingebaut wird, in welcher der Einbauraum begrenzt ist.
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Ein weiteres beim Einsatz der in den 1 bis 3 dargestellten Rippen 2 besteht darin, dass die im Wesentlichen rechtwinklige Querschnittsform der Rippen 2 in den Gehäusen 1, 1' zu lokalisierten Druckbelastungserhöhungen führen kann, welche durch abrupte Geometrieänderungen von der Außenseite der Gehäuse 1, 1' zu den darauf ausgebildeten senkrecht vorstehenden Rippen 2 verursacht werden. Die rechtwinklige Querschnittsform der Rippen 2 kann auch dazu führen, dass sich die Dauer eines Spritzgussverfahrens zur Ausbildung der Gehäuse 1,1' gegenüber der Dauer eines Spritzgussverfahrens zur Ausbildung eines Gehäuses mit einem gleichmäßigeren Außenprofil verlängert, da das Spritzgussmaterial typischerweise länger braucht, um die scharfen Kanten und Ecken zu erreichen, welche während des Spritzgussverfahrens zwischen derartigen Profilen ausgebildet werden.
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Eine Lösung gemäß dem Stand der Technik umfasst die Aufnahme einer Querverstrebung, welche sich zwischen benachbarten Rippen erstreckt, um das Gehäuse an ausgewählten Bereichen, und insbesondere benachbart zu dem Fuß des Gehäuses, weiter zu verstärken und zu verfestigen. Die Querverstrebung kann einen oder mehrere erhöhte Abschnitte der Außenseite des Gehäuses ähnlich der Rippen umfassen, welche sich in Richtung längs zu den Rippen erstrecken. Allerdings führt die Aufnahme der Querverstrebungen zu zusätzlichem Gewicht des Gehäuses, während außerdem die Komplexität des Herstellungsverfahrens zur Ausbildung des Gehäuses erheblich erhöht wird.
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In der
US 6 082 446 A wird ein Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Der Wärmeübertrager weist einen Behälter mit einem umlaufenden Fuß auf, welcher mit einer in einem Kanal eines Sammlers angeordneten Dichtung kontaktiert ist. Der Sammler ist mittels einer Vielzahl von flexiblen Laschen mit dem Behälter verbunden, welche auf eine obere Fläche des umlaufenden Fußes umgebogen werden. Ein Druckanschlag an der Außenseite des Behälters verhindert ein Verziehen und übermäßiges Zusammendrücken der Dichtung während des Vorgangs des Verbindens.
Der Behälter des Wärmeübertragers weist gemäß Anspruch 1 ein Gehäuse mit einem hohlen Innenraum sowie einem Fuß auf, welcher als ein sich nach außen erstreckender, einen Umfang einer Öffnung umschließenden Flansch bildet. Zudem sind gegenüberliegend angeordnete Wände des Gehäuses mit einem Wellenprofil ausgebildet, welches benachbart zum Fuß des Gehäuses angeordnet ist.
Des Weiteren weist das Gehäuse für einen Behälter für einen Wärmeübertrager gemäß Anspruch 8 einen einen Umfang einer Kollektoröffnung umlaufenden Fuß mit einem Zugang zu einem hohlen Innenraum des Gehäuses auf. Dabei ist der Fuß mit einem ersten und einem zweiten länglichen Abschnitt ausgebildet. Das Gehäuse weist zudem eine Wand und eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Rippen auf. Dabei erstreckt sich die Wand vom ersten zum zweiten länglichen Abschnitt des Fußes. Die Rippen sind in der Wand benachbart zum Fuß jeweils entlang der länglichen Abschnitte ausgebildet.
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Aus der
US 2014/0 069 938 A1 geht ein Behälter für einen Wärmeübertrager hervor. Der Behälter weist eine Vielzahl von ersten, an einer ersten Seitenwand voneinander beabstandeten Verstärkungselementen sowie eine Vielzahl von zweiten, an einer zweiten Seitenwand voneinander beabstandeten Verstärkungselementen auf. Eine Vielzahl von dritten Verstärkungselementen sind entlang eines oberen Abschnitts voneinander beabstandet angeordnet, welcher sich von der ersten Seitenwand zur zweiten Seitenwand erstreckt. Sowohl das erste als auch das zweite Verstärkungselement sind auf einer Außenfläche oder einer Innenfläche des Behälters ausgebildet. Die dritten Verstärkungselemente sind auf der jeweils anderen Seite der Außenfläche oder der Innenfläche angeordnet. Die ersten und zweiten Verstärkungselemente enden jeweils vor dem Erreichen des oberen Abschnitts. Die dritten Verstärkungselemente enden jeweils vor dem Erreichen der ersten beziehungsweise der zweiten Seitenwand.
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In der
US 2002 / 0 148 599 A1 wird ein Wärmeübertrager für Kraftfahrzeuge, insbesondere ein Ladeluftkühler oder ein Kühlmittelkühler, mit einem Rippenrohrblock mit einer Eintrittskammer und einer Austrittskammer, welche eine Beschichtung aufweisen, offenbart.
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In der
US 4 971 145 A ist ein Kopf für einen Wärmeübertrager aus einer Rohrplatte und einer Kopfplatte mit Vertiefungen beschrieben, welche mit der Rohrplatte zusammenwirken, um Behälterkammern zur Verbindung von mit der Rohrplatte verbundenen Wärmeübertragerrohren auszubilden. Die Rohrplatte weist sich zwischen benachbarten Rohröffnungen erstreckende Rippen auf, welche an einer Stelle im Bereich der Mitte der Länge durch entsprechende Vorsprünge aus den Vertiefungen der Tankplatte kontaktiert sind.
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Aus der
DE 10 2008 028 263 A1 geht ein Wärmeübertrager einschließlich eines Gehäuses, mit welchem eine Kernplatte zusammen montiert ist, hervor. Der Wärmeübertrager ist gegen die Kernplatte durch plastische Verformung einer Vielzahl von Eingriffszungen verstemmt und mit einer Vielzahl von Rippen ausgebildet, welche aus einer Außenumfangsfläche des Gehäuses hervorragen.
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In der
US 4 331 201 A ist eine Klemmverbindung, beispielsweise für Gehäuse, zwischen einem mit einem Flansch versehenen ersten Teil und einem mit einem verformbaren Randbereich versehenen zweiten Teil offenbart. Der Randbereich steht mit dem Flansch in formschlüssiger Verbindung. Zwischen beiden Teilen ist eine verformbare Dichtung angeordnet. Der Randbereich des zweiten Teiles weist vor einer Verformung eine durchgehende gerade Außenkante und nach einer Verformung zur Herstellung der Klemmverbindung eine durchgehende wellenförmige Außenkante sowie abwechselnd verformte und nicht verformte Teilbereiche auf. Die verformten Teilbereiche bilden den Formschluss und die nicht verformten Teilbereiche eine Versteifung aus.
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In der
DE 11 2008 002 905 T5 ist ein Wärmeübertrager mit mehreren Rohren mit jeweils gegenüberliegenden breiten und im Wesentlichen flachen Seiten gezeigt, welche über zwei gegenüberliegende schmale Seiten miteinander verbunden sind. Der Wärmeübertrager weist zudem einen Sammler, einen mit dem Sammler gekoppelten Sammeltank und eine innere Kammer, welche in Fluidverbindung mit den mehreren Rohren stehen, sowie mindestens eine sich über die innere Kammer erstreckende Verstärkung auf.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Behälter mit einem Gehäuse und ein Gehäuse jeweils für einen Wärmeübertrager bereitzustellen, in welchem nur ausgewählte Bereiche des Gehäuses verstärkt werden, während gleichzeitig die Menge des zur Herstellung des Behälters beziehungsweise des Gehäuses benötigten Materials minimiert werden kann.
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Vorteile der Erfindung
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Die Aufgaben der Erfindung werden mit einem Behälter für einen Wärmeübertrager mit einem Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Gehäuse für einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst, in welchem jeweils nur ausgewählte Bereiche des Gehäuses verstärkt werden, und gleichzeitig die zur Herstellung des Gehäuses benötigte Materialmenge reduziert werden kann.
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Der erfindungsgemäße Behälter für einen Wärmeübertrager weist ein Gehäuse mit einem hohlen Innenraum auf. Ein Fuß des Gehäuses bildet einen sich nach außen erstreckenden Flansch um einen Umfang von einer Öffnung, welche einen Zugang zu dem hohlen Innenraum des Gehäuses bereitstellt. Gegenüberliegend angeordnete Wände des Gehäuses weisen jeweils ein Wellenprofil benachbart zum Fuß des Gehäuses auf.
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Das erfindungsgemäße Gehäuse für einen Wärmeübertrager ist mit einem Fuß, welcher einen Umfang von einer Kollektoröffnung umläuft, welche einen Zugang zu einem hohlen Innenraum des Gehäuses bereitstellt, ausgebildet, wobei der Fuß einen ersten länglichen Abschnitt aufweist, welcher gegenüberliegend zu einem zweiten länglichen Abschnitt angeordnet ist. Eine Wand erstreckt sich bogenförmig von dem ersten länglichen Abschnitt des Fußes zu dem zweiten länglichen Abschnitt. Eine Vielzahl von nach außen vorstehenden Rippen ist in der Wand benachbart zum Fuß entlang des ersten länglichen Abschnitts und des zweiten länglichen Abschnitts ausgebildet.
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Figurenliste
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Die vorstehenden sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen anhand der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Lichte der beigefügten Zeichnungen vom Fachmann besser verstanden werden, wobei:
- 1 eine Perspektivdarstellung von oben eines Gehäuses gemäß dem Stand der Technik mit über eine Länge ausgebildeten Rippen ist;
- 2 eine vergrößerte Teilperspektivdarstellung von oben von einem Abschnitt des in 1 dargestellten Gehäuses ist, welches ausgelegt ist, ein Crimpband zur Verbindung eines Kollektors mit dem Gehäuse aufzunehmen;
- 3 eine Perspektivdarstellung von oben von einem Gehäuse gemäß dem Stand der Technik mit Rippen ist, welche nur entlang der Bereiche des Gehäuses ausgebildet sind, in denen eine zusätzliche Verstärkung erforderlich ist;
- 4 eine Perspektivdarstellung von oben von einem Gehäuse gemäß dem Stand der Technik ist;
- 5 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung von dem Gehäuse entlang Schnittlinie 5-5 gemäß 4 ist;
- 6 eine vergrößerte Teilperspektivdarstellung von oben des in 4 dargestellten Gehäuses ist;
- 7 eine Perspektivdarstellung von oben von einem Gehäuse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
- 8 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung von dem Gehäuse entlang Schnittlinie 8-8 gemäß 7 ist;
- 9 eine vergrößerte Teilperspektivdarstellung des in 7 dargestellten Gehäuses ist und
- 10 eine vergrößerte Teilperspektivdarstellung von einem Gehäuse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erläutern und illustrieren verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung anzuwenden und umzusetzen und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise beschränken. Im Hinblick auf die offenbarten Verfahren, sind die erläuterten Schritte lediglich exemplarisch zu verstehen und die Reihenfolge der Schritte somit nicht notwendigerweise oder zwingend einzuhalten.
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Die 4 bis 6 zeigen ein Gehäuse 10 aus dem Stand der Technik. Das Gehäuse 10 kann einen Abschnitt von einem Behälter bilden, welcher an einem Ende von einem Wärmeübertrager (nicht dargestellt) angeordnet ist, beispielsweise einem Radiator, welcher in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Das Gehäuse 10 kann zum Einsatz in jedem beliebigen geeigneten Wärmeübertragertyp zum Einsatz in jeder beliebigen Anwendung ausgelegt sein. Derartige Wärmeübertrager umfassen typischerweise ein Paar von Behältern, wobei jeder Behälter an einem Ende von einem Kern des Wärmeübertragers angeordnet ist. Der Kern des Wärmeübertragers kann eine Vielzahl von Wärmeübertragerrohren umfassen, welche sich von dem einem Behälter zu dem anderen Behälter erstrecken. Das Gehäuse 10 bildet eine hohle Aufnahme für den Behälter, welcher entweder zur Verteilung eines Fluids auf die Wärmeübertragerrohre oder zur Sammlung des Fluids, nachdem es die Wärmeübertragerrohre durchströmt hat, eingesetzt werden kann. Das Gehäuse 10 kann zum Einsatz entweder mit einem Einlassbehälter oder einem Auslassbehälter des Wärmeübertragers ausgelegt sein.
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Das Gehäuse 10 umfasst eine Wand 20, welche einen hohlen Innenraum 12 des Gehäuses 10 teilweise umschließt. Die Wand 20 erstreckt sich um alle Seiten des hohlen Innenraums 12 mit Ausnahme einer im Wesentlichen ebenen Kollektoröffnung 26 (gezeigt in 5). Die Wand 20 umfasst einen ersten Endabschnitt 13, welcher an einem erste Ende 15 des Gehäuses 10 ausgebildet ist, einen zweiten Endabschnitt 14, welcher an einem zweiten Ende 16 des Gehäuses 10 ausgebildet ist, und einen bogenförmigen Abschnitt 22, welcher sich von dem ersten Endabschnitt 13 zu dem zweiten Endabschnitt 14 erstreckt, und einen Fuß 30, welcher einen Umfang des Gehäuses 10 benachbart zu der Kollektoröffnung 26 umläuft. Ein Rand 28 (dargestellt in 5) der Wand 20 erstreckt sich um einen Umfang der Kollektoröffnung 26. Der Fuß 30 des Gehäuses 10 ist ein sich nach außen erstreckender Flanschabschnitt der Wand 20, welcher benachbart zum Umfangsrand 28 ausgebildet ist. Der Fuß 30 des Gehäuses 10 erstreckt sich von dem Umfangsrand 28 der Wand 20 nach außen in eine Richtung im Wesentlichen parallel zu der Ebene, welche durch die Kollektoröffnung 26 definiert ist. Der Fuß 30 weist eine im Wesentlichen rechtwinklige Umfangsform auf, indem sich dieser um die Kollektoröffnung 26 erstreckt und umfasst einen ersten länglichen Abschnitt 31, einen zweiten länglichen Abschnitt 32 (gezeigt in 5), einen ersten kurzen Abschnitt 33 und einen zweiten kurzen Abschnitt 34. Der erste längliche Abschnitt 31 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu, beziehungsweise ist gegenüberliegend zu dem zweiten länglichen Abschnitt 32 ausgebildet und der erste kurze Abschnitt 33 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu, beziehungsweise ist gegenüberliegend zu dem zweiten kurzen Abschnitt 34 ausgebildet. Der erste kurze Abschnitt 33 ist an einem ersten Ende 13 des Gehäuses 10 ausgebildet und der zweite kurze Abschnitt 34 ist an einem zweiten Ende 14 des Gehäuses 10 ausgebildet. Obwohl dies bereits gesondert erläutert wurde, soll erkannt werden, dass der erste Endabschnitt 13, der zweite Endabschnitt 14 und der bogenförmige Abschnitt 22 sowie der Fuß 30 gegebenenfalls einstückig ausgebildet sein können.
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Der Fuß 30 des Gehäuses 10 kann zur Verbindung eines Kollektors (nicht dargestellt) des dazugehörigen Behälters mit dem Gehäuse 10 vorgesehen sein. Der Kollektor kann eine Vielzahl von Öffnungen umfassen, welche zur Aufnahme der jeweiligen Wärmeübertragerrohre darin ausgebildet sind. In einigen Ausführungsformen ist zwischen dem Kollektor und dem Fuß 30 des Gehäuses 10 ein Dichtungsring oder eine Dichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, um dazwischen eine fluiddichte Abdichtung bereitzustellen. Der Kollektor kann mit einer Struktur, beispielsweise dem in 2 dargestellten Crimpband 5, verbunden sein. Das Crimpband 5 und der dazugehörige Kollektor können dann mit dem Fuß 30 des Gehäuses vercrimpt werden, wodurch der Kollektor mit dem Gehäuse 10 verbunden wird, während der Dichtungsring zwischen dem Kollektor und dem Fuß 30 des Gehäuses 10 zusammengedrückt wird. Ein Verfahren zur Verbindung des Crimpbandes 5 mit dem Gehäuse 1 soll nachfolgend im Detail erläutert werden.
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Wie in den 4 und 5 am deutlichsten dargestellt ist, weist der bogenförmige Abschnitt 22 der Wand 20 eine im Wesentlichen bogenförmige Querschnittsform auf, welche sich in Umfangsrichtung von dem ersten länglichen Abschnitt 31 des Fußes 30 zum dem gegenüberliegend angeordneten zweiten länglichen Abschnitt 32 des Fußes 30 erstreckt. Die bogenförmige Querschnittsform des bogenförmigen Abschnitts 22 setzt sich fort über eine Länge des Gehäuses 10 von dem ersten Endabschnitt 13 zu dem zweiten Endabschnitt 14. Dementsprechend umfasst der bogenförmige Abschnitt 22 der Wand 20 ein Paar von gegenüberliegend angeordneten Segmenten der Wand 20, welche an einem Scheitelpunkt des bogenförmigen Abschnitts 22 zusammenlaufen. Der Scheitelpunkt des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 bildet einen Rücken 25 des Gehäuses 10 gegenüberliegend der Kollektoröffnung 26 und erstreckt sich von dem ersten Endabschnitt 13 zu dem zweiten Endabschnitt 14. Wie in 4 dargestellt, kann der Rücken 25 aufgrund der veränderlichen Geometrie des Gehäuses 10 über seine Länge eine krummlinige Form aufweisen, wenn sich dieser von dem ersten Endabschnitt 13 zu dem zweiten Endabschnitt 14 erstreckt. Dementsprechend kann die bogenförmige Querschnittsform des bogenförmigen Abschnitts 22 über eine Länge des Gehäuses 10 variieren. In 4 ist beispielsweise der bogenförmige Abschnitt 22 mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnittsform benachbart zu dem ersten Endabschnitt 13 und dem zweiten Endabschnitt 14 und um eine im Wesentlichen halbelliptische Form verlängert in Richtung von der Kollektoröffnung 26 zum Rücken 25 entlang von Abschnitten des Gehäuses 10 zwischen dem ersten Endabschnitt 13 und dem zweiten Endabschnitt 14 dargestellt.
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Das Gehäuse 10 umfasst außerdem eine Leitung 11, welche sich von diesem ausgehend zur Zufuhr oder Sammlung des das Gehäuse 10 durchströmenden Fluids erstreckt. Wenn das Gehäuse 10 als Einlassbehälter des Wärmeübertragers eingesetzt wird, kann die Leitung 11 als Einlass in das Gehäuse 10 fungieren. Dahingegen, wenn das Gehäuse 10 als Auslassbehälter des Wärmeübertragers eingesetzt wird, kann die Leitung 11 als Auslass aus dem Gehäuse 10 fungieren. Die Leitung 11 kann sich mit dem bogenförmigen Abschnitt 22 der Wand 20 benachbart zum Rücken 25 überschneiden. Es können auch andere Konfigurationen der Leitung 11 realisiert werden, vorausgesetzt, dass die Leitung 11 so positioniert ist, dass sie das das Gehäuse 10 durchströmende Fluid verteilen oder sammeln kann.
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Der Fuß 30 bildet einen Vorsprung, welcher sich um einen Umfang des Gehäuses 10 erstreckt und welcher eine erste Fläche 37 und eine zweite Fläche 38 umfasst. Die erste Fläche 37 kann im Wesentlichen parallel zu der Ebene der Kollektoröffnung 26 angeordnet sein. Die erste Fläche 37 überschneidet sich mit dem bogenförmigen Abschnitt 22 der Wand 20 entlang des ersten länglichen Abschnitts 31 und des zweiten länglichen Abschnitts 32 des Fußes 30. Wie in den 4 und 6 dargestellt, kann die erste Fläche 37 des Fußes 30 im Wesentlichen senkrecht zu dem bogenförmigen Abschnitt 22 der Wand 20 an dem dazwischenliegenden Schnittpunkt angeordnet sein. Die zweite Fläche 38 erstreckt sich einen Umfang des Fußes 30 umlaufend und kann gegebenenfalls im Wesentlichen senkrecht zur ersten Fläche 37 angeordnet sein.
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Das Gehäuse 10 umfasst des Weiteren eine Vielzahl von Rippen 40, welche von einer Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 vorstehen. Die Rippen 40 können nur entlang jeweils des ersten länglichen Abschnitts 31 und des zweiten länglichen Abschnitts 32 des Fußes 30 ausgebildet sein. Wie in 6 am deutlichsten dargestellt ist, weist jede Rippe 40 eine veränderliche Form auf, indem sich jede Rippe 40 von der ersten Fläche 37 des Fußes 30 und in Richtung des Rückens 25 erstreckt. Die Höhe von jeder Rippe 40 ist als das Maß definiert, um das eine Außenseite von jeder Rippe 40 in Längsrichtung von der Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22 entlang von Bereichen der Wand 20 beabstandet ist, welche zwischen benachbarten Rippen 40 ausgebildet ist. Mit anderen Worten beschreibt die Höhe der Rippen 40, wie weit die Rippen 40 von den Abschnitten der Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22 vorstehen, welche die vorsehenden Rippen 40 nicht aufweisen. Die Breite der Rippen 40 bemisst sich in Richtung parallel zu einer Längsachse des Gehäuses 10 von einem Schnittpunkt der Rippen 40 mit der Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22 zu einem gegenüberliegend angeordneten Schnittpunkt der Rippen 40 mit der Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22. Die Länge der Rippen 40 bemisst sich in Umfangsrichtung des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 von der ersten Fläche 37 des Fußes 30 in Richtung des Rückens 25 des bogenförmigen Abschnitts 22.
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Jede Rippe 40 umfasst einen abgerundeten Abschnitt 24 an einer Unterseite der Rippen 40, welche die erste Fläche 37 des Fußes 30 überschneidet. Der abgerundete Abschnitt 24 kann eine solche Querschnittsform aufweisen, welche im Wesentlichen einem Kreissegment, einem Halbkreissegment, einem Parabolsegment oder gegebenenfalls einer anderen beliebigen symmetrischen Bogenform ähnelt. Eine äußerste Fläche des abgerundeten Abschnitts 24 von jeder Rippe 40, welche die größte Höhe bezogen auf die Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 aufweist, kann zu der zweiten Fläche 38 des Fußes 30 ausgerichtet sein. Der verbleibende Teil des abgerundeten Abschnitts 24 verläuft in einem Bogen weg von der zweiten Fläche 38 und in Richtung des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 entlang der ersten Fläche 37 des Fußes 30.
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Der Fuß 30 des Gehäuses 10 und der abgerundete Abschnitt 24 von jeder Rippe 40 können zusammenwirken, um das in 2 dargestellte Crimpband 5 aufzunehmen, um das Crimpband 5 mit dem Gehäuse 10 zu verbinden, wodurch ein dazugehöriger Kollektor gekoppelt wird, welcher mit dem Crimpband 5 an dem Gehäuse 10 befestigt ist. Die ausgesparten Abschnitte 6 des Crimpbandes 5 sind ausgelegt, über und auf der ersten Fläche 37 des Fußes 30 aufgesetzt zu werden, während die vorstehenden Abschnitte 7 ausgelegt sind, den abgerundeten Abschnitt 24 von jeder Rippe 40 aufzunehmen, um den dazugehörigen Kollektor mit dem Gehäuse 10 zu verbinden, indem dazwischen eine Presspassung bereitgestellt wird. Dementsprechend erfüllt der abgerundete Abschnitt 24 von jeder Rippe 40 den doppelten Zweck der Bereitstellung einer Verstärkungsstruktur für die Wand 20, während außerdem das Gehäuse 10 mit einem geeigneten Wellenprofil über eine Länge zur Verbindung des gewellten Crimpbandes 5 des Kollektors mit dem Gehäuse 10 bereitgestellt wird.
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Indem sich jede Rippe 40 entlang des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 und in Richtung des Rückens 25 in Längsrichtung jeder Rippe 40 erstreckt, wird die Höhe von jeder Rippe 40 schrittweise zur Ausbildung einer krummlinigen Fläche von jeder Rippe 40 reduziert. Weiterhin, indem sich jede Rippe 40 in Längsrichtung zum Rücken 25 erstreckt, verringert sich auch die Breite von jeder Rippe 40. 6 zeigt jede Rippe 40 unter Verwendung von Umrisslinien, welche ein Beispiel für einen Übergang von jeder Rippe 40 zum verbleibenden Teil der Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 darstellen.
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Dementsprechend umfasst jede Rippe 40 einen Übergangsbereich 43, welcher zumindest einen Teil des Umfangs von jeder Rippe 40 umlaufend ausgebildet ist, wobei jede Rippe 40 von einem im Wesentlichen abgerundeten vorstehenden Abschnitt 44 zu dem verbleibenden Teil der Außenseite 23 des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 übergeht. Der Übergangsbereich 43 gewährleistet, dass der Übergang von dem bogenförmigen Abschnitt 22 der Wand 20 zu jedem vorstehendem Abschnitt 44 von jeder Rippe 40 eine abgerundete und krummlinige Fläche ohne scharfe Kanten aufweist. Die Aussparung scharfer Übergangskanten reduziert das Vorkommen lokalisierter Druckerhöhungen, welche durch abrupte Geometrieänderungen des Gehäuses 10 verursacht werden.
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Wie unter Bezugnahme auf die Gehäuse 1, 1' nach dem Stand der Technik, wie in den 1 bis 3 offenbart, beschrieben ist, kann das Gehäuse 10 Innendrücken ausgesetzt sein, welche durch den Einlass eines Fluids beim Betrieb des Wärmeübertragers mit dem Gehäuse 10 verursacht werden. Solche Innendrücke können in dem Gehäuse 10 ein Biegemoment erzeugen, welches das Gehäuse 10 in einen druckbelasteten Abschnitt 8 teilt, welcher Druckbelastungen unterzogen wird, und ein Paar von zugebelasteten Abschnitten 9 teilt, welche Zugbelastungen unterzogen werden, wobei der druckbelastete Abschnitt 8 durch ein Paar von neutralen Druckbelastungslinien A von den zugbelasteten Abschnitten 9 getrennt ist. Die neutrale Druckbelastungslinie A stellt die neutralen Druckbelastungsabschnitte der Wand 20 dar, wobei Druckbelastungen aufgrund des Übergangs von den Druckbelastungen auf die Zugbelastungen minimiert werden. Wie in den 4 bis 6 dargestellt, umfasst jede Seite des bogenförmigen Abschnitts 22 der Wand 20 des Gehäuses 10 eine neutrale Druckbelastungslinie A über eine Länge, wobei die neutralen Druckbelastungslinien A im Wesentlichen symmetrisch um den Rücken 25 des Gehäuses 10 verlaufen. Wie in 4 dargestellt, können eine Form und eine Position von jeder neutralen Druckbelastungslinie A direkt mit einer Kontur und Form des Rückens 25 in Bezug auf den Fuß 30 des Gehäuses 10 korreliert sein.
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Wie in den 4 und 6 dargestellt, endet jede Rippe 40 an einem distalen Ende 45 beabstandet von dem Fuß 30 des Gehäuses 10. Die Länge von jeder Rippe 40, gemessen von der ersten Fläche 37 des Fußes 30 zu dem distalen Ende 45, kann über eine Länge des Gehäuses 10 gemäß einer Position von jeder neutralen Druckbelastungslinie A variieren. Da die neutralen Druckbelastungslinien A Abschnitte der Wand 20 darstellen, welche minimierten Druckbelastungen unterzogen werden, erfordert die Wand 20 keine zusätzliche Verstärkung durch die Rippen 40 entlang dieser Abschnitte. Die Rippen 40 enden als solche an dem distalen Ende 45 benachbart zu einer neutralen Druckbelastungslinie A ohne eine der neutralen Druckbelastungslinien A zu überschneiden.
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Dementsprechend kann die Wand 20 so ausgebildet sein, dass diese die Rippen 40 nur entlang der Abschnitte der Wand 20 aufweist, welche in den zugbelasteten Abschnitten 9 Zugbelastungen ausgesetzt sind. Im Vergleich zu Gehäusen nach dem Stand der Technik, welche in den 1 bis 3 dargestellt sind, erfordert das Gehäuse 10 mit den Rippen 40 keine zusätzliche Verstärkung entlang der druckbelasteten Abschnitte 8 des Gehäuses 10 mit dem Rücken 25. Die Aussparung der Rippen entlang dieser Abschnitte der Wand 20 verringert die Menge des zur Ausbildung des Gehäuses 10 verwendeten Materials gegenüber den Gehäusen 1, 1' nach dem Stand der Technik.
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Das gesamte Gehäuse 10, umfassend den ersten Endabschnitt 13, den zweiten Endabschnitt 14, den bogenförmigen Abschnitt 22, den Fuß 30 und die Rippen 40, können einteilig in einem Herstellungsverfahren, beispielsweise in einem Formgussverfahren, ausgeformt werden. Wenn das Formgussverfahren eingesetzt wird, unterstützen die krummlinigen Konturen und Formen, welche zwischen den verschiedenen Teilen des Gehäuses 10 ausgebildet sind, die zuverlässige Füllung von jedem Abschnitt einer dazugehörigen Form aufgrund der nicht vorhandenen scharfen Kanten und Ecken, welche unter bestimmten Umständen einen rechtzeitigen Einlass des Gussmaterials behindern. Dementsprechend kann das Formgussverfahren zum Ausformen des Gehäuses 10 gegenüber einem Formgussverfahren von einem Gehäuse nach dem Stand der Technik, beispielsweise wie in den 1 bis 3 dargestellt, weniger zeitintensiv realisierbar sein.
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Zudem, unter erneuter Bezugnahme auf 5, kann eine Innenseite der Wand 20 entlang dieser Abschnitte der Innenseite korrespondierend mit den Rippen 40 ausgehöhlt sein, wodurch es ermöglicht ist, die Innenseite der Wand 20 in Bezug auf die Abschnitte der Wand 20, welche keine Rippen 40 aufweisen, ausgespart zu realisieren. 5 zeigt dieses Verhältnis durch Darstellung der Innenseite korrespondierend mit einem Paar von Rippen 40 im Vergleich zu der Innenseite, welche entlang des bogenförmigen Abschnitts 22 ausgebildet ist, welcher keine Rippen 40 aufweist. Dementsprechend kann die Wand 20 des Gehäuses 10 so ausgebildet sein, dass diese eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke sowohl entlang der bogenförmigen Abschnitte 22 der Wand 20 ohne die Rippen 40 als auch entlang der Rippen 40 ausgebildet ist. Das Aushöhlen der Innenseite der Wand 20 minimiert vorteilhaft die Materialmenge, welche zur Ausbildung des Gehäuses 10 benötigt wird, während gleichfalls die Masse des Gehäuses 10 reduziert wird.
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Die 7 bis 9 zeigen ein Gehäuse 10' gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine Struktur ähnlich der Struktur, welche in den 4 bis 6 dargestellt ist, trägt das gleiche Bezugszeichen und ein Unterscheidungssymbol (') zur Klarheit. Das Gehäuse 10' ist im Wesentlichen identisch mit dem in den 4 bis 6 dargestellten Gehäuse 10 mit Ausnahme des bogenförmigen Abschnitts 22' der Wand 20', umfassend eine Vielzahl von Vertiefungen 50, welche entlang des Rückens 25' des Gehäuses 10' ausgebildet sind.
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Jede Ausnehmung 50 kann mit einem korrespondierenden Paar der Rippen 40' in Längsrichtung des Gehäuses 10' ausgerichtet sein. Jede Vertiefung 50 kann eine im Wesentlichen kreisförmige oder elliptische Umfangsform aufweisen, so dass jede Vertiefung 50 eine Kontur aufweist, welche einem Sattel ähnelt. Jede Vertiefung 50 umfasst einen Übergangsbereich 52, welcher einen Umfang umlaufend ausgebildet ist. Der Übergangsbereich 52 ist ein Abschnitt der Wand 20', welcher von dem vollständig bogenförmigen Abschnitt 22' der Wand 20' in den nach unten abfallenden Abschnitt der Vertiefungen 50 übergeht. Dementsprechend ermöglicht jeder Übergangsbereich 52 von jeder Vertiefung 50 eine Ausbildung der Außenseite 23' der Wand 20' ohne scharfe oder abrupte Geometrieänderungen, welche zu erhöhten lokalisierten Druckbelastungen in dem Gehäuse 10' führen. Die Vertiefungen 50 bewirken das Wellenprofil über eine Länge des Gehäuses 10'.
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Wie vorstehend erläutert, kann ein Biegemoment, welches in dem Gehäuse 10' erzeugt wird, dazu führen, dass der Rücken 25' in dem druckbelasteten Abschnitt 8' des Gehäuses 10' Druckbelastungen unterzogen wird. Dementsprechend sind die Vertiefungen 50 in dem Gehäuse 10' enthalten, um den Rücken 25' zu verstärken, während die gebogenen Flächen, welche die Vertiefungen 50 ausbilden, dazu neigen, Biegungen standzuhalten, welche durch in dem druckbelasteten Abschnitt 8' vorhandene Druckbelastungen verursacht werden.
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Die Aufnahme der Rippen 40', welche jeweils entlang des ersten länglichen Abschnitts 31' und des zweiten länglichen Abschnitts 32' des Fußes 30' ausgebildet sind, sowie die Vertiefungen 50, welche entlang des Rückens 25' ausgebildet sind, bewirken die Wellenform des Gehäuses 10' zumindest entlang drei bestimmter Abschnitte des Gehäuses 10', welche durch die neutralen Druckbelastungslinien A voneinander getrennt sind. Dementsprechend wird jeder Abschnitt des Gehäuses 10', welcher einer Druckbelastung oder einer Zugbelastung unterzogen wird, entlang dieser Bereiche hinreichend verstärkt, während die Abschnitte des Gehäuses 10', welche einer minimalen Druckbelastung unterzogen werden, die Bogenform der Wand 20' erhalten. Dementsprechend geht das Wellenprofil der Wand 20' unmittelbar benachbart zum Fuß 30' in ein krummliniges Profil der Wand 20' entlang der Druckbelastungslinien A über. In ähnlicher Weise geht das Wellenprofil der Wand 20' entlang des Rückens 25' auch in das krummlinige Profil der Wand 20' entlang der neutralen Druckbelastungslinien A über. Das Wellenprofil der Rippen 40', welche benachbart zum Fuß 30' des Gehäuses 10' ausgebildet sind, ermöglicht die Verbindung des Gehäuses 10' mit einem in 2 dargestellten Crimpband 5. Dementsprechend erfüllen die Rippen 40' die Doppelfunktion der Ausbildung einer Fläche zum Crimpen eines Kollektors mit dem Gehäuse 10', während gleichzeitig das Problem der lokalisieren erhöhten Druckbelastungen gelöst wird, welche in dem Gehäuse 10' benachbart zum Fuß 30' auftreten.
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10 zeigt einen Abschnitt des Gehäuses 10" gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Eine Struktur, welche ähnlich der in den 4 bis 6 dargestellten Struktur ist, trägt die gleichen Bezugszeichen und ein doppeltes Unterscheidungssymbol ('') zur Klarheit. Das Gehäuse 10" ist identisch mit dem in den 4 bis 6 dargestellten Gehäuse bis auf die Ausnahme, dass das Gehäuse 10'' eine Vielzahl von Rippen 60 umfasst, welche anstelle der Rippen 40 des Gehäuses 10 darauf ausgebildet ist. Jede Rippe 60 umfasst einen abgerundeten Abschnitt 64 mit einer Form und Größe, welche zur Aufnahme des vorstehenden Abschnitts 7 des in 2 gezeigten Crimpbandes geeignet ist. Der abgerundete Abschnitt 64 von jeder Rippe 60 ist an der ersten Fläche 37'' des Fußes 30'' angeordnet und weist ein bogenförmiges Profil auf, welches starke Ähnlichkeit mit einem Kreissegment, einem Halbkreissegment, einem Parabolsegment oder einer anderen symmetrischen Bogenform hat. Der abgerundete Abschnitt 64 von jeder Rippe 60 kann von dem abgerundeten Abschnitt 64 von einer benachbarten Rippe 60 entlang des Fußes 30'' des Gehäuses 10'' beabstandet sein, um die ausgesparten Abschnitte 6 des in 2 dargestellten Crimpbandes 5 dazwischen aufzunehmen, um das Crimpen des Crimpbandes 5 mit dem Fuß 30" zu ermöglichen.
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Der abgerundete Abschnitt 64 der Rippen 60 erstreckt sich in Längsrichtung der Rippen 60 bis jede Rippe 60 in eine erste Verlängerung 65 und eine zweite Verlängerung 66 aufgeteilt wird. Eine mittlerer Bereich der Rippen 60, welcher an einem Scheitelpunkt des abgerundeten Abschnitts 64 ausgebildet ist, verringert seine Höhe, indem jede Rippe 60 in die erste Verlängerung 65 und die zweite Verlängerung 66 geteilt wird, bis der mittlere Abschnitt in den verbleibenden Teil der Außenseite 23'' des bogenförmigen Abschnitts 22'' der Wand 20'' übergeht. Die erste Verlängerung 65 und die zweite Verlängerung 66 weisen jeweils eine im Wesentlichen bogenförmige Querschnittsform auf, welche bewirkt, dass die Form der Verlängerungen 65, 66 im Wesentlichen der Form der Rippen 40 ähnelt, welche in den 4 bis 6 dargestellt sind. Jede Rippe 60 umfasst einen Übergangsbereich 67, welcher einen Umfang umlaufend ausgebildet ist, wobei jede Rippe 60 in den verbleibenden Teil der Außenseite 23'' des bogenförmigen Abschnitts 22'' der Wand 20'' übergeht, wodurch die Bildung scharfer Kanten oder Ecken an der Außenseite 23'' der Wand 20'' vermieden wird.
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Die Rippen 60 sind ausgelegt, das Gehäuse 10" in den zugbelasteten Abschnitten, welche zwischen den neutralen Druckbelastungslinien A und dem Fuß 30'' des Gehäuses 10'' ausgebildet sind, zu verstärken. Dementsprechend kann ein distales Ende 68 der ersten Verlängerung 65 und der zweiten Verlängerung 66 benachbart zu einer neutralen Druckbelastungslinie A ohne Überschneidung mit der neutralen Druckbelastungslinie A ausgebildet werden.
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Obwohl dies in 10 nicht dargestellt ist, soll erkannt werden, dass das Gehäuse 10" auch mit einer Vielzahl von Vertiefungen ausgebildet sein kann, welche entlang eines Rückens und in Längsausrichtung mit jedem nachfolgenden Paar der Rippen 60 ausgebildet sind, wobei die Form von jeder Ausnehmung der Form der in den 7 bis 9 dargestellten Vertiefungen 50 ähnelt.
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Die Rippen 60 erfüllen vorteilhaft den doppelten Zweck der Bereitstellung einer gewellten Oberfläche benachbart zum Fuß 30'' des Gehäuses 10'' zum Crimpen des Crimpbandes 5, und der Verstärkung des Gehäuses 10" in den zugbelasteten Abschnitten. Die Trennung des abgerundeten Abschnitts 64 der Rippen 60 in eine erste Verlängerung 65 und eine zweite Verlängerung 66 bewirkt, dass mehrere Rippen 60 zweimal so viele Wellen aufweisen wie mehrere der Rippen 40, wodurch das Gehäuse 10'' weiterhin gegen Biegungen verstärkt wird, welche durch das beim Gebrauch erzeugte Biegemoment verursacht werden.
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Beispiel
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Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse einer Finiten-Elemente- Analyse (FEA = Finite Element Analysis), welche unter Verwendung von Computermodellen des in
1 dargestellten Gehäuses 1 mit über eine Länge ausgebildeten Rippen 2, des in
3 dargestellte Gehäuses 1' mit an bestimmten Bereichen ausgebildeten Rippen 2, welche Verstärkung benötigen, und des in
4 dargestellten Gehäuses 10 mit den Rippen 40 sowie des in
7 dargestellten Gehäuses 10' mit den Rippen 40' und den Vertiefungen 50 dargestellt werden. Die FEA wurde durchgeführt, wobei für einen Innendruck, welcher in einem Innenraum der Gehäuse 1, 1', 10, 10' angelegt wurde, eine Höhe von 225 kPa angenommen wurde. Die FEA ergab eine Maximalbelastung und eine Maximalbiegung, welche in den Gehäusen 1, 1', 10, 10' hervorgerufen wurde, wenn diese Innendruck ausgesetzt wurden. Die Tabelle 1 zeigt ebenfalls die Masse der entsprechenden Gehäuse 1, 1', 10, 10' zum Vergleich. Tabelle 1
| | Masse (g) | Maximalbelastung (MPa) | Maximalbiegung (mm) |
| Gehäuse 1, gezeigt in 1 | 184 | 26,5 | 1,14 |
| Gehäuse 1', gezeigt in 3 | 170 | 29,8 | 1,15 |
| Gehäuse 10, gezeigt in 4 | 169 | 13,6 | 0,58 |
| Gehäuse 10', gezeigt in 7 | 169 | 13,1 | 0,56 |
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Wie in Tabelle 1 dargestellt, weisen die Gehäuse 10, 10' verschiedene vorteilhafte Eigenschaften gegenüber den Gehäusen 1, 1' gemäß dem Stand der Technik auf.
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Beispielsweise im Vergleich zu dem in 1 dargestellten vollständig gerippten Gehäuse 1 weist das Gehäuse 10 mit den in 4 dargestellten Rippen 40 eine Masse auf, welche um ungefähr 8 % reduziert ist, eine Maximaldruckbelastung auf, welche um ungefähr 49% reduziert ist und eine Maximalbiegung auf, welche um ungefähr 49% reduziert ist. In ähnlicher Weise, im Vergleich zu dem in 3 dargestellten Gehäuse mit der optimierten Platzierung der Rippen 2, weist das in 4 dargestellte Gehäuse 10 eine Maximaldruckbelastung auf, welche um ungefähr 54% reduziert ist und eine Maximalbiegung auf, welche um ungefähr 50% reduziert ist.
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Weiterhin, im Vergleich zu dem in 1 dargestellten vollständig gerippten Gehäuse 1 weist das in 7 dargestellte Gehäuse 10' mit den Rippen 40' und den Vertiefungen 50 eine Masse auf, welche um ungefähr 8% reduziert ist, eine Maximaldruckbelastung auf, welche um ungefähr 51 % reduziert ist und eine Maximalbiegung auf, welche um ungefähr 51 % reduziert ist. In ähnlicher Weise, im Vergleich zu dem in 3 dargestellten Gehäuse 1' mit der optimierten Platzierung der Rippen 2, weist das in 7 dargestellte Gehäuse 10' eine Maximaldruckbelastung auf, welche um ungefähr 56% reduziert ist und eine Maximalbiegung auf, welche um ungefähr 51 % reduziert ist.
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Dementsprechend weist jedes Gehäuse 10, 10' vorteilhaft eine reduzierte Masse, eine maximale Druckbelastung, und eine maximale Biegung im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Gehäuse 1 mit den Rippen 2 auf, welche gleichmäßig über eine Länge ausgebildet sind. Zusätzlich weisen die Gehäuse 10, 10' vorteilhaft außerdem eine reduzierte Maximaldruckbelastung und Maximalbiegung im Vergleich zu dem in 3 dargestellten Gehäuse 1' mit der optimierten Platzierung der Rippen 2 auf, während im Wesentlichen die gleiche Masse beibehalten wird.
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Aus der vorangehenden Beschreibung soll der Fachmann in die Lage versetzt werden, wesentliche Merkmale der Erfindung ohne Weiteres zu erkennen und ohne vom Umfang und Geiste der Erfindung abzuweichen, verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vorzunehmen, um diese an verschiedene Anwendungen und Bedingungen anzupassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 10, 10', 10"
- Gehäuse
- 2, 40, 60, 40'
- Rippe
- 3, 30, 30', 30"
- Fuß
- 4
- Crimpverbindung
- 5
- Crimpband
- 6
- ausgesparter Abschnitt
- 7
- vorstehender Abschnitt
- 8, 8'
- druckbelasteter Abschnitt
- 9
- zugbelasteter Abschnitt
- 11
- Leitung
- 12
- hohler Innenraum
- 13
- erster Endabschnitt
- 14
- zweiter Endabschnitt
- 15
- erstes Ende des Gehäuses
- 16
- zweites Ende des Gehäuses
- 20, 20', 20"
- Wand
- 22, 22', 22"
- bogenförmiger Abschnitt
- 23, 23', 23"
- Außenseite der Wand
- 24
- abgerundeter Abschnitt
- 25,25'
- Rücken
- 26
- Kollektoröffnung
- 28
- Umfangsrand der Wand
- 31, 31'
- erster länglicher Abschnitt
- 32, 32'
- zweiter länglicher Abschnitt
- 33
- erster kurzer Abschnitt
- 34
- zweiter kurzer Abschnitt
- 37, 37"
- erste Fläche des Fußes
- 38
- zweite Fläche des Fußes
- 43, 67
- Übergangsbereich
- 44
- abgerundeter vorstehender Abschnitt
- 45, 68
- distales Ende
- 50
- Vertiefung
- 52
- Übergangsbereich
- 64
- abgerundeter Abschnitt
- 65
- erste Verlängerung
- 66
- zweite Verlängerung
- A
- neutrale Druckbelastungslinie
