DE19601276A1 - Sammelkasten für einen Wärmeübertrager und ein Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sammelkasten für einen Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Sammelkastens.

Aus der DE 41 30 517 A1 ist ein Sammelkasten für einen Wärmeübertra­ ger bekannt, der an einer Bodenwand querverlaufende flachovale Durchzüge aufweist, so daß Flachrohre mit ihren Enden durch diese Durchzüge durchsteckbar sind. Nachteilig an dem bekannten Sammelka­ sten ist, daß dieser aus zwei Bauteilen zusammengesetzt ist. Zur Bildung des Sammelkastens wird nämlich die Bodenwand mit einer Man­ telwand verbunden, wobei zum einen die Bodenwand und zum anderen die Mantelwand als vorgeformtes Bauteil zur Verfügung gestellt werden muß, bevor die Mantelwand und die Bodenwand an ihren längsseitigen Randbereichen miteinander verbunden werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Sammelkasten und ein Ver­ fahren zur Herstellung des Sammelkastens anzugeben, um unter Zeiter­ sparnis eine einfache Herstellung des Sammelkastens zu gewährlei­ sten.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 12 aufge­ führten Merkmale gelöst.

Der Sammelkasten wird einstückig aus einer Blechplatine hergestellt, die nach Anbringen von flachovalen Durchzügen zu einem Kastenprofil geformt wird. Es liegt ein längsseitiges Ende der Mantelwand an ei­ nem korrespondierenden längsseitigen Ende des gegenüberliegenden Be­ reichs der Mantelwand bzw. Bodenwand an, wobei die Enden durch eine Verbindungslängsnaht dicht miteinander verbunden sind. Es wird ein einstückiger Sammelkasten gebildet, der einfach und schnell im Rah­ men eines Arbeitsablaufes hergestellt werden kann.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegen die längsseitigen En­ den unter Bildung einer Schweißnaht stumpf aneinander. Hierdurch wird eine im wesentlichen an der Verbindungsstelle ebene Ausbildung der Innenseite des Sammelkastens erzielt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der eine Ab­ schnitt der Mantelwand einen rechtwinklig angeordneten Schenkel auf, der ein ebenes Ende des zweiten Abschnitts der Mantelwand überlappt und mit diesem durch Lötung verbunden ist. Hierdurch wird eine dichte Verbindung geschaffen, wobei sich lediglich eine Verbindungs­ naht in Längsrichtung des Sammelkastens erstreckt.

Das Verfahren gewährleistet die Herstellung des Sammelkastens auto­ matisch innerhalb eines Montagevorganges. Die lotplattierte Blech­ platine kann nämlich in einem kontinuierlichen Montageprozeß mit Durchzügen versehen und durch geeignete Führungsmittel wie z. B. Stempel und/oder Walzenräder verformt werden, so daß am Ende dieses Prozesses der Sammelkasten in seiner fertigen Form zusammengesetzt ist. Eine feste Verbindung wird nachfolgend durch Verschweißung oder Verlötung der korrespondierenden Enden der Bodenwand bzw. der Man­ telwand erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnun­ gen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen Teilschnitt durch den Endbereich des Sammelka­ stens mit in diesen hineinragenden Flachrohren;

Fig. 2 einen Querschnitt des Sammelkastens nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt des Sammelkastens nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt des Sammelkastens nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 einen Querschnitt und eine Abwicklung einer flachen Blechplatine nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 6 einen Querschnitt der Blechplatine während des Ver­ formvorganges.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den Endbereich eines Sammelka­ stens 1 dargestellt, der Bestandteil eines Kühlmittel/Luft-Kühlers eines Kraftfahrzeugs ist. Der Kühler hat zwei einander gegenüberlie­ gende Sammelkästen 1, von denen in Fig. 1 nur einer zu sehen ist. Ein Bündel von Flachrohren 2 mündet mit ihren Enden 3 jeweils in die parallel angeordneten Sammelkästen 1. Dem Sammelkasten 1 ist jeweils ein Zufuhr- bzw. ein Abfuhrstutzen zugeordnet, der sich an eine runde Öffnung des Sammelkastens 1 anschließt und die Zufuhr von Kühlmittel in den ersten und die Abfuhr des Kühlmittels aus dem zweiten Sammelkasten 1 bewirkt. Die Öffnung weist einen nach innen gerichteten Durchzug 4 auf, so daß das Anbringen des Zufuhr- bzw. Abfuhrstutzens an dem Sammelkasten 1 ohne zusätzliche Formverände­ rung des Durchzugs 4 ermöglicht wird. Die Flachrohre 2, die vorzugs­ weise Turbulenzeinlagen enthalten, sind untereinander mit Wellrippen 5 verbunden.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Stirnseiten der Sammelkästen 1 mit Abschlußdeckeln 6 verschlossen. Diese Abschlußdeckel 6 besit­ zen eine dem Querschnitt des Sammelkastens 1 mit einem Übermaß ent­ sprechende Grundfläche, von der mehrere abgewinkelte Zungen 7 abra­ gen und den Sammelkasten so umgreifen, daß beim Zusammenbau die Ab­ schlußdeckel 6 kraftschlüssig gehalten sind. Die außenseitig ab­ schließenden Wellrippen 5 werden von einem Seitenteil 8 umfaßt, das sich jeweils von einem Sammelkasten 1 zu dem gegenüberliegenden, parallel angeordneten Sammelkasten 1 erstreckt.

Der gesamte Kühler, bestehend aus dem Sammelkasten 1, den Flach­ rohren 2, den quer aus dem Sammelkasten 1 herausragenden Stutzen, den Wellrippen 5, dem Abschlußdeckel 6 und dem Seitenteil 8, wird aus beidseitig lotplattiertem Material, insbesondere aus einer Alu­ miniumlegierung hergestellt. Nachdem der Kühler in der weiter unten beschriebenen Weise zusammengefügt ist, wird er in einen Ofen ver­ bracht, in dem ein Verlöten der Bauteile erfolgt.

Wie aus Fig. 2 besonders gut zu ersehen ist, ist der Sammelkasten 1 einstückig als Kastenprofil ausgebildet. Der Sammelkasten 1 weist eine Bodenwand 10 und eine sich zu beiden längsseitigen Randberei­ chen der Bodenwand 10 erstreckende Mantelwand 11 auf. Die Bodenwand 10 ist eben ausgebildet und weist mit Abstand zueinander, querver­ laufende Durchzüge 12 auf, in die die Flachrohre 2 hineinragen. In einem ersten längsseitigen Randbereich 13 der Bodenwand 10 schließt sich rechtwinklig ein ebener Abschnitt 14 der Mantelwand 11 an. Der ebene Abschnitt 14 weist den kreisförmigen Durchzug 4 zur Aufnahme des Abfuhr- bzw. Zufuhrstutzens auf. In einem zweiten längsseitigen Randbereich 16 der Bodenwand 10 schließt sich ein gewölbter Ab­ schnitt 15 der Mantelwand 11 an und erstreckt sich im Querschnitt kreisbogenförmig in Richtung des gegenüberliegenden ebenen Ab­ schnitts 14 der Mantelwand 11.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 2 liegt ein längsseitiges Ende 17 des gewölbten Abschnitts 15 mit sei­ ner Stirnseite stumpf an einem von dem gewölbten Abschnitt 14 der Mantelwand 11 abgewinkelten Schenkel 18 an. In einem späteren Zeitabschnitt wird das Ende 17 mit dem Schenkel 18 unter Bildung einer Verbindungslängsnaht 21 verschweißt, wobei die Innenseite 19 des gewölbten Abschnitts 15 und die Innenseite 20 des ebenen Abschnitts 14 bündig aneinanderliegen. Hierdurch wird eine feste Verbindung geschaffen, wobei die Form des Sammelkastens 1 einem extrudierten Sammelkasten entspricht. Im folgenden werden für mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmende Teile die gleichen Bezugsziffern gewählt.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 3 weist ein Sammelkasten 24 eine Mantelwand 25 mit einem gewölbten Ab­ schnitt 26 auf, der sich bis hin zu einem Eckbereich 27 erstreckt, der von einem ebenen Abschnitt 28 der Mantelwand 25 und einem an diesem rechtwinklig erstreckenden Schenkel 29 gebildet wird. Es wird ein Überlappungsbereich 30 zwischen einem Ende 31 des gewölbten Ab­ schnitts 26 und dem Schenkel 29 gebildet, wobei der Schenkel 29 das Ende 31 flächig umgreift. Hierdurch wird eine ausreichende Formsta­ bilität des Sammelkastens 24 erreicht, so daß der Sammelkasten 24 ohne Veränderung der Relativposition zwischen den Abschnitten 26 und 28 der Mantelwand 25 nachfolgend in dem Lötofen durch Verlötung fest verbunden wird.

Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 4 eine schräg nach außen weisende Schrägfläche 35 des Endes 31 des gewölb­ ten Abschnitts 26 auf. Die Schrägfläche 35 ist in einem Bereich des gewölbten Abschnitts 26 angeordnet, in dem außenseitig der Schenkel 29 des ebenen Abschnitts 18 das Ende 31 unter Bildung einer Nase 36, die nach innen gerichtet ist, umfaßt. Die Nase 36 bildet einen stumpfen Winkel zu dem Schenkel 29 und liegt bereichsweise auf der Schrägfläche 35 außenseitig an. Hierdurch wird eine Rastverbindung gebildet, die eine sichere Positionierung des gewölbten Abschnitts 26 bezüglich des ebenen Abschnitts 28 gewährleistet. Im nachfolgen­ den Lötvorgang läßt sich somit eine sichere und dichte Verbindung zwischen den Abschnitten 26 und 28 erzielen. Im übrigen entspricht die Ausbildung des dritten Ausführungsbeispiels denen der vorherge­ henden Ausführungsbeispiele.

Die vorgenannten Ausführungsbeispiele des Sammelkastens 1, 24 werden aus einer flachen, beidseitig lotplattierten Blechplatine 37 ge­ formt. Der Grundwerkstoff besteht vorzugsweise aus einer Aluminium­ legierung.

In Fig. 5 ist eine Blechplatine 37 dargestellt, die mit den Durchzü­ gen 12 in einem Bereich der späteren Bodenwand 10 einerseits und der Öffnung 4 in einem Abschnitt 14 der späteren Mantelwand 11 anderer­ seits versehen ist. Nachfolgend wird die Blechplatine 37 kontinu­ ierlich zu dem Kastenprofil gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 verformt, wobei gleichzeitig durch geeignete Führungsmittel, wie z. B. Stempel oder Walzenräder, das eine längsseitige Ende der Blech­ platine 37 kreisbogenförmig unter Ausbildung eines gewölbten Ab­ schnitts 15 und das andere gegenüberliegende Ende der Blechplatine 37 im wesentlichen unter Ausbildung eines ebenen Abschnittes 14 nach oben gebogen wird, siehe Fig. 6. Der Biegevorgang wird kontinuier­ lich fortgesetzt und ist beendet, wenn der Schenkel 18 des ebenen Abschnitts 14 an dem Ende 17 des gewölbten Abschnitts 15 durch Stumpfstoß zur Anlage kommt. Nachfolgend wird der Sammelkasten 1 an den längsseitigen Enden 17, 18 unter Bildung der Verbindungslängs­ naht 21 verschweißt und dann zusammen mit den anderen Bauteilen des Kühlers einem Ofen zur Verlötung der weiteren Bauteile zugeführt.

Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 3 und Fig. 4 werden auf die glei­ che Weise verformt, wobei alle Bauteile des Kühlers erst im Ofen durch Verlötung miteinander verbunden werden. Die genannten Ausführungsbeispiele weisen jeweils nach innen gerichtete Durchzüge 12 auf. Hierdurch kann auf eine Nachbearbeitung der Durchzüge in Form eines Auftulpens verzichtet werden.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz als Kühlmit­ tel/Luft-Kühler beschränkt. Es sind auf diese Weise auch Sam­ melkästen für andere Wärmeübertrager, insbesondere Öl/Kühlmittel- Kühler, herstellbar.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbei­ spiele beschränkt. Es ist z. B. auch möglich, einen Sammelkasten vor­ zusehen, dessen Verbindung in einem abgewinkelten Bereich der Boden­ wand statt der Mantelwand erfolgt. Wesentlich ist, daß sich ledig­ lich eine Verbindungsnaht in Längsrichtung des Sammelkastens zur Verbindung desselben erstreckt.

Claims (14)

1. Sammelkasten für einen Wärmeübertrager, insbesondere für einen Kühler, mit einer Bodenwand, entlang der sich querverlaufende flachovale Durchzüge zur Aufnahme von Flachrohren erstrecken, und mit einer Mantelwand zur Bildung eines Hohlraums, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkasten (1, 24) als ein einstüc­ kiges geschlossenes Kastenprofil ausgebildet ist, wobei ein erstes längsseitiges Ende (17, 31) der Mantelwand (11, 25) mit einem zweiten längsseitigen Ende (Schenkel 18, 29) der Boden­ wand (10) oder der Mantelwand (11, 25) durch eine Verbindungs­ längsnaht (21) dicht verbunden ist.

2. Sammelkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwand (11, 25) aus zwei sich jeweils an die Bodenwand (10) unmittelbar anschließenden Abschnitte (14, 15, 26, 28) gebildet ist, die an ihren längsseitigen Enden (17, 18) mit­ einander verbunden sind.

3. Sammelkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwand (11, 25) mindestens einen Durchzug (4) auf­ weist.

4. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchzüge (4, 12) nach innen gerichtet sind.

5. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ende (17) des ersten Abschnitts (15) an dem Ende (18) des zweiten Abschnitts (14) innenseitig bündig an­ liegt und mit diesem durch Schweißung verbunden ist.

6. Sammelkasten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (18) des zweiten Abschnitts (14) als Schenkel (18) ausge­ bildet ist, der sich rechtwinklig zu dem zweiten Abschnitt (14) erstreckt.

7. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Abschnitt (28) der Mantelwand (25) einen rechtwinklig angeordneten Schenkel (29) mit einer sol­ chen Länge aufweist, daß das Ende (31) des ersten Abschnitts (26) unter Überlappung innenseitig an dem Schenkel (29) an­ liegt und durch Verlötung mit diesem verbunden ist.

8. Sammelkasten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (31) des ersten Abschnitts (26) eine nach außen gerich­ tete Schrägfläche (35) aufweist, wobei der erste Abschnitt (26) an der Innenseite des Schenkels (29) unter Vorspannung anliegt.

9. Sammelkasten nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwand (11, 25) aus einem ebenen Abschnitt (14, 28) und einem gewölbten Ab­ schnitt (15, 26) gebildet ist, wobei der ebene Abschnitt (14, 32) Durchzüge (4) aufweist.

10. Sammelkasten nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Abschnitt (14, 32) in einem spitzen Winkel, vorzugsweise senkrecht zu der Bodenwand (10) angeordnet ist.

11. Sammelkasten nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (10) und die Mantelwand (11, 25) aus Aluminium oder einer Aluminium-Le­ gierung bestehen.

12. Verfahren zur Herstellung eines Sammelkastens für einen Wärme­ übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine flache Blechplatine (37) aus einem beschichteten Blech hergestellt wird,
• - die Blechplatine (37) mit Durchzügen (4, 12) versehen wird,
• - aus der Blechplatine (37) unter Bildung der Mantelwand (11, 25) und der Bodenwand (10, 28) der einstückige Sammelkasten (1, 24) geformt wird und
• - der Sammelkasten (1, 24) an längsseitigen Enden (17, 18; 29, 31) der Mantelwand (11, 25) bzw. der Bodenwand (10, 28) durch eine einzige Verbindungslängsnaht (21) dicht verbun­ den wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die längsseitigen Enden (17, 18) der Mantelwand (11) und/oder der Bodenwand (10) derart verformt werden, daß sie stumpf aneinan­ derstoßen und dann unter Bildung einer Stumpfnaht miteinander verschweißt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die längseitigen Enden (29, 31) der Mantelwand (10) und/oder der Bodenwand (28) nach der Verformung überlappend aneinanderlie­ gen und dann durch Verlötung miteinander verbunden werden.