DE2134028A1 - PLASTIC WATER BOX FOR METAL HEAT EXCHANGER - Google Patents

PLASTIC WATER BOX FOR METAL HEAT EXCHANGER

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Description

"Wasserkasten aus Kunststoff für Wärmetauscher aus Metall""Plastic water tank for metal heat exchangers"

Die Erfindung betrifft Wasserkasten aus Kunststoff für Wärmetauscher aus Metall, insbesondere für Kraftfahrzeugheizungs- und/oder Kühlanlagen, wobei der Kunststoff-Kastenteil mit einem Metallrohrboden verbördelt ist.The invention relates to plastic water tanks for heat exchangers Made of metal, in particular for motor vehicle heating and / or cooling systems, the plastic box part with a Metal tube sheet is crimped.

Wasserkästen aus Kunststoff sind an sich bekannt. Die Hauptgründe für die Verwendung von Kunststoff-Wasserkasten bestehen in der Oewiohtseinsparung und in der Kostensenkung. Ferner lassen sich Kunststoff-Wasserkästen oft vielfach einfacher fertigen.Plastic water tanks are known per se. The main reasons for using plastic water tanks are there in savings and in cost reduction. Furthermore, plastic water tanks are often much simpler manufacture.

Schwierigkeiten bereitet Jedoch die dichte Verbindung von Kunststoff mit Metallen. Hinsichtlich Festigkeit und Dichtigkeit hat sich bisher das Einbördeln des Kunststoffkastens mit dem Rohrboden bewährt.However, the tight connection of Plastic with metals. In terms of strength and tightness, the crimping of the plastic box has hitherto proven its worth proven with the tube sheet.

Weitere Schwierigkeiten bestehen darin, daß der Kunststoff-Wasserkasten und der Metallboden, beispielsweise aus Messing oder Aluminium verschiedene Wärmedehnungen aufweisen.Other difficulties are that the plastic water tank and the metal base, for example made of brass or aluminum, have different thermal expansions.

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Es ist bereits bekannt, zur Verringerung der Steifigkeit des Kunststoff-Wasserkastens Falten vorzusehen, deren Wirkung bei steigender Temperatur zunimmt. Bei fallender Temperatur wird jedoch der Kunststoff härter, wodurch sich die Dehnfalten weniger auswirken können.It is already known to provide folds to reduce the rigidity of the plastic water tank, their effect increases with increasing temperature. As the temperature drops, however, the plastic becomes harder, which means that the Stretch wrinkles can have less of an impact.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasser kasten aus Kunststoff zu schaffen, der einfach herzustellen ist und bei dem die verschiedenen Wärmedehnungskoeffizienten der Materialien des Kastens und des Bodens angeglichen sind.The invention has for its object to provide a water box made of plastic that is easy to manufacture is and where the different coefficients of thermal expansion the materials of the box and the bottom are matched.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Wasserkasten der eingangs erläuterten Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Boden an seiner Innenseite in Höhe einer einwärts gerichteten Bördelkante eine entsprechende Stufe aufweist. Die Ausweichmöglichkeit des Kunststoffes ist dadurch auf ein Minimum beschränkt, wodurch die beim Einbördeln eingebrachte Vorspannung im wesentlichen erhalten wird. Der Rand des Kunststoff -Wasserkastens wird in Höhe der Stufe an der andererseits die einwärts gerichtete Bördelkante des Bodens angreift flächenförmig festgehalten, so daß bei Wärmedehnungen Verformungen erst oberhalb dieser Stufe auftreten können.According to the invention, this object is essentially achieved in a water tank of the type explained at the beginning, that the bottom has a corresponding step on its inside at the level of an inwardly directed flanged edge. The possibility of evasion of the plastic is thus limited to a minimum, which means that the amount introduced during crimping Bias is essentially obtained. The edge of the plastic water tank is level with the step on the other side the inwardly directed flanged edge of the base engages flat so that deformations can only occur above this level in the event of thermal expansion.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung, zwischen Kunststoffkastenunterkante und unterem Bördelrand des Bodens in an sich bekannter Weise eine elastische Dichteinlage angeordnet ist. Dabei kann die Dichteinlage aus einem eingelegten oder anvulkanisierten Gummi hergestellt sein oder aber auch aus Kunststoff.It is particularly useful if, according to a development of the invention, between the lower edge of the plastic box and the lower one An elastic sealing insert is arranged on the beaded edge of the bottom in a manner known per se. The sealing insert be made of an inserted or vulcanized rubber or also of plastic.

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In an sich bekannter Weise kann, in einem weiteren Merkmal der Erfindung, der Kunststoffkasten Dehnfalten aufweisen.In a manner known per se, in a further feature of the invention, the plastic box can have expansion folds.

Eine weitere Vereinfachung und Senkung der Herstellungskosten ergibt sich dann, wenn in an sich bekannter Weise Einfüll- und/oder Anschlußstutzen einstückig mit dem Kunststoff-Wasserkasten hergestellt sind.A further simplification and reduction of the manufacturing costs results if in a manner known per se Filling and / or connecting pieces are made in one piece with the plastic water tank.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Regulier- bzw. Sperr-Ventilgehäuse in den Wasserkasten-Gesamtkörper integriert ist.It is particularly advantageous if a regulating or blocking valve housing is integrated into the overall body of the water tank.

Dadurch wird es möglich, einen Wasserkasten vollständig mit allen Anschlüssen und Sperrmitteln aus Kunststoff herzustellen. Die Anschlußstutzen können in vorteilhafter Weise sägezahnförmig ausgebildet sein, wodurch sich ein besserer und dichterer Sitz für die Anschlußschläuche ergibt.This makes it possible to produce a water tank completely with all connections and locking means made of plastic. The connecting pieces can advantageously be designed in a sawtooth shape, resulting in a better and results in a closer fit for the connection hoses.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind alle Ventilteile aus Kunststoff gebildet. Ein Kunststoffventil ist wesentlich kostengünstiger herzustellen als ein Regelventil aus Messing. Die Integration des Ventils in den Kunfctstoff-Wasserkasten bringt zusätzlich bauliche Vereinfachungen und technische Verbesserungen. Es besteht keine Dichtstelle mehr zwischen Ventil und Gehäuse und die sonst nötigen Befestigungsmittel fallen weg.According to a further development of the invention, all valve parts are formed from plastic. A plastic valve is much cheaper to manufacture than a control valve made of brass. The integration of the valve in the plastic water tank also brings structural simplifications and technical improvements. There is no longer a sealing point between valve and housing and the otherwise necessary fasteners are omitted.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Ventilkörper in an sich bekannter Weise aus einem Zylindermantelabschnitt bestehen, der gefedert gelagert ist. Die Wirkung der Feder wird durch den Flüssigkeitsdruck noch unterstützt. Das Kunststoff-Ventil kann für luftseitig regulierte Anlagen als Absperrventil und für wasserseitig regulierte Anlagen als Regelventil dienen.According to a further development of the invention, the valve body can be made from a cylinder jacket section in a manner known per se exist, which is spring-loaded. The action of the spring is supported by the fluid pressure. The plastic valve can be used as a shut-off valve for systems regulated on the air side and as a control valve for systems regulated on the water side to serve.

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ORIOJNAL INSPECTEDORIOJNAL INSPECTED

Zur Anpassimg der verschiedenen Warraedehnungskoeffizienten von Metall und Kunststoff kann vorteilhafterweise das Material für den Wasserkasten durch Beimengung von Fremdstoffen praktisch auf die Wärmedehnung des Metalls gebracht werden. Dadurch werden Verspannungen der Wasserkasten-Bodenverbindung ausgeschaltet.For adapting the various expansion coefficients of metal and plastic can advantageously be the material for the water tank by adding foreign substances practically brought to the thermal expansion of the metal. This causes tension in the water tank-floor connection switched off.

Die Verwendung von Glas, z. B. in Form sehr kurzer Glasfasern, als Zumengung zum Kunststoff hat sich als besonders vorteilhaft bewiesen. Durch entsprechende Bemessung kann die Dehnung des Kunststoffes der Wärmedehnung von Messing bzw. Aluminium weitgehend angeglichen werden.The use of glass, e.g. B. in the form of very short glass fibers, as an admixture to the plastic has proven to be particularly advantageous. By appropriate dimensioning, the elongation of the plastic, the thermal expansion of brass or aluminum can be largely matched.

Weitere Vorteile und Merkmale der. Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Other advantages and features of the. Invention are based on the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wasserkasten,1 schematically shows a cross section through a water tank according to the invention,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab die Verbindung zwischen Wasserkasten und Kastenboden,2 shows, on an enlarged scale, the connection between the water tank and the bottom of the box,

Fig» 3 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wasserkasten, und3 shows a plan view of an inventive Water tank, and

Fig· 4 einen Schnitt durch ein integriertes Ventil.Figure 4 is a section through an integrated valve.

Aus Fi g# 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäläen Wasserkastens ersichtlich. Dabei ist ein Kunststoff-Wasserkasten 1 mit einem Metall-Boden 2, in den Rohre 3 eingeschweißt oder in anderer Seite befestigt sind, durch TJmbördeln verbunden.FIG. 1 shows the basic structure of an inventive Water tank can be seen. A plastic water tank 1 with a metal base 2 is welded into the pipes 3 or fastened in the other side by flanging tied together.

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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Bördelrandes ist insbesondere aus Pig. 2 ersichtlich. Der Rand 1 des Wasserkastens weist einen Bördelrand 13 auf, um den der untere Rand des Metallrohrbodens 2 umgebördelt ist. Dabei wird die Unterfläche des Bördelrandes IjJ von der unteren Bördelfläche 14 des Bodens 2 umfaßt, dessen äußere Kante sich dann in Form einer oberen Bördelfläche 15 über die durch den Bördelrand 13 gebildete Stufe legt. Erfindungsgemäß weist nun die Rückseite des Bodens 2 eine Stufe 16 auf, die im Höhenbereich der oberen Bördelfläche 15 verläuft. In an sich bekannter Weise kann zwischen Bördelrand 13 und unterer Bördelfläche 14 eine elastische Dichtzwischenlage 17 angeordnet sein. Diese elastische Zwischenlage kann aus Gummi oder Kunstgummi bestehen und eingelegt sein. Es kann aber auch ein entsprechender Gummistreifen anvulkanisiert werden. Schließlich kann die Einlage 17 auch noch aus elastischem Kunststoff bestehen, um die kleinen noch bestehenden Unebenheiten beider Teile auszugleichen.The inventive design of the beaded edge is in particular from Pig. 2 can be seen. The edge 1 of the water tank has a beaded edge 13 around which the lower edge of the metal tube base 2 is flanged. The lower surface of the flanged edge IjJ is from the lower flanged surface 14 of the bottom 2, the outer edge of which then extends in the form of an upper flanged surface 15 over that formed by the flanged edge 13 Level. According to the invention, the rear side of the base 2 now has a step 16 which is in the height range of the upper flanged surface 15 runs. In a manner known per se, between the flanged edge 13 and the lower flanged surface 14, an elastic Sealing intermediate layer 17 can be arranged. This elastic The intermediate layer can consist of rubber or synthetic rubber and be inserted. But it can also be a corresponding rubber strip be vulcanized. Finally, the insert 17 can also be made of elastic plastic to protect the small to compensate for any unevenness in both parts.

Aus Fig. 1 ist ferner zu ersehen, daß der Wasserkasten einstückig mit einem Einfüllstutzen 4 und einem Zuflußstutzen 5 ausgebildet ist. Ferner ifet in dem Wasserkasten 1 ein Ventil 6 integriert, d. h. das Ventilgehäuse ist einstückig mit dem übrigen Teil des Wasserkastens 1 ausgebildet.From Fig. 1 it can also be seen that the water tank is in one piece is formed with a filler neck 4 and an inflow neck 5. Furthermore, a valve 6 is located in the water tank 1 integrated, d. H. the valve housing is designed in one piece with the remaining part of the water tank 1.

In de^i Ventilgehäuse ist ein an sich bekannter Ventilkörper 7 mittels eines Stellftebels 8 verdrehbar gelagert. Der Ventilkörper 7 kann, wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, zylindermantelartig ausgebildet sein und wird durch eine Feder 11 gegen die Schwenkachse 9 abgestützt. Die Schwenkachse y weist am unteren Ende noch ein Lager Io auf. Durch die federnde Lagerung des Ventilkörpers 7 gegenüber der Schwenkachse 9 wird erreicht,In the valve housing there is a valve body 7 known per se mounted rotatably by means of an adjusting lever 8. The valve body 7 can, as can be seen in particular from FIG. 4, in the manner of a cylinder jacket be designed and is supported by a spring 11 against the pivot axis 9. The pivot axis y points to the lower At the end of another camp Io. The resilient mounting of the valve body 7 with respect to the pivot axis 9 achieves

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

daß im geschlossenen Zustand die Wirkung der Feder 11 noch durch den Flüssigkeitsdruck unterstützt wird. Das Ventilgehäuse.ist nach oben durch eine Deckplatte 12 in an sich bekannter Weise unter Verwendung entsprechender Dichtringe od. dgl. abgeschlossen,that in the closed state the action of the spring 11 is still supported by the fluid pressure. The valve housing. Is closed upwards by a cover plate 12 in a known manner using appropriate sealing rings or the like,

Der Wasserkasten 1 kann noch eine Trennwand 18 aufweisen, sowie Dehnfalten 19.The water tank 1 can also have a partition 18 and expansion folds 19.

Aus Fig. 1 im Zusammenhang mit fig. 2 ergibt sich, daß der Kunststoffteil 1 nahezu allseitig umschlossen ist.From Fig. 1 in connection with fig. 2 shows that the plastic part 1 is enclosed almost on all sides.

Die erfindungsgemäße Stufe 16 im Umbördelbereich des Bodens dient dazu, die eingebrachte Vorspannung zu erhalten.The step 16 according to the invention in the flanged area of the floor serves to maintain the pre-tension applied.

Als Material für den Boden dient in an sich bekannter Weise Messing oder Aluminium oder eine entsprechende Legierung. Das Kunststoffmaterial für den Kunststoff-Wasserkasten ist zweckmäßig mit einem Stoff geringer Wärmedehnung versetzt, oder durch Glasfaserbeimengungen verstärkt.Brass or aluminum or a corresponding alloy is used as the material for the floor in a manner known per se. That Plastic material for the plastic water tank is expediently mixed with a substance of low thermal expansion, or Reinforced by the addition of glass fiber.

Durch die einstückige Ausbildung der Anschlüsse 4 und 5 und des Ventils 6 mit dem Wasserkasten 1 wird erreicht, daß die sonst notwendigen Anschlüsse, wie Muffen, Halterungen und Flansche, entfallen.Due to the one-piece design of the connections 4 and 5 and the Valve 6 with the water tank 1 is achieved that the otherwise necessary connections, such as sleeves, brackets and flanges, omitted.

In vorteilhafter V/eise sind die Einzelteile des Ventils, wie Schwenkachse 9* Dichtscheibe 12 und Stellhebel 8, ebenfalls aus Kunststoff hergestellt.In an advantageous manner, the individual parts of the valve, such as pivot axis 9 * sealing washer 12 and adjusting lever 8, are also made of plastic.

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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Während das Ausführungsbeispiel einen oberen Wasserkasten zeigt, kann in gleich vorteilhafter Weise auch ein entsprechender unterer Wasserkasten aus Kunststoff mit dem Wärmetauscher 2 verbunden sein. Die Erfindung umfaßt daher auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie alle Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Ma3nahmen.The invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiment. While the embodiment shows an upper water tank, can be more advantageous in the same way A corresponding lower water tank made of plastic can also be connected to the heat exchanger 2. The invention includes therefore also all professional modifications and all partial and sub-combinations of the described and / or illustrated Features and actions.

- Ansprüche -- Expectations -

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Claims (12)

AnsprücheExpectations ίΓ7)Wasserkästen aus Kunststoff für Wärmetauscher aus Metall, insbesondere für Kraftfahrzeughe1zungs- und/oder Kühlanlagen, wobei der Kunststoffkastenteil mit dem Metallrohrboden verbördelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden an seiner Innenseite in Höhe der einwärts gerichteten Bördelkante eine entsprechende Stufe aufweist. ί Γ7) Plastic water tanks for metal heat exchangers, in particular for motor vehicle heating and / or cooling systems, the plastic box part being flanged to the metal tube base, characterized in that the base has a corresponding step on its inside at the level of the inwardly directed flanged edge. 2. Wasserkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kunststoffkastenunterkante und unterem Bördelrand des Bodens in an sich bekannter Weise eine elastische Dichteinlage angeordnet ist.2. Water tank according to claim 1, characterized in that an elastic sealing insert is arranged between the lower edge of the plastic box and the lower beaded edge of the bottom in a manner known per se. 3. Wasserkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkasten Dehnfalten aufweist.3. Water tank according to claim 1 or 2, characterized in that the plastic box has expansion folds. 4. Wasserkasten nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Einfüll- und/ oder Anschlußstutzen· einstückig mit dem Wasserkasten hergestellt sind.4. Water tank according to claim 1 or the following, characterized in that filling and / or connecting pieces are made in one piece with the water tank in a manner known per se. 5. Wasserkasten nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere Anspruch Kf dadurch gekennzeichnet, daß ein Regulier- bzw. Sperr-Ventilgehäuse in den Wasserkasten-Gesamtkörper integriert ist.5. Water tank according to claim 1 or the following, in particular claim K f, characterized in that a regulating or blocking valve housing is integrated into the overall body of the water tank. 6. Wasserkasten nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen sägezahnförmig ausgebildet sind.6. Water tank according to claim 4 or 5 *, characterized in that the connecting pieces are sawtooth-shaped. — 2 209884/0456 - 2 209884/0456 7. Wasserkasten nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Dichtungseinlage eingelegter oder anvulkanisierter Gummi dient.7. Water tank according to claim 2 or the following, characterized in that inserted or vulcanized rubber is used as an elastic sealing insert. 8. Wasserkasten nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine elastische Dichtungseinlage aus Kunststoff. 8. Water tank according to one or more of claims 2 to 6, characterized by an elastic sealing insert made of plastic. 9. Wasserkasten nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Wasserkasten ein mit einem Stoff sehr geringer Wärmedehnung versetzter Kunststoff dient.9. Water tank according to claim 1 or the following, characterized in that a material with a very low thermal expansion is used as the material for the water tank. 10. Wasserkasten nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung von kurzen Glasfasern als Zumengung zum Kunststoff.10. Water tank according to claim 9, characterized by the use of short glass fibers as an addition to the plastic. 11. Wasserkasten nach Anspruch 5 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ventilteile aus Kunststoff gebildet sind.11. Water tank according to claim 5 or the following, characterized in that all valve parts are made of plastic. 12. Wasserkasten nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper in an sich bekannter Welse aus einem Zylindermantelabschnitt besteht und daß der Ventilkörper verdrehbar und federnd gelagert ist.12. Water tank according to claim 11, characterized in that the valve body consists in known catfish from a cylinder jacket section and that the valve body is rotatable and resiliently mounted. 209884/0456209884/0456
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