EP0518224B1 - Wasserkasten für einen Wärmetauscher - Google Patents

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EP0518224B1
EP0518224B1 EP92109508A EP92109508A EP0518224B1 EP 0518224 B1 EP0518224 B1 EP 0518224B1 EP 92109508 A EP92109508 A EP 92109508A EP 92109508 A EP92109508 A EP 92109508A EP 0518224 B1 EP0518224 B1 EP 0518224B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
partition
water tank
tank according
longitudinal edge
edge
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92109508A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0518224A1 (de
Inventor
Prasanta Dipl.-Ing. Halder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP0518224A1 publication Critical patent/EP0518224A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0518224B1 publication Critical patent/EP0518224B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions

Definitions

  • the invention relates to a water tank for a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • Such a water box consisting of a hood-like base body is closed in a liquid-tight manner by means of friction welding through a tube sheet, the tube sheet simultaneously serving as a connecting body for the tube bundle of the heat exchanger.
  • the partition walls arranged in the base body to form different chambers in the water tank are pressed firmly onto fastening strips formed in the tube sheet, the longitudinal edge of the partition wall resting against the attachment strip likewise being welded to the tube sheet.
  • DE-37 33 866 A1 discloses a heat exchanger with a tube sheet made of plastic and a water box also made of plastic.
  • the tube plate and water tank are connected by friction welding.
  • a partition wall extends transversely to the longitudinal direction of the water tank, the lower edge of which lies on a corresponding counterpart, that is to say a partition wall section of the tube sheet which likewise runs transverse to the longitudinal direction.
  • the contact surfaces of the two partitions are arranged at a certain angle to the tube sheet plane. This measure is intended to prevent the water box from being turned and welded by 180 ° in relation to its longitudinal direction, because if the position is incorrect, the two angles of the slope add up and the edge of the water box does not rest on the tube sheet along one long side.
  • the invention has for its object to develop a water tank of the generic type such that the partition can be reliably connected to the tube sheet by means of friction welding.
  • the peg-like elevations form welding cams which represent welding points at defined points along the longitudinal edge of the partition, so that the sections of the partition which are not welded to the tube sheet cannot be greater than the distance between adjacent elevations.
  • the small masses of the peg-like elevations are reliably liquefied and run essentially in the longitudinal direction of the longitudinal edge of the partition wall. There is therefore essentially a spot welding of the partition to the tube sheet, with hardly any swelling occurs.
  • the connection can be described in the figurative sense as a "light" friction welded connection of partition and floor.
  • the non-welded sections of the longitudinal edge are in any case not greater than the distance between adjacent peg-like elevations, the distance being chosen so that the unwelded partition section is so stiff that it withstands the required pressure load and does not evade.
  • the largely liquid-tight separation of the chambers at a required test pressure can therefore be achieved with a high degree of certainty, so that, due to the constructive design of the longitudinal edge of the partition, the rejects are minimized in ongoing production.
  • the peg-shaped elevations are advantageously formed by the free ends of stiffeners integrated in the partition.
  • the stiffeners extend, in particular, as cylindrical rods over the entire height of the partition, so that the partition itself can be made tapering towards its longitudinal edge in order to save material. Since the free ends of the stiffeners are welded to the tube sheet with a high degree of certainty due to the design, the weaker sections of the partition between the stiffeners are fixed in position and cannot escape even at high test pressure.
  • the heat exchanger shown in FIG. 1 has an upper water tank 1, a lower water tank 2 and a tube bundle 3 with fins 4 arranged between the water tanks to enlarge the heat exchange surface.
  • Each water tank 1, 2 consists essentially of a hood-shaped base body 5 or 6, which is closed by a tube sheet 7 or 8.
  • the tube sheet 7 or 8 also serves to hold the tube bundle 3 arranged between the water boxes 1, 2.
  • the hood-shaped base body 5 of the water tank 1 shown in FIG. 4 has a substantially rectangular basic shape in plan view.
  • a partition 10 extending over the entire length of the base body 5 divides a chamber 11;
  • a partition 12 running transversely to the longitudinal direction is provided approximately centrally, through which two chambers 13 and 14 lying one behind the other in the longitudinal direction are divided. Due to the partitions 10 and 12, the entire interior of the hood-shaped base body 5 is thus divided into three chambers 11, 13 and 14.
  • Each chamber is assigned an inflow or outflow connection 9a, 9b and 9c, as shown in particular in FIGS. 1 and 2.
  • the end face of the edge 15 of the base body 5 has a raised connecting web 16, which is located approximately in the middle on the end face of the edge 15 and runs around itself along the edge 15.
  • the connecting web 16 has the same height and width over the circumference of the edge.
  • the base body 5, together with the partition walls 10, 12 and the connecting web 16, is made in one piece from a friction-weldable material, preferably plastic.
  • the hood-shaped base body 5 of the water tank 1 is closed in a liquid-tight manner by the tube sheet 7 shown in FIGS. 5 to 7.
  • the tube sheet 7 on its side facing the base body 5 has a U-shaped receiving edge 17, the longitudinal sides 17a of which extend in the longitudinal direction have a width v which corresponds approximately to the width u of the circumferential connecting web.
  • the tube sheet is thus kept largely free of play on the base body 5 transversely to the longitudinal direction.
  • the transverse sides 17b of the U-shaped receiving edge 17 are made wider in width w than the connecting web 16, so that it lies with play in the longitudinal direction of the tube sheet in the transverse sides 17b of the U-shaped receiving edge 17.
  • This configuration makes it possible to apply a high-frequency vibration in the longitudinal direction of the tube sheet 7 after the tube sheet 7 has been put on, in order to achieve friction welding of the connecting web 16 to the base 19 of the U-shaped receiving edge 17. During the friction welding process, the tube sheet moves in the direction of the double arrow 18 relative to the base body 5.
  • connecting pieces 20 for the individual tubes 14 (FIG. 1) of the tube bundle heat exchanger are formed in the tube sheet.
  • the connecting piece 20 are facing away from the base body 5 with their connecting end 21, ie facing the tube bundle 3.
  • several rows of connecting pieces are arranged in the tube sheet 7, to achieve this a compact design, the connecting pieces of one row are offset from the connecting pieces of the adjacent row.
  • the inlet ends 22 of the connecting pieces 20 protrude on the side of the base body 5 beyond the tube sheet plane, with a longitudinal fastening strip 25 for the dividing wall running in an undulating manner from one transverse side 17b of the receiving edge to the other transverse side 17b.
  • a fastening strip 26 assigned to the transverse partition 12 runs approximately centrally perpendicular to the longitudinal central axis of the tube sheet 7 and extends from the partition 10 to the longitudinal side 17a of the receiving edge 17.
  • the fastening strips 25 and 26, with their end faces facing the dividing walls 10 and 12, are higher by a dimension s than the end face of the bottom 19 of the receiving edge 17 facing the connecting web 16.
  • the tube sheet 7 with the connecting piece 20, the U-shaped receiving edge 17 and the fastening strips 25, 26 is made in one piece from a friction-weldable material, in particular plastic.
  • Elevations 40 are arranged on the end face 30 of the partition walls 10 and 12 facing the tube plate 7, which elevations are preferably wider than the thickness d of the partition wall at the length of the longitudinal edge 30 and serve as welding cams.
  • the elevations 40 lie in the longitudinal direction of the partition 10 or the partition 12 in a row with a freely selectable, in particular also different, distance from one another and project over an imaginary parting plane TT (FIG. 8) between the partition 10 or base body 5 and tube sheet 7.
  • the elevations are in the longitudinal direction, for example of the partition 10, preferably at an equidistant distance a (FIG. 4) from one another and are in particular cylindrical in plan view according to FIG. 9.
  • the longitudinal edge 30 of the partition 10 is formed flat or flat between the elevations 40 forming the welding cams in the direction of their thickness d.
  • the elevations 40 are each formed by the end of a stiffening 41 integrated into the partition wall, the stiffening 41 extending perpendicular to the partition wall 10 from the foot of the partition wall to beyond the longitudinal edge 30.
  • the stiffening preferably has a circular cross section, that is to say it is cylindrical. It can be advantageous to design the stiffening 41, starting from the foot of the partition, towards the elevation 40 with a slightly tapered angle 42.
  • the partition 10 is made narrower in the direction of its longitudinal edge 30 to be fixed on the tube sheet 7.
  • the partition 10 tapers at an angle 31, the taper angle 31 of the partition 10 preferably being identical to the taper angle 42 of the stiffener 41.
  • the elevations 40 formed on the longitudinal edge 30 extend to about half the height of the connecting web 16; 9 the elevation 40 is exactly symmetrical to the longitudinal center line 32 of the partition 10.
  • the partition 10 runs in its longitudinal direction due to the narrow arrangement of the inlet ends 22 in the tube sheet 7 in correspondence with the course of the fastening strip 25, the stiffeners preferably being arranged at the apex 33 of a shaft.
  • the height H of the peg-shaped elevation 40, the diameter D and the spacing a of the elevations 40 from one another are designed in such a way that when the partition is attached to the tube sheet, there is no excessively high sweat expulsion.
  • the parts are moved at high frequency in longitudinal direction relative to one another by vibration excitation according to double arrow 18, as a result of which the connecting web 16 is welded to the base 19 of the U-shaped receiving edge 17 in a liquid-tight manner and the peg-shaped elevations 40 serving as welding cams are one Ensure approximately spot welding of the longitudinal edge 30 of the partition 10 or 12 on the associated fastening strips 25, 26 in the tube sheet 7. Due to the selected oversize z, it is ensured that the longitudinal edge 30 of the partition 10 is pressed firmly onto the fastening strip 25, so that a largely liquid-tight seal is achieved.
  • the partition wall 10 or 12 is avoided with a high degree of certainty, since the longitudinal edge 30 of the partition wall has a high rigidity at preferably equidistant intervals due to the targeted spot welding. Since the elevations are formed by the free ends of the stiffeners 41 integrated in the partition, the partition is firmly welded to the tube sheet in its stiffened areas. Between two stiffeners 41 lying, weakly dimensioned partition sections are held firmly and can not escape.
  • the shape of the peg-shaped elevations 40 or welding cams does not necessarily have to be circular in cross-section, i.e. be cylindrical. It may also be expedient to design the peg-shaped elevations with a cross section deviating from the circular shape, for example elliptical, or to provide a rectangular, in particular square, cross section.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wasserkasten für einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein derartiger aus einem haubenartigen Grundkörper bestehender Wasserkasten wird mittels Reibschweißen durch einen Rohrboden flüssigkeitsdicht verschlossen, wobei der Rohrboden gleichzeitig als Anschlußkörper für das Rohrbündel des Wärmetauschers dient. Die im Grundkörper angeordneten Trennwände zur Bildung unterschiedlicher Kammern im Wasserkasten werden fest auf im Rohrboden ausgebildete Befestigungsleisten aufgedrückt, wobei die an der Befestigungsleiste anliegende Längskante der Trennwand ebenfalls eine Schweißverbindung mit dem Rohrboden eingeht. Dieses Zusammenfügen mittels Reibschweißen ist an sich zufriedenstellend, wenn - insbesondere bei quer zur Amplitude des Schweißvorgangs liegender Trennwand - die Trennwand ausreichend dick und damit steif ausgeführt ist. Zur Erzielung einer Schweißverbindung muß sichergestellt sein, daß das Material der Trennwand zuverlässig erweicht. Bei sehr dick ausgeführter Trennwand wird hierzu eine große Reibschweißenergie aufgebracht, wobei die Gefahr besteht, daß Teilbereiche der Längskante der Trennwand bereits stark verflüssigen und als Schweißaustrieb in die Kammern eintreten, während andere Teilbereiche der Längskante zum Verschweißen noch nicht ausreichend erweicht sind. Über die Länge der Trennwand ergibt sich somit nur eine zufällige bereichsweise Verschweißung, was an sich zur Flüssigkeitstrennung der Kammern untereinander ausreichend ist, bei auftretenden Druckunterschieden aber zu einem teilweisen Ausweichen der Trennwand und damit zu einem Kurzschluß im Flüssigkeitskreislauf führt. Derartige Wasserkästen sind aber unbrauchbar und müssen vernichtet werden. Bei der Produktion von Wasserkästen mit auf dem Grundkörper durch Reibschweißen befestigtem Rohrboden ergibt sich daher ein unvermeidbarer Ausschuß. Auch tritt bei funktionssicher verschweißter Trennwand ein erheblicher Schweißaustrieb im Bereich der Schweißnähte auf, was unerwünscht ist.
  • Aus der DE-37 33 866 A1 ist ein Wärmetauscher mit einem aus Kunststoff bestehenden Rohrboden und einem ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Wasserkasten bekannt. Die Verbindung von Rohrboden und Wasserkasten erfolgt durch Reibschweissung. Quer zur Längsrichtung des Wasserkastens erstreckt sich in diesem eine Trennwand, deren Unterkante auf einem entsprechenden Gegenstück, d.h. einem ebenfalls quer zur Längsrichtung verlaufenden Trennwandabschnitt des Rohrbodens liegt. Dabei sind die Anlageflächen der beiden Trennwandteile in einem bestimmten Winkel zur Rohrbodenebene angeordnet. Mit dieser Maßnahme soll verhindert werden, daß der Wasserkasten, bezogen auf seine Längsrichtung, um 180° verdreht aufgesetzt und verschweißt wird, weil bei falscher Lage sich die beiden Winkel der Schräge addieren und der Rand des Wasserkastens entlang einer Längsseite nicht auf dem Rohrboden anliegt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserkasten der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß die Trennwand mittels Reibschweißen zuverlässig fest mit dem Rohrboden verbunden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Durch die zapfenartigen Erhebungen werden Schweißnocken gebildet, die über die Längskante der Trennwand an definierten Stellen Schweißpunkte darstellen, so daß die nicht mit dem Rohrboden verschweißten Abschnitte der Trennwand nicht größer sein können als der Abstand benachbarter Erhebungen. Beim Reibschweißvorgang werden die geringen Massen der zapfenartigen Erhebungen sicher verflüssigt und verlaufen im wesentlichen in Längsrichtung der Trennwandlängskante. Es erfolgt daher im wesentlichen eine punktuelle Verschweißung der Trennwand mit dem Rohrboden, bei der kaum Schweißaustrieb auftritt. Die Verbindung kann im übertragenen Sinne als "leichte" Reibschweißverbindung von Trennwand und Boden bezeichnet werden. Die nicht verschweißten Abschnitte der Längskante sind auf jeden Fall nicht größer als der Abstand benachbarter zapfenartiger Erhebungen, wobei der Abstand so gewählt ist, daß der unverschweißte Trennwandabschnitt so steif ist, daß er der erforderlichen Druckbelastung standhält und nicht ausweicht. Die bei einem geforderten Prüfdruck weitgehend flüssigkeitsdichte Trennung der Kammern ist daher mit hoher Sicherheit erzielbar, so daß aufgrund der konstruktiven Ausbildung der Längskante der Trennwand der Ausschuß in einer laufenden Produktion minimiert ist.
  • Vorteilhaft sind die zapfenförmigen Erhebungen, also die Schweißnocken durch die freien Enden von in der Trennwand integrierten Versteifungen gebildet. Die Versteifungen erstrecken sich insbesondere als zylinderförmige Stäbe über die ganze Höhe der Trennwand, so daß die Trennwand selbst zur Einsparung von Material in Richtung auf ihre Längskante schmal zulaufend ausgebildet werden kann. Da aufgrund der konstruktiven Ausbildung mit hoher Sicherheit eine Verschweißung der freien Enden der Versteifungen am Rohrboden gewährleistet ist, sind die zwischen den Versteifungen liegenden schwächeren Abschnitte der Trennwand lagefixiert und können auch bei hohem Prüfdruck nicht ausweichen.
  • Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Ansicht eines Wärmetauschers,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht des Wärmetauschers nach Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach Fig. 1,
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf die Innenseite des haubenförmigen Grundkörpers eines Wasserkastens des Wärmetauschers nach Fig. 1,
    Fig. 5
    eine Draufsicht auf einen Rohrboden des Wasserkastens nach Fig. 4 von der Seite der Rohrbündel gesehen,
    Fig. 6
    eine Seitenansicht des Rohrbodens nach Fig. 5, teilweise geschnitten,
    Fig. 7
    eine Draufsicht auf die dem Grundkörper des Wasserkastens nach Fig. 4 zugewandte Seite des Rohrbodens,
    Fig. 8
    in vergrößerter Darstellung einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 4,
    Fig. 9
    in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf eine auf der Längskante der Trennwand angeordnete zylindrische Erhebung.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher hat einen oberen Wasserkasten 1, einen unteren Wasserkasten 2 und ein zwischen den Wasserkästen angeordnetes Rohrbündel 3 mit Lamellen 4 zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche.
  • Jeder Wasserkasten 1, 2 besteht im wesentlichen aus einem haubenförmigen Grundkörper 5 bzw. 6, der durch einen Rohrboden 7 bzw. 8 verschlossen ist. Der Rohrboden 7 bzw. 8 dient gleichzeitig zur Halterung des zwischen den Wasserkästen 1, 2 angeordneten Rohrbündels 3.
  • Im folgenden ist die Erfindung anhand einer detaillierten Beschreibung des Wasserkastens 1 erläutert; entsprechend ist der Wasserkasten 2 ausgebildet.
  • Der in Fig. 4 dargestellte haubenförmige Grundkörper 5 des Wasserkastens 1 hat in Draufsicht im wesentlichen rechteckige Grundform. Eine sich über die ganze Länge des Grundkörpers 5 erstreckende Trennwand 10 teilt eine Kammer 11 ab; auf der der Kammer 11 abgewandten Seite der Trennwand 10 ist etwa mittig eine quer zur Längsrichtung verlaufende Trennwand 12 vorgesehen, durch die zwei in Längsrichtung hintereinander liegende Kammern 13 und 14 abgeteilt sind. Durch die Trennwände 10 und 12 ist der Gesamtinnenraum des haubenförmigen Grundkörpers 5 somit in drei Kammern 11, 13 und 14 aufgeteilt. Jeder Kammer ist ein Zu- bzw. Abflußstutzen 9a, 9b und 9c zugeordnet, wie insbesondere in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
  • Die Stirnseite des Randes 15 des Grundkörpers 5 weist einen erhabenen Verbindungssteg 16 auf, der etwa mittig auf der Stirnseite des Randes 15 liegt und längs des Randes 15 in sich geschlossen umläuft. Der Verbindungssteg 16 hat über den Umfang des Randes gleichbleibende Höhe und Breite u.
  • Der Grundkörper 5 ist zusammen mit den Trennwänden 10, 12 und dem Verbindungssteg 16 einteilig aus einem reibschweißfähigen Material, vorzugsweise Kunststoff einteilig gefertigt.
  • Der haubenförmige Grundkörper 5 des Wasserkastens 1 ist durch den in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Rohrboden 7 flüssigkeitsdicht verschlossen. Hierzu weist der Rohrboden 7 auf seiner dem Grundkörper 5 zugewandten Seite einen U-förmigen Aufnahmerand 17 auf, dessen sich in Längsrichtung erstreckende Längsseiten 17a eine Breite v haben, die etwa der Breite u des umlaufenden Verbindungssteges entspricht. Der Rohrboden ist so am Grundkörper 5 quer zur Längsrichtung weitgehend spielfrei gehalten. Die Querseiten 17b des U-förmigen Aufnahmerandes 17 sind in ihrer Breite w breiter als der Verbindungssteg 16 ausgebildet, so daß dieser in Längsrichtung des Rohrbodens mit Spiel in den Querseiten 17b des U-förmigen Aufnahmerandes 17 liegt. Durch diese Ausbildung ist es möglich, nach dem Aufsetzen des Rohrbodens 7 in Längsrichtung des Rohrbodens 7 eine hochfrequente Schwingung aufzubringen, um ein Reibverschweißen des Verbindungssteges 16 mit dem Boden 19 des U-förmigen Aufnahmerandes 17 zu erzielen. Während des Reibschweißvorganges bewegt sich der Rohrboden in Richtung des Doppelpfeils 18 relativ zum Grundkörper 5.
  • Wie die Fig. 5 bis 7 zeigen, sind im Rohrboden Anschlußstutzen 20 für die einzelnen Rohre 14 (Fig. 1) des Rohrbündel-Wärmetauschers ausgebildet. Die Anschlußstutzen 20 liegen mit ihrem Anschlußende 21 vom Grundkörper 5 abgewandt, also dem Rohrbündel 3 zugewandt. Dabei sind im Rohrboden 7 mehrere Reihen Anschlußstutzen angeordnet, wobei zur Erzielung einer gedrängten Bauweise die Anschlußstutzen der einen Reihe versetzt zu den Anschlußstutzen der benachbarten Reihe liegen.
  • Die Zulaufenden 22 der Anschlußstutzen 20 ragen auf der Seite des Grundkörpers 5 über die Rohrbodenebene hinaus, wobei eine in Längsrichtung liegende Befestigungsleiste 25 für die Trennwand wellenförmig von der einen Querseite 17b des Aufnahmerandes bis zur anderen Querseite 17b verläuft. Eine der Quertrennwand 12 zugeordnete Befestigungsleiste 26 verläuft etwa mittig lotrecht zur Längsmittelachse des Rohrbodens 7 und erstreckt sich von der Trennwand 10 bis zur Längsseite 17a des Aufnahmerandes 17.
  • Wie sich aus Fig. 6 ergibt, liegen die Befestigungsleisten 25 und 26 mit ihrer den Trennwänden 10 und 12 zugewandten Stirnseite um ein Maß s höher als die dem Verbindungssteg 16 zugewandte Stirnseite des Bodens 19 des Aufnahmerandes 17.
  • Der Rohrboden 7 mit den Anschlußstutzen 20, dem U-förmigen Aufnahmerand 17 und den Befestigungsleisten 25, 26 ist aus einem reibschweißfähigen Material, insbesondere Kunststoff, einteilig gefertigt.
  • Auf der dem Rohrboden 7 zugewandten Stirnseite 30 der Trennwände 10 und 12 sind Erhebungen 40 angeordnet, die vorzugsweise breiter als die Dicke d der Trennwand in Höhe der Längskante 30 sind und als Schweißnocken dienen. Die Erhebungen 40 liegen in Längsrichtung der Trennwand 10 bzw. der Trennwand 12 in einer Reihe mit frei wählbarem, insbesondere auch unterschiedlichem Abstand hintereinander und ragen über eine gedachte Teilungsebene T-T (Fig. 8) zwischen Trennwand 10 bzw. Grundkörper 5 und Rohrboden 7. Die Erhebungen liegen in Längsrichtung zum Beispiel der Trennwand 10 vorzugsweise mit äquidistantem Abstand a (Fig. 4) zueinander und sind insbesondere - in Draufsicht gemäß Fig. 9 - zylindrisch ausgebildet. Die Längskante 30 der Trennwand 10 ist zwischen den Schweißnocken bildenden Erhebungen 40 in Richtung ihrer Dicke d flach bzw. eben ausgebildet.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Erhebungen 40 jeweils durch das Ende einer in die Trennwand integrierten Versteifung 41 gebildet, wobei sich die Versteifung 41 lotrecht zur Trennwand 10 vom Fuße der Trennwand bis über die Längskante 30 hinaus erstreckt. Die Versteifung hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, ist also zylindrisch ausgebildet. Es kann vorteilhaft sein, die Versteifung 41, ausgehend vom Fuße der Trennwand aus, in Richtung auf die Erhebung 40 mit einem Winkel 42 leicht konisch verjüngt auszubilden.
  • Zum Zwecke der Materialersparnis ist die Trennwand 10 in Richtung auf ihre am Rohrboden 7 festzulegende Längskante 30 schmaler werdend ausgebildet. Die Trennwand 10 verjüngt sich dabei unter einem Winkel 31, wobei der Verjüngungswinkel 31 der Trennwand 10 vorzugsweise identisch dem Verjüngungswinkel 42 der Versteifung 41 ist.
  • Wie Fig. 8 zeigt, reichen die auf der Längskante 30 ausgebildeten Erhebungen 40 bis etwa auf halbe Höhe des Verbindungssteges 16; in Draufsicht gemäß Fig. 9 liegt die Erhebung 40 genau symmetrisch zur Längsmittellinie 32 der Trennwand 10.
  • Die Trennwand 10 verläuft in ihrer Längsrichtung aufgrund der engen Anordnung der Zulaufenden 22 im Rohrboden 7 entsprechend dem Verlauf der Befestigungsleiste 25 wellenförmig, wobei die Versteifungen vorzugsweise jeweils im Scheitelpunkt 33 einer Welle angeordnet sind.
  • Die Höhe H der zapfenförmigen Erhebung 40, der Durchmesser D sowie der Abstand a der Erhebungen 40 zueinander sind so ausgelegt, daß bei der Befestigung der Trennwand am Rohrboden kein übermäßig hoher Schweißaustrieb entsteht.
  • Nach Aufsetzen des Rohrbodens 7 auf den Grundkörper 5 werden die Teile durch Schwingungserregung gemäß Doppelpfeil 18 in ihrer Längsrichtung relativ zueinander hochfrequent bewegt, wodurch der Verbindungssteg 16 mit dem Boden 19 des U-förmigen Aufnahmerandes 17 flüssigkeitsdicht verschweißt und die als Schweißnocken dienenden zapfenförmigen Erhebungen 40 eine etwa punktförmige Verschweißung der Längskante 30 der Trennwand 10 bzw. 12 auf den zugeordneten Befestigungsleisten 25, 26 im Rohrboden 7 gewährleisten. Aufgrund des gewählten Übermaßes z ist sichergestellt, daß die Längskante 30 der Trennwand 10 fest auf die Befestigungsleiste 25 angedrückt wird, so daß ein weitgehend flüssigkeitsdichter Abschluß erzielt ist. Auch bei hohen Druckunterschieden zwischen den Kammern 11, 13 und 14 ist ein Ausweichen der Trennwand 10 bzw. 12 mit hoher Sicherheit vermieden, da durch die gezielte punktförmige Verschweißung die Längskante 30 der Trennwand in vorzugsweise äquidistanten Abständen die Trennwand eine hohe Steifigkeit hat. Da die Erhebungen durch die freien Enden der in der Trennwand integrierten Versteifungen 41 gebildet sind, ist die Trennwand in ihren versteiften Bereichen fest mit dem Rohrboden verschweißt. Zwischen zwei Versteifungen 41 liegende, schwächer dimensionierte Trennwandabschnitte werden so fest gehalten und können nicht ausweichen.
  • Die Form der zapfenförmigen Erhebungen 40 bzw. Schweißnocken muß nicht notwendigerweise im Querschnitt kreisförmig, d.h. zylindrisch sein. Es kann auch zweckmäßig sein, die zapfenförmigen Erhebungen mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt, zum Beispiel elliptisch, auszubilden oder einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt vorzusehen.

Claims (10)

  1. Wasserkasten für einen Wärmetauscher, bestehend aus einem haubenförmigen Grundkörper (5), dessen Innenraum durch mindestens eine im Grundkörper (5) angeordnete Trennwand (10, 12) in Kammern (11, 13, 14) unterteilt ist und mit einem durch Reibschweißen am Grundkörper (5) und der Trennwand (10) flüssigkeitsdicht zu befestigenden Rohrboden (7), an den ein Rohrbündel (3) des Wärmetauschers angeschlossen ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10, 12) auf ihrer dem Rohrboden (7) zugewandten Längskante (30) in Längsrichtung der Trennwand (10, 12) in einer Reihe mit Abstand (a) hintereinander liegende, zapfenförmige Erhebungen (40) aufweist, die vor der Verschweißung über eine gedachte Teilungsebene (T-T) zwischen Trennwand (10, 12) und Rohrboden (7) überstehen.
  2. Wasserkasten nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen mit frei wahlbarem, vorzugsweise äquidistantem Abstand (a) zueinander liegen.
  3. Wasserkasten nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (40) breiter als die Dicke (d) der Trennwand (10, 12) ist.
  4. Wasserkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (40) zylindrisch ausgebildet ist.
  5. Wasserkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (40) das freie Ende einer in die Trennwand (10, 12) integrierten Versteifung (41) ist, wobei die Versteifung (41) vorzugsweise über die ganze Höhe der Trennwand (10, 12) verläuft.
  6. Wasserkasten nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10, 12) in ihrer Längsrichtung wellenförmig verläuft und jeweils im Scheitelpunkt (33) einer Welle eine Versteifung (41) liegt, welche vorzugsweise die Form eines Zylinders aufweist.
  7. Wasserkasten nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung in Richtung auf ihr die Erhebung (40) bildendes freies Ende leicht konisch verjüngt zuläuft.
  8. Wasserkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10, 12) in Richtung auf ihre am Deckel (7) festzulegende Längskante (30) schmaler werdend zuläuft, wobei vorzugsweise die Trennwand (10, 12) in ihrer bis zur Langskante (30) gemessenen Höhe mit geringem Übermaß (z) ausgebildet ist.
  9. Wasserkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Längskante (30) der Trennwand (10) in Richtung ihrer Dicke (d) flach ausgebildet ist.
  10. Wasserkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß einteilig mit dem Rohrboden (7) eine dem Gehäuserand (15) und eine der Längskante (30) der Trennwand (10, 12) zugeordnete Befestigungsleiste (25, 26) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Befestigungsleiste (25, 26) der Trennwand (10, 12) insbesondere in einer Ebene oberhalb der Befestigungsleiste (19) des Gehäuserandes (15) liegt.
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