EP3087337A1 - Wärmetauscher mit umlaufender dichtung - Google Patents

Wärmetauscher mit umlaufender dichtung

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EP3087337A1
EP3087337A1 EP14812156.9A EP14812156A EP3087337A1 EP 3087337 A1 EP3087337 A1 EP 3087337A1 EP 14812156 A EP14812156 A EP 14812156A EP 3087337 A1 EP3087337 A1 EP 3087337A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seal
heat exchanger
passages
receiving groove
exchanger according
Prior art date
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Granted
Application number
EP14812156.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3087337B1 (de
Inventor
Harald Bronner
Markus Gutjahr
Markus Hübsch
Claus Augenstein
Reinhard Kull
Stefan Weise
Jens Ruckwied
Jochen HÄUSSERMANN
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
Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle Behr GmbH and Co KG filed Critical Mahle Behr GmbH and Co KG
Publication of EP3087337A1 publication Critical patent/EP3087337A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3087337B1 publication Critical patent/EP3087337B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00—Sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/16—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing leakage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger with a bottom, a seal and a lid according to the preamble of claim 1.
  • Heat exchanger requires a reliable seal between the two said elements in order to reliably prevent leakage of coolant and thus a possible failure of the heat exchanger or an aggregate to be cooled by this.
  • Heat exchanger is often provided as a tube sheet with appropriate passages through which, for example flat tubes are pulled.
  • the said cover may be formed, for example, as a coolant box and thereby include coolant.
  • a reliable seal between the lid and the floor is achieved by means of a seal which is inserted into a corresponding receiving groove of the floor.
  • the receiving groove actually consists of two parallel grooves, which are arranged orthogonal to the passages in the bottom edge of the soil and produced during stamping or reshaping of the soil.
  • the seal extends between the two grooves orthogonal to the same, and usually also edge of the soil in a specially for this purpose
  • the present invention deals with the problem, for a
  • Heat exchanger of the generic type to address an alternative embodiment, which allows in particular a simplified production.
  • the present invention is based on the general idea to provide a heat exchanger whose bottom (tube sheet) is manufactured by the meter and thus comparatively flexible for heat exchangers of different sizes can be used.
  • the heat exchanger according to the invention in this case comprises a bottom, a seal and a lid, wherein the bottom, usually also called tube plate, two parallel spaced and extending in the longitudinal direction of the soil
  • Each of these grooves also has a groove bottom.
  • the bottom has at least three passages, ie openings for flat tubes, which are spaced parallel to each other and spaced from the receiving grooves in a plane and extending perpendicular to and between the receiving grooves. Between two such passages, an intermediate region is formed in a plane which is arranged at a height difference h parallel to the groove bottoms of the receiving grooves. Between each intermediate region and the groove grounds, a ramp runs parallel to the longitudinal direction of the passages, wherein the ramps are spaced parallel to one another.
  • the seal itself is designed as a circumferential sealing cord. According to the invention now extends the seal in the grooves and each with a sealing web over two ramps and a
  • the ramps being inclined by an angle of 20 ° ⁇ ⁇ 65 ° with respect to the plane of the intermediate region, i. are usually inclined with respect to the horizontal, or have an S-shaped profile, wherein a turning point W in the range of 10% to 80% of
  • Height difference h is arranged starting from the groove bottom of the receiving groove.
  • the heat exchanger according to the invention is thus on the one hand the use of a As a bottom trained endless sheet possible, and on the other hand at the same time ensures an optimal sealing effect, since the surface pressure or the
  • Deformation of the installed seal does not exceed or fall below critical limits.
  • the sealing effect and the load on the seal can be additionally influenced.
  • ⁇ ⁇ 20 ° would namely for a disadvantage for the subsequent forming process of the passage and the other disadvantages with respect to the lateral guidance of the seal along the receiving groove arise.
  • ⁇ > 65 degrees the cover is under
  • Unpressed state 0.3 ⁇ R1 / R3 ⁇ 3.0 or 0.3 ⁇ R2 / R3 ⁇ 3.0.
  • At least one of the ramps is formed as a groove, which is parallel to the
  • the ratio of the Nutyogllgrad through the seal in the groove and the at least one ramp to the Nutyogllgrad through the seal in the receiving groove in the compressed state of the seal between 1, 0 and 1 extends, and the seal extends in sections. 4 is.
  • the groove filling degree is defined as the ratio between the cross section of the pressed seal and the free cross-sectional area. Usually, a groove filling degree between 70 and 85% is specified in the seal design, on the one hand to ensure the sealing effect and on the other hand to create reserve volume for a possible swelling of the seal.
  • Ramp area can be achieved, which improves the sealing function.
  • the compression should be greater than along the receiving groove to ensure optimum sealing effect.
  • the ramps have a width b1 and the intermediate regions have a width b2, wherein the ratio b1 to b2 is between 0.3 and 1.0.
  • the groove filling degree should be between 70 and 100% in both places.
  • Receptacle and varies on the ramp it is necessary to achieve the desired groove filling between 70 and 100% by constructive designs.
  • this can be done by variations in the diameter of the seal along the ramp, in particular at the transition region, or by varying the free cross-sectional area along the ramp on
  • Transition area By varying the widths of the ramps or the
  • the desired Nutrachllgrad be achieved in a particularly simple design. It is particularly advantageous if the cross section of the seal is> 40%, in particular between 50% and 70% of the cross section of the unpressed seal along the receiving groove.
  • the seal has at least one biasing web for reducing
  • the sealing web of the seal in this case extends over two ramps and an intermediate intermediate region outside of the parallel thereto biasing web.
  • pretensioning webs can be part of the seal and ensure that it is prestressed along the receiving grooves, whereby tension on the seal in the region of the transition between the
  • the lid is formed as a box having longitudinal side protrusions on the outside of the box on two opposite sides, with the side protrusions extending in the receiving grooves and having a longitudinally projecting beyond the seal overhang.
  • the lid is designed as a box, which has a box base, wherein a projection for positioning the box on the floor is arranged on a longitudinal side at the outer region of the box base.
  • a projection for positioning the box on the floor may be arranged.
  • the side projection is
  • the box foot Due to the position of the seal between the passages in the region of a narrow side, it is for the compression of the
  • Lid or box along the receiving groove extends at least to the point at which the seal from the receiving groove on the ramp in the
  • Side projection along the receiving groove has a projection, resulting in an H-shaped design.
  • the H-shape is effected by the two projections of the side projection on both sides in combination with the web of the side projection between the passages.
  • the projections of the side projection can either be flush with the receiving groove or protrude beyond this.
  • the heat exchanger on a side part which is inserted through a passage of the bottom, with a side part supernatant s for closing the bottom with the lid, wherein the average distance between the side part and an adjacent outer flat tube the Value q has and where the Ratio by q is between 0.3 and 0.7.
  • the ratio s through q can also assume a value greater than 0.7, in particular when thermally
  • the lid geometry is to be designed such that the outer wall of the lid completely prevents or at least reduces the flow through the outer tube or several of the outer tubes.
  • the lid geometry can be selected so that one or more vanes restrict or completely prevent the influx of the outermost tubes (flat tubes).
  • all passages have the same contour and the same surface area. This allows easy production of the floor with a continuous sheet.
  • Fig. 1 is a sectional view through a heat exchanger with a
  • Fig. 2 is a top view of a floor according to the invention
  • Fig. 3 is a sectional view in the sectional plane A-A through the
  • Fig. 4 is a diagram for illustrating the pressing force FD of
  • Fig. 5 is a representation as in Fig. 3, but in S-shaped
  • Fig. 6 is a diagram for illustrating a possible leakage
  • Heat exchanger to illustrate the supernatant s a side wall and the distances between the individual flat tubes to each other or an outer flat tube to the side wall, a diagram illustrating the strength of the created by the bent over projection s flare depending on a ratio s / q
  • Fig. 13 is a sectional view through the invention
  • Heat exchanger with lateral overhang for fixing the lid to the floor.
  • a heat exchanger 1 has a base 2, a seal 3 and a cover 4.
  • a heat exchanger 1 according to the prior art is shown
  • an inventive heat exchanger 1 is shown.
  • the bottom 2 it can be seen that this two parallel spaced and extending in the longitudinal direction of the bottom 2 receiving grooves 5, 5 ', which are arranged on two opposite sides of the bottom 2 and for receiving side projections 6, the is the box foot 15, the lid 4 are formed.
  • Each of the receiving groove 5, 5 ' has a groove bottom 7, 7'.
  • the bottom 2 has at least three passages 8, which are spaced parallel to each other and spaced from the receiving grooves 5, 5 'are arranged in a plane and extending perpendicular to and between the receiving grooves 5, 5' (see in particular also Figures 2, 7, 9 and 1 1).
  • the passages 8 flat tubes 9 are passed tightly, in each case a side part 19 is inserted through the two outer passages.
  • an intermediate region 10 is formed, which is spaced parallel to the height difference h by a height difference h
  • Nutrichn 7, 7 'of the receiving grooves 5, 5' is arranged (see Figures 3 and 5).
  • runs between each intermediate region 10 and the groove bottom 7, 7 'parallel to the longitudinal direction of the passages 8 each have a ramp 1 1, wherein the ramps 1 1 adjacent intermediate portions 10 are spaced parallel to each other.
  • the seal 3 is formed as a circumferential sealing cord.
  • the invention now extends the seal 3 in the receiving grooves 5, 5 'and each with a sealing web 12 (see Figure 10) via two ramps 1 1 and the intermediate intermediate region 10, wherein the ramps 1 1 According to the invention are inclined by an angle ⁇ between 20 and 65 ° relative to the intermediate region 10 and usually also with respect to the horizontal (see Fig. 3), or have an S-shaped curve (see Fig. 5), wherein a turning point W in Range of 10% to 80% of the height difference h, starting from the groove bottom 7,7 'of the receiving groove 5,5' is arranged.
  • the bottom 2 is recessed to illustrate the radius R2, but of course in this area has no opening.
  • Each of the ramps 1 1 is at the transition to the receiving groove 5, 5 'with a radius R1 and on
  • the solution according to the invention is a ratio of the height difference h to the diameter D of a portion of Seal 3 in the receiving groove 5, 5 'in the unpressed state 0.7 ⁇ h / D ⁇ 2.5, preferably 1, 0 ⁇ h / D ⁇ 2.0.
  • Ratio h to D a strength advantage can be achieved by the resulting bottom geometry.
  • the leakage (leakage L) is shown as a function of the stated radii ratio, it being clearly evident that with a radii ratio R1 / R3 or R2 / R3 between 0.3 and 3.0, the leakage, i. the leak is the least.
  • the meaning of the distance a is shown in FIG 7, wherein in the diagram according to the figure. 8
  • At least one of the ramps 1 1 may also be formed as a groove 13 which extends parallel to the longitudinal direction of the passages 8 and in the Seal 3 extends in sections, wherein the ratio of Nutyogllgrad by the seal 3 in the groove 13 for Nutglallgrad by the seal 3 in the
  • Receiving groove 5, 5 'in the compressed state of the seal 3 should be between 1, 0 and 1, 4. If the ratio in the said range, the
  • seal 3 can be optimally guided and fixed, and on the other hand an optimum sealing function can be achieved by stronger compression in the ramp area 11 or in the transitional area of ramp 11 to receiving groove 5, 5 'or intermediate area 10.
  • the ramps 1 1 have a width b 1 and the intermediate regions 10 have a width b 2, wherein the ratio of the width b 1 to b 2 should be between 0.3 and 1.0.
  • the seal 3 in addition to the actual sealing web 12 has at least one further biasing web 14 which is parallel to the sealing web 12 and causes a reduction of tensile stress on the seal 3. This makes it possible to ensure the desired and required for the tightness optimum position both along the receiving groove 5, 5 'and between the passages 8.
  • the cover 4 has side protrusions 6 extending on the longitudinal side or box feet 15 on two
  • the supernatant 16 should over the Area at which the seal 3 turns, protrude. It can also protrude beyond the receiving groove 5, 5 ', but also flush with this.
  • Figure 13 shows such a compound of the lid 4 with the bottom 2, wherein the course of the seal 3 and the position of an outer closure 17, which extends through the projection 16 also shown on the box foot 15 on the course of the seal 3 between the passages 8 addition extends.
  • box foot 15 a projection 20 for
  • Positioning of the lid 4 is arranged on the bottom 2.
  • Such a projection 20 serves for optimal positioning of the lid 4 to the bottom 2 in the longitudinal direction and also allows halving the tolerances of
  • the receiving groove 5, 5 ' may moreover have a wall 18 which is at least partially bent to connect the lid 4 to the bottom 2 in such a way that it engages behind a part of the box base 15 of the lid 4.
  • the wall 18 of the receiving groove 5, 5 ' may be several in their
  • the heat exchanger 1 has a side part 19 with a 9.teilüberstand s for connecting the bottom 2 with the cover 4, wherein the average distance between the side part 19 and an adjacent outer flat tube 9 is the value q and wherein the ratio s / q between Should be 0.3 and 0.7 (see Figures 1 1 and 12).
  • a combination with a side-part supernatant s is shown, the ratio s / q in this case being 0.7.
  • FIG. 12 shows the strength of the closure and thus also the impermeability in dependence on the ratio s / q.
  • All passages 8 of the bottom 2 can have the same contour and the same surface area for tubes 9 and side parts 19, whereby the production is simplified. It is also possible that the outer passages 8, depending on the wall thickness of the side part 19, have a smaller or larger surface area than the other passages 8.
  • the shape of the transition regions in particular between the two outer passages 8, may differ from that of the other transition regions.
  • the ramp 1 1 may be embossed only between the outer three passages 8. The shape of the
  • Transition areas can also differ so that a

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1) mit einem Boden (2), einer Dichtung (3) und einem Deckel (4), - wobei der Boden (2) zwei Aufnahmenuten (5,5') mit je einem Nutgrund (7,7') aufweist, - wobei in der Ebene zwischen zwei Durchzügen (8) ein Zwischenbereich (10) ausgebildet ist, - wobei zwischen jedem Zwischenbereich (10) und den Nutgründen (7,7') jeweils eine Rampe (11) verläuft. Erfindungswesentlich ist dabei, dass - die Dichtung (3) in den Aufnahmenuten (5,5') und mit jeweils einem Dichtungssteg (12) über zwei Rampen (11) und einen dazwischenliegenden Zwischenbereich (10) verläuft, - jede Rampe (11) am Übergang zur Aufnahmenut (5,5') mit einem Radius R1 und am Übergang zum Zwischenbereich (10) mit einem Radius R2 ausgerundet ist, - die Rampen (11) zwischen 20° < α < 65 ° gegenüber dem Zwischenbereich (10) geneigt sind, oder einen S-förmigen Verlauf aufweisen, wobei ein Wendepunkt W im Bereich von 10 % bis 80 % der Höhendifferenz h ausgehend von dem Nutgrund (7,7') der Aufnahmenut (5,5') angeordnet ist. Hierdurch ist ein flexibler Aufbau möglich.

Description

Wärmetauscher mit umlaufender Dichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Boden, einer Dichtung und einem Deckel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die Verbindung eines Deckels mit einem Boden (Rohrboden) eines
Wärmetauschers erfordert eine zuverlässige Dichtung zwischen den beiden genannten Elementen, um ein Austreten von Kühlmittel und somit einen eventuellen Ausfall des Wärmetauschers oder eines von diesem zu kühlenden Aggregats zuverlässig zu verhindern. Ein derartiger Boden eines solchen
Wärmetauschers ist oftmals als Rohrboden mit entsprechenden Durchzügen versehen, durch welche beispielsweise Flachrohre gezogen sind. Der genannte Deckel kann beispielsweise als Kühlmittelkasten ausgebildet sein und dadurch Kühlmittel beinhalten. Üblicherweise wird eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Deckel und dem Boden mittels einer Dichtung erreicht, die in eine entsprechende Aufnahmenut des Bodens eingesetzt wird. Die Aufnahmenut besteht dabei eigentlich aus zwei parallelen Aufnahmenuten, die orthogonal zu den Durchzügen im Boden randseitig des Bodens angeordnet und beim Stanzen bzw. Umformen des Bodens mit hergestellt werden. Die Dichtung verläuft zwischen den beiden Aufnahmenuten orthogonal zu denselben und zwar üblicherweise ebenfalls randseitig des Bodens in einer speziell dafür
ausgebildeten Nut.
Um solche umlaufende Aufnahmenuten bzw. Nuten zwischen den Durchzügen in den Rohrboden einbringen zu können, ist ein Stanzwerkzeug für eine
Bodengröße bzw. ein vergleichsweise aufwendiges Familienwerkzeug
erforderlich, insbesondere dann, sofern die Rohrböden unterschiedliche Längen aufweisen sollen. Aus der EP 2 498 040 A2 ist nun ein Wärmetauscher bekannt, der zur präzisen Abdichtung des Bodens mit dem Deckel keine im Randbereich des Bodens umlaufende Nut vorsieht, in die eine Dichtung in Form eines umlaufenden Dichtrings einzulegen ist und auf dem dann der Deckel aufgesetzt oder aufgepresst wird. Vielmehr kann bei dem bekannten Wärmetauscher nun ein Boden verwendet werden, welcher als Meterware gefertigt werden kann und welcher entsprechend den herzustellenden Wärmetauschern zurechtgeschnitten wird. Hierzu wird das umlaufende Dichtelement bzw. die umlaufende Dichtung in zwei gegenüberliegende Aufnahmenuten eingelegt und zusätzlich an Enden dieser Aufnahmenuten über eine Oberfläche des Bodens zwischen zwei Durchzügen geführt.
Aus der FR 2 822 532 B1 ist ein weiterer Wärmetauscher bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen
Wärmetauscher der gattungsgemäßen Art eine alternative Ausführungsform anzugehen, die insbesondere eine vereinfachte Herstellung ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Wärmetauscher zu schaffen, dessen Boden (Rohrboden) als Meterware herzustellen ist und dadurch vergleichsweise flexibel für Wärmetauscher unterschiedlicher Größe eingesetzt werden kann. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher umfasst dabei einen Boden, eine Dichtung sowie einen Deckel, wobei der Boden, üblicherweise auch Rohrboden genannt, zwei parallel beabstandete und sich in Längsrichtung des Bodens erstreckende
Aufnahmenuten aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodens angeordnet und zur Aufnahme von Seitenvorsprüngen des Deckels ausgebildet sind. Jede dieser Aufnahmenuten besitzt darüber hinaus einen Nutgrund. Der Boden weist zumindest drei Durchzüge auf, d.h. Öffnungen für Flachrohre, die parallel zueinander beabstandet sowie beabstandet zu den Aufnahmenuten in einer Ebene angeordnet sind und sich senkrecht zu und zwischen den Aufnahmenuten erstrecken. Zwischen zwei solchen Durchzügen ist in einer Ebene ein Zwischenbereich ausgebildet, der um eine Höhendifferenz h parallel beabstandet zu den Nutgründen der Aufnahmenuten angeordnet ist. Zwischen jedem Zwischenbereich und den Nutgründen verläuft dabei parallel zur Längsrichtung der Durchzüge jeweils eine Rampe, wobei die Rampen parallel zueinander beabstandet sind. Die Dichtung selbst ist als umlaufende Dichtschnur ausgebildet. Erfindungsgemäß verläuft nun die Dichtung in den Aufnahmenuten und mit jeweils einem Dichtungssteg über zwei Rampen und einen
dazwischenliegenden Zwischenbereich, wobei die Rampen um einen Winkel 20° < α < 65° gegenüber der Ebene des Zwischenbereichs, d.h. üblicherweise gegenüber der Horizontalen, geneigt sind, oder einen S-förmigen Verlauf aufweisen, wobei ein Wendepunkt W im Bereich von 10 % bis 80 % der
Höhendifferenz h ausgehend von dem Nutgrund der Aufnahmenut angeordnet ist. Zusätzlich sind die Rampen bei beiden Varianten am Übergang zur
Aufnahmenut bzw. am Übergang zum Zwischenbereich mit einem
entsprechenden Radius R1 , R2 ausgerundet, um insbesondere Zug- und
Druckspannungsspitzen auf die Dichtung, hervorgerufen durch scharfkantiges Abknicken dieser Dichtung, zu minimieren. Am Übergang zur Aufnahmenut ist dabei die Rampe mit einem Radius R1 ausgerundet, wogegen sie am Übergang zum Zwischenbereich mit einem Radius R2 ausgerundet ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Design des Bodens kann erreicht werden, dass die Dichtung in montiertem Zustand ohne zu starke Flächenpressung bzw.
Verformung zwischen Boden und Deckel eingeklemmt ist. Dem
erfindungsgemäßen Wärmetauscher ist somit einerseits die Verwendung eines als Boden ausgebildeten Endlosbleches möglich, und andererseits zugleich eine optimale Dichtwirkung gewährleistet, da die Flächenpressung bzw. die
Verformung der eingebauten Dichtung kritische Grenzwerte nicht über- oder unterschreitet. Durch die Wahl des Winkels α zwischen 20° und 65° kann die Dichtwirkung und die Belastung der Dichtung zusätzlich beeinflusst werden. Bei einem Winkel von α < 20° würden sich nämlich zum einen Nachteile für den späteren Umformvorgang des Durchzuges und zum anderen Nachteile hinsichtlich der seitlichen Führung der Dichtung entlang der Aufnahmenut ergeben. Bei einem Winkel von α > 65° Grad ist die vom Deckel unter
Umständen auf die Dichtung aufgebrachte Anpresskraft zu gering, wodurch die Dichtwirkung unter Umständen nicht gewährleistet werden könnte. Auch bei der Variante mit S-förmigem Verlauf können eine verbesserte Anlage der Dichtung an den Boden und damit eine verbesserte Dichtfunktion erreicht werden.
Unterhalb bzw. oberhalb des genannten Bereichs würden sich nämlich Radien R1 und R2 ergeben, die sich entweder nachteilig auf den späteren
Umformvorgang des Durchzugs oder ungünstig auf die Breite des Bodens und damit auch auf den erforderlichen Bauraum auswirken würden. Befindet sich der Wendepunkt W im Bereich von < 10 % der Höhendifferenz h, ergibt sich ein Verlauf der S-förmigen Rampe, der sich entweder nachteilig auf die Bodenbreite und somit den Bauraum oder nachteilig hinsichtlich der Spannungsspitzen auf die Dichtung auswirkt. Befindet sich der Wendepunkt W im Bereich von > 80 % der Höhendifferenz h, ergibt sich ein Verlauf der S-förmigen Rampe, der sich nachteilig auf dem späteren Umformvorgang auswirkt.
Zweckmäßig beträgt ein Verhältnis des Radius R1 oder R2 zu einem Radius R3 des Abschnitts der Dichtschnur bzw. Dichtung in der Aufnahmenut in
unverpresstem Zustand 0,3 < R1/ R3 < 3,0 oder 0,3 < R2/R3 < 3,0. Die
Festlegung dieses Bereichs des Verhältnisses zwischen Bogenradius der Rampe und Radius der Dichtung optimiert die Dichtwirkung. Ein zu geringes Verhältnis würde nämlich eine Undichtigkeit aufgrund zu geringer Flächenpressung am Übergangsbereich zwischen Aufnahmenut und Rampe bewirken, wobei ein zu großes Verhältnis eine zu geringe Anpresskraft entlang der Rampe sowie einen Bauraumnachteil durch einen breiteren Boden bewirken würde.
Zweckmäßig liegt ein der Aufnahmenut zugewandtes Längsende eines
Durchzugs zwischen 1 mm < a < 15mm, insbesondere zwischen 2mm < a < 6mm näher zur Aufnahmenut als ein Übergang der Rampe zum Zwischenbereich. Durch diesen mittels Versuchen und Berechnungen festgelegten Bereich kann die maximal aufzunehmende mechanische Spannung im Radiusbereich des jeweiligen Durchzugs reduziert und damit die Spannungsbelastung für den Boden insgesamt gesenkt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest eine der Rampen als Nut ausgebildet, die sich parallel zur
Längsrichtung der Durchzüge erstreckt und in der die Dichtung abschnittsweise verläuft, wobei das Verhältnis von dem Nutfüllgrad durch die Dichtung in der Nut und der zumindest einen Rampe zu dem Nutfüllgrad durch die Dichtung in der Aufnahmenut in verpresstem Zustand der Dichtung zwischen 1 ,0 und 1 ,4 beträgt. Der Nutfüllgrad ist dabei definiert als Verhältnis zwischen dem Querschnitt der gepressten Dichtung und der freien Querschnittsfläche. Üblicherweise wird bei der Dichtungsauslegung ein Nutfüllgrad zwischen 70 und 85 % vorgegeben, um einerseits die Dichtwirkung zu gewährleisten und andererseits Reservevolumen für ein eventuelles Quellen der Dichtung zu schaffen. Durch das zuvor
angegebene Verhältnis kann erreicht werden, dass die Dichtung optimal geführt und fixiert werden kann und zugleich eine stärkere Verpressung im
Rampenbereich erreicht werden kann, welcher die Dichtfunktion verbessert. Gerade im Bereich der Rampe sollte die Verpressung größer sein als entlang der Aufnahmenut um eine optimale Dichtwirkung gewährleisten zu können. Zweckmäßig weisen die Rampen eine Breite b1 und die Zwischenbereiche eine Breite b2 auf, wobei das Verhältnis b1 zu b2 zwischen 0,3 und 1 ,0 liegt. Um eine optimale Verpressung der Dichtung in der Nut des Zwischenbereichs und der Aufnahmenut zu erreichen sollte an beiden Stellen der Nutfüllgrad zwischen 70 und 100 % betragen. Da jedoch die Anpresskraft der Dichtung in der
Aufnahmenut und an der Rampe variiert, ist es erforderlich, den gewünschten Nutfüllgrad zwischen 70 und 100 % durch konstruktive Ausführungen zu erreichen. Rein theoretisch kann dies durch Variationen des Durchmessers der Dichtung entlang der Rampe, insbesondere am Übergangsbereich, erfolgen oder aber durch Variation der freien Querschnittsfläche entlang der Rampe am
Übergangsbereich. Durch die Variation der Breiten der Rampen bzw. der
Zwischenbereiche kann der gewünschte Nutfüllgrad auf besonders einfache konstruktive Weise erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Querschnitt der Dichtung >40 %, insbesondere zwischen 50 % und 70 % des Querschnitts der unverpressten Dichtung entlang der Aufnahmenut beträgt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Dichtung mindestens einen Vorspannsteg zur Reduzierung von
Zugspannungen auf die Dichtung auf, wobei der zumindest ein Vorspannsteg parallel zu einem Dichtungssteg angeordnet ist. Der Dichtungssteg der Dichtung verläuft in diesem Fall über zwei Rampen sowie einen dazwischenliegenden Zwischenbereich außerhalb des parallel dazu verlaufenden Vorspannstegs.
Vorspannstege können generell Bestandteile der Dichtung sein und sorgen dafür, dass diese entlang der Aufnahmenuten unter Vorspannung steht, wodurch Zugspannung auf die Dichtung im Bereich des Übergangs zwischen den
Durchzügen verringert werden können. Hierdurch ist es möglich die gewünschte Lage der Dichtung sowohl entlang der Aufnahmenut als auch zwischen den Durchzügen zu gewährleisten. Zweckmäßigerweise ist der Deckel als Kasten ausgebildet, der längsseitig verlaufende Seitenvorsprünge am Außenbereich des Kastens an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aufweist, wobei sich die Seitenvorsprünge in den Aufnahmenuten erstrecken und einen längs über die Dichtung hinausragenden Überstand aufweisen.
Vorteilhafterweise ist der Deckel als Kasten ausgebildet, der einen Kastenfuß aufweist, wobei an einer Längsseite am Außenbereich des Kastenfußes ein Vorsprung zur Positionierung des Kastens auf dem Boden angeordnet ist.
Am Außenbereich des Seitenvorsprungs kann ein Vorsprung zur Positionierung des Kastens auf dem Boden angeordnet sein. Der Seitenvorsprung ist
beispielsweise der Kastenfuß. Bedingt durch die Lage der Dichtung zwischen den Durchzügen im Bereich einer Schmalseite ist es für die Verpressung der
Dichtung von Vorteil, wenn die Verbindung zwischen dem Boden und dem
Deckel bzw. Kasten entlang der Aufnahmenut mindestens bis zu der Stelle reicht, an welcher die Dichtung aus der Aufnahmenut über die Rampe in den
Zwischenbereich abbiegt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, sofern der
Seitenvorsprung entlang der Aufnahmenut einen Überstand aufweist, woraus sich ein H-förmiges Design ergibt. Die H-Form wird dabei durch die beiden Überstände des Seitenvorsprungs auf beiden Seiten in Kombination mit dem Steg des Seitenvorsprungs zwischen den Durchzügen bewirkt. Dabei können die Überstände des Seitenvorsprungs entweder bündig mit der Aufnahmenut abschließen oder über diese hinausragen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist der Wärmetauscher ein Seitenteil auf, das durch einen Durchzug des Bodens gesteckt ist, mit einem Seitenteilüberstand s zum Verschließen des Bodens mit dem Deckel, wobei der gemittelte Abstand zwischen dem Seitenteil und einem benachbarten, äußeren Flachrohr den Wert q besitzt und wobei das Verhältnis durch q zwischen 0,3 und 0,7 beträgt. Eine derartige Ausführungsform gewährleistet, dass eine optimale Dichtwirkung im Bereich des Dichtungssteges, d.h. des Zwischenbereichs, bei gleichzeitig minimalem Bauraum gewährleistet werden kann. Rein theoretisch kann das Verhältnis s durch q auch einen Wert größer als 0,7 einnehmen, insbesondere dann, wenn bei thermisch
hochbelasteten Wärmetauschern eine teilweise oder vollständige Verblockung des äußeren Rohres gewünscht wird. In diesem Fall ist die Deckelgeometrie so auszugestalten, dass die Außenwand des Deckels ein Durchströmen des äußeren Rohres oder mehrere der äußeren Rohre ganz verhindert oder zumindest verringert. Ebenso kann auch die Deckelgeometrie so gewählt werden, dass eine oder mehrere Leitelemente das Anströmen des oder der äußersten Rohre (Flachrohre) einschränken oder ganz verhindern.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen alle Durchzüge dieselbe Kontur und denselben Flächeninhalt auf. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Bodens mit einem Endlosblech.
Des weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens die beiden an den seitlichen Enden des Bodens angeordneten, äußeren Durchzüge einen
Flächeninhalt aufweisen, der sich von dem ansonsten gleichen Flächeninhalt der übrigen Durchzüge um den Faktor 0,8 bis 1 ,3 unterscheidet. Dadurch sind Seitenteile mit verschiedenen Wandstärken verwendbar, wodurch sich die Festigkeit des Bauteils erhöhen lässt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Wärmetauscher mit einem
Deckel, einem Boden und einer Dichtung gemäß dem Stand der
Technik
Fig. 2 eine Ansicht von oben auf einen erfindungsgemäßen Boden
Fig. 3 eine Schnittdarstellung in der Schnittebene A-A durch den
Boden gemäß der Fig. 2 im Bereich einer Aufnahmenut, einer Rampe und eines Zwischenbereichs,
Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Anpresskraft FD der
Dichtung in Abhängigkeit des Winkels α der Rampe,
Fig. 5 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch bei S-förmig geformter
Rampe,
Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer möglichen Leckage
L in Abhängigkeit eines Radius R1 oder R2 am Übergang der Rampe zur Aufnahmenut bzw. zum Zwischenbereich relativ zum Radius R3 der Dichtung, eine Ansicht von oben auf den erfindungsgemäßen Boden zur Verdeutlichung eines Abstandes a zwischen einem Längsende eines Durchzugs und der Übergang der Rampe zum
Zwischenbereich, ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Rohrspannung CR VOITI Abstand a, eine Ansicht vom oben auf den erfindungsgemäßen Boden zur Verdeutlichung der Breite b1 der Rampe und der Breite b2 des Zwischenbereichs, eine Ansicht von oben und eine Schnittdarstellung der zum erfindungsgemäßen Boden gehörenden Dichtung zur
Verdeutlichung des Verlaufs der Dichtung mit Dichtungssteg und Vorspannstegen, eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen
Wärmetauscher zur Verdeutlichung des Überstandes s einer Seitenwand und der Abstände der einzelnen Flachrohre zueinander bzw. eines äußeren Flachrohrs zur Seitenwand, ein Diagramm zur Veranschaulichung der Festigkeit der durch den umgebogenen Überstand s geschaffenen Bördelverbindung in Abhängigkeit eines Verhältnisses s/q, Fig. 13 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen
Wärmetauscher mit seitlichem Überstand zur Fixierung des Deckels am Boden.
Entsprechend den Figuren 1 und 1 1 weist ein Wärmetauscher 1 einen Boden 2, eine Dichtung 3 sowie einen Deckel 4 auf. Gemäß der Figur 1 ist dabei ein Wärmerauscher 1 nach dem Stand der Technik gezeigt, wogegen gemäß der Figur 1 1 ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 1 dargestellt ist. Betrachtet man nun den Boden 2, so kann man erkennen, dass dieser zwei parallel beabstandete und sich in Längsrichtung des Bodens 2 erstreckende Aufnahmenuten 5, 5' aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodens 2 angeordnet und zur Aufnahme von Seitenvorsprüngen 6, das heißt dem Kastenfuß 15, des Deckels 4 ausgebildet sind. Jede der Aufnahmenut 5, 5' besitzt dabei einen Nutgrund 7, 7'. Darüber hinaus besitzt der Boden 2 zumindest drei Durchzüge 8, die parallel zueinander beabstandet sowie beabstandet zu den Aufnahmenuten 5, 5' in einer Ebene angeordnet sind und sich senkrecht zu und zwischen den Aufnahmenuten 5, 5' erstrecken (vergleiche insbesondere auch die Figuren 2, 7, 9 und 1 1 ). Durch die Durchzüge 8 werden Flachrohre 9 dicht hindurchgeführt, wobei durch die beiden äußeren Durchzüge jeweils ein Seitenteil 19 gesteckt wird. In der Ebene zwischen zwei Durchzügen 8 ist ein Zwischenbereich 10 ausgebildet, der um eine Höhendifferenz h parallel beabstandet zu den
Nutgründen 7, 7' der Aufnahmenuten 5, 5' angeordnet ist (vergleiche die Figuren 3 und 5). Darüber hinaus verläuft zwischen jedem Zwischenbereich 10 und den Nutgründen 7, 7' parallel zur Längsrichtung der Durchzüge 8 jeweils eine Rampe 1 1 , wobei die Rampen 1 1 benachbarter Zwischenbereiche 10 parallel zueinander beabstandet sind. Die Dichtung 3 ist als umlaufende Dichtschnur ausgebildet.
Erfindungsgemäß verläuft nun die Dichtung 3 in den Aufnahmenuten 5, 5' und mit jeweils einem Dichtungssteg 12 (vergleiche Figur 10) über zwei Rampen 1 1 und den dazwischenliegenden Zwischenbereich 10, wobei die Rampen 1 1 erfindungsgemäß um einen Winkel α zwischen 20 und 65° gegenüber dem Zwischenbereich 10 und üblicherweise auch gegenüber der Horizontalen geneigt sind (vgl. Fig. 3), oder einen S-förmigen Verlauf aufweisen (vgl. Fig. 5), wobei ein Wendepunkt W im Bereich von 10 % bis 80 % der Höhendifferenz h ausgehend von dem Nutgrund 7,7' der Aufnahmenut 5,5' angeordnet ist. In Fig. 3 ist dabei der Boden 2 zur Verdeutlichung des Radius R2 ausgespart, weist jedoch selbstverständlich in diesem Bereich keine Öffnung auf. Jede der Rampen 1 1 ist dabei am Übergang zur Aufnahmenut 5, 5' mit einem Radius R1 und am
Übergang zwischen Bereich 10 mit einem Radius R2 ausgerundet. Die Radien R1 und R2 können selbstverständlich unterschiedlich groß sein, wobei größere Radien die auf die Dichtung 3 wirkenden Spannungsspitzen reduzieren helfen. Durch einen Winkel α von kleiner als 20° können zum einen Nachteile für den späteren Umformvorgang des Durchzuges 8 und zum anderen die seitliche Führung der Dichtung 3 entlang der Aufnahmenut 5, 5' reduziert werden. Bei einem Winkel von α größer als 65° wäre die Anpresskraft FD, die vom Deckel 4 auf die Dichtung 3 wirkt zu gering, was anschaulich gemäß der Figur 4 dargestellt ist. In dem durch Versuche herausgefundenen Winkelbereich 20° < α < 65° kann eine optimale Anpresskraft FD erzielt werden, mittels welcher die gewünschte Dichtwirkung gewährleistet werden kann. In dem genannten Höhenbereich des Wendepunkts W zwischen 10 und 80 % der Höhendifferenz h ergäben sich Radien R1 und R2, die besonders günstig für die Anlage der Dichtung 3 am Boden 2 sind. Unterhalb bzw. oberhalb dieses genannten Bereiches hat sich Radien R1 und R2 ergeben, die sich ungünstig auf die Breite des Bodens 2 und damit auf den erforderlichen Bauraumbedarf auswirken würden. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass der erfindungsgemäße Boden 2 nunmehr als Endlosblech hergestellt und damit äußerst flexibel Wärmetauscher 1
unterschiedlichster Größe hergestellt werden können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung beträgt ein Verhältnis der Höhendifferenz h zum Durchmesser D eines Abschnitts der Dichtung 3 in der Aufnahmenut 5, 5' in unverpresstem Zustand 0,7 < h/D < 2,5, vorzugsweise 1 ,0 < h/D < 2,0. Durch das in diesem Bereich ausgewählte
Verhältnis h zu D kann ein Festigkeitsvorteil durch die daraus entstehende Bodengeometrie erzielt werden.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, sofern ein Verhältnis des Radius R1 oder R2 zu einem Radius R3 des Abschnitts der Dichtung 3 in der Aufnahmenut 5, 5' im
verpressten Zustand 0,3 < R1/R3 < 3,0 oder 0,3 < R2/R3 < 3,0 beträgt. Ein geringeres Verhältnis könnte unter Umständen eine Undichtigkeit aufgrund zu geringer Flächenpressung am Übergangsbereich zwischen der Aufnahmenut 5, 5' und der Rampe 1 1 bewirken. Ist das Verhältnis zu groß, ergibt sich eine zu geringe Anpresskraft entlang der Rampe 1 1 bzw. ein Bauraumnachteil, da ein breiterer Boden 2 erforderlich ist. Gemäß der Figur 6 ist dabei die Undichtigkeit (Leckage L) in Abhängigkeit des genannten Radienverhältnisses dargestellt, wobei deutlich erkennbar ist, dass bei einem Radienverhältnis R1/R3 bzw. R2/R3 zwischen 0,3 und 3,0 die Leckage, d.h. die Undichtigkeit am geringsten ist.
Um darüber hinaus die mechanischen Spannungen < R des Flachrohres 9 möglichst gering halten zu können, liegt ein der Aufnahmenut 5, 5' zugewandtes Längsende eines Durchzugs 8 zwischen 1 mm < a < 15mm, insbesondere zwischen 2mm < a < 6mm näher zur Aufnahmenut 5, 5' als ein Übergang der Rampe 1 1 zum Zwischenbereich 10. Die Bedeutung des Abstandes a ist dabei gemäß der Figur 7 dargestellt, wobei im Diagramm gemäß der Figur 8
Abhängigkeit der Rohrspannung < R von dem Abstand a angegeben ist. Deutlich ist dabei zu sehen, dass die Rohrspannung < R bei einem Wert a zwischen 2 und 6mm minimiert werden kann.
Zumindest eine der Rampen 1 1 kann darüber hinaus als Nut 13 ausgebildet sein, die sich parallel zur Längsrichtung der Durchzüge 8 erstreckt und in der die Dichtung 3 abschnittsweise verläuft, wobei das Verhältnis vom Nutfüllgrad durch die Dichtung 3 in der Nut 13 zum Nutfüllgrad durch die Dichtung 3 in der
Aufnahmenut 5, 5' in verpresstem Zustand der Dichtung 3 zwischen 1 ,0 und 1 ,4 betragen sollte. Liegt das Verhältnis in dem genannten Bereich, kann die
Dichtung 3 einerseits optimal geführt und fixiert werden und andererseits kann eine optimale Dichtfunktion durch eine stärkere Verpressung im Rampenbereich 1 1 bzw. im Übergangsbereich der Rampe 1 1 zur Aufnahmenut 5, 5' bzw. zum Zwischenbereich 10 erreicht werden.
Betrachtet man die Figur 9, so kann man erkennen, dass die Rampen 1 1 eine Breite b1 und die Zwischenbereiche 10 eine Breite b2 aufweisen, wobei das Verhältnis der Breite b1 zu b2 zwischen 0,3 und 1 ,0 betragen sollte. Außerdem sollte der Querschnitt der Dichtung 3 im Bereich der Rampe 1 1 > 40 % des Querschnitt der Dichtung 3 im Bereich der Aufnahmenut 5, 5', vorzugsweise zwischen 50 % und 70 %, betragen. Hierdurch kann ein optimierter Nutfüllgrad mittels einfacher konstruktiver Mittel erzielt werden.
Betrachtet man die Figur 10, so kann man erkennen, dass die Dichtung 3 neben dem eigentlichen Dichtungssteg 12 zumindest einen weiteren Vorspannsteg 14 aufweist, der parallel zum Dichtungssteg 12 verläuft und der eine Reduzierung von Zugspannung auf die Dichtung 3 bewirkt. Hierdurch ist es möglich, die gewünschte und für die Dichtheit erforderliche Optimallage sowohl entlang der Aufnahmenut 5, 5' als auch zwischen den Durchzügen 8 zu gewährleisten.
Betrachtet man die Figur 13, so ist darin gezeigt, dass der Deckel 4 längsseitig verlaufende Seitenvorsprünge 6 bzw. Kastenfüße 15 an zwei sich
gegenüberliegenden Seiten aufweist, wobei im gezeigten Fall lediglich eine der beiden Seiten dargestellt ist und wobei sich die Seitenvorsprünge 6 in die Aufnahmenuten 5, 5' erstrecken und einen längs über die jeweilige Aufnahmenut 5, 5' hinausragenden Überstand 16 aufweisen. Der Überstand 16 soll über den Bereich, an dem die Dichtung 3 abbiegt, hinausragen. Dabei kann sie auch über die Aufnahmenut 5, 5' hinausragen, aber auch bündig mit dieser abschließen. Bedingt durch die Lage der Dichtung 3 zwischen den Durchzügen 8 im Bereich einer Schmalseite ist es für die dichte Verpressung der Dichtung 3 von Vorteil, wenn die Verbindung zwischen dem Boden 2 und dem Deckel 4 entlang der Aufnahmenut 5, 5' mindestens bis zu der Stelle reicht, wo die Dichtung 3 zwischen den Durchzügen 8 geleitet wird, besonders vorteilhaft, wenn der Kastenfuß 15 entlang der Aufnahmenut 5, 5' über die Dichtung 3 hinausragt, wobei er die jeweilige Aufnahmenut 5, 5' bündig abschließen kann oder den zuvor beschriebenen Überstand 16 besitzt. Dabei soll auch hier der Überstand 16 über den Bereich, an dem die Dichtung 3 abbiegt, hinausragen.
Hieraus ergibt sich ein H-förmiges Seitenvorsprungsdesign. Figur 13 zeigt eine derartige Verbindung des Deckels 4 mit dem Boden 2, wobei der Verlauf der Dichtung 3 sowie die Position einer äußeren Verschließung 17, welche sich durch den ebenfalls dargestellten Überstand 16 am Kastenfuß 15 über den Verlauf der Dichtung 3 zwischen den Durchzügen 8 hinaus erstreckt. Hierdurch ist
insbesondere eine verbesserte Dichtfunktion durch eine höhere Anpressung möglich.
Auch kann vorgesehen sein, dass am Kastenfuß 15 ein Vorsprung 20 zur
Positionierung des Deckels 4 auf dem Boden 2 angeordnet ist. Ein derartiger Vorsprung 20 dient der optimalen Positionierung des Deckels 4 zum Boden 2 in Längsrichtung und ermöglicht zudem die Halbierung der Toleranzen der
Toleranzkette in Längsrichtung.
Die Aufnahmenut 5, 5' kann darüber hinaus eine Wandung 18 aufweisen, die zur Verbindung des Deckels 4 mit dem Boden 2 zumindest teilweise umgebogen wird und zwar derart, dass sie einen Teil des Kastenfuß 15 des Deckels 4 hinter greift. Die Wandung 18 der Aufnahmenut 5, 5' kann mehrere sich in ihrer
geometrischen Form wiederholende Bereiche und/oder Zinnen aufweisen, die symmetrisch zu den Durchzügen 8 des Bodens 2 angeordnet sind und die um den Kastenfuß 15 des Deckels 4 umbiegbar bzw. umgebogen sind (vergleiche Figur 1 ). Darüber hinaus besitzt der Wärmetauscher 1 ein Seitenteil 19 mit einem Seitenteilüberstand s zum Verbinden des Bodens 2 mit dem Deckel 4, wobei der gemittelte Abstand zwischen dem Seitenteil 19 und einem benachbarten, äußeren Flachrohr 9 den Wert q beträgt und wobei das Verhältnis s/q zwischen 0,3 und 0,7 betragen sollte (vergleiche Figuren 1 1 und 12). Gemäß der Figur 1 1 ist dabei eine Kombination mit einem Seitenteilüberstand s gezeigt, wobei das Verhältnis s/q in diesem Fall 0,7 beträgt. Bei einem Verhältnis s/q = 0,3 wird eine geringere Anlagefläche am Seitenvorsprung 6 bzw. Kastenfuß 15 erzielt. Der Seitenteilüberstand s sollte somit so gewählt werden, dass einerseits die für die dichte Verbindung zwischen dem Boden 2 und dem Deckel 4 erforderliche Anpresskraft erzielbar ist, der Deckel 4 jedoch nicht eine Strömung im äußersten Flachrohr 9 behindert. Figur 12 zeigt dabei die Festigkeit der Verschließung und damit auch indirekt die Dichtheit in Abhängigkeit des Verhältnisses s/q.
Alle Durchzüge 8 des Bodens 2 können dieselbe Kontur und den gleichen Flächeninhalt für Rohre 9 und Seitenteile 19 aufweisen, wodurch die Fertigung vereinfacht wird. Möglich ist auch, dass die äußeren Durchzüge 8 je nach Wandstärke des Seitenteils 19 einen geringeren oder größeren Flächeninhalt aufweisen als die übrigen Durchzüge 8.
Des Weiteren kann sich die Form der Übergangsbereiche, insbesondere zwischen den beiden äußeren Durchzügen 8, von derjenigen der übrigen Übergangsbereiche unterscheiden. Beispielsweise kann die Rampe 1 1 nur zwischen den äußeren drei Durchzügen 8 geprägt sein. Die Form der
Übergangsbereiche kann sich auch so unterscheiden, dass sich ein
wiederholendes Muster ergibt. Mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 und insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Boden 2 lässt sich ein derartiger Boden 2 als Endlosblech herstellen und damit äußerst flexibel bei unterschiedlich groß dimensionierten Wärmetauschern 1 einsetzen. Zugleich kann eine optimale Dichtwirkung erzielt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Wärmetauscher (1 ) mit einem Boden (2), einer Dichtung (3) und einem Deckel (4),
- wobei der Boden (2) zwei parallel beabstandete, sich in Längsrichtung des Bodens (2) erstreckende Aufnahmenuten (5,5') aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodens (2) angeordnet und zur Aufnahme von Seitenvorsprüngen (6) des Deckels (4) ausgebildet sind,
- wobei jede Aufnahmenut (5,5') einen Nutgrund (7,7') aufweist,
- wobei der Boden (2) zumindest drei Durchzüge (8) aufweist, die parallel zueinander beabstandet sowie beabstandet zu den Aufnahmenuten (5,5') in einer Ebene angeordnet sind und sich senkrecht zu und zwischen den Aufnahmenuten (5,5') erstrecken,
- wobei in der Ebene zwischen zwei Durchzügen (8) ein Zwischenbereich (10) ausgebildet ist, der um eine Höhendifferenz h parallel beabstandet zu den Nutgründen (7,7') der Aufnahmenuten (5,5') angeordnet ist,
- wobei zwischen jedem Zwischenbereich (10) und den Nutgründen (7,7') parallel zur Längsrichtung der Durchzüge (8) jeweils eine Rampe (1 1 ) verläuft und die Rampen (1 1 ) parallel zueinander beabstandet sind,
- wobei die Dichtung (3) eine umlaufende Dichtschnur aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichtung (3) in den Aufnahmenuten (5,5') und mit jeweils einem
Dichtungssteg (12) über zwei Rampen (1 1 ) und einen dazwischenliegenden Zwischenbereich (10) verläuft, - jede Rampe (1 1 ) am Übergang zur Aufnahmenut (5,5') mit einem Radius R1 und am Übergang zum Zwischenbereich (10) mit einem Radius R2
ausgerundet ist,
- die Rampen (1 1 ) zwischen 20° < α < 65 ° gegenüber dem Zwischenbereich (10) geneigt sind, oder einen S-förmigen Verlauf aufweisen, wobei ein
Wendepunkt W im Bereich von 10 % bis 80 % der Höhendifferenz h
ausgehend von dem Nutgrund (7,7') der Aufnahmenut (5,5') angeordnet ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Verhältnis der Höhendifferenz h zum Durchmesser D eines Abschnitts der Dichtung (3) in der Aufnahmenut (5,5') in unverpresstem Zustand 0,7 < h/D < 2,5, vorzugsweise 1 ,0 < h/D < 2,0, beträgt.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Verhältnis des Radius R1 oder R2 zu einem Radius R3 des Abschnitts der Dichtung (3) in der Aufnahmenut (5,5') in verpresstem Zustand 0,3 < R1/R3 < 3,0 oder 0,3 < R2/R3 < 3,0 beträgt.
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein der Aufnahmenut (5,5') zugewandtes Längsende eines Durchzugs (8) zwischen 1 mm < a < 15mm, insbesondere, zwischen 2mm < a < 6mm näher zur Aufnahmenut (5,5') liegt als ein Übergang der Rampe (1 1 ) zum Zwischenbereich (10).
5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Rampen (1 1 ) als Nut (13) ausgebildet ist, die sich parallel zur Längsrichtung der Durchzüge (8) erstreckt und in der die Dichtung (3)
abschnittsweise verläuft, wobei das Verhältnis von dem Nutfüllgrad durch die Dichtung (3) in der Nut (13) der zumindest einen Rampe (1 1 ) zu dem Nutfüllgrad durch die Dichtung (3) in der Aufnahmenut (5,5') in verpresstem Zustand der Dichtung (3) zwischen 1 ,0 und 1 ,4 beträgt.
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rampen (1 1 ) eine Breite b1 und die Zwischenbereiche (10) eine Breite b2 aufweisen, wobei das Verhältnis 0,3 < b1/b2 < 1 ,0 beträgt.
7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtung (3) mindestens einen Vorspannsteg (14) zur Reduzierung von Zugspannungen auf die Dichtung (3) aufweist, wobei der zumindest eine
Vorspannsteg (4) parallel zu einem Dichtungssteg (12) angeordnet ist.
8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Deckel (4) als Kasten ausgebildet ist, der längsseitig verlaufende
Seitenvorsprünge (6) am Außenbereich des Kastens an zwei sich
gegenüberliegenden Seiten aufweist, wobei sich die Seitenvorsprünge (6) in den Aufnahmenuten (5,5') erstrecken und einen längs über die Dichtung (3) hinausragenden Überstand (16) aufweisen.
9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) als Kasten ausgebildet ist, der einen Kastenfuß (15) aufweist, wobei an einer Längsseite am Außenbereich des Kastenfußes (15) ein Vorsprung (20) zur Positionierung des Kastens auf dem Boden (2) angeordnet ist.
10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aufnahmenut (5,5') eine Wandung (18) aufweist, die zumindest teilweise umgebogen ist, derart, dass sie zumindest einen Teil des Seitenvorsprungs (6) des Deckels (4) hinter greift.
1 1 . Wärmetauscher nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wandung (18) der Aufnahmenut (5,5') mehrere sich in ihrer geometrischen Form wiederholende Bereiche und/oder Zinnen aufweist, die symmetrisch zu den Durchzügen (8) des Bodens (2) angeordnet sind und um den Seitenvorsprung (6) des Deckels (4) umbiegbar oder umgebogen sind.
12. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wärmetauscher (1 ) ein Seitenteil (19) aufweist, das durch einen Durchzug des Bodens gesteckt ist, mit einem Seitenteilüberstand s zum Verbinden des Bodens (2) mit dem Deckel (4), wobei der gemittelte Abstand zwischen dem Seitenteil (19) und einem benachbarten, äußeren Flachrohr (9) den Wert q beträgt und wobei das Verhältnis 0,3 < s/q < 0,7 beträgt.
13. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
alle Durchzüge (8) dieselbe Kontur und denselben Flächeninhalt aufweisen.
14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens die beiden an den seitlichen Enden des Bodens angeordneten, äußeren Durchzüge (8) einen Flächeninhalt aufweisen, der sich von dem ansonsten gleichen Flächeninhalt der übrigen Durchzüge (8) um den Faktor 0,8 bis 1 ,3 unterscheidet.
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