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EP1608929A1 - Sammelkasten, wärmeübertrager und verfahren zur herstellung eines sammelkastens - Google Patents

Sammelkasten, wärmeübertrager und verfahren zur herstellung eines sammelkastens

Info

Publication number
EP1608929A1
EP1608929A1 EP04718655A EP04718655A EP1608929A1 EP 1608929 A1 EP1608929 A1 EP 1608929A1 EP 04718655 A EP04718655 A EP 04718655A EP 04718655 A EP04718655 A EP 04718655A EP 1608929 A1 EP1608929 A1 EP 1608929A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tie rod
collecting box
collection box
hollow profile
box
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04718655A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Kämmler
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
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 Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1608929A1 publication Critical patent/EP1608929A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082—Charged air coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/08—Reinforcing means for header boxes

Definitions

  • the invention relates to a collecting box, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1, a heat exchanger according to the preamble of claim 10 and a method for producing a collecting box.
  • EP 0 641 985 B1 describes a heat exchanger container with a plurality of recesses that are separate from the heat exchanger container and which extend between opposite walls of the heat exchanger container, known after the completion of the heat exchanger container stiffening struts. In this case, however, the production is relatively complex, so that even such a heat exchanger container still leaves something to be desired.
  • a tie rod is provided in a collecting box, which consists in particular of plastic, which is formed by a rivet, a screw or a bolt.
  • a collecting box which consists in particular of plastic, which is formed by a rivet, a screw or a bolt.
  • a tie rod is easy to manufacture, depending on the design, it may even be a standard part. Since the tie rod in this version can be mounted in an otherwise finished collecting box, the production of the collecting box is simplified. For example, in the case of an injection molded plastic collection box, the injection molding tool is simplified, which can save costs.
  • the tie rod is preferably arranged in a hollow profile, in particular in a tube, that is to say it is inserted through the hollow profile during assembly.
  • the hollow profile can also be designed as a guide vane, so that the flow resistance in the collecting box is reduced.
  • a geometrical shape of the tie rod can also be based on any other open profiles which, for example, resemble the profile of a guide vane. In this case, however, an additional sealing of the tie rod is required so that, for example, charge air does not escape or only to a limited extent.
  • the hollow profile is sealed with respect to the collecting box in particular by means of one or two sealing elements, so that no further sealing of the openings through which the tie rod is guided is necessary.
  • the hollow profile absorbs the excess tensile forces of the tie rod and prevents the collecting box from contracting, the sealing elements being held securely between the collecting box and the hollow profile and preventing, for example, charge air from entering the interior of the hollow profile.
  • an internal thread is provided in the collecting box, into which the tie rod is screwed.
  • the internal thread can be a metal insert which is cast into the collecting box.
  • the collecting box can also be made somewhat reinforced, so that a screw with a self-tapping thread can be screwed directly into the wall.
  • a collecting tank according to the invention is used in a heat exchanger, the heat exchanger having tubes through which a first medium can flow and around which a second medium can flow, so that heat can take place from the first to the second medium or vice versa.
  • the tubes communicate with the at least one header box, so that the first medium in the header box is distributed to the tubes or collected from the tubes in the header box.
  • fins for example in the form of corrugated fins, can be arranged between the tubes and in particular soldered to the tubes.
  • the collection box 1 which can be used as a charge air box in a motor vehicle, consists for example of polyamide.
  • a connection piece 6, which serves to supply or discharge charge air, can be clearly seen.
  • a tie rod 2 is provided to increase the stability of the charge air box 1 in order to reduce deformation of the header box 1 when subjected to internal pressure.
  • the collecting box 1 is injection molded without plastic tie rods.
  • a hollow profile 3 in the present case a tube, with sealing elements 4 is inserted into the collecting box 1 at both ends.
  • two holes are made in the longitudinal axis of the hollow profile 3, for example by drilling or preferably by molding during injection molding, through which a blind rivet serving as a tie rod 2 is inserted.
  • the rivet is pushed through the two holes and the hollow profile 3, a washer 5 is pushed over the free end and the head is shaped.
  • a threaded insert is cast into one of the walls of the collecting box, into which a screw serving as a tie rod is screwed.
  • a vane-shaped hollow profile with sealing elements and a washer for the screw head is provided.
  • the corresponding wall area can be reinforced and a screw with a self-tapping thread can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sammelkasten (1) mit mindestens einem Zuganker (2), wobei der Zuganker (2) durch einen Niet, eine Schraube oder einen Bolzen gebildet ist, dessen Zugkräfte zumindest teilweise von einem im Innenraum des Sammelkastens (1) angeordneten Element aufgenommen werden.

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart
Sammelkasten, Wärmeübertrager und Verfahren zur Herstellung eines Sammelkastens
Die Erfindung betrifft einen Sammelkasten, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Sammelkastens.
Herkömmliche, spritzgegossene Kunststoff-Ladeluftkästen, die hohen Beanspruchungen, nämlich hohen Temperaturen und hohen Drücken, ausgesetzt sind, sind häufig in Bereichen mit besonders hohen Beanspruchungen mit Zugankern ausgestaltet, die eine Verbindung von einer zur anderen Wand des Ladeluftkastens bilden. Diese werden in der Regel bei der Herstellungsform berücksichtigt und gleich mit dem Ladeluftkasten aus dem gleichen Material spritzgegossen. Hierbei ist besonders bei Zugankem aus Kunststoff problematisch, dass die Zuganker direkt im heißen Luftstrom, der Temperaturen bis zu 240°C aufweisen kann, angeordnet sind, so dass diese weitaus stärker thermisch altern als die Bereiche des Ladeluftkastens, die eine Kühlung durch die Umgebungsluft erfahren. Ein derartiger Ladeluftkasten lässt daher noch Wünsche offen.
So ist aus der EP 0 641 985 B1 ein Wärmetauscherbehälter mit mehreren getrennt vom Wärmetauscherbehälter ausgebildeten und in Vertiefungen, die sich zwischen gegenüberliegenden Wänden des Wärmetauscherbehälters erstrecken, nach der Fertigstellung des Wärmetauscherbehälters eingesetzte Versteifungsstreben bekannt. Hierbei ist jedoch die Herstellung relativ aufwändig, so dass auch ein solcher Wärmetauscherbehälter noch Wün- sehe offen lässt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Sammelkasten beziehungsweise Wärmeübertrager zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sammelkasten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise durch einen Wärmeübertrager nach Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist in einem Sammelkasten, der insbesondere aus Kunststoff besteht, ein Zuganker vorgesehen, der durch einen Niet, eine Schraube oder einen Bolzen gebildet ist. Ein derartiger Zuganker ist einfach herzustellen, je nach Ausgestaltung handelt es sich hierbei gegebenenfalls sogar um ein Normteil. Da der Zuganker in dieser Ausführung in einen ansonsten fertigen Sammelkasten montierbar ist, wird die Herstellung des Sammelkastens vereinfacht. Beispielsweise bei einem spritzgegossenen Kunststoff- Sammelkasten vereinfacht sich das Spritzguss-Werkzeug, wodurch Kosten eingespart werden können.
Bevorzugt ist der Zuganker in einem Hohlprofil, insbesondere in einem Rohr, angeordnet, das heißt, er ist durch das Hohlprofil beim Zusammenbau gesteckt. Das Hohlprofil kann auch als Leitschaufel ausgestaltet sein, so dass der Strömungswiderstand im Sammelkasten verringert wird. Einer geometrischen Form des Zugankers können auch beliebige andere, offene Profile zugrunde liegen, die beispielsweise dem Profil einer Leitschaufel ähneln. In diesem Fall ist jedoch eine zusätzliche Abdichtung des Zugankers erforderlich, damit beispielsweise Ladeluft nicht oder nur in begrenztem Maße nach außen gelangt. Das Hohlprofil ist insbesondere mittels eines oder zweier Dichtelemente gegenüber dem Sammelkasten abgedichtet, so dass keine weitere Abdichtung der Öffnungen erforderlich ist, durch die der Zuganker geführt ist. Das Hohlprofil nimmt dabei die überschüssigen Zugkräfte des Zugankers auf und verhindert ein Zusammenziehen des Sammelkastens, wobei die Dichtelemente sicher zwischen Sammeikasten und Hohlprofil gehalten sind und ein Eindringen von beispielsweise Ladeluft in den Innenraum des Hohlprofils verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist im Sammelkasten ein Innengewinde vorgesehen, in das der Zuganker eingeschraubt ist. Das Innengewinde kann eine Metalleinlage sein, welche in den Sammelkasten eingegossen ist. Jedoch kann auch der Sammelkasten etwas verstärkt ausgebildet sein, so dass eine Schraube mit einem selbstschneidenden Gewinde direkt in die Wand eingeschraubt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein erfindungsgemäßer Sammelkasten in einem Wärmeübertrager eingesetzt, wobei der Wärmeübertrager Rohre aufweist, die von einem ersten Medium durchströmbar und von einem zweiten Medium umströmbar sind, so daß Wärme von dem ersten auf das zweite Medium oder umgekehrt stattfinden kann. Die Rohre kommunizieren dabei mit dem zumindest einen Sammelkasten, so daß das erste Medium im Sammelkasten auf die Rohre verteilt oder aus den Rohren im Sammelkasten gesammelt wird. Für eine Vergrößerung der wärmeübertragenden Fläche können dabei Rippen, beispielsweise in Form von Wellrippen, zwischen den Rohren angeordnet und insbesondere mit den Rohren verlötet sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele teil- weise unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Sammelkasten, der als Ladeluftkasten eines Ladeluftkühlers ausgebildet ist, mit einem Zuganker. Der Sammelkasten 1 , der als Ladeluftkasten in einem Kraftfahrzeug verwendbar ist, besteht beispielsweise aus Polyamid. Der Sammelkasten 1 , der nach unten offen und mit einem sogenannten Rohrboden verschließbar ist, kommuniziert über Öffnungen in dem Rohrboden mit Wärmeübertragerroh- ren, die wiederum in die Öffnungen gesteckt und gegebenenfalls mit dem Rohrboden verlötet sind. Deutlich zu sehen ist ein Anschlußstutzen 6, der einer Zu- oder Abführung von Ladeluft dient. Ferner ist ein Zuganker 2 zur Erhöhung der Stabilität des Ladeluftkastens 1 vorgesehen, um eine Verformung des Sammelkastens 1 bei Innendruckbeaufschlagung zu vermindern.
Während der Herstellung wird der Sammelkasten 1 ohne Zuganker aus Kunststoff spritzgegossen. Zur Weiterverarbeitung wird um ein Hohlprofil 3, vorliegend ein Rohr, mit Dichtelementen 4 an beiden Enden in den Sammelkasten 1 eingelegt. In die seitlichen Wände des Sammelkastens 1 werden zwei Löcher in der Längsachse des Hohlprofils 3 eingebracht, beispielsweise durch Bohren oder bevorzugt durch Formung während des Spritzgießens, durch die ein als Zuganker 2 dienender Blind-Niet eingeführt wird. Hierfür wird der Niet durch die beiden Löcher und das Hohlprofil 3 geschoben, eine Unterlegscheibe 5 über das freie Ende geschoben und der Kopf ausgeformt.
Gemäß einem weiteren, nicht in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Gewindeeinsatz in einer der Wände des Sammelkastens eingegossen, in welchen eine als Zuganker dienende Schraube eingeschraubt wird. In diesem Fall ist ein leitschaufelförmiges Hohlprofil mit Dichtelementen so- wie eine Unterlegscheibe für den Schraubenkopf vorgesehen. Anstelle eines Gewindeeinsatzes kann der entsprechende Wandbereich verstärkt ausgebildet sein und eine Schraube mit einem selbstschneidenden Gewinde verwendet werden. Bezugszeichenliste
Ladeluftkasten Zuganker Hohlprofil Dichtelement Unterlegscheibe Stutzen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sammelkasten für einen Wärmeübertrager, mit mindestens einem Zuganker (2), wobei der Sammelkasten insbesondere aus Kunststoff be- steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (2) durch einen
Niet, eine Schraube oder einen Bolzen gebildet ist.
2. Sammelkasteh nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (2) in einem Hohlprofil (3) angeordnet ist.
3. Sammelkasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) ein Rohr oder ein leitschaufelartig ausgebildetes Hohlprofil ist.
4. Sammelkasten nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkasten (1) gegenüber dem Hohlprofil (3) abgedichtet ist.
5. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement (4) zwischen Sammelkasten (1) und Hohlprofil (3) und/oder Sammelkasten (1 ) und. Zuganker (2) eingelegt ist.
6. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterlegscheibe (5) auf der Außenseite des Sammelkastens (1) vorgesehen ist.
7. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innengewinde auf einer Seite des Sammelkastens im Innenraum desselben vorgesehen ist, in das der Zuganker ein- geschraubt ist.
8. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) unter einer Druckspannung in Folge einer durch den Zuganker (2) beständig wirkenden Zugspannung steht.
9. Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker zumindest eine Aufnahme, insbesondere ein Schraubgewinde, aufweist, wobei ein Befestigungsmittel, insbesondere eine Schraube, von außen durch eine Öffnung im Sam- melkasten in die Aufnahme eingreift.
10. Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Sammelkasten und Wärmeübertragerrohren, wobei die Wärmeübertragerrohre mit dem zumindest einen Sammelkasten kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sammelkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Sammelkastens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (2) nach Fertigstellung des Sammelkastens (1) in denselben eingeführt und verspannt wird, wobei ein Element zur Aufnahme von Zugkräften des Zugankers (2) in dem Sammelkasten (1 ) vorgesehen ist.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugan- ker (2) durch ein Hohlprofil (3) geführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Aufnahme von Zugkräften des Zugankers (2) in den Sammelkasten eingespritzt, eingelegt oder eingeklemmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende des Elements zur Aufnahme von Zugkräften und/oder an mindestens einem Ende des Zugankers (2) je ein Dichtelement (4) angebracht wird.
EP04718655A 2003-03-18 2004-03-09 Sammelkasten, wärmeübertrager und verfahren zur herstellung eines sammelkastens Withdrawn EP1608929A1 (de)

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DE10312032 2003-03-18
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EP (1) EP1608929A1 (de)
BR (1) BRPI0408401A (de)
DE (1) DE10312032A1 (de)
WO (1) WO2004083764A1 (de)

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