DE4106297C2 - Querstromkühler, insbesondere Wasser/Luft-Kühler für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Querstromkühler, insbesondere Wasser/Luft-Kühler für Brennkraftmaschinen, mit einem Rippen- Rohr-Block, der zwischen zwei Wasserkästen angeordnet ist, wobei der abflußseitige Wasserkasten einteilig mit einem Expansionsbehälter aus Kunststoff hergestellt ist, mit einer ersten Verbindungsleitung, die etwa an der höchsten Stelle des abflußseitigen Wasserkastens beginnt und im Bodenbereich des Expansionsbehälters mündet und mit einer zweiten Verbindungs­ leitung, die einen Abflußstutzen des abflußseitigen Wasser­ kastens mit dem Bodenbereich des Expansionsbehälters verbindet.

Bei im Stand der Technik bekannten Querstromkühlern dieser Art wird der abflußseitige Wasserkasten mit dem integrierten Expansionsbehälter als Kunststoffspritzteil hergestellt. Die Verbindungsleitung, die den Bodenbereich des Expansionsbehäl­ ters mit dem Abflußstutzen verbindet, ist hierbei in der Außen­ wandung des Wasserkastens integriert ausgeführt. Bei der Her­ stellung eines derartigen Kunststoffspritzteiles können ins­ besondere bei abgenutztem Werkzeug Probleme auftreten, wenn als Folge der sich gegenüberliegend angeordneten Werkzeugelemente, die mit ihren Stirnseiten nicht vollständig aneinanderstoßen, nach dem Spritzvorgang unerwünschte Querschnittsverengungen oder Querschnittsunterbrechungen in der Verbindungsleitung auf­ treten. Um die Funktion der Verbindungsleitung zu gewähr­ leisten, müssen bei dem bekannten Querstromkühler ggf. der­ artige unerwünschte Zwischenwände, die auch als Schwimmhäute bezeichnet werden, in einem weiteren Arbeitsgang entfernt werden.

Aus der EP-A 03 74 038 ist ein Querstromkühler bekannt, bei dem der Expansionsbehälter getrennt vom abflußseitigen Wasserkasten ausgeführt ist. Der Bodenbereich des Expansionsbehälters steht über eine Verbindungsleitung mit der Abflußleitung des Quer­ stromkühlers in Verbindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Querstromkühlers der eingangs genannten Art zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einem Querstromkühler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die zweite Verbindungsleitung als eine nachträglich angebrachte Rohrleitung ausgeführt ist, die in eine Öffnung des Expansionsbehälters eingeführt ist und sich bis in den Abflußstutzen erstreckt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, daß die mit der Herstellung einer im Kunststoffteil integrierten Verbin­ dungsleitung zwischen dem Expansionsbehälter und dem Abfluß­ stutzen bei der Herstellung auftretenden Probleme vermieden werden. Weitere Arbeitsgänge, die ggf. bei den bekannten Quer­ stromkühlern zur Sicherstellung der Funktion der Verbindungs­ leitung erforderlich sind und die die Herstellung eines der­ artigen Querstromkühlers komplizierten, sind beim Erfindungs­ gegenstand nicht erforderlich. Darüber hinaus sind die Werk­ zeugkosten insbesondere das Spritzwerkzeug und die Prüfmittel zur Herstellung des bei dem neuen Querstromkühler zum Einsatz kommenden Kunststoffteiles geringer.

Weiterhin wird mit der beim Erfindungsgegenstand zum Einsatz kommenden Rohrleitung eine erhöhte Differenzdruckbildung zwischen Wasserkasten und Expansionsbehälter erzielt. Dies wird einerseits dadurch erreicht, daß bei der eingesetzten Rohr­ leitung keine scharfen Kanten und Absätze auftreten, die die Strömung in der Verbindungsleitung zwischen dem Expansions­ behälter und dem Abflußstutzen behindern können. Zum anderen bewirkt der im Bereich des Abflußstutzens angeordnete End­ bereich der Rohrleitung eine Erhöhung des Differenzdruckes zwischen dem Expansionsbehälter und dem Wasserkasten. Der in den Abflußstutzen hineinragende Endbereich der Rohrleitung, der im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels an­ geordnet ist, bringt eine Ejektorwirkung mit sich. Der hier­ durch bewirkte Druckabfall führt gleichzeitig zu einer geringe­ ren Gesamtbelastung des Querstromkühlers.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine im Abflußstutzen angeordnete Austrittsöffnung der Rohr­ leitung im Bereich maximaler Strömungsgeschwindigkeit des Kühl­ wassers angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß die Ejektorwirkung oder der Wasserstrahlpumpeneffekt besonders groß ist. Durch diese Maßnahme kann der Differenzdruck zwischen Expansionsbehälter und Wasserkasten maximiert werden.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Austrittsöffnung der Rohrleitung etwa in der Mitte des Querschnitts des Abfluß­ stutzens angeordnet ist. In diesem Bereich des Abflußstutzens wird eine maximale Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels ange­ troffen. Die in diesem Bereich angeordnete Austrittsöffnung der Rohrleitung erzeugt somit einen maximalen Differenzdruck zwischen dem Expansionsbehälter und dem Wasserkasten.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verläuft die Rohrleitung innerhalb des Wasserkastens.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß an dem Wasser­ kasten wenigstens eine Befestigungsaufnahme für die erste Ver­ bindungsleitung angeformt ist. Beispielsweise kann die Befesti­ gung der Rohrleitung mittels klipsartiger Aufnahmen erfolgen, die an dem den Wasserkasten und den Expansionsbehälter bilden­ den Kunststoffteil angeformt sind.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Rohrleitung in eine Trennwand zwischen Wasserkasten und Expansionsbehälter eingeführt. Mit dieser Anordnung werden Probleme, die ggf. durch eine Leckage im Bereich der Einführöffnung der Rohr­ leitung in den Expansionsbehältern entstehen können, vermieden. Sollte bei dieser Anordnung im Bereich der Einführöffnung der Rohrleitung in den Expansionsbehälter ein Leck auftreten, so tritt das Kühlmittel in den Innenraum des Wasserkastens ein und dringt nicht nach außen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft vor­ gesehen sein, daß die Rohrleitung aus einem korrosionsbestän­ digen Metall besteht. Die Rohrleitung kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben, die eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Querstromkühlers zeigt.

Der in der Zeichnung dargestellte Querstromkühler (10) wird als Wasser/Luft-Kühler an einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Der Quer­ stromkühler (10) besitzt einen Rippen-Rohr-Block (11), der aus in der Zeichnung nicht dargestellten Flachrohren und zwischen­ liegend angeordneten Rippenelementen aufgebaut ist. Ebenfalls geht aus der Darstellung des Querstromkühlers (10) nicht hervor, daß der Rippen-Rohr-Block (11) von gegenüberliegend angeordneten Rohrböden eingefaßt ist.

Bei dem Querstromkühler (10) sind die Flachrohre horizontal angeordnet. Die Endbereiche der Flachrohre sind in den Rohr­ böden des Querstromkühlers (10) gehalten und gegenüber diesen abgedichtet. Den Rohrböden des Querstromkühlers (10) ist je­ weils ein Wasserkasten (12, 13) zugeordnet. Der dem Zulauf des Kühlmittels zugeordnete Wasserkasten (12) besitzt einen Zulauf­ stutzen (14). In diesen tritt das Kühlmittel in den Querstrom­ kühler (10) ein und verläßt diesen an dem Abflußstutzen (15), der an dem gegenüberliegend angeordneten Wasserkasten (13) aus­ gebildet ist.

Die Wasserkasten (12, 13) des Querstromkühlers (10) sind beide als Kunststoffspritzteil ausgeführt. Der abflußseitig angeord­ nete Wasserkasten (13) ist hierbei einteilig mit einem Expan­ sionsbehälter (16) ausgebildet. Der Expansionsbehälter (16) ist über eine Verbindungsleitung (17) mit dem Wasserkasten (13) verbunden. Die Verbindungsleitung (17) verläuft im Innern des Wasserkastens (13). Die Befestigung der Verbindungsleitung (17) erfolgt mittels klipsartiger Aufnahmen (26, 27), die an dem Wasserkasten (13) angeformt sind. Der Endbereich (18) der aus Aluminium hergestellten Verbindungsleitung (17) ist in einem Bereich des Wasserkastens (13) angeordnet, der dem Abfluß­ stutzen (15) gegenüberliegt. Die Öffnung (28) der Verbindungs­ leitung (17) liegt etwa an der höchsten Stelle des abfluß­ seitigen Wasserkastens (13). Hierbei ist der Öffnungsquer­ schnitt der Öffnung (28) schräg verlaufend angeordnet. Die Ver­ bindungsleitung (17) gewährleistet eine Entlüftung des Wasser­ kastens (13). Die Verbindungsleitung (17) durchstößt im Boden­ bereich (16′) des Expansionsbehälters (16) die gemeinsame Trennwand (20) zwischen Wasserkasten (13) und dem Expansions­ behälter (16), wobei die Öffnung (19) der Verbindungsleitung (17) im Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16) mündet.

Der Expansionsbehälter (16), der sich etwa über 3/4 der Höhe des Wasserkastens (13) erstreckt und über diesen etwa hinaus­ ragt, besitzt einen Deckelbereich (21), der mit nicht näher dargestellten Entlüftungsmitteln versehen ist. Im Deckelbereich (21) des Expansionsbehälters (16) erfolgt gleichzeitig auch die Einfüllung des Kühlmittels.

Der Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16) ist mit dem Abflußstutzen (15) des Wasserkastens (13) über eine Rohrleitung (22) verbunden, die aus Aluminiumrohr hergestellt ist und innerhalb des Wasserkastens (13) verläuft. Die Eintrittsöffnung (24) der Rohrleitung (22) liegt im Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16). Im Bodenbereich (16′) des Expansions­ behälters (16) durchstößt die Rohrleitung (22) die Trennwand (20) zwischen Expansionsbehälter (16) und dem Wasserkasten (13). Somit können ggf. im Bereich der Öffnung (25) in der Trennwand (20) auftretende Leckagen zu keinem Kühlwasserverlust führen. Die Rohrleitung (22) ist mittels klipsartiger Aufnahmen (29, 30), die an dem Wasserkasten (13) angeformt sind, im Innern des Wasserkasten (13) gehalten. Der Endbereich (22′) der Rohrleitung (22) verläuft der Krümmung des Abflußstutzens (15) angepaßt koaxial zur Mittelachse des Abflußstutzens (15). Die Austrittsöffnung (23) der Rohrleitung (22) ist etwa in der Mitte des Querschnitts des Abflußstutzens (17) angeordnet.

Das den Wasserkasten (13) und den Expansionsbehälter (16) um­ fassende Kunststoffteil wird in einem Spritzverfahren herge­ stellt. Anschließend werden die vorgefertigte Verbindungs­ leitung (17) und die Rohrleitung (22) an dem Kunststoffteil montiert.

Die Rohrleitung (22) gewährleistet einen hohen Differenzdruck zwischen dem Wasserkasten (13) und dem Expansionsbehälter (16). Die Differenzdruckbildung ist im besonders guten Maße gewähr­ leistet, da die Rohrleitung (22) keine scharfen Kanten und Übergänge aufweist, wodurch eine ungehinderte Strömung in der Rohrleitung (22) erreicht wird. Darüber hinaus gewährleistet die Anordnung der Austrittsöffnung (23) der Rohrleitung (22) im Bereich maximaler Strömung im Abflußstutzen (15) einen beson­ ders hohen Differenzdruck zwischen Wasserkasten (13) und dem Expansionsbehälter (16), da die mit dem Endbereich (22′) in den Abflußstutzen (15) eingeführte Rohrleitung (22) eine Ejektor­ wirkung mit sich bringt. Der hierdurch bewirkt Druckabfall führt gleichzeitig zu einer geringeren Gesamtbelastung des Querstromkühlers (10).

Claims (7)

1. Querstromkühler, insbesondere Wasser/Luft-Kühler für Brennkraftmaschinen, mit einem Rippen-Rohr-Block (11), der zwischen zwei Wasserkästen (12, 13) angeordnet ist, wobei der abflußseitige Wasserkasten (13) einteilig mit einem Expansions­ behälter (16) aus Kunststoff hergestellt ist, mit einer ersten Verbindungsleitung (17), die etwa an der höchsten Stelle des abflußseitigen Wasserkastens (13) beginnt und im Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16) mündet und mit einer zweiten Verbindungsleitung (22), die einen Abflußstutzen (15) des ab­ flußseitigen Wasserkastens (13) mit dem Bodenbereich (16′) des Expansionsbehälters (16) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsleitung (22) als eine nachträglich ange­ brachte Rohrleitung ausgeführt ist, die in eine Öffnung (25) des Expansionsbehälters (16) eingeführt ist und sich bis in den Abflußstutzen (15) erstreckt.

2. Querstromkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine im Abflußstutzen (15) angeordnete Austrittsöff­ nung (23) der Rohrleitung (22) im Bereich maximaler Strömungs­ geschwindigkeit des Kühlwassers angeordnet ist.

3. Querstromkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Austrittsöffnung (23) der Rohrleitung (22) etwa in der Mitte des Querschnitts des Abflußstutzens (15) angeordnet ist.

4. Querstromkühler nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (22) innerhalb des abflußseitigen Wasserkastens (13) verläuft.

5. Querstromkühler nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wasser­ kasten (13) Befestigungsaufnahmen (26, 27, 29, 30) für die Ver­ bindungsleitung (17, 22) angeformt sind.

6. Querstromkühler nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (22) in eine Trennwand (20) zwischen Wasserkasten (13) und Expansionsbehälter (10) eingeführt ist.

7. Querstromkühler nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (22) aus einem korrosionsbeständigen Metall hergestellt ist.