DE69101353T2

DE69101353T2 - Wasserkasten für einen Hauptwärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der einen zweiten Wärmetauscher enthält.

Info

Publication number: DE69101353T2
Application number: DE69101353T
Authority: DE
Inventors: Gauyer Philippe Le
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2011-07-26
Also published as: FR2665523B1; US5113930A; DE69101353D1; EP0473474A1; ES2054462T3; EP0473474B1; FR2665523A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserkasten eines Hauptwärmetauschers gemäß der Definition im Oberbegriff des Anspruchs 1 und wie sie beispielsweise aus der Patentanmeldung FR-A-2 549 593 bekannt ist.
Bei den bereits bekannten Vorrichtungen dieser Art wird der Hauptwärmetauscher von einem ersten Fluid durchströmt, während der Sekundärwärmetauscher von einem zweiten Fluid durchströmt wird, welches durch das erste Fluid gekühlt wird.
Bei der speziell auf Kraftfahrzeuge bezogenen Anwendung handelt es sich bei dem ersten Fluid um die Kühlflüssigkeit eines Verbrennungsmotors, während das zweite Fluid ein Schmieröl eines Verbrennungsmotors, ein Getriebeöl oder ein Drehmomentwandleröl sein kann. Somit erfüllt die Kühlflüssigkeit nicht nur ihre übliche Funktion der Kühlung des Motors, sondern auch eine zusätzliche Kühlfunktion für ein mit dem Betrieb des Fahrzeugs verbundenes Fluid.
Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art tritt der Sekundärwärmetauscher durch eine offene Seite des Wasserkastens ein, und letzterer ist dann an den Körper oder das Rohrbündel des Hauptwärmetauschers angeschlossen. Der Sekundärwärmetauscher enthält zwei Abschlußstutzen, die für den Eintritt bzw. den Austritt des zweiten Fluids dienen und die abgedichtet durch zwei Öffnungen in einer Wand des Wasserkastens hindurchtreten und die zur Befestigung und Halterung des Sekundärwärmetauschers im Innern des Wasserkastens dienen.
Bei der aus der FR-A-2 549 593 bekannten Vorrichtung werden die beiden Anschlußstutzen an den Sekundärwärmetauscher angebaut, nachdem dieser im Innern des Wasserkastens eingesetzt wurde. Jeder der beiden Anschlußstutzen wird dann von außerhalb des Wasserkastens her nacheinander durch eine der vorgenannten Öffnungen in der Wandung eingeführt und in einen geeigneten Aufnahmesitz am zweiten Wärmetauscher eingesetzt.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß sie den Einsatz eines Sekundärwärmetauschers gestattet, dessen Außenmaße im wesentlichen den Innenmaßen des Wasserkastens entsprechen und wodurch sich der Wirkungsgrad des Sekundärwärmetauschers verbessern läßt, während gleichzeitig ein Wasserkasten in Standardgröße verwendet wird.
Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß der Sekundärwärmetauscher äußerst genau im Innern des Wasserkastens eingesetzt werden muß, damit die beiden Öffnungen in der Wand des letzteren genauestens mit den beiden Aufnahmesitzen am Sekundärwärmetauscher fluchten, um dann den Anbau der beiden Stutzen zu ermöglichen. Diese Positionierung muß vor und während des Einbaus der beiden Stutzen vonstatten gehen.
Die Erfindung hat insbesondere den Zweck, diesen Nachteil zu beseitigen.
Dieser Zweck wird durch die im charakterisierenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale erreicht. Man kann somit sicher sein, daß der Sekundärwärmetauscher im Hinblick auf den Einbau der beiden Anschlußstutzen genau im Innern des Wasserkastens positioniert ist.
Bei einer vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung enthält dar Wasserkasten zwei Gleitschienen, die jeweils zur Aufnahme von zwei fest mit dem Sekundärwärmetauscher verbundenen Gleitstücken geeignet sind.
Diese beiden Gleitstücke bestehen vorteilhafterweise aus zwei Kragen, die koaxial zu den beiden Aufnahmesitzen des Sekundärwärmetauschers angeordnet sind.
Jeder der Kragen weist vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende ringförmige Flächen auf, von denen eine zur Auflage an der Wand des Wasserkastens und die andere an einer Wand der Gleitschiene geeignet ist, die von der Wasserkastenwand durch einen Abstand getrennt ist, der etwas größer ist als die Dicke des Kragens.
Der Kragen ist vorteilhafterweise am Körper des Sekundärwärmetauschers durch einen zylindrischen Teil mit einem kleineren Durchmesser als dem des Kragens angebaut, die Wand der Gleitschiene enthält eine Aussparung, die durch zwei gegenüberliegende und parallel verlaufende Kanten begrenzt wird, welche die translatorische Richtung definieren und die durch einen Abstand getrennt sind, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Teils ist, wobei die Aussparung an einem Ende offen ist, um die Einführung des Kragens zu ermöglichen, und am anderen Ende geschlossen, um einen Anschlag zu bilden.
Letzterer besteht vorteilhafterweise aus einer halbkreisförmigen Kante, die die beiden parallel verlaufenden Kanten der Aussparung miteinander verbindet, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des zylindrischen Teils ist und deren Mitte mit der Mitte einer Durchtrittsöffnung fluchtet.
Wenn also der Sekundärwärmetauscher an den beiden Gleitschienen anschlägt, sind die beiden Durchtrittsöffnungen der Wand genau mit den beiden Aufnahmesitzen des Sekundärwärmetauschers ausgefluchtet.
Es genügt dann, die beiden Anschlußstutzen anzubauen und mit jedem geeigneten Mittel, z.B. durch Verschraubung oder auch Falzung, fest mit dem Sekundärwärmetauscher zu verbinden.
Bei der nachfolgenden Beschreibung, die nur als Beispiel gegeben wird, wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die folgendes darstellen:
- Figur 1 ist eine Halbschnitt-Vorderansicht eines Wasserkastens eines Hauptwärmetauschers, der einen Sekundärwärmetauscher enthält, entsprechend dem bisherigen Stand der Technik;
- Figur 2 ist eine Draufsicht auf die offene Seite eines Wasserkastens eines Hauptwärmetauschers, der einen erfindungsgemäßen Sekundärwärmetauscher enthält; und
- Figur 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III aus Figur 2.
Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen, die eine bekannte Vorrichtung entsprechend der Patentanmeldung FR-A-2 549 593 zeigt.
In dieser Figur bezeichnet 1 einen Wasserkasten eines Hauptwärmetauschers, z.B. den Wasserkasten eines Kühlers für die Kühlflüssigkeit eines Verbrennungsmotors, wobei dieser Wasserkasten dazu bestimmt ist, mit einer Sammlerplatte 2 zusammengebaut zu werden, in die Umlaufrohre 3 einmünden.
Der Wasserkasten 1 enthält innen einen insgesamt mit der Ziffer 4 bezeichneten Sekundärwärmetauscher. Letzterer ist dazu bestimmt, die Kühlung eines anderen Fluids zu ermöglichen als desjenigen, welches durch die Rohre 3 zirkuliert, z.B. die Kühlung des Öls eines Getriebes.
Der Sekundärwärmetauscher 4 wird im Beispiel aus einem Stapel Halbpaletten 5, 6 gebildet, die miteinander verlötet sind und die an den Enden elementare Sammelkammern 7 begrenzen, die miteinander und mit einem gleichzeitig als Zugelement dienenden Verteilerrohr 8 kommunizieren. Das freie Ende dieses Rohrs ist in einer Nut 10 einer Auflageplatte 11 gelagert und verlötet, worin zwei Nuten 12 bzw. 13 vorgesehen sind.
Der Sekundärwärmetauscher 4 ist mit zwei Auflageplatten 11 bzw. 11a versehen, die Innengewinde 14 aufweisen, welche koaxial zu den geometrischen Achsen 15 von Löchern 16 verlaufen, die in einer der Seitenwände des Wasserkastens vorgesehen sind. Die Nuten 12 und 13 sind zur Aufnahme von ringförmigen Dichtungen 17 und 18 bestimmt.
Um die Befestigung des Sekundärwärmetauschers 4 am Wasserkasten 1 zu ermöglichen, sind Anschlußstutzen 19 vorgesehen, die einen Gewindeteil 20 aufweisen, der im Innengewinde 14 der entsprechenden Auflageplatte 11 verschraubt ist. Jeder Stutzen enthält einen Kranz 21, der auf der Dichtung 12 der entsprechenden Auflageplatte ruht, um die Abdichtung zu gewährleisten. Jenseits des Kranzes 21 weist der Anschlußstutzen ein zweites Gewinde 22 auf, worauf eine Mutter 23 aufgeschraubt ist, die gegen die Außenwand des Wasserkastens angezogen ist, um die Dichtung 18 an der Innenwand dieses Wasserkastens zusammenzudrücken und damit die Abdichtung zu gewährleisten.
Gemäß dieser bisherigen Technik wird somit zunächst der Sekundärwärmetauscher 4 in das Innere des Wasserkastens 1 so eingesetzt, daß die Innengewinde 14 der Auflageplatten mit den Löchern 16 des Wasserkastens fluchten, anschließend werden die beiden Anschlußstutzen 19 mit ihrem Gewindeteil in die Innengewinde 14 eingeschraubt, und danach werden die Muttern 23 auf die Gewinde 22 aufgeschraubt.
Wie bereits erwähnt, bringt diese bekannte Lösung Nachteile in dem Sinne mit sich, daß die genaue Positionierung des Sekundärwärmetauschers 4 im Innern des Wasserkastens 1 schwer zu bewerkstelligen ist und dies um so mehr, als die Außenmaße des Sekundärwärmetauschers 4 sehr nahe bei den Innenmaßen des Wasserkastens 1 liegen.
Die Erfindung gestattet die Ausschaltung dieses Nachteils, wie bei einer Prüfung der Figuren 2 und 3 zu sehen ist.
In diesen Figuren ist ein Wasserkasten 30 eines Hauptwärmetauschers, z.B. eines Küh1ers für einen Verbrennungsmotor, dargestellt. Der Wasserkasten 30 enthält zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 32, 34 und zwei weitere einander gegenüberliegende Seitenwände 36 und 38, die mit einer Rückwand 40 verbunden sind. Die vier Wände 32, 34, 36 und 38 definieren zusammen eine offene Seite, die durch eine Kante 42 von rechteckiger Kontur begrenzt wird, die auf an sich bekannte Weise dem Anbau des Wasserkastens an einem Sammler (nicht dargestellt) dient.
Der Wasserkasten 30 enthält innen einen insgesamt mit der Ziffer 44 bezeichneten Sekundärwärmetauscher. Dieser ist dazu bestimmt, die Kühlung eines anderen Fluids als desjenigen zu ermöglichen, welches im Wasserkasten 30 zirkuliert, z.B. die Kühlung eines Getriebeöls.
Der Sekundärwärmetauscher 44 besteht in dem Beispiel aus einem Stapel von Halblamellen 46 und 48, die zusammen den Körper 50 des Wärmetauschers 44 bilden. Letzterer enthält zwei Verteilerrohre 52, die ein Zugelement bilden und deren freie Enden mit zwei ringförmigen Kragen 54 verbunden sind, die koaxial zu den beiden Verteilerrohren 52 verlaufen, wobei jeder der Kragen mit dem Körper 50 des Wärmetauschers über einen zylindrischen Teil 56 verbunden ist, der ebenfalls Ringform hat und dessen Durchmesser kleiner ist als der des Kragens 54. Jedes der Rohre 52 definiert in Verbindung mit dem Kragen 54 und dem zugehörigen zylindrischen Teil 56 innen einen Aufnahmesitz (nicht dargestellt), der zur Aufnahme eines von außen angebauten Anschlußstutzens 58 geeignet ist. Einer der Stutzen dient dem Eintritt des im Sekundärwärmetauscher 44 zirkulierenden Fluids und der andere dem Austritt des gleichen Fluids.
Jeder der Stutzen 58 tritt zunächst durch eine Durchtrittsöffnung 60, die in der Wand 32 des Wasserkastens angebracht ist, und anschließend in den entsprechenden Aufnahmesitz ein.
Die Wand 32 ist im Innern des Wasserkastens mit zwei Gleitschienen 62 versehen, die im Bereich der beiden jeweiligen Öffnungen 60 angeordnet sind. Diese beiden Gleitschienen eignen sich zur Aufnahme der jeweiligen Kragen 54 und dienen als Gleitstück, um die translatorische Bewegung des Sekundärwärmetauschers 44 entlang der Wand 32 bis in eine Anschlagposition zu ermöglichen, wo die beiden Öffnungen 60 mit den beiden entsprechenden Aufnahmesitzen des Sekundärwärmetauschers 44 fluchten.
Jede der Gleitschienen 62 enthält eine allgemein rechteckige Wand 64, die sich parallel zur Wand 32 erstreckt und die von der letzteren durch einen Abstand getrennt ist, der etwas größer ist als die Dicke des Kragens 54 (Figur 2). Jeder Kragen weist zwei einander gegenüberliegende ringförmige Flächen auf: eine Fläche 66 zur Auflage an der Innenseite der Wand 32 und eine Fläche 68 zur Auflage an der Innenseite der Wand 64. Letztere enthält eine Aussparung 70, die durch zwei im wesentlichen parallel verlaufende Kanten 72 und 74 begrenzt wird, welche gegenüber angeordnet sind und die Richtung der translatorischen Bewegung der Gleitschiene definieren. Die Kanten 72 und 74 sind durch einen Abstand getrennt, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der zylindrischen Wand 56 ist, um die Führung in Richtung der translatorischen Bewegung zu gewährleisten. Die Kanten 72 und 74 sind miteinander durch eine halbkreisförmige Kante 76 verbunden, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des zylindrischen Teils 56 ist und deren Mitte mit der Mitte der zugehörigen Durchtrittsöffnung 60 fluchtet.
Die Aussparung 70 weist somit ein offenes Ende auf, welches der Seite der offenen Fläche des Wasserkastens zugewandt ist, und ein geschlossenes Ende, welches der Seite des Bodens 40 des Wasserkastens zugewandt ist. Dieses geschlossene Ende, welches durch die Kante 76 begrenzt ist, bildet beim Einsetzen des entsprechenden Kragens 56 einen Anschlag.
Die Wand 64 jeder Gleitschiene ist mit der Wand 32 des Wasserkastens durch zwei parallel verlaufende Verbindungskanten 78 und 80 verbunden, die durch einen Abstand voneinander getrennt sind, der ausreicht, um den Durchtritt des Kragens 54 zu gestatten, der so ein Gleitstück bildet, welches in dieser Gleitschiene gleiten kann. Andererseits ist diese Wand 64 direkt mit der Rückwand 40 des Wasserkastens verbunden.
Der Wasserkasten wird vorteilhafterweise aus einem Kunststoff hergestellt, und die beiden Gleitschienen sind ebenfalls aus einem Stück mit diesem gepreßt.
Um das Einsetzen des Sekundärwärmetauschers 44 in das Innere des Wasserkastens 30 zu ermöglichen, genügt es, die beiden Kragen 54 gegenüber den freien Enden der Gleitschienen zu plazieren und dabei die ringförmigen Flächen 66 der beiden Kragen an die Innenseite der Wand 32 anzulegen. Dann genügt eine translatorische Verschiebung des Sekundärwärmetauschers 44 parallel zur Wand 32 in der Weise, daß jeder der zylindrischen Teile 56 an der halbkreisförmigen Kante 76 der Gleitschiene zum Anschlag gelangt. In Anschlagposition fluchten die beiden Aufnahmesitze des Sekundärwärmetauschers 44 jeweils mit den Öffnungen 60 des Wasserkastens. Es genügt dann der Anbau der beiden Stutzen 58, wobei jeder dieser Stutzen nacheinander in die Öffnung 60 und in den entsprechenden Aufnahmesitz des Wärmetauschers 44 eingeführt wird.
Die feste Verbindung der beiden Anschlußstutzen mit dem Sekundärwärmetauscher 44 kann beispielsweise durch eine Schraubverbindung erfolgen, wie in der bereits zitierten FR-A-2 549 593 beschrieben.
Obschon die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf einen Wasserkasten mit zwei zur Aufnahme von zwei Gleitstücken geeigneten Gleitschienen beschrieben wurde, wäre auch ein Wasserkasten mit nur einer Gleitschiene vorstellbar, die zur Aufnahme nur eines Gleitstücks geeignet und am Körper des Sekundärwärmetauschers vorgesehen ist.
Der im Wasserkasten enthaltene Sekundärwärmetauscher ist nicht notwendigerweise ein Plattenwärmetauscher, wie zuvor beschrieben. Er könnte auch aus einem anderen Wärmetauschertyp bestehen, insbesondere einem Mehrrohraustauscher.

Claims

1. - Wasserkasten für einen Hauptwärmetauscher, enthaltend einen zweiten Wärmetauscher (44) mit zwei Anschlußstutzen (58), die abgedichtet eine Wand (32) des Wasserkastens (30) durchqueren und mit denen der zweite Wärmetauscher im Wasserkasten befestigt ist, wobei jeder der Stutzen (58) am zweiten Wärmetauscher (44) angebaut ist und jeder derselben nacheinander in eine in der Wand (32) des Wasserkastens vorgesehene Durchtrittsöffnung (60) und in einen im zweiten Wärmeaustauscher (44) ausgebildeten Aufnahmesitz eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Wand (32) im Innern des Wasserkastens (30) und im Bereich der beiden Öffnungen (60) mit wenigstens einer Gleitschiene (62) versehen ist, die sich zur Aufnahme eines Gleitstücks (54) eignet, welches zum zweiten Wärmetauscher (44) gehört und wodurch die translatorische Verschiebung des zweiten Wärmetauschers (44) längs der Wand (32) des Wasserkastens möglich wird, bis eine Anschlagposition erreicht ist, in der die beiden Öffnungen (60) der Wand (32) jeweils mit den beiden Aufnahmesitzen fluchten.

2. - Wasserkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Gleitschienen (62) enthält, die zur Aufnahme von zwei fest mit dem zweiten Wärmetauscher (44) verbundenen Gleitstücken (54) geeignet sind.

3. - Wasserkasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleitstücke aus zwei koaxialen Kragen (54) zu den beiden Aufnahmesitzen des zweiten Wärmetauschers (44) bestehen.

4. - Wasserkasten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kragen (54) zwei einander gegenüberliegende ringförmige Flächen aufweist, von denen die eine (66) an der Wand (32) des Wasserkastens und die andere (68) an einer Wand (64) des Gleitstücks zur Anlage kommen kann, die parallel zur Wand (32) des Wasserkastens verläuft und die von letzterer durch einen Abstand getrennt ist, der geringfügig größer ist als die Dicke des Kragens.

5. - Wasserkasten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kragen (54) mit dem Körper des zweiten Wärmetauschers (44) durch einen zylindrischen Teil (56) verbunden ist, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des Kragens, und daß die Wand (64) der Gleitschiene (62) eine durch zwei parallele, gegenüberliegende Kanten (72, 74) begrenzte Aussparung (70) aufweist, wodurch die Richtung der translatorischen Bewegung begrenzt wird und die um einen Abstand voneinander getrennt sind, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Teils (56) ist, wobei die Aussparung an einem Ende offen ist, um die Einführung des Kragens (54) zu erlauben, und am anderen Ende zur Bildung eines Anschlags (76) geschlossen ist.

6. - Wasserkasten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag aus einer halbkreisförmigen Kante (76) besteht, die die beiden parallelen Kanten (72) und (74) der Aussparung (70) miteinander verbindet, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des zylindrischen Teils (56) ist und deren Mitte mit der Mitte einer Durchtrittsöffnung (60) fluchtet.

7. - Wasserkasten nach einem der Ansprüche 5 und 6, enthaltend eine offene Seite, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende der Aussparung (70) der genannten offenen Seite zugewandt ist.

8. - Wasserkasten nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (64) jeder Gleitschiene (62) mit der Wand (32) des Wasserkastens (30) durch zwei parallel verlaufende Verbindungskanten (78, 80) und mit einer Rückwand (40) des Wasserkastens verbunden ist.

9. - Wasserkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gleitschiene (62) aus einem Stück mit dem Wasserkasten gepreßt ist.