DE69210726T2

DE69210726T2 - Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäss für einen Wärmetauscher mit vertikalem Rohrbündel und Wärmetauscher mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE69210726T2
Application number: DE1992610726
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Tordjeman; Pierre Trin
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2012-09-11
Also published as: FR2681420A1; ES2089450T3; FR2681420B1; EP0532416B1; DE69210726D1; EP0532416A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß für einen Wärmetauscher mit vertikalem Rohrbündel sowie einen Wärmetauscher mit einer derartigen Vorrichtung.
Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, die einen Wasserkasten mit allgemein horizontaler Anordnung umfassen, der durch eine Wandung mit offener Seite für den Anschluß an das Rohrbündel begrenzt wird und am oberen Ende des Rohrbündels eingebaut ist, sowie ein Ausdehnungsgefäß mit allgemein horizontaler Anordnung, das durch eine rohrförmige Wandung begrenzt wird und oberhalb des Wasserkastens angebracht ist, wobei es mit diesem über eine Mehrzahl von Durchgängen in Verbindung steht.
Das untere Ende des Rohrbündels kann dann einen anderen Wasserkasten - oder unteren Wasserkasten - aufnehmen, um den Umlauf einer Flüssigkeit zu ermglichen, die durch einen Einlaufstutzen in den Wärmetauscher einströmt und die diesen Wärmetauscher durch einen Auslaufstutzen wieder verläßt.
Derartige Vorrichtungen, die einen Wasserkasten mit integriertem Ausdehnungsgefäß bilden, werden insbesondere bei Wärmetauschern eingesetzt, die zur Kühlung eines Kraftfahrzeugmotors mittels einer Flüssigkeit dienen, bei der es sich in der Regel um Wasser mit Zusatz eines Frostschutzmittels handelt, das in einem geschlossenen Kreislauf umläuft und das durch Wärmeaustausch mit Luft, die durch das Rohrbündel strömt, gekühlt wird.
Aus der FR-A-2 395 397 und der US-A-3 939 901 sind bereits derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen ein einziger Durchgang vorgesehen ist, der die Verbindung zwischen dem Wasserkasten und dem Ausdehnungsgefäß herstellt, um einerseits die Ausdehnung der Flüssigkeit und andererseits die Entgasung der Flüssigkeit zu ermöglichen, wobei die Gase dann im Ausdehnungsgefäß aufgefangen werden.
Bei den vorerwähnten Vorrichtungen besteht der einzige Durchgang zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Wasserkasten und dem Ausdehnungsgefäß aus einem Rohr, das zu einer Trennwand gehört und das nach oben in das Ausdehnungsgefäß vorsteht.
Aus der FR-A-2 548 379 ist es außerdem bekannt, Verbindungsdurchgänge im oberen Bereich der Trennwand zwischen dem Ausdehnungsgefäß und dem Wasserkasten anzuordnen.
Diese bekannten Lösungen führen nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen, da sie keine optimale Ausdehnung der Flüssigkeit im Innern der Vorrichtung ermöglichen. Darüber hinaus ermöglichen sie keine effiziente Entgasung der Flüssigkeit, da sich die gegebenenfalls im Wasserkasten vorhandenen Blasen an einer einzigen Stelle sammeln müssen, damit sie anschließend zum Ausdehnungsgefäß abgeleitet werden können.
Außerdem werden die vorerwähnten bekannten Vorrichtungen aus einem Gehäuse mit großen Abmessungen hergestellt, in dem eine Trennwand mit dem einzigen Verbindungsdurchgang eingesetzt wird, um so eine untere Kammer, die den eigentlichen Wasserkasten bildet, und eine obere Kammer, die das Ausdehnungsgefäß bildet, zu begrenzen. Da bei dieser Lösung ein großformatiges Gehäuse zum Einsatz kommt, ist sie mit dem erheblichen Nachteil verbunden, daß sie keine ausreichende Druckfestigkeit ermöglicht.
Der Zweck der Erfindung besteht vor allem darin, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.
Dazu schlägt die Erfindung eine Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß für einen Wärmetauscher mit vertikalem Rohrbündel vor, bestehend aus einem Wasserkasten mit allgemein horizontaler Anordnung, der durch eine Wandung mit offener Seite für den Anschluß an das Rohrbündel begrenzt wird und am oberen Ende des Rohrbündels eingebaut ist, einem Ausdehnungsgefäß mit allgemein horizontaler Anordnung, das durch eine rohrförmige Wandung begrenzt wird und oberhalb des Wasserkastens angebracht ist, wobei es mit diesem über eine Mehrzahl von Durchgängen in Verbindung steht und wobei der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß einteilig ausgeführt sind, indem sie durch eine einstückige Scheibe sowie durch rohrförmige Wandungen verbunden sind, welche die Verbindungsdurchgänge zwischen dem Wasserkasten und dem Ausdehnungsgefäß bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsdurchgänge über die Länge des Wasserkastens verteilt sind.
Dadurch stehen der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß über eine Mehrzahl von Durchgängen miteinander in Verbindung, wodurch der Fluidaustausch im Innern der Vorrichtung erleichtert wird.
Auf diese Weise ergibt sich ein guter Ausgleich der Veränderungen der Flüssigkeit im Innern der Vorrichtung und gleichzeitig eine ausgezeichnete Entgasung, da die gegebenenfalls im Wasserkasten vorhandenen Gasblasen über mehrere Durchgänge, die wenigstens über einen Teil der Länge des Wasserkastens verteilt sind, zum Ausdehnungsgefäß abgeleitet werden können.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung einstückig durch Formpressen aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt werden.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung einen Einlaufstutzen für die Flüssigkeit, der direkt in den Wasserkasten führt, wobei die Verbindungsdurchgänge einen Durchgang mit größerem Bohrungsdurchmesser, der in der Nähe des Einlaufstutzens für die Flüssigkeit angeordnet ist, und mehrere Durchgänge mit kleinerem Bohrungsdurchmesser umfassen.
Der Durchgang mit größerem Bohrungsdurchmesser dient hauptsächlich zur Herstellung einer Verbindung für die Flüssigkeit zwischen dem Wasserkasten und dem Ausdehnungsgefäß, während die Durchgänge mit kleinerem Bohrungsdurchmesser hauptsächlich zur Entgasung für die Ableitung der gegebenenfalls im Wasserkasten vorhandenen Gasblasen dienen.
Die Vorrichtung enthält dabei vorteilhafterweise ein Ablenkstück, das im Wasserkasten gegenüber dem Einlaufstutzen für die Flüssigkeit angeordnet ist, so daß der Durchgang mit größerem Bohrungsdurchmesser in einem Bereich zwischen dem Einlaufstutzen und dem Ablenkstück in den Wasserkasten mündet.
Dieses Ablenkstück trägt zu einer effizienten Verbindung zwischen dem Wasserkasten und dem Ausdehnungsgefäß bei und ermöglicht vor allem eine Verkürzung der Entgasungsdauer.
In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wasserkasten einen abgetrennten Raum enthält, der einerseits über einen der Durchgänge mit kleinerem Bohrungsdurchmesser mit dem Ausdehnungsgefäß in Verbindung steht und der andererseits über wenigstens ein Rohr des Rohrbündels mit einem unteren Wasserkasten in Verbindung stehen kann.
Dadurch erhält man wenigstens ein Rohr, das von den anderen Rohren des Rohrbündels getrennt ist und die Herstellung einer direkten Verbindung zwischen dem Ausdehnungsgefäß und dem unteren Wasserkasten ermöglicht.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung einen Einlaufstutzen für die Flüssigkeit, der direkt in das Ausdehnungsgefäß führt, wobei die Verbindungsdurchgänge aus Durchgängen mit gleichem Bohrungsdurchmesser bestehen, deren Gesamtquerschnitt mindestens gleich dem Querschnitt des Einlaufstutzens für die Flüssigkeit ist.
Durch diese Lösung kann der Druckverlust der Flüssigkeit weitestgehend verringert werden.
In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung vorteilhafterweise ein Ablenkstück, das im Ausdehnungsgefäß in der Nähe des Einlaufstutzens angeordnet und nach oben ausgerichtet ist, wodurch die Entgasung der Flüssigkeit erleichtert wird.
Der Einlaufstutzen für die Flüssigkeit ist vorteilhafterweise fest mit einem Deckel verbunden, der auf dem Ausdehnungsgefäß angesetzt ist.
Für den Fall, daß dieses Ausdehnungsgefäß durch eine rohrförmige Wandung begrenzt wird, ist dieser Deckel an einem der Enden dieser rohrförmigen Wandung angesetzt, deren anderes Ende geschlossen ist.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung einen Einlaufstutzen für die Flüssigkeit, der direkt in das Ausdehnungsgefäß führt, wobei der Wasserkasten eine Trennwand umfaßt, die ihn in zwei Räume unterteilt, von denen einer über die vorgenannten Verbindungsdurchgänge mit dem Ausdehnungsgefäß in Verbindung steht, während der andere mit einem Auslaufstutzen in Verbindung steht.
Unter einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher mit einem vertikalen Rohrbündel, einer Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß in der vorstehend dargelegten Ausführung, die am oberen Ende des Rohrbündels angebracht ist, und einem unteren Wasserkasten, der am unteren Ende des Rohrbündels angebracht ist.
In der nachstehend nur als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, auf denen folgendes dargestellt ist:
- Figur 1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß nach der vorerwähnten ersten Ausführungsform, die am oberen Ende eines Rohrbündels angebracht ist, wobei die Schnittansicht entlang der Linie I-I von Figur 2 ausgeführt ist.
- Figur 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Figur 1.
- Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines Wärmetauschers mit einer Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß entsprechend den Figuren 1 und 2.
- Figur 4 zeigt eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
- Figur 5 zeigt eine Längsschnittansicht eines Wärmetauschers mit einer Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß entsprechend Figur 4.
- Figur 6 zeigt eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß nach der dritten Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst wird auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen, die eine Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß 10 darstellen, die für die horizontale Anbringung am oberen Ende eines vertikalen Rohrbündels 12 bestimmt ist, dessen unteres Ende mit einem unteren Wasserkasten 14 verbunden ist (Figur 3).
Das Rohrbündel 12 besteht aus einer Mehrzahl paralleler Rohre 16, die in zwei Lagen angeordnet sind (Figur 2) und in einer vertikalen Gesamtrichtung verlaufen. Die Rohre 16 gehen durch eine Mehrzahl von Rippen 18 hindurch, die parallel zueinander und senkrecht zur Richtung der Rohre des Rohrbündels verlaufen.
Die Vorrichtung 10 enthält einen Wasserkasten 20 in allgemein horizontaler Anordnung mit einer Wandung 22, die eine rechteckige offene Seite besitzt, welche durch eine Umfangsrandleiste 24 begrenzt wird, um die an sich bekannte Anbringung des Wasserkastens 20 an einem Sammler 26 zu ermöglichen, der auch als "Lochplatte" bezeichnet wird. Dieser Sammler enthält eine Mehrzahl von Löchern 28, durch die jeweils die oberen Enden der Rohre 16 des Rohrbündels hindurchgehen.
Die Wand 22 weist im Querschnitt die allgemeine Form eines umgekehrten U auf, deren Höhe von einer Endwand 30 bis zu einer gegenüberliegenden Endwand 32, zu der ein Einlaufstutzen 34 für die Flüssigkeit gehört, allmählich abnimmt. Dadurch begrenzt die Wandung 22 in Verbindung mit den Wänden 30 und 32 eine Kammer 36, die einerseits mit dein Stutzen 34 und andererseits mit den Rohren 16 des Rohrbündels in Verbindung steht. Im Innern des Wasserkastens 20 ist ein abgetrennter Raum 38 vorgesehen, der durch eine Wand 40 begrenzt wird, die sich an die Wandung 22 anschließt und die sich bis zum Sammler 26 erstreckt. Der Raum 38 steht mit wenigstens einem Rohr des Rohrbündels in Verbindung, im vorliegenden Beispiel mit zwei Rohren, die durch die Bezugsnummer 16' bezeichnet werden, um sie von den übrigen Rohren 16 zu unterscheiden.
Außerdem umfaßt die Vorrichtung 10 ein Ausdehnungsgefäß 42 in allgemein horizontaler Anordnung, das oberhalb des Wasserkastens 20 angeordnet ist. Das Ausdehnungsgefäß 42 wird durch eine rohrförmige Wandung 44, deren Höhe sich von einer Bodenwand 46, die in der Nähe der Bodenwand 32 des Wasserkastens 20 angeordnet ist, bis zu einer offenen Seite 48 verändert, die in der Nähe der Bodenwand 30 des Wasserkastens 20 angeordnet ist. Die offene Seite 48 ist für die Aufnahme eines Deckels 50 bestimmt, an dem sich ein Füllstandgeber 52 befindet, der sich im Innern des Ausdehnungsgefäßes in einer Beruhigungskammer 54 erstreckt, die durch eine Wandung 56 begrenzt wird, die zum Deckel 50 gehört und mit einer öffnung 58 versehen ist.
Die rohrförmige Wandung 44 umfaßt einen Einfüllansatz 60, der durch einen Einstellverschluß 62 verschlossen ist. Die Wandung 44 begrenzt somit zusammen mit der Bodenwand 46 und dem Deckel 50 eine Innenkammer 64, die zur Ausdehnung und zur Entgasung der im Wasserkasten enthaltenen Flüssigkeit dient.
Der Wasserkasten 20 und das Ausdehnungsgefäß 42 werden einteilig mittels Forinpressen aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt. Die Wandung 22 des Wasserkastens 20 und die Wandung 44 des Ausdehnungsgefäßes 42 sind durch eine einstückige Scheibe 66a miteinander verbunden, die stellenweise unterbrochen ist, um eine bestimmte Anzahl von Verbindungsdurchgängen zwischen der Kammer 64 einerseits und den Kammern 36 und 38 andererseits vorzusehen.
Dabei enthält die Vorrichtung einen Verbindungsdurchgang mit größerem Bohrungsdurchmesser 66, der in der Nähe der Eintrittsstelle des Stutzens 34 angeordnet ist, wobei der Durchgang 66 durch eine zylindrische Wandung 68 begrenzt wird, die den Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß verbindet. Im Innern der Kammer 36 des Wasserkastens 20 ist ein Ablenkstück 70 vorgesehen (Figur 1), das gegenüber dem Einlaufstutzen 34 angeordnet ist, so daß der Durchgang 66 zwischen dem Stutzen 34 und dem Ablenkstück 70 mündet.
Außerdem enthält die Vorrichtung 10 vier Verbindungsdurchgänge 72, die über die Länge des Wasserkastens und des Ausdehnungsgefäßes verteilt sind und die einen kleineren Bohrungsdurchmesser als der Durchgang 66 aufweisen. Jeder der Durchgänge 72 wird durch eine rohrförmige zylindrische Wandung 74 begrenzt, welche die Wandungen 22 und 44 verbindet.
Darüber hinaus enthält die Vorrichtung einen Verbindungsdurchgang 76, dessen Bohrungsdurchmesser nahe bei demjenigen der Durchgänge 72 liegt und der durch eine zylindrische Wandung 78 begrenzt wird, die ebenfalls die Wandungen 22 und 44 verbindet und die mit dem vorstehend definierten Raum 38 in Verbindung steht.
Der untere Wasserkasten 14 (Figur 3) steht mit allen Rohren des Rohrbündels in Verbindung und umfaßt einen Auslaufstutzen 80.
Die Funktionsweise des in Figur 3 dargestellten Wärmetauschers läßt sich wie folgt beschreiben. Der Wärmetauscher erhält eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser mit Zusatz eines Frostschutzmittels, das aus dem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugmotors stammt. Die Flüssigkeit strömt über den Einlaufstutzen 34 in die Kammer 36 des Wasserkastens 20. Anschließend gelangt diese Flüssigkeit über die Rohre 16 in den unteren Wasserkasten 14, wie dies durch die Pfeile F angedeutet wird. Danach verläßt die Flüssigkeit den unteren Wasserkasten 14 durch den Auslaufstutzen 80.
Die Volumenänderungen der Flüssigkeit werden durch die Kammer 64 des Ausdehnungsgefäßes 42 aufgenommen. Die überschüssige Flüssigkeit strömt hauptsächlich über den Durchgang 66 mit größerem Bohrungsdurchmesser in die Kammer 64, während die Durchgänge 72 im wesentlichen zur Entgasung der Flüssigkeit dienen. Die gegebenenfalls in der Kammer 36 enthaltenen Gasblasen können sich an verschiedenen Stellen entlang der Wandung 22 sammeln, um anschließend über die Durchgänge 72 in die Kammer 64 des Ausdehnungsgefäßes abgeleitet zu werden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß das Vorhandensein des Ablenkstücks 70 ebenfalls zu einer besseren Entgasung beiträgt, da die Gasblasen, die gegebenenfalls in der Flüssigkeit vorhanden sind, die durch den Stutzen 34 in die Vorrichtung 10 gelangt, durch das Ablenkstück 70 aufgefangen und zum Durchgang 66 geleitet werden. Die in der Kammer 64 des Ausdehnungsgefäßes umlaufende Flüssigkeit gelangt über den Durchgang 76, die abgetrennte Kammer 38 und die Rohre 16' in den unteren Wasserkasten 14.
Es wird nun auf die Figuren 4 und 5 Bezug genommen, in denen die Elemente, die den Bestandteilen der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3 entsprechen, jeweils durch die gleichen Bezugsnummern plus 100 bezeichnet werden.
Die Vorrichtung 110 der Figuren 4 und 5 enthält einen Wasserkasten 120 mit allgemein horizontaler Anordnung, der durch eine Wandung 122 mit eingekrümmter Form und durch zwei Bodenwände 130 und 132 begrenzt wird, die zusammen eine Randleiste 134a mit rechteckigem Umriß für den Zusammenbau eines Sammlers 126 bilden. Die Wand 132, die höher als die Wand 130 ist, nimmt einen Füllstandgeber 152 auf, der sich in eine Beruhigungskammer 154 erstreckt, welche durch eine Wandung 156 begrenzt wird, die sich an die Wandung 122 anschließt und die sich in Richtung des Sammlers erstreckt, ohne ihn jedoch zu berühren. Die Wandung 122 und die Wände 130 und 132 begrenzen zusammen eine Kammer 136, die mit der Gesamtheit der Rohre 16 des Rohrbündels 12 in Verbindung steht.
Außerdem enthält die Vorrichtung 110 ein Ausdehnungsgefäß 142, das sich horizontal oberhalb des Wasserkastens 130 erstreckt und das durch eine rohrförmige Wandung 144, durch eine in der Nähe der Wand 132 angeordnete Bodenwand 146 und durch einen Deckel 150 begrenzt wird, der an einer offenen Seite 148 der Wandung 144 angesetzt ist. Zu dem Deckel 150 gehören auf der einen Seite ein Einlaufstutzen 134 für die Flüssigkeit und auf der gegenüberliegenden Seite ein Ablenkstück 170, das sich im Innern der Kammer 164 erstreckt und das nach oben gerichtet ist. Darüber hinaus ist in der Wandung 144 ein Einfüllansatz 160 angeordnet, der durch einen Einstellverschluß 162 verschlossen ist. Die Wandungen 122 und 144 sind durch eine einstückige Scheibe 166 und durch die jeweiligen rohrförmigen Wandungen 174 von vier Verbindungsdurchgängen 172 verbunden. Die Verbindungsdurchgänge 172 zwischen dem Ausdehnungsgefäß und dem Wasserkasten sind über die gesamte Länge des Wasserkastens verteilt, und ihr Gesamtquerschnitt ist mindestens gleich dem Querschnitt des Stutzens 134, so daß der Druckverlust minimal ausfällt. Wie in Figur 5 zu erkennen ist, wird die Vorrichtung 110 am oberen Ende eines Rohrbündels 112 angebracht, das aus Rohren 116 und Rippen 118 besteht und dessen unteres Ende mit einem Wasserkasten 114 in Verbindung steht, der mit einem Auslaufstutzen 180 versehen ist.
Die Funktionsweise des Wärmetauschers von Figur 5 läßt sich wie folgt beschreiben. Die Flüssigkeit gelangt über den Einlaufstutzen 134 in die Kammer 164 des Ausdehnungsgefäßes. Die gegebenenfalls in der Flüssigkeit vorhandenen Gase werden durch das Ablenkstück 170 tendenziell nach oben abgelenkt. Anschließend gelangt die Flüssigkeit über die vier Durchgänge 172 in die Kammer 136 des Wasserkastens 120, von wo aus sie über die Gesamtheit der Rohre 116 des Rohrbündels in den unteren Wasserkasten 114 gelangt, um anschließend durch den Auslaufstutzen 180 abgeleitet zu werden.
In der Ausführungsform von Figur 6, auf die nun Bezug genommen wird, werden die Elemente, die den Bestandteilen von Figur 1 entsprechen, jeweils durch die gleichen Bezugsnummern plus 200 bezeichnet.
Die Vorrichtung 210 enthält einen Wasserkasten 220 mit allgemein horizontaler Anordnung, der durch eine Wandung 222 und durch zwei Endwände 230 und 232 begrenzt wird. Diese drei Wände bilden zusammen eine Randleiste 234 für den Zusammenbau eines Sammlers 226, in den ein Rohrbündel 212 eingesetzt wird, das aus Rohren 216 und Rippen 218 besteht. Das untere Ende des Rohrbündels steht mit dem unteren Wasserkasten 214 in Verbindung, der keinen Auslaufstutzen umfaßt.
Von der Wandung 222 geht eine Trennwand 240 aus, die dicht am Sammler 226 anliegt, so daß zwei getrennte Kammern 236 und 236' gebildet werden, die jeweils mit einer der beiden Hälften des Rohrbündels 212 in Verbindung stehen.
Darüber hinaus enthält die Vorrichtung 210 ein Ausdehnungsgefäß 242, das horizontal und oberhalb des Wasserkastens 220 angeordnet ist. Das Ausdehnungsgefäß 242 wird durch eine rohrförmige Wandung 244 begrenzt, die sich über eine einstückige Scheibe 266 an die Wandung 222 anschließt, sowie durch eine Endwand 246 und einen Deckel 250, der an einer offenen Seite 248 der Wandung 244 angesetzt ist. Zum Deckel 250 gehört ein Ansatz 260, der durch einen Einstellverschluß 262 verschlossen ist.
In der Ausführungsform von Figur 6 erfolgt der Einlaß der Flüssigkeit durch einen Einlaufstutzen 234, der seitlich an der Wand 244 in der Nähe der Bodenwand 246 angeschlosssen ist.
Darüber hinaus umfaßt der Wasserkasten 220 einen Auslaufstutzen 280, der mit dem Raum 236' in Verbindung steht.
Das Ausdehnungsgefäß begrenzt eine Kammer 264, die mit der Kammer 236 des Wasserkastens über drei kalibrierte Durchgänge 272 in Verbindung steht, die über einen Teil der Länge des Wasserkastens und des Ausdehnungsgefäßes verteilt sind. Diese drei Durchgänge werden jeweils durch eine rohrförmige Wandung 274 begrenzt, welche die Wandungen 222 und 244 verbindet. Ebenso wie bei der vorangehenden Ausführungsform muß der Gesamtquerschnitt der drei Durchgänge 272 mindestens gleich dem Querschnitt des Stutzens 234 sein, so daß der Druckverlust minimal ausfällt. Im Falle des Wärmetauschers von Figur 6 strömt daher die Flüssigkeit über den Einlaufstutzen 234 in die Kammer 264 des Ausdehnungsgefäßes 242 und gelangt anschließend über die Durchgänge 272 in den Raum 236 des Wasserkastens 220. Daraufhin gelangt die Flüssigkeit über eine Hälfte der Rohre 216 des Rohrbündels 212 in den unteren Wasserkasten 214, von wo aus sie über die andere Hälfte der Rohre des Rohrbündels in die Kammer 236' gelangt. Danach verläßt die Flüssigkeit den Wasserkasten durch den Auslaufstutzen 280. Im Wärmetauscher von Figur 6 ergibt sich daher eine Zirkulation der Flüssigkeit in zwei Durchläufen in entgegengesetzter Richtung (U-förmige Zirkulation) anstelle einer Zirkulation in einem einzigen Durchlauf (I-förmige Zirkulation) wie im Falle der vorangehenden Figuren.
In den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wasserkastenvorrichtung einstückig durch Formpressen aus einem Kunststoff hergestellt werden, wobei das Ausdehnungsgefäß anschließend durch einen angesetzten Deckel 50, 150 oder 250 verschlossen wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Wasserkasten und Ausdehnungsgefäß findet insbesondere bei Wärmetauschern Anwendung, die zur Kühlung von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge dienen.

Claims

1. Vorrichtung aus einem Wasserkasten mit Ausdehnungsgefäß für einen Wärmetauscher mit Rohrbündeln (12; 112; 212) aus vertikalen Rohren (16; 116; 216), bestehend aus einem Wasserkasten (20; 120; 220) mit allgemein horizontaler Anordnung, der durch eine Wandung (22; 122; 222) mit offener Seite für den Anschluß an das Rohrbündel begrenzt wird und am oberen Ende des Rohrbündels (12; 112; 212) eingebaut ist, einem Ausdehnungsgefäß (42; 142; 242) mit allgemein horizontaler Anordnung, das durch eine rohrförmige Wandung (44; 144; 244) begrenzt wird und oberhalb des Wasserkastens angebracht ist, wobei es mit diesem über eine Mehrzahl von Durchgängen (66, 72, 76; 172; 272) in Verbindung steht und wobei der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß einteilig ausgeführt sind, indem sie durch eine einstückige Scheibe (66a; 166; 266) sowie durch rohrförmige Wandungen (68, 74, 78; 174; 274) verbunden sind, welche die Verbindungsdurchgänge zwischen dem Wasserkasten und dem Ausdehnungsgefäß bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsdurchgänge (66, 72, 76; 172; 272) über die Länge des Wasserkastens verteilt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Einlaufstutzen (34) für die Flüssigkeit enthält, der direkt in den Wasserkasten (20) führt, wobei die Verbindungsdurchgänge einen Durchgang (66) mit größerem Bohrungsdurchmesser, der in der Nähe des Einlaufstutzens (34) für die Flüssigkeit angeordnet ist, und mehrere Durchgänge (72, 76) mit kleinerem Bohrungsdurchmesser umfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Ablenkstück (70) enthält, das im Wasserkasten (20) gegenüber dem Einlaufstutzen (34) für die Flüssigkeit angeordnet ist, so daß der Durchgang (66) mit größerem Bohrungsdurchmesser in einem Bereich zwischen dem Einlaufstutzen (34) für die Flüssigkeit und dem Ablenkstück (70) in den Wasserkasten mündet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurchgekennzeichnet, daß der Wasserkasten (120) einen abgetrennten Raum (38) enthält, der einerseits über einen Durchgang (76) mit kleinerem Bohrungsdurchmesser mit dem Ausdehnungsgefäß (42) in Verbindung steht und der andererseits über wenigstens ein Rohr (16') des Rohrbündels mit einem unteren Wasserkasten (14) in Verbindung stehen kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Einlaufstutzen (134) für die Flüssigkeit enthält, der direkt in das Ausdehnungsgefäß (142) führt, und daß die Verbindungsdurchgänge aus Durchgängen (172) mit gleichem Bohrungsdurchmesser bestehen, deren Gesamtguerschnitt mindestens gleich dem Querschnitt des Einlaufstutzens (134) für die Flüssigkeit ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Ablenkstück (170) enthält, das im Ausdehnungsgefäß (142) in der Nähe des Einlaufstutzens (134) für die Flüssigkeit angeordnet und nach oben ausgerichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufstutzen (134) für die Flüssigkeit fest mit einem Deckel (150) verbunden ist, der an einer offenen Seite (148) des Ausdehnungsgefäßes (142) angesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Einlaufstutzen (234) für die Flüssigkeit enthält, der direkt in das Ausdehnungsgefäß (242) führt, und daß der Wasserkasten (220) eine Trennwand (240) umfaßt, die ihn in zwei Räume unterteilt, von denen einer (236) über die Verbindungsdurchgänge (272) mit dem Ausdehnungsgefäß in Verbindung steht, während der andere (236') mit einem Auslaufstutzen (280) in Verbindung steht.

9. Wärmetauscher mit einem Rohrbündel (12; 112; 212) aus vertikalen Röhren, der an seinem oberen Ende mit einer Vorrichtung (10; 110; 210) nach einem der Ansprüche 4 bis 8 und an seinem unteren Ende mit einem unteren Wasserkasten (14; 114; 214) versehen ist.