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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Ein Wärmetauscher von diesem Typ (siehe EP-A-0 196 257) umfaßt ein
Bündel von Rohren mit Lamellen und wenigstens einen Wasserkasten, welcher eine
offene Seite aufweist, die mit einem Sammler zusammenwirken kann, der durch
das Bündel von Rohren mit Lamellen getragen wird, wobei der Wasserkasten
einen Ölkühler mit zwei Stutzen für den Öleinlaß und den Ölauslaß enthält, die
dicht eine seitliche Wand des Wasserkastens durchqueren und durch die der
Ölkühler gehalten und in dem Wasserkasten befestigt wird.
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Die zwei Stutzen des Ölkühlers sind an einen Ölkreislauf, wie der Ölkreislauf
zur Schmierung des Motors und/oder des Getriebes des Kraftfahrzeugs,
angeschlossen.
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Das Öl, das in dem Ölkühler zirkuliert, wird somit durch die Flüssigkeit
gekühlt, die in dem Wärmetauscher zirkuliert und die im allgemeinem der Kühlung
des Kraftfahrzeugmotors dient.
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In diesen bekannten Wärmetauschern wird der Ölkühler durch die offene Seite
des Wasserkastens eingeführt, bevor diese auf das Ende eines Bündels von
Rohren oder eines Körpers eines Wärmetauschers montiert wird, der durch die offene
Seite überdeckt wird.
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Der Ölkühler umfaßt im allgemeinen einen zylindrischen Körper, der aus zwei
konzentrischen, an ihren Enden verschlossenen Rohren, an die die zwei Stutzen
für den Öleinlaß und den Ölauslaß angeschlossen sind, zusammengesetzt ist,
wobei diese beiden Stutzen zueinander parallel und zur Längsrichtung des Körpers
des Kühlers senkrecht sind.
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Jeder dieser Stutzen umfaßt eine Grundfläche, die an den zylindrischen Körper
des Ölkühlers gelötet ist, und einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt, der
unter Zwischenfügung einer Dichtung die Befestigung des Ölkühlers an der
seitlichen Wand des Wasserkastens mit Hilfe einer Schraubenmutter ermöglicht.
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Damit die Montage des Ölkühlers in dem Wasserkasten möglich ist, ist es
notwendig, daß der Wasserkasten eine innere Breite aufweist, die wenigstens
gleich dem gesamten Raumbedarf des Ölkühlers in der gleichen Richtung, das
heißt gleich dem Raumbedarf in der Breite des Ölkühlers, ist, einschließlich der
Stutzen. Anders ausgedrückt, die innere Breite des Wasserkastens muß
wenigstens gleich dem Durchmesser des zylindrischen Körpers des Ölkühlers sein,
vergrößert um die Länge der Stutzen.
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Der Wasserkasten muß somit eine relativ große innere Breite aufweisen, die
deutlich größer ist als die Dicke oder die entsprechende Abmessung der Bündel
von Rohren oder der Körper der derzeitigen Wärmetauscher und die daher
bezüglich dieser Abmessung des Bündels oder des Körpers des Wärmetauschers
disproportioniert ist.
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Dies führt nämlich dazu, daß spezielle Wasserkästen, sowie spezielle Sammler
und spezielle Dichtungen anstelle der üblichen Wasserkästen, Sammler und
Dichtungen verwendet werden, wenn man einen Ölkühler im Inneren eines
Wasserkastens anordnen möchte.
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Dieses Problem verursacht beträchtliche Zusatzkosten, und das umso mehr, als
spezielle Montagemaschinen benötigt werden.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, in der seitlichen
Wand des Wasserkastens Öffnungen vorzusehen, deren Abmessung wesentlich
größer als der äußere Durchmesser der Stutzen ist, wie es durch die schon
erwähnte Patentschrift EP-A-0 196 257 gelehrt wird.
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Jede der beiden Öffnungen kann dann durch eine Anbauplatte verschlossen
werden, die wenigstens eine Öffnung aufweist, in der ein Stutzen eng eingefaßt
ist, wobei diese Platte anschließend an dem Rand der Öffnung befestigt wird.
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Diese bekannte Lösung ermöglicht die Verwendung eines Wasserkastens,
dessen Außenabmessungen gleich denen eines Wasserkastens sind, der keinen
Ölkühler enthält.
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Sie erfordert allerdings das Anbringen von Anbauplatten.
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Eine andere bekannte Lösung (siehe EP-A-0 290 340) besteht darin, einen
Ölkühler in einem angebauten Behälter unterzubringen, der mit einem Wasserkasten
eines Wärmetauschers verbunden ist. Diese Lösung weist insbesondere den
Nachteil auf, daß der Raumbedarf des Wärmetauschers vergrößert wird.
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Die Erfindung schlägt eine weitere, einfachere Lösung vor.
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Sie betrifft folglich einen Wärmetauscher vom Typ wie er in der
EP-A-0 196 257 beschrieben ist, der gegenüber der seitlichen Wand eine gewölbte
Wand aufweist, die einen inneren Hohlraum bildet, dessen Länge wenigstens
gleich der des Ölkühlers ist, und die einen ausreichenden Abstand in der Breite
zum Anbringen des Ölkühlers ins Innere des Wasserkastens gewährleisten kann,
und der auf Höhe des inneren Hohlraums eine innere Breite aufweist, die größer
ist als der Raumbedarf in der Breite des Ölkühlers und der auf Höhe der offenen
Seite eine Breite, die kleiner als dieser Raumbedarf in der Breite ist.
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Die Erfindung erlaubt somit, herkömmliche Sammler und Dichtungen zu
verwenden und dabei das Anbringen von Anbauplatten zu vermeiden.
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Aufgrund des durch die gewölbte Wand des Wasserkastens gebildeten
Hohlraums genügt es nämlich, den Ölkühler durch die offene Seite des Wasserkastens
so einzuführen, daß der Körper des Ölkühlers zuerst eingeführt wird und daß sich
die zwei Stutzen in eine Richtung erstrecken, die im wesentlichen senkrecht zu
der offenen Fläche des Wasserkastens ist.
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Anschließend wird der Ölkühler mit einer Bewegung geschwenkt, die eine
Kombination aus einer Translation und einer Rotation ist, so daß der Körper des
Ölkühlers in den tiefsten Teil des Hohlraums gelangt und daß sich die zwei
Anschlußstutzen
des Ölkühlers auf der Achse der Öffnungen der seitlichen Fläche
befinden.
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Es genügt anschließend, den Ölkühler entlang der Achse der beiden
Öffnungen der seitlichen Wand zu verschieben, um die korrekte Position zu erhalten.
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In einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die gewölbte Wand
über die gesamte Länge des Wasserkastens.
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Diese gewölbte Wand weist vorteilhafterweise eine allgemein
kreiszylindrische Form auf.
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Wenn der Ölkühler, wie es im allgemeinen der Fall ist, einen
kreiszylindrischen Körper aufweist, ist der innere Radius der gewölbten Wand größer als der
äußere Radius des Körpers des Ölkühlers.
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Die zylindrische Form der gewölbten Wand erstreckt sich vorteilhafterweise
über einen Kreissektor zwischen 120º und 180º.
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Gemäß einer weiteren, speziellen Ausführungsform der Erfindung schließt
sich die gewölbte Wand an eine Anschlußwand an, die sich parallel zu der
Stirnwand erstreckt und bis an eine umlaufende Wulst reicht, die die offene Seite
begrenzt.
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Vorteilhafterweise ist der Wasserkasten innen mit Rippen versehen, die dazu
geeignet sind, die Positionierung der Anschlußstutzen des Ölkühlers gegenüber
den Öffnungen, die in der seitlichen Wand angebracht sind, zu erleichtern.
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Diese Rippen sind vorteilhafterweise in Querrichtung ausgeführt und jeweils
in einer Abdeckung ausgebildet, die die seitliche Wand mit der gewölbten Wand
verbindet.
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In der folgenden Beschreibung, die nur als Beispiel dient, wird auf die
beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen zeigen:
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- Fig. 1 eine Teilansicht von vorn eines Wasserkastens eines
Wärmetauschers für Kraftfahrzeuge, der einen Ölkühler enthält;
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- Fig. 2 eine Vorderansicht des in dem Wasserkasten der Fig. 1
enthaltenen Ölkühlers;
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- Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1; und
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- Fig. 4A, 4B, 4C und 4D zu der Fig. 3 analoge Ansichten, die vier
aufeinanderfolgende Phasen des Anbringens des Ölkühlers in dem Wasserkasten
zeigen.
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Es wird auf die Fig. 1 und 3 Bezug genommen, die einen Wasserkasten 10
eines Wärmetauschers, wie einen Kühler eines Kraftfahrzeuges, zeigen. Der
Wasserkasten 10 ist in herkömmlicher Weise mit Hilfe eines Sammlers oder einer
Platte mit Rohren 16 an einem Ende eines Bündels von Rohren 12 mit Lamellen
14 montiert. Der Sammler 16 ist unter Zwischenfügung einer Dichtung 18 an eine
umlaufende Wulst 20 des Wasserkastens 10 montiert, die eine offene Seite 22 von
diesem begrenzt (Fig. 3).
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Der Wasserkasten 10 enthält einen herkömmlichen Ölkühler 24 mit Rohren,
der auch in der Fig. 2 dargestellt ist. Der Kühler 24 umfaßt einen röhrenförmigen
Körper 26, der aus zwei koaxialen, zylindrischen Wänden 28 und 30 gebildet ist,
die an ihrem Ende 32 dicht verbunden sind, sowie zwei Stutzen 34, die in der
Nähe dieser axialen Enden angeordnet sind und in den ringförmigen Raum münden,
der zwischen den zylindrischen Wänden 28 und 30 eingeschlossen ist. Jeder
Stutzen 34 ist senkrecht zu der Achse 36 des röhrenförmigen Körpers 26 orientiert
und umfaßt eine Grundfläche 38, die an die äußere Wand 30 gelötet ist, und einen
mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 40, der die Befestigung des Ölkühlers
24 an einer seitlichen Wand 44 des Wasserkastens unter Zwischenfügung einer
Dichtung 46 (Fig. 3) mit Hilfe einer Schraubenmutter 42 ermöglicht.
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Die seitliche Wand 44 ist mit zwei Öffnungen 48 durchbohrt, in die die mit
einem Gewinde versehenen Teile 40 der Stutzen 34 eingreifen. Die Grundflächen
38 der Stutzen 34 sind unter Zwischenfügung der Dichtung 46 gegen die innere
Fläche der seitlichen Wand 44 angesetzt, und die Schraubenmuttern 42, die auf
die mit Gewinde versehenen Teile 40 der Stutzen geschraubt sind, werden gegen
die äußere Fläche der Wand 44 gepreßt, so daß der Ölkühler 24 gehalten und an
der seitlichen Wand 44 des Wasserkastens 10 befestigt ist.
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Die zwei Stutzen 34 können anschließend über zwei Einführanschlüsse (nicht
dargestellt) mit einem Ölkreislauf verbunden werden.
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Der Ölkühler 24 weist einen Raumbedarf in der Breite 1 (Fig. 2) auf, der dem
Durchmesser des röhrenförmigen Körpers 26, vergrößert um die Länge der
Stutzen 34, entspricht.
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Wie weiter oben aufgezeigt ist, war es bei den Vorrichtungen nach dem Stand
der Technik erforderlich, daß die offene Fläche des Wasserkastens eine innere
Breite aufweist, die wenigstens gleich dem Raumbedarf in der Breite des
Ölkühlers ist, um die Einführung von diesem in den Wasserkasten zu ermöglichen, es
5 sei denn, es sind Anbauplatten vorgesehen, wie in der Patentschrift
EP-A-0 196 257.
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Die Erfindung schlägt eine weitere Lösung vor, die die Verwendung eines
Wasserkastens erlaubt, dessen offene Seite eine reduzierte Breite aufweist und der
die Verwendung von Anbauplatten nicht erforderlich macht.
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Gemäß der Erfindung weist der Wasserkasten 10 gegenüber der seitlichen
Wand 44 eine gewölbte Wand 50 auf, deren konkave Seite ins Innere des
Wasserkastens gerichtet ist und die somit einen inneren Hohlraum 52 bildet, der sich über
eine Länge erstreckt, die wenigstens gleich der des Ölkühlers ist, der in dem
Wasserkasten aufgenommen werden soll.
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Die gewölbte Wand 50 ist über eine obere Wand 56, die eine gewölbte
Abdeckung bildet, mit der Wand 44 verbunden, wobei sich die obere Wand 56
senkrecht an die Wand 44 anschließt.
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Die gewölbte Wand 50 kann sich entweder nur über eine Länge, die
wenigstens gleich der des Ölkühlers ist, oder über die gesamte Länge des Wasserkastens
erstrecken.
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Die gewölbte Wand 50 hat eine allgemein kreiszylindrische Form, dessen
Radius R (Fig. 4A) größer ist als der äußere Radius des röhrenförmigen Körpers 26
des Ölkühlers 24.
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Außerdem erstreckt sich die zylindrische Form der gewölbten Wand 50 über
einen Kreissektor A (Fig. 4A), der vorteilhafterweise zwischen 120º und 180º
beträgt.
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An seinem anderen Ende schließt sich die gewölbte Wand 50 über eine
Anschlußwand 58 an die Wulst 20 an, wobei sich die Anschlußwand 58 parallel zu
der seitlichen Wand 44 erstreckt und bis zu der umlaufenden Wulst 20 reicht.
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Wie man in Fig. 3 sehen kann, weist der Wasserkasten 10 auf Höhe des
inneren Hohlraums 52 (auf der Achse 62 der Löcher 48, die die Stutzen 34
aufnehmen) eine innere Breite L1 auf, die größer ist als der Raumbedarf in der Breite 1
des Ölkühlers 24, und auf Höhe der offenen Verbindungsseite 22 weist er eine
innere Breite L2, die kleiner als der Raumbedarf in der Breite 1 ist.
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Der Wasserkasten 10 ist innen mit Rippen 60 versehen, die, wie man später
sehen wird, die Positionierung der Stutzen des Ölkühlers gegenüber den
Öffnungen 48 erleichtern, die in der seitlichen Wand 44 angebracht sind.
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Diese Rippen sind in Querrichtung ausgeführt und in der oberen Wand 56
ausgebildet, die eine gewölbte Abdeckung bildet, welche die seitliche Wand 44
mit der gewölbten Wand 50 verbindet.
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Im folgenden wird der Einbau des Ölkühlers 24 anhand der Fig. 4A bis 4D
beschrieben.
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Wie in Fig. 4A gezeigt ist, wird der Ölkühler 24 durch die offene Seite 22 in
einer Einführrichtung D eingeführt, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene
der offenen Seite 22 und somit im wesentlichen senkrecht zu den Achsen 62 der
Öffnungen 48 ist. Die Einführung des Kühlers wird so durchgeführt, daß der
röhrenförmige Körper 26 zuerst eindringt, gefolgt von den Stutzen 34, deren
jeweilige Achsen im wesentlichen parallel zu der Einführrichtung D sind.
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Man fährt dann mit der Einführung des Ölkühlers 24 in den Wasserkasten fort
und läßt ihn dabei schwenken, um den röhrenförmigen Körper 26 dem Boden des
Hohlraums 52 (Fig. 4D) anzunähern. Man setzt das Schwenken des Ölkühlers in
dem gleichen Sinne fort, so daß sich die jeweiligen Achsen der Stutzen
zunehmend den Achsen 62 der Löcher 48 (Fig. 4C) nähern. Nach einer Rotation von
ungefähr 90º befinden sich die beide Stutzen 34 gegenüber und in Ausrichtung zu
den Öffnungen 48.
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Es genügt dann, den Ölkühler geradlinig zu verschieben, um die mit einem
Gewinde versehenen Teile 40 der Stutzen vollständig in Eingriff in die Löcher 48
(Fig. 4D) zu bringen.
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Anschließend bringt man die Schraubenmuttern 42 wie vorstehend
beschrieben an.
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Es ist anzumerken, daß die Rippen 60 die Positionierung der Stutzen 34
gegenüber den Löchern 48 erleichtern, die auf der Abdeckung des Wasserkastens
gebildet sind.
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Die Erfindung erlaubt somit, einen Wasserkasten zu verwenden, dessen innere
Breite L2 auf Höhe seiner offenen Fläche gleich ist wie die herkömmlicher
Wasserkästen, die keinen Ölkühler enthalten.
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Man kann daher einen Sammler 16 und eine Dichtung 18 mit standardisierten
Abmessungen sowie standardisierte Montagemaschinen verwenden.
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Das sich in dem Wasserkasten befindliche, durch den Ölkühler gekühlte Öl
kann zu einem Schmierkreislauf des Motors und/oder des Getriebegehäuses eines
Kraftfahrzeugs gehören.