DE3341390A1

DE3341390A1 - Wasserkasten mit einem entlueftungsdurchgang und einem solchen wasserkasten umfassender waermetauscher

Info

Publication number: DE3341390A1
Application number: DE19833341390
Authority: DE
Inventors: Denis 78310 Maurepas Villeval
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1984-05-24
Also published as: FR2536522B1; ES285014U; FR2536522A1; US4512396A; IT8368206A0; ES285014Y; IT1159629B

Description

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Wasserkasten mit einem Entlüftungs durchgang und einem solchen Wasser kasten umfassender Wärmetauscher

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Wasserkasten für einen Wärmetauscher, welcher insbesondere dazu bestimmt ist, den Kühler eines Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine zu bilden, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug, sowie einem Wärmetauscher, welcher diesen Wasserkasten umfaßt.

Man weiß, daß es bei einem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug, von Bedeutung ist, die Kühlflüssigkeit zu entgasen, um die An-Sammlung von Gasblasen oder Luftblasen im Zylinderkopf oder Kammern des Motors zu vermeiden, welche "heiße Punkte" bilden, die eine Zerstörung oder eine vorzeitige Abnutzung des Motors hervorrufen. Die Entgasung der Kühlflüssigkeit findet im allgemeinen in dem Wärmetauscher statt, welcher den Kühler des Kreislaufes bildet. Wenn dieser Wärmetauscher von der Art mit einem parallelen Rohrbündel ist und an seinen zwei Enden mit je einem Wasserkasten versehen ist, sammeln sich die Luftblasen oder Gasblasen, die in der Kühlflüssigkeit vorhanden sind, in einem oberen Teil eines der Wasserkästen an, im allgemeinen in jenem, welcher kein Eintrittsrohr für die Flüssigkeit in den Wärmetauscher aufweist. Die Entgasung wird mittels einer Leitung oder eines Durchganges zum Entgasen vorgenommen, von denen ein Ende in einen oberen Teil dieses Wasserkastens in einem Ansammlungsbereich für die Luftblasen oder Gasblasen mündet und dessen anderes Ende mit einem Ausdehnungsgefäß

des Wärmetauschers verbunden ist, wodurch aufgrund des relativen, in dem Ausdehnungsgefäß vorliegenden Unterdrucks durch Ansaugen die in dem oberen Teil des Wasserkastens angesammelten Luftblasen oder Gasblasen in das Ausdehnungs^ö gefäß gelangen können.

Die Durchgänge oder Leitungen zum Entgasen sind entweder durch ein einfaches Loch in einer Wand, welche in dem gleichen Gehäuse einen Wasserkasten von einem Ausdehnungs- ^ gefäß trennt, ausgebildet oder durch ein kleines Rohr, welches mit irgendeinem Mittel in dem Wasserkasten befestigt ist und dessen oberes Ende in den Bereich der Ansammlung von Luft- oder Gasblasen mündet, während sein unteres Ende in das Ausdehnungsgefäß unterhalb des Pegels der Flüssigkeit ¹^ mündet, die unter normalen Betriebsbedingungen dort enthalten ist. Diese zweite Lösung wird bevorzugt, denn sie verhindert die erneute Aufnahme von Luft oder Gas in den Kühlkreislauf bei Stillstand des Motors.

^O Auf alle Fälle machen die Anordnung und die Befestigung eines Entlüftungsrohres in einem Wasserkasten eines Wärmetauschers den Zusammenbau des Wärmetauschers kompliziert und erhöhen seine Kosten.

^5 D_er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil auf einfache und wirtschaftliche Weise zu vermeiden.

Im Rahmen der Erfindung wird deshalb ein Wasserkasten für einen Wärmetauscher angegeben, der geeignet ist, den Kühler eines Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine zu bilden und der einen Durchgang zum Entlüften der Flüssigkeit umfaßt, der nahe eines Endes des Wasserkastens mündet und mit einem dem Wärmetauscher zugeordneten Ausdehnungsgefäß verbunden ist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wasserkasten als ein Teil durch Formen geformt ist, wobei der Ent-

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lüftungsdurchgang zwischen einer inneren Wand des Wasserkastens, die in einem Stück mit den Wänden des Wasserkastens geformt ist,und einer entsprechenden parallelen Wand des Wasserkastens geformt ist. Somit wird im Rahmen der Erfindung ein Entlüftungsdurchgang in einem Wasserkasten eines Wärmetauschers bei der Herstellung durch Formen dieses Wasserkastens gebildet, ohne daß es erforderlich ist, anschließend ein angesetztes Rohr in diesem Wasserkasten zu befestigen oder anzuordnen. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der Wasserkasten durch Formen als ein Teil mit dem erwünschten Entlüftungsdurchgang erhalten und er kann so wie er ist an einem Wärmetauscher befestigt werden.

Die Erfindung betrifft auch einen Wärmetauscher, welcher' ein Rohrbündel, in dem eine Flüssigkeit strömt, und zwei an den Enden des Rohrbündels befestigte Wasserkästen umfaßt, wobei jener dadurch gekennzeichnet ist, daß er einen Wasserkasten von der vorgenannten Art umfaßt.

Die Erfindung findet ihre Anwendung wie auch immer der Strömungspfad der Flüssigkeit in dem Wärmetauscher (Strömung in der Form eines I,U oder Z) sein mag und eignet sich besonders für einen Wärmetauscher mit horizontalen Rohren.

Ganz allgemein erlaubt die Erfindung daher die Herstellung und den Zusammenbau eines Wärmetauschers mit Entlüftung der Flüssigkeit für Fahrzeuge zu vereinfachen und die Kosten dieses Wärmetauschers zu verringern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigen:
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Fig. 1 eine Aufrißansicht einer ersten Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schnittbild längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf den Wärmetauscher gemäß Fig. ' mit einer Teilschnittdarstellung längs der Linie III-III,

Fig. 4 eine Aufrißansicht mit teilweise weggebrochenen Bereichen eines Wärmetauschers einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 5 Schnittdarstellungen längs der Linien V-V bzw. und 6 VI-VI in Fig. 4, und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung längs der Linie VII-VII in Fig. 4.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 bis 3 bezug genommen, die schematisch eine erste Ausführungsform nach der Erfindung darstellen.

Der in diesen Figuren dargestellte Wärmetauscher umfaßt

in bekannter Weise ein Bündel 10 mit horizontalen Rohren 12 zur Durchströmung mit einer Flüssigkeit, die geradlinig und parallel zueinander und in zwei Reihen angeordnet sind. Diese Rohre 12 sind mit Querflügeln 14 über 30

den größeren Abschnitt ihrer Länge versehen und ihre Enden sind dicht in den Löchern von zwei Sammlern oder Rohrplatten 16 befestigt. An den zwei Sammlern oder Platten 16 sind in bekannter Weise zwei Wasserkästen 18,20 befestigt Der Wasserkasten 18, der in Fig. 1 am rechten Ende des Bündels 10 befestigt ist, weist in seinem oberen Abschnitt

BAD ORfGlNAL

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einen Rohrstutzen 22·auf, der den Eintrittsrohrstutzen für die Flüssigkeit in den Wärmetauscher bildet. Der andere Wasserkasten 20 weist in seinem unteren Abschnitt

einen Rohrstutzen 24 auf, dar der Austrittsrohrstutzep 5

für die Flüssigkeit des Wärmetauschers ist. Die Flüssigkeit, die dem Wärmetauscher zugeführt wird, gelangt in den Wasserkasten 18 durch den Rohrstutzen 22, strömt in den Röhren 12 des Bündels in Richtung zu dem anderen Wasserkasten 20 und verläßt diesen Wasserkasten durch den Rohrstutzen 24. Die Flüssigkeit strömt in allen Röhren im gleichen Sinn und der Wärmetauscher ist vom Typ mit einer Strömung in der Form eines "I".

Bei dieser Ausführungsform wird der Wasserkasten 20 durch Formen als ein einziges Teil mit einem verbundenen Ausdehnungsgefäß 26 erhalten, welches im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und dessen untere Grundfläche 28 beim Formen geschlossen wird, während seine obere, größere Seite durch eine angesetzte Platte 30 geschlossen wird, welche

*® einen Einfüllstutzen 32 aufweist. Der Wasserkasten 20 und das Ausdehnungsgefäß 26 sind miteinander in einem unteren Abschnitt über eine Leitung 34 verbunden, welche vom Formen herstammt. Gegebenenfalls kann eine dünne Materiallamelle, die vom Formen des Wasserkastens 20 und des Ausdehnungsge-

^° fässes 26 herstammt, diese zwei Elemente über ihren größeren Abschnitt ihrer Höhe miteinander verbinden.

Erfindungsgemäß ist ein Entlüftungsdurchgang 36 in dem Wasserkasten 20 zwischen einer Längs- oder Querwand 38 des-

^O selben und einer inneren Wand 40, die einstückig mit dem Wasserkasten beim Formen ausgebildet wird, ausgebildet. Diese innere Wand 40 ist im wesentlichen eben und erstreckt sich von einem Drittel oder einem Viertel von unten in dem Wasserkasten 20 bis in die Nähe des oberen Endes dieses Wasserkastens (Fig. 2).

X AO

Genauer gesagt ist die innere Wand 40 von rechteckiger, ebener Form und mit den Wänden des Wasserkastens über einen unteren Querrand 42 und durch einen sich in Längsrichtung oder vertikal erstreckenden Rand 44 verbunden. Die Wand weist einen anderen oberen, freien Querrand 46 in der Nähe der höchsten Stelle des Wasserkastens 20 und einen freien Längsrand oder senkrechten Rand 48 (Fig. 3) auf, welcher sich im wesentlichen in der Ebene der offenen Seite des Wasserkastens 20 derart erstreckt, daß dieser freie Längsrand 48 der inneren Wand 40 im wesentlichen dicht an dem Kollektor oder der Rohrplatte 16 anliegt, an der der Wasserkasten 20 befestigt ist. Das untere Ende des somit zwischen der inneren Wand 40 und der Längswand 38 des Wasserkastens gebildeten Entlüftungsdurchganges ist mit dem inneren Volumen des Ausdehnungsgefässes 26 über eine äußere Leitung 50 verbunden, die einstückig beim Formen mit dem Wasserkasten 20 und dem Ausdehnungsgefäß 26 erhalten wird.

Beim Betrieb sammeln sich die von der Flüssigkeit mitgeführten Luft- oder Gasblasen in dem oberen Abschnitt des Wasserkastens 20, wo sie von dem Entlüftungsdurchgang aufgenommen und in das Ausdehnungsgefäß 26 aufgrund des relativen Unterdruckes geführt werden, der in dem Ausdehungsgefäß 26 vorliegt. Die äußere Leitung 50, die den Entlüftungsdurchgang 36 mit dem Ausdehnungsgefäß 26 verbindet, mündet unterhalb des Pegels der Flüssigkeit, die bei normalen Betriebsbedingungen in ihm enthalten ist, wodurch irgendeine Aufnahme von Luft oder Gas in die Flüssigkeit bei Stillstand des verbundenen Motors vermieden wird. Andererseits mündet die äußere Verbindungsleitung 50 in dem Ausdehnungsgefäß 26 mit einem ausreichenden Abstand von der unteren Verbindungsleitung 3^ derart, daß Luft oder Gasblasen, die von dem Ausdehnungsgefäß 26 über die Leitung 50 herkommen, nicht erneut in den Wasserkasten 20 durch die untere Leitung 34 eingesaugt werden können.

Es wird nun auf die Fig. 4 bis 7 bezug genommen, die eine andere Ausführungsform nach der Erfindung für den Fall darstellen, bei dem der Wärmetauscher eine Flüssigkeitsströmung in der Form eines "U" aufweist. In diesem Fall ist das Rohrbündel 10 des Wärmetauschers, welches mit dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Rohrbündel 10 identisch ist, an seinen Längsenden mit zwei Wasserkästen 58,60 versehen, in die die Enden der Rohre 12 des Bündels münden und die an Kollektoren oder Rohrplatten 16 des Bündels befestigt sind.

Der erste Wasserkasten 58 umfaßt weder einen Eintrittsstutzen noch einen Austrittsstutzen für die Flüssigkeit in den Wärmetauscher und weist wie bei der vorhergehend erläuterten Ausführungsform eine innere Wand 62 auf, die einstückig beim Formen mit dem Wasserkasten 58 ausgebildet wird und die sich im wesentlichen parallel zu einer Längswand 64 dieses Wasserkastens mit geringem Abstand von dieser erstreckt. Die innere Wand 62 umfaßt einen freien Querrand 66 in der Nähe des oberen Endes des Wasserkastens 58, einen freien Längsrand 68, welcher im wesentlichen dicht an dem Kollektor 16 oder der entsprechenden Rohrplatte anliegt, sowie einen Längsrand 70 der beim Formen an dem Scheitel der halbzylinderförmigen Wand des Wasserkastens verbunden ist und einen unteren Querrand 72, der beim Formen mit der Längswand 6¹J dieses Wasserkastens verbunden wird. Ferner weist diese innere Wand 62 im unteren Abschnitt einen U-förmigen Vorsprung 74 auf, der im wesentlichen das Ende eines Rohres 12a des Bündels dicht umgeben kann. Die innere Wand 62 und die Längswand 64 des Wasserkastens 58 begrenzen zwischen sich einen Entlüftungsdurchgang 76, der den oberen Abschnitt des Wasserkastens mit dem Rohr 12a verbindet.

Der andere Wasserkasten 60 wird beispielsweise durch einstückiges Formen mit einem Ausdehnungsgefäß 78 erhalten, wie es bei der vorhergehend erläuterten Ausführungsform der Fall ist. Der Wasserkasten steht mit diesem Ausdehnungs-

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gefäß durch eine untere Ansaugleitung 80 verbunden, die ebenfalls einstückig durch Formen mit dem Wasserkasten und dem Ausdehnungsgefäß hergestellt wird.

Dieser Wasserkasten weist in seinem oberen Bereich den Eintrittsrohrstutzen 82 für die Flüssigkeit in den Wärmetauscher und in seinem unteren Bereich den Austrittsrohrstutzen 84 für die Flüssigkeit des Wärmetauschers auf. Das innere Volumen des Wasserkastens 60 ist in zwei Bereiche 86 und 88 durch eine innere Querwand 90 unterteilt, die einstückig mit dem Wasserkasten beim Formen ausgebildet wird. Der Eintrittsrohrstutzen 82 mündet in das obere Abteil 86, während das untere Abteil 88 mit dem Austrittsrohrstutzen 84 verbunden ist.

Unterhalb der inneren Wand 90 umfaßt der Wasserkasten 58 eine weitere innere Wand 92 von U-förmigem Querschnitt, die ebenfalls in einem Stück beim Formen mit dem Wasserkasten ausgebildet wird. Diese U-förmige Wand 92, welche beim Formen mit einer Längswand 94 des Wasserkastens verbunden wird, umgibt im wesentlichen dicht das entsprechende Ende des Rohres 12a, dessen anderes Ende in den Entlüftungsdurchgang 76 mündet. Eine Verbindungsleitung 96 zwischen dem Wasserkasten 60 und dem Ausdehnungsgefäß 78 wird unmittelbar beim Formen mit diesen zwei Teilen erhalten und mündet in den Wasserkasten 60 in das Innere des von der U-förmigen inneren Wand 92 begrenzten Raumes. Diese Leitung 96 stellt eine Verbindung zwischen dem Ausdehnungsgefäß 78 und dem Rohr 12a des Bündels sicher und ist über dieses Rohr mit dem Entlüftungsdurchgang 76 verbunden, den der erste Wasserkasten 58 aufweist.

Beim Betrieb haben die Luft- oder Gasblasen, die von der Flüssigkeit mitgeführt werden und in den Wärmetauscher durch den Eintrittsrohrstutzen 82 gelangen, die Neigung, sich im oberen Teil des ersten Wasserkastens 58 anzusammeln, wo sie

von dem Entlüftungsdurchgang 76, dem Rohr 12a des Bündels und der Leitung 96 aufgenommen und auf diese V/eise in das Ausdehnungsgefäß 78 unterhalb des Pegels der Flüssigkeit geführt werden, die bei normalen Betriebsbedingungen in ihm enthalten ist.

Die zwei Ausführungsformen, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 bzw. 4 bis 7 beschrieben worden sind, können bei Wärmetauschern von der Art mit I- bzw. U-förmiger Durchströmung angewandt werden. Diese Erfindung kann ebenfalls im Falle eines Wärmetauschers mit Z-förrniger Durchströmung angewandt werden, indem einfach eine innere Wand der gleichen Art wie die Wand 90 gemäß Fig. 6 in jedem der Wasserkästen 18 und 20 bei der ersten Ausführungsform vorgesehen wird. Bei dem ersten Wasserkasten 18 wird diese innere Wand im wesentlichen auf zwei Dritteln seiner Höhe vom unteren Ende an angeordnet und bei dem anderen Wasserkasten 20 wird diese innere Wand auf einem Drittel der Höhe vom unteren Ende her angeordnet.

Aufgrund der Erfindung kann somit ein mit einem Entlüftungsdurchgang für die Flüssigkeit versehener Wasserkasten hergestellt werden, bei dem eine erneute Aufnahme von Luft bei Stillstand des Motors verhindert wird, wobei dies unabhängig davon der Fall ist, ob es sich um einen Wärmetauscher mit I-, U- oder Z-förmiger Flüssigkeitsdurchströmung handelt, und ohne daß es erforderlich ist, Teile oder Elemente den Wasserkästen dieses Wärmetauschers zuzufügen oder an diesem anzubringen.

Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

VALEO Societe Anonyme francaise 64, avenue de la Grande-Armee 75017 Paris , Frankreich

PATENTANWÄLTE

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SOOO MÜNCHEN 22 MAXIMlUANSTRASSE 58

PH 18 262-46/L

Wasserkasten mit einem Entlüftungsdurchgang und einem solchen Wasserkasten umfassender Wärmetauscher

Patentansprüche

.] Wasserkasten für einen Wärmetauscher, der zur Bildung "es Kühlers eines Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine

geeignet ist, mit einem Entlüftungsdurchgang für die Flüssigkeit, welcher nahe einem Ende des Wasserkastens mündet und mit einem dem Wärmetauscher zugeordneten Ausdehnungsgefäß zu verbinden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (20;58) als ein Stück durch ³⁵ Formen gebildet ist und daß der Entlüftungsdurchgang

(36;76) zwischen einer inneren Wand (40;62) des Wasserkastens, die beim Formen einstückig mit den Wänden dieses Wasserkastens hergestellt wird, und einer entsprechenden, parallelen Wand (38,64) des Wasserkastens geformt ist. 5
2. Wasserkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die innere Wand (40;62) parallel zu einer Längswand (38;64) des Wasserkastens verläuft und einen Längsrand (44;7O) und einen Querrand (42;72), die mit Wänden des Wasserkastens verbunden sind, einen freien Querrand (46;66) in der Nähe eines Endes des Wasserkastens und einen freien Längsrand (48;68) aufweist, der sich im wesentlichen in der Ebene der offenen Seite des Wasserkastens erstreckt.
3- Wasserkasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der freie Längsrand (48,68) der inneren Wand im wesentlichen dicht an den Kollektor oder die Rohrplatte (16) des Bündels des Wärmetauschers angewandt wird, an dem der Wasserkasten befestigt ist.
4. Wasserkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da'durch gekennzeichnet , daß er vom Formen her mit einer äußeren Leitung (50) ausgebildet ist, welche im Inneren des Wasserkastens (20) in den Entlüftungsdurchgang (36) in der Nähe des Querrandes (42) der inneren Wand (40) mündet, die mit der Wand des Wasserkastens verbunden ist.
5. Wasserkasten nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß er durch Formen aus einem Stück mit dem Ausdehnungsgefäß (26) und mit der äußeren Leitung (50) erhalten wird, welche den Entlüftungsdurchgang (36) mit dem Ausdehnungsgefäß (26) verbindet.
6. Wasserkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die innere Wand (62)

BAD ORIGINAL

einen vorspringenden Abschnitt (74) aufweist, der zum Umgeben des Endes eines Rohres (12a) des Bündels (10) des Wärmetauschers derart geeignet ist, daß das Rohr (12a) in den Entlüftungsdurchgang (76) mündet, welchen der Wasserkasten (58) aufweist.
7. Wärmetauscher, mit einem Rohrbündel, in dem eine Flüssigkeit strömt, und zwei Wasserkästen an den Enden des Rohrbündels dadurch gekennzeichnet , daß ein erster der Wasserkästen von der Art ist, welche in einem der Ansprüche 1 bis 5 beschrieben worden ist.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß dieser Wasserkasten (20) den Aus- trittsrohrstutzen (24) für die Flüssigkeit des Wärmetauschers aufweist, wobei der Eintrittsrohrstutzen (22) bei dem anderen Wasserkasten (18) vorgesehen ist.
9. Wärmetauscher, mit einem Rohrbündel in dem eine Flüssigkeit strömt,und wenigstens einem Wasserkasten, der an einem Ende des Bündels befestigt ist, dadurch gekennzeichnet , daß dieser Wasserkasten (58) von der im' Anspruch 6 beschriebenen Art ist.
10. Wärmetauscher, mit einem zweiten Wasserkasten, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß dieser zweite Wasserkasten (60) mit einem Ausdehnungsgefäß (78) verbunden ist, mit dem er beispielsweise ein einziges durch Formen gebildetes Teil darstellt, und daß er eine innere Wand (92) aufweist, welche das Ende des Rohres (12a) des Bündels (10) umgibt, dessen entgegengesetztes Ende in den Entlüftungsdurchgang (76) mündet, welchen der erste Wasserkasten (58) aufweist, und die dieses Rohr (12a) mit dem Ausdehnungsgefäß (78) über eine Leitung (96) verbindet, welche beispielsweise durch Formen mit dem zweiten Wasser-

kasten (60) und dem Ausdehnungsgefäß (78) hergestellt bzvi. gebildet wird.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 9, umfassend einen zweiten δ Wasserkasten,oder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Wasserkasten (60) Rohrstutzen zum Eintreten (82) und zum Austreten (84) der Flüssigkeit des Wärmetauschers aufweist und durch eine innere Querwand (90) in zwei Abteile (86,88) unterteilt ist, in deren eines der Eintrittsrohrstutzen (82) und in deren anderes der Austrxttsrohrstutzen (84) mündet.

BAU