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Die Erfindung betrifft Wärmetauscher,
insbesondere für
ein Kraftfahrzeug.
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Insbesondere betrifft sie eine Endkammer
für einen
gelöteten
Wärmetauscher
mit Wänden,
die einen Raum begrenzen, wobei eine der Wände des Raums mit einer Öffnung versehen
und an dieser Öffnung
ein Stutzen angeschlossen ist.
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Bei einer Endkammer dieser Art besitzt
die Endplatte, die auch als Lochplatte bezeichnet wird, eine Vielzahl
von Löchern,
in denen die Enden von Rohren aufgenommen werden, die das Bündel des Wärmetauschers
bilden. Diesen Rohren sind Rippen zugeordnet worden, die dazu beitragen,
die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern. Die
Endplatte wird durch eine Wand gebildet, die einen Raum begrenzt, der
mit den Rohren in Verbindung steht, um die Zirkulation eines Wärmeträgers im
Bündel
zu gestatten. Eine der Wände
des Raums ist mit mindestens einem Stutzen versehen, um den Eintritt
oder den Austritt des Wärmeträgers zu
gestatten.
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Die gelöteten Wärmetauscher umfassen ein zwischen
zwei Endkammern angebrachtes Bündel. Das
Bündel
wird von einer Vielzahl von Rohren gebildet, die parallel zueinander
angeordnet sind und sich mit Zwischenteilen abwechseln. Diese Zwischenteile sind
gewellt, das heißt,
sie werden durch ein Metallbündel
gebildet, das zur Herstellung der Wellungen verformt wurde. Somit
kommt ein zwischen zwei benachbarten Rohren angeordnetes Zwischenteil
jeweils durch Endbereiche der Wellungen mit den beiden Rohren in
Kontakt.
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Gewöhnlich umfasst der Wärmetauscher des
Weiteren zwei auch als Querträger
bezeichnete Seitenteile, die das Bündel einrahmen und parallel
zu den Rohren angeordnet sind. Die verschiedenen Teile bestehen
aus einem metallischen Material, das außen mit einer Lötlegierung
beschichtet ist.
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Nach der Montage werden die verschiedene Teile
des Tauschers durch Hindurchführen
durch einen Ofen gelötet.
Somit ist es erforderlich, sie vorübergehend in Position zu halten,
damit sie sich bei ihrer Hindurchführung durch den Ofen nicht
gegenseitig verschieben können,
bevor sie endgültig
fest miteinander verbunden werden. Insbesondere ist es erforderlich,
dass sich die Stutzen nicht bezüglich
der Wand des Raums verschieben.
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Gegenwärtig (siehe zum Beispiel US-A-4026456)
erfolgt die vorübergehende
Befestigung der Stutzen dadurch, dass sie an die Endkammer angequetscht
werden. Ein solcher Vorgang erfordert eine geeignete Werkzeugausrüstung und
eine Nachbearbeitung der Kammer. Somit ist seine Durchführung teuer.
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Ziel der vorliegende Erfindung ist
die Bereitstellung einer Endkammer und eines eine solche Endkammer
enthaltenden Wärmetauschers,
die eine schnelle und kostengünstige
vorübergehende
Befestigung des Stutzens in einer Öffnung einer Wand der Endkammer
gestatten.
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Dieses Ergebnis wird gemäß der Erfindung dadurch
erhalten, dass der Stutzen mindestens eine Nase aufweist und die Öffnung mindestens
eine Kerbe für
das Durchlassen der Nase enthält,
so dass der Stutzen während
des Lötens
nach der Drehung des Stutzens in der Öffnung durch die Nase(n) vorübergehend
in der Öffnung
festgehalten wird.
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Der Stutzen wird manuell oder automatisch in
die Öffnung
eingeführt,
wobei die Nase oder die Nasen gegenüber entsprechenden Kerben angeordnet
werden, die am Umfang der Öffnung
ausgebildet sind. Dann wird der Stutzen in einem bestimmten Winkel
winkelförmig
gedreht, so dass sich die Nase oder die Nasen nicht mehr gegenüber den
Kerben befinden. Somit wird der Stutzen während des Hindurchführens des
Tauschers durch den Ofen vorübergehend
stabil an der Endkammer festgehalten.
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Vorteilhafterweise weist der Stutzen
mindestens zwei Nasen auf. Vorzugsweise weist der Stutzen drei Nasen
auf, die in einem Winkel von 120° zueinander
angeordnet sind. Die Öffnung
weist dann ebenfalls drei Kerben auf, die in einem Winkel von 120° zueinander
angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Anzahl der Kerben gleich der
Anzahl der Nasen des Stutzens, aber dieses Merkmal ist nicht unbedingt
erforderlich. Die Anzahl von Kerben kann auch ein Vielfaches der
Anzahl von Nasen sein. Man kann sich zum Beispiel vorstellen, dass
die Öffnung
sechs Kerben aufweist, die in einem Winkel von 60° zueinander
angeordnet sind, wodurch eine Begrenzung des Drehwinkels gestattet
werden würde,
der zum Einführen
der Nasen in die Kerben erforderlich ist.
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Der Stutzen ist häufig gekrümmt und muss sich in eine gegebene
Richtung erstrecken, damit er in einer flexiblen Leitung eingepasst
werden kann. In diesem Fall ist es erforderlich, eine genaue winkelförmige Ausrichtung
des Stutzens bezüglich
der Endkammer einzuhalten. Wenn der Stutzen manuell montiert wird,
ist die mit der Öffnung
versehene Wand des Raums vorzugsweise mit einem Anschlag ausgestattet,
der die Drehung des Stutzens durch Zusammenwirken mit einer Nase
begrenzt.
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Weitere wahlweise Merkmale der Erfindung werden
nachfolgend angeführt:
- – Es
sind Mittel vorgesehen, die den Stutzen in seiner Endposition seiner
Drehbewegung durch Festklemmen in Richtung seiner Drehachse anhalten.
- – Die
Anhaltemittel umfassen eine Rampe, die so an der Innenfläche der
Wand ausgebildet ist, dass sie mit einer Nase zusammenwirkt, und
einen radialen Vorsprung, der gegenüber der Außenfläche der Wand so am Stutzen
ausgebildet ist, dass er die mit der Rampe versehene Wand zwischen dem
Vorsprung und der Nase bei Annäherung
an die Endposition nach und nach festklemmt.
- – Der
Anschlag ist so angeordnet, dass er die Drehbewegung in der Endposition
anhält.
- – Die
Innenfläche
der Wand weist einen Vorsprung auf, der in Umfangsrichtung neben
einer Kerbe angeordnet ist, um mit einer Nase, die diese Kerbe passiert
hat, so zusammenzuwirken, dass eine Drehbewegung nur in einer bestimmten Richtung
gestattet wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung gehen noch bei Lektüre der folgenden Beschreibung
eines beispielhaft angeführten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren hervor. In diesen Figuren zeigen:
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1 eine
perspektivische Teilansicht einer Endkammer für einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung
mit einem Stutzen während
der Montage;
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2 eine
andere perspektivische Teilansicht analog zu 1;
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3 und 4 vergrößerte Ansichten analog zu 2, die den Stutzen vor bzw.
nach der Montage zeigen;
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5 eine
Längsschnittansicht
eines Stutzens, die ebenfalls im Schnitt einen Teil der Wand der Endkammer
zeigt, in deren Öffnung
das Ende des Stutzens gerade eingeführt worden ist;
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5a ein
vergrößertes Detail
von 5;
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6 eine
Ansicht analog zu 5,
die den Stutzen am Ende seiner Drehbewegung zeigt;
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7 eine
perspektivische Ansicht, die den Stutzen in seiner Endposition und
den benachbarten Teil der Wand der Endkammer zeigt; und
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8 einen
Aufriss des Bereichs der in den 5 bis 7 dargestellten Wand, der
die Öffnung
enthält.
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In 1 umfasst
die Endkammer einen ersten Teil 10 und einen zweiten Teil 12,
die jeweils aus einer Folie aus Metall, vorzugsweise Aluminium,
gebildet sind, welche durch herkömmliche
Stanz- und Ziehvorgänge
konfiguriert worden ist.
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Der erste Teil 10 weist
einen Boden 14 auf, der allgemein flach und rechteckiger,
länglicher
Form ist. Dieser Boden 14 soll die auch als „Lochplatte" bezeichnete Endplatte
der Endkammer bilden. Dieser Boden weist dazu mehrere beabstandete
Löcher 16 länglicher
Form auf, die zur Aufnahme der Rohre 18 bestimmt sind,
die einen Teil des Wärmetauscherbündels bilden.
In dem beschriebenen Beispiel handelt es sich um flache Rohre 18,
zwischen denen Rippen 20 angeordnet sind, welche in Form
von wellenförmigen
Zwischenteilen ausgeführt
sind.
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Weiterhin umfasst der Teil 10 zwei
seitliche Flansche 22, die einander gegenüber gebogen
sind, allgemein eben sind und parallel zueinander verlaufen. Diese
Flansche sind durch zwei parallel zueinander verlaufende Falzlinien 24 im
Wesentlichen senkrecht mit dem Boden 14 verbunden. Die
seitlichen Flansche 22 weisen in ihrem mittleren Teil Verlängerungen 26 bzw. 28 auf.
Die Verlängerung 26 weist eine Öffnung 30 auf,
während
die Verlängerung 28 vollständig geschlossen
ist. Die Öffnung 30 ist
kreisförmig
und soll die Anbringung eines Stutzens 32 kreisförmigen Querschnitts
gestatten.
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Der zweite Teil 12 ist an
den seitlichen Flanschen 22 so ausgeführt, dass diese beiden Teile
zusammen ein geschlossenes Volumen definieren, das mit den Rohren 18 des
Bündels
in Verbindung steht. Es versteht sich, dass es möglich ist, somit in einem einzigen
Lötvorgang
gleichzeitig einen Wärmetauscher,
der ein durch eine Vielzahl von Rohren und Rippen gebildetes Bündel umfasst,
und eine oder zwei Endkammern herzustellen.
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In 2 ist
eine perspektivische Ansicht der jeweiligen Verlängerungen 26 und 28 der
seitlichen Flansche 22 dargestellt worden. Man sieht, dass
die in der Verlängerung 26 ausgebildete Öffnung 30 Kerben 34 aufweist,
von denen im dargestellten Ausführungsbeispiel
drei vorhanden sind. Die Kerben 34 sind in einem Winkel
von 120° voneinander
angeordnet. Das Ende des Stutzens 32, das in die Öffnung 30 eingreift,
weist drei Nasen 36 auf, die auch in einem Winkel von 120° voneinander
angeordnet sind. Diese Nasen bilden nach außen hin des Stutzens vorragende
Ausstülpungen.
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Wenn die Nasen 36 den Kerben 34 gegenüberliegen,
kann man das Ende des Stutzens in die Öffnung 30 einführen, wie
durch den Pfeil F1 in 3 dargestellt.
Der Stutzen 32 weist einen Kragen 40 auf, der
das Eintreten des Stutzens in die Öffnung 30 begrenzt.
Wenn der Kragen 40 an der Wand 26 der Endkammer
anliegt, dreht man den Stutzen in einem gewissen Winkel von zum
Beispiel 10 oder 20° in
der einen oder in der anderen Richtung (wie durch Pfeil F2 in 4 gezeigt), so dass sich
die Nasen nicht mehr gegenüber
den Kerben 34 befinden. Der Stutzen wird somit ausreichend
fest an der Endkammer gehalten, damit der Lötvorgang durchgeführt werden kann,
ohne dass er sich verschiebt. Insbesondere sind die Nasen 36 so
konfiguriert, dass der Stutzen leicht an der Wand 26 festgeklemmt
wird.
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Allerdings kommt es häufig vor,
dass der Stutzen 32 statt einer geradzylindrischen Form,
wie in dem Beispiel dargestellt, eine gekrümmte Form aufweist. In diesem
Fall, muss er gemäß einer
genauen Winkelausrichtung bezüglich
der Endkammer angeordnet werden, damit er mit einer flexiblen Leitung
des Zirkulationskreises des Fluids verbunden werden kann. Wenn der
Stutzen durch einen Roboter eingeführt wird, kann dieser letztere
so eingestellt werden, dass er eine zweckmäßige Winkelausrichtung verleiht
und keine zusätzliche
Maßnahme
erforderlich ist. Wenn der Stutzen durch einen Bediener manuell
eingeführt
wird, weist die Wand 26 vorzugsweise einen Buckel 42 auf
(3 und 4), der zum Beispiel durch Formstanzen
erhalten wird und einen Anschlag bildet, welcher die Drehbewegung
des Stutzens bezüglich
der Endkammer begrenzt. Wenn eine der Nasen 36 an den Buckel 42 anschlägt, ist der
zweckmäßige Drehwinkel
erhalten worden.
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Es ist wichtig, dass die Kerben 34 eine
geringe Abmessung aufweisen, so dass sie beim Lötvorgang durch die Lötlegierung
gefüllt
werden.
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Die 5 bis 8 zeigen eine Variante des
erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
bei der Mittel vorgesehen sind, die den Stutzen durch Festklemmen
in der Endposition seiner Drehbewegung anhalten sollen, wobei die
Endposition durch den Wandanschlag definiert wird, so dass eine
Umkehrung dieser Bewegung vermieden wird. Der Übersicht halber ist in den 7 und 8 nur ein Wandbereich quadratischer Form
dargestellt, der zur Öffnung
konzentrisch ist.
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Der Stutzen 50 ist gekrümmt, und
sein in die Endkammer eingreifendes Ende 52 weist hier
eine einzige Nase 54 auf, die einer einzigen Kerbe 56 der allgemein
kreisförmigen Öffnung 58 zugeordnet
ist, die von dem Stutzen durchquert wird. Ein zu dem Anschlag 42 der 3 und 4 analoger Anschlag 60 ist am
Rand der Öffnung 58 in
einem Winkelabstand zur Kerbe 56 um die Achse A der Öffnung,
der etwas größer ist
als 90°,
ausgebildet, um die Drehung des Stutzens in einem Winkel von 90° entgegen
dem Uhrzeigersinn zu begrenzen, wie im Inneren der Endkammer gemäß Pfeil
F der 8 ersichtlich.
Des Weiteren ist eine Rampe 62 in einem Winkelabstand von 90° bezüglich der
Kerbe 56 neben dem Anschlag 60 angeordnet. Die
Rampe 62 ist wie der Anschlag 60 durch Verformung
in Richtung der Achse A der Wand 64 der Endkammer, in der
die Öffnung 58 ausgebildet ist,
hergestellt.
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In 5,
und noch besser in 5a,
ist zu sehen, dass der Abstand 66, der die Nase 54 des Kragens 68,
der analog zum Kragen 40 der 1 bis 4 ist, vom Stutzen 50 axial
trennt, breiter ist als die Dicke der Wand 64, so dass
sich der Stutzen frei um die Achse A drehen kann, nachdem die Nase
in die Kerbe 56 eingegriffen hat. Nach einer Drehung um
einen Winkel von etwa 90° gelangt
die Nase gegenüber
der Rampe 62, die ihr gegenüber eine Fläche 70 aufweist, die
so geneigt ist, dass sie sich allmählich von der Ebene der zum
Kragen 68 weisenden Außenfläche 72 der
Wand 64 bis zu einem maximalen Abstand entfernt, der etwas
größer ist
als die Breite des Abstands 66, um die Wand 64 nach einer
Drehung von 90° zwischen
der Nase 54 und dem Kragen 68 axial festzuklemmen,
während
die Nase 54 in Umfangsrichtung an den Anschlag 60 anstößt, der
bis zu einem Abstand von der Wand 72 vorragt, welcher wesentlich
größer ist
als die Breite des Abstands 66. Somit wird eine weitere
Drehbewegung durch den Anschlag 60 verhindert, während eine
Bewegung in umgekehrter Richtung durch das axiale Festklemmen der
Rampe 62 verhindert wird, die des Weiteren eine nicht senkrechte
Ausrichtung zwischen der Achse des Stutzens und der Ebene der Wand 72 vermeidet.
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Ein dem Anschlag 60 ähnelnder
Anschlag 74 wird durch Verformung der Wand 64 in
einer Position ausgeführt,
die zur Kerbe 56 in umgekehrter Richtung zu der Drehbewegung
des Stutzens leicht versetzt ist. Dieser Vorsprung wirkt mit der
Nase 54 dahingehend zusammen, eine Drehbewegung des Stutzens
bei seiner manuellen Anordnung in die falsche Richtung zu verhindern.
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Natürlich sind die Festklemmmittel,
die die Rampe 62 umfassen, und die Drehungsumkehrschutzmittel,
die den Vorsprung 74 umfassen, hier zwar in einer gleichen
Ausführungsform
eingebaut, sie können
jedoch auch unabhängig
voneinander eingesetzt werden. Des Weiteren können die einen und/oder die
anderen zusammen mit einer Vielzahl von Nasen verwendet werden,
wie bei der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann insbesondere
zur Bildung eines Kühlers
für den Motor
oder einer Heizvorrichtung für
den Innenraum eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.