DE69100704T2

DE69100704T2 - Endkammer mit Ausdehnungsgefäss für einen Wärmetauscher, zum Beispiel einen Kühler und Wärmetauscher mit einer derartigen Vorrichtung.

Info

Publication number: DE69100704T2
Application number: DE1991600704
Authority: DE
Inventors: Roberto Sussetto
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2011-04-24
Also published as: FR2661489B1; DE69100704D1; ES2049095T3; EP0454559B1; BR9101631A; EP0454559A1; FR2661489A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Endkammer mit Ausdehnungsgefäß für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Kühler eines Kühlkreislaufs eines Verbrennungsmotors. Sie betrifft auch einen Wärmetauscher, der eine solche Vorrichtung enthält.
Durch die französische Patentanmeldung FR-A-2 588 366, eingereicht auf den Namen der Anmelderin, ist bereits eine Endkammer mit Ausdehnungsgefäß für einen Wärmetauscher bekannt, enthaltend eine allgemein vertikal angeordnete Endkammer, die sich zur Anbringung an einem Ende eines Bündels von horizontalen Rohren eignet, sowie ein Ausdehnungsgefäß, welches am oberen Ende der Endkammer vorgesehen ist und sich horizontal über diese hinaus erstreckt.
Diese bekannte Vorrichtung besteht aus einem einzigen Block und das Ausdehnungsgefäß ist aus einem Stück mit der Endkammer geformt.
Diese Vorrichtung ist jedoch in der Praxis schwierig herzustellen, denn das Ausdehnungsgefäß muß in zwei Teilen ausgeführt werden, nämlich einem unteren Teil, der aus einem einzigen Stück mit der Endkammer geformt ist, und einem oberen Teil, der als Deckel dient und am unteren Teil angebaut ist.
Darüber hinaus ist die Verbindung zwischen dem Ausdehnungsgefäß und der Endkammer schwierig zu realisieren, insbesondere im Hinblick auf die Mittel zur Flüssigkeitsentgasung.
Die Erfindung hat insbesondere den Zweck, die oben erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen.
Zu diesem Zweck schlägt sie eine Endkammer mit Ausdehnungsgefäß der einleitend definierten Art vor, wobei das Ausdehnungsgefäß von der Endkammer getrennt und daran mittels eines Anschlußstutzens, der im oberen Ende der Endkammer mündet, angebaut ist und wobei sich eine Trennwand in das Innere des Anschlußstutzens und in die Endkammer erstreckt, so daß zwei angrenzende Durchtritte entstehen: ein Durchtritt für die Flüssigkeitsentgasung, der das Ausdehnungsgefäß mit der Endkammer verbindet, und ein Durchtritt für den Rücklauf der Flüssigkeit aus dem Ausdehnungsgefäß in wenigstens ein oberes Rohr des Bündels.
Damit erhält man eine besonders einfach zu realisierende Vorrichtung, denn es genügt, das Ausdehnungsgefäß an der Endkammer mit Hilfe des Anschlußstutzens anzubauen, wobei die Trennwand eine direkte Ausbildung des Entgasungsdurchtritts und des Durchtritts für den Rücklauf der Flüssigkeit erlaubt.
Die Vorrichtung ermöglicht eine hervorragende Entgasung der im Wärmetauscher zirkulierenden Flüssigkeit und darüber hinaus erfolgt der Rücklauf der Flüssigkeit auf zufriedenstellende Weise durch wenigstens ein oberes Rohr des Bündels.
Im übrigen weist der erfindungsgemäße Wärmetauscher, wie im Falle der vorgenannten, bereits bekannten Vorrichtung, nur eine geringe horizontale Abmessung auf.
Die Trennwand enthält im oberen Teil der Endkammer vorteilhafterweise eine kleine Kammer, die mit dem Ausdehnungsgefäß und mit dem oberen Rohr oder den oberen Rohren des Bündels kommuniziert.
Bei einer vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung enthält die Trennwand einen ersten Teil, der sich in der Achse des Stutzens erstreckt und der sich in das Innere des Wasserkastens fortsetzt, und einen zweiten Teil, der lotrecht zum ersten Teil angeschlossen ist und im Innern der Endkammer liegt.
Somit können der Durchtritt für die Flüssigkeitsentgasung und der Durchtritt für den Rücklauf der Flüssigkeit dank dieser Trennwand auf besonders einfache Weise realisiert werden.
Obgleich die Trennwand unabhängig ausgeführt und dann in den Anschlußstutzen eingeführt werden kann, zieht man es vor, sie aus einem Stück mit der Endkammer herzustellen.
Der Anschlußstutzen kann in verschiedenen Ausrichtungen vorgesehen sein; insbesondere kann er im wesentlichen vertikal oder aber im wesentlichen horizontal liegen.
Bei einer vorzuziehenden Ausführungsform der Erfindung ist der Anschlußstutzen aus einem Stück mit der Endkammer geformt und enthält Mittel für den dichten Anschluß an einen Ansatz, der am unteren Teil des Ausdehnungsgefäßes vorgesehen ist und aus einem Stück damit geformt ist.
Die Endkammer enthält vorteilhafterweise eine mittlere Trennwand, wodurch sie in zwei getrennte und vertikal übereinander angeordnete Teile unterteilt wird: ein oberes Abteil, in welches der Anschlußstutzen zum Ausdehnungsgefäß einmündet und worin auch ein Flüssigkeitseinlaufstutzen einmündet, sowie ein unteres Abteil, worin ein Flüssigkeitsauslaufstutzen einmündet. Die erfindungsgemäß Vorrichtung kann somit insbesondere im Falle eines Wärmetauschers mit U-Zirkulation eingesetzt werden.
Nach einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher, insbesondere einen Kühler für einen Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors, der eine solche Endkammer mit Ausdehnungsgefäß, angebracht an einem Ende des Rohrbündels, enthält.
Ein solcher Wärmetauscher kann eine zweite Endkammer enthalten, die am anderen Ende des Rohrbündels angebracht ist.
Bei einer Variante können die Rohre des Bündels U-förmige Rohre sein, deren Enden alle mit der Endkammer verbunden sind, wodurch dann die zweite Endkammer entfällt.
In der nachfolgenden Beschreibung, die lediglich beispielhaften Charakter hat, wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die folgendes darstellen:
- Figur 1 ist ein schematischer Aufriß eines Wärmetauschers mit einer Endkammer und einem Ausdehnungsgefäß gemaß der Erfindung.
- Figur 2 ist eine perspektivische Teilansicht mit Ausbruch des Wärmetauschers gemäß Figur 1.
- Figur 3 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie III-III aus Figur 1.
- Figur 4 ist eine perspektivische Teilansicht eines Wärmetauschers gemäß einer weiteren Ausführungsform, die den Zusammenbau des Ausdehnungsgefäßes und der Endkammer zeigt.
- Figur 5 ist eine perspektivische Teilansicht eines Wärmetauschers nach einer anderen Ausführungsform, die den Zusammenbau des Ausdehnungsgefäßes und der Endkammer zeigt, und
- Figur 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI aus Figur 5.
Zunächst wird nun auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen, die einen Wärmetauscher darstellen, insbesondere einen Kühler für einen Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors, der eine Endkammer mit Ausdehnungsgefäß gemäß der Erfindung enthält.
Der in diesen Figuren dargestellte Wärmetauscher enthält ein Bündel 10, bestehend aus einer Vielzahl von Rohren 12 für die Flüssigkeitszirkulation, die in zwei Reihen angeordnet sind und durch eine Vielzahl von vertikalen Rippen 14 hindurchtreten. Der Wärmetauscher enthält außerdem eine Endkammer 16 mit Ausdehnungsgefäß gemäß der Erfindung, die an einem Ende des Bündels 10 angebracht ist, sowie eine zweite Endkammer 18, die am anderen Ende des Bündels angebracht ist.
Die Vorrichtung 16 enthält eine allgemein vertikal angeordnete Endkammer 20 sowie ein Ausdehnungsgefäß 22, welches am oberen Ende der Endkammer vorgesehen ist und sich horizontal über diese hinaus erstreckt. Das Ausdehnungsgefäß 22 ist von der Endkammer getrennt und daran mittels eines Anschlußstutzens 24 angebaut.
Die Endkammer 20 weist auf übliche Weise eine offene Seite 26 mit allgemein rechteckiger Kontur (Figur 2) für die Anbringung an der Peripherie eines Sammlers 28 auf. Die Endkammer 18 ist in gleicher Weise am Kollektor 30 befestigt (Figur 1). Die Sammler 28 und 30 sind Platten, versehen mit Löchern, worin die Enden der Rohre 12 dicht eingebaut sind, wie dies in der Technik gut bekannt ist.
Die Endkammer 20 enthält, aus einem Stück damit bestehend, eine mittlere Trennwand 32 (Figur 1), die den Innenraum in zwei vertikal übereinander angeordnete und auf dichte Weise voneinander getrennte Abteile unterteilt, nämlich ein oberes Abteil 34 und ein unteres Abteil 36, wenn die Endkammer 20 am Bündel 10 angebracht ist. Die Endkammer 20 enthält außerdem einen Flüssigkeitseinlaufstutzen 38, der im oberen Teil des oberen Abteils 34 einmündet, und einen Flüssigkeitsauslaufstutzen 40, der im unteren Teil des unteren Abteils 36 einmündet.
Der Wärmetauscher erlaubt somit der Kühlflüssigkeit den Eintritt in das Abteil 34 durch den Stutzen 38, die Zirkulation in der oberen Hälfte der Rohre 12, um die Endkammer 18 zu erreichen, anschließend die Gegenstrom-Zirkulation in der unteren Hälfte der Rohre 12, um das Abteil 36 zu erreichen und den Wärmetauscher durch den Stutzen 40 zu verlassen, wobei die Flüssigkeitszirkulation U-förmig ausgelegt ist.
Das Ausdehnungsgefäß 22 enthält eine Füllöffnung oder einen Füllansatz 42, der durch einen Stöpsel 44 verschlossen ist, welcher beispielsweise Über- und Unterdruckklappen aufweist.
Bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform kann das Ausdehnungsgefäß 22 aus einem einzigen Stück geformt sein und enthält eine horizontale Rückwand 46 mit einer Öffnung 48, worin auf dichte Weise der Anschlußstutzen 24 eingepaßt ist, der aus einem Stück mit der Endkammer 20 geformt ist. Der Stutzen 24 stellt somit eine Verbindung zwischen dem oberen Abteil 34 der Endkammer 20 und dem Ausdehnungsgefäß 22 her.
Die Vorrichtung 16 enthält außerdem eine Trennwand 50 (Figur 2 und 3), die sich in das Innere des Anschlußstutzens 24 und teilweise in das Innere des oberen Anteils 34 der Endkammer 20 erstreckt. Die Trennwand 50 enthält einen ersten Teil 52, der sich in der Achse des Stutzens 24 erstreckt und sich in das Innere des oberen Abteils 34 der Endkammer fortsetzt, sowie einen zweiten Teil 54, der lotrecht mit dem ersten Teil 52 verbunden ist und im Innern der Endkammer 20 liegt. Der Teil 52 enthält zwei parallel verlaufende Längsränder 56 und 58, die an einem Ende miteinander durch einen Querrand 60 verbunden sind, deren Länge dem Innendurchmesser des Stutzens 24 entspricht. Der Längsrand 56 hat eine Länge, die im wesentlichen derjenigen des Anschlußstutzens 24 entspricht, und steht über eine Schulter 62 mit einem Rand 64 in Verbindung, der sich parallel zum Rand 58 erstreckt. Die Ränder 58 und 64 sind miteinander durch eine Kante 66 verbunden, die eine Verbindung zwischen den Teilen 52 und 54 bildet. Im übrigen weist der Teil 54 eine allgemein rechteckige Form auf, die durch zwei parallel verlaufende Ränder 68 und 70 und durch einen parallel zur Kante 66 verlaufenden Rand 72 begrenzt ist.
Die Trennwand 50 kann somit in den Anschlußstutzen 24 durch die offene Seite 26 der Endkammer 20 eingeführt werden. In der so erzielten Position liegen die Ränder 56 und 58 der Trennwand 50 an der Innenwand des Stutzens 24 und der Rand 58 kommt außerdem am Sammler 28 zur Anlage. Im übrigen kommen die Ränder 62, 64, 68 und 72 gegen das Innere der Endkammer zur Anlage, und der Rand 70 kommt gegen einen Dichtungsring zur Anlage, der gewöhnlich am Sammler 28 vorgesehen ist.
In der Praxis ist vorgesehen, daß die Trennwand 50 aus einem Block mit der Endkammer 20 hergestellt wird.
Die Teile 52 und 54 begrenzen somit im Innern des oberen Abteils 34 eine kleine Kammer 74 von allgemein parallelflacher Form, worin ein oberes Rohr 76 des Bündels 10 einmündet.
Der Teil 52 begrenzt im Innern des Stutzens 24 einen Durchtritt 78 für die Flüssigkeitsentgasung, der das Ausdehnungsgefäß 22 direkt mit dem oberen Abteil 34 verbindet, und einen Durchtritt 80 für den Rücklauf der Flüssigkeit, der das Ausdehnungsgefäß 22 über die kleine Kammer 74 mit dem oberen Rohr 76 verbindet.
Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Wärmetauscher arbeitet wie folgt. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert durch den Wärmetauscher vom Einlaufstutzen 38 bis zum Auslaufstutzen 40 auf die oben beschriebene Weise, wobei die Zirkulation U-förmig ausgelegt ist, wie dies durch die Pfeile in Vollstrichen angezeigt ist. Die in der Flüssigkeit enthaltenen Luft- oder Gasblasen werden durch den Entgasungsdurchtritt 78 in das Ausdehnungsgefäß 22 abgesaugt. Diese Absaugung erfolgt ab Einleitung der Flüssigkeit in das obere Abteil 34 dadurch, daß der Einlaufstutzen 38 in das obere Ende des Abteils 34 einmündet, das heißt in Nähe der Stelle, wo der Entgasungsdurchtritt 78 einmündet.
Der Flüssigkeitsrücklauf aus dem Ausdehnungsgefäß 22 erfolgt über den Durchtritt 80, die kleine Kammer 74 und das obere Rohr 76, wie dies durch die Pfeile in unterbrochener Linie angezeigt ist.
Zu beachten ist, daß die Trennwand 50 einfach in das Innere des Stutzens eingedrückt werden kann, ohne daß ein Verklebungs- oder Schweißvorgang erforderlich wäre.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4, worauf nunmehr Bezug genommen wird, steht der Anschlußstutzen 24, der aus einem Stück mit der Endkammer 20 geformt ist, auf dichte Weise mit einem Ansatz 82 in Verbindung, der im unteren Teil des Ausdehnungsgefäßes 22 vorgesehen ist und aus einem Stück mit diesem besteht. Zu diesem Zweck besitzt der Ansatz 62 einen zylindrischen Endteil 84, der auf dichte Weise mit einem zylindrischen Endteil 86 des Stutzens 24 zusammengefügt werden kann. Ein (nicht dargestellter) Dichtungsring kann zwischen dem Stutzen 24 und dem Ansatz 82 eingesetzt sein. Wie aus Figur 6 zu erkennen, besitzt das Ausdehnungsgefäß 22 eine Klammer 88, die mit hindurchtretenden Löchern versehen ist, um die Befestigung an einem Flansch 92 zu ermöglichen, der an einer Seite der Endkammer 20 vorgesehen ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 sind der Anschlußstutzen 24 ebenso wie der Ansatz 82 beide im wesentlichen vertikal angeordnet, was eine Übereinandermontage des Ausdehnungsgefäßes 22 im Verhältnis zum Wärmetauscher zuläßt.
Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 5 und 6, worauf nunmehr Bezug genommen wird, enthält die aus einem Stück geformte Endkammer 20 einen im wesentlichen horizontalen Anschlußstutzen 124 und das Ausdehnungsgefäß 22 enthält, aus einem Stück damit geformt, einen im wesentlichen horizontalen Ansatz 182. Der Ansatz 182 enthält einen zylindrischen Endteil 184, der in einen zylindrischen Innenteil 186 des Stutzens 124 eingesetzt werden kann, indem ein Dichtungsring 194 zwischengelegt wird. Das Gefäß 22 besitzt eine Klammer 188 für seine Befestigung an einem Flansch 192, der am oberen Teil der Endkammer 20 vorgesehen ist.
Im Inneren des Stutzens 124 ist eine Trennwand 150 vorgesehen, die einen ersten Teil 152 aufweist, der sich in der Achse des Stutzens 124 erstreckt, sowie einen zweiten Teil 154, der lotrecht zum ersten Teil angeschlossen und in einer allgemein vertikalen Richtung angeordnet ist. Damit erzielt man einen Entgasungsdurchtritt 178, der das Ausdehnungsgefäß mit dem oberen Teil der Endkammer verbindet, und einen Durchtritt 180 für den Rücklauf der Flüssigkeit, der das Ausdehnungsgefäß mit dem oberen Rohr 76 des Bündels verbindet.
Natürlich ist es, ohne den Rahmen der Erfindung zu sprengen, möglich, weitere Ausrichtungen des Anschlußstutzens vorzusehen.

Claims

1. Endkammer mit Ausdehnungsgefäß für einen Wärmetauscher, zum Beispiel einen Kühler eines Kühlkreislaufs eines Verbrennungsmotors, enthaltend eine Endkammer (20), die allgemein vertikal angeordnet ist und an einem Ende eines Bündels (10) von horizontalen Rohren (12) angebracht werden kann, sowie ein Ausdehnungsgefäß (22), welches am oberen Ende der Endkammer vorgesehen ist und sich horizontal über diese hinaus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (22) von der Endkammer (20) getrennt und daran mit Hilfe eines Anschlußstutzens (24; 124) angebaut ist, welcher in das obere Ende der Endkammer (20) einmündet, und daß sich eine Trennwand (50; 150) in das Innere des Anschlußstutzens (24; 124) und in die Endkammer (20) erstreckt, so daß zwei aneinander angrenzende Durchtritte entstehen: ein Durchtritt (78; 178) für die Flüssigkeitsentgasung, der das Ausdehnungsgefäß mit der Endkammer verbindet, und ein Durchtritt (80; 180) für den Rücklauf der Flüssigkeit aus dem Ausdehnungsgefäß in wenigstens ein oberes Rohr (76) des Bündels (10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (50; 150) im oberen Teil der Endkammer (20) eine kleine Kammer (74; 174) bildet, die mit dem Ausdehnungsgefäß (22) kommuniziert.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (50; 150) einen ersten Teil (52; 152) enthält, der sich in der Achse des Anschlußstutzens (24; 124) erstreckt und sich in das Innere der Endkammer (20) fortsetzt, und einen zweiten Teil (54; 154), der lotrecht zum ersten Teil angeschlossen ist und der im Innern der Endkammer liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Endkammer (20) eine offene Seite (26) für die Anbringung am Ende des Bündels (10) von Rohren (12) mit Hilfe eines Sammlers (28) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (50; 150) in den Anschlußstutzen (24; 124) durch die offene Seite (26) der Endkammer eintritt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Endkammer (20) eine offene Seite (26) für die Anbringung am Ende des Bündels (10) mit Hilfe eines Sammlers (28) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (50; 150) einen einzigen Block mit der Endkammer (20) bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (24) im wesentlichen vertikal ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (124) im wesentlichen horizontal ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (24; 124) aus einem Stück mit der Endkammer (20) geformt ist und Mittel enthält, die einen dichten Anschluß an einen Ansatz (82; 182) erlauben, der am unteren Teil des Ausdehnungsgefäßes (22) vorgesehen und aus einem Stück mit diesem geformt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkammer (20) eine mittlere Trennwand (32) aufweist, die sie in zwei getrennte und vertikal übereinanderliegende Abteile unterteilt: ein oberes Abteil (34), in welches der Anschlußstutzen (24) einmündet und in welches auch ein Flüssigkeitseinlaufstutzen (38) einmündet, sowie ein unteres Abteil (36), in welches ein Flüssigkeitsauslaufstutzen (40) einmündet.

10. Wärmetauscher, insbesondere Kühler eines Kühlkreislaufs eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Endkammer und ein Ausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 8 enthält, die an einem Ende des Bündels (10) von Rohren (12) angebracht sind.