DE10051755C1

DE10051755C1 - Wärmetauscher für ein Fahrzeug-Zusatzheizgerät mit Überhitzungsschutzsensor

Info

Publication number: DE10051755C1
Application number: DE2000151755
Authority: DE
Inventors: Stephan Habijanec
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH; Webasto Thermosysteme International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2020-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Fahrzeugzusatzheizgerät, dessen Brenner (16) von dem Wärmetauscher (10) umgeben ist, mit einem durch einen durch ein Wärmetauscherinnenteil (12) und ein Wärmetauscheraußenteil (11) begrenzten Zwischenraum (13) zur Aufnahme eines flüssigen Wärmeträgermediums und mit einem Überhitzungsschutzsensor (20) zur Ermittlung eines Überhitzungszustands des Wärmetauschers (10). Erfindungsgemäß ist zugunsten einer kurzen Reaktionszeit des Überhitzungsschutzsensors (20) vorgesehen, dass dieser in einem hülsenförmigen Vorsprung (18) angeordnet ist, der von dem Wärmetauscherinnenteil (12) vorsteht und einen mit einer Dichtungseinrichtung (25-28) abgedichteten Durchbruch (19) des Wärmetauscheraußenteils (11) durchsetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Fahrzeugzusatzheizgerät mit Überhitzungsschutzsensor, dessen Brennkammer von dem Wärmetauscher umgeben ist, mit einem durch ein Wärmetauscherinnenteil und ein Wärmetauscheraußenteil begrenzten Zwischenraum zur Aufnahme eines flüssigen Wärmeträgermediums, und mit einem in wärmeleitendem Kontakt zum Wärmetauscherinnenteil stehenden Überhitzungsschutzsensor zur Ermittlung eines Überhitzungszustands des Wärmetauschers.

Ein derartiger Wärmetauscher mit Überhitzungsschutzsensor ist beispielsweise aus der DE 38 39 244 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart die Ankopplung des Überhitzungsschutzsensors mittels einer Feder an die Außenseite des Wärmetauscheraußenteils. Um Wärmeleitung vom Innenteil des Wärmetauschers zu dem Überhitzungsschutzsensor zu gewährleisten, ist an dem Innenteil ein Dom angegossen, der durch die Montage von Außen- und Innenteil mit dem Außenteil verpresst wird. Nachteilig ist dabei, dass der Überhitzungsschutzsensor zum einen als fertig konfektioniertes Bauteil mit eigenem Gehäuse bereitgestellt werden muss, und dass zum andern zur Fixierung des Überhitzungsschutzsensors auf dem Wärmetauscheraußenteil eine Feder erforderlich ist. Erforderlich ist ferner aufgrund der externen Anordnung des Überhitzungsschutzsensors eine Gummikappe zum Schutz gegen Spritzwasser und Korrosion. Da der Überhitzungsschutzsensor an der Außenseite des Wärmeübertrageraußenteils anliegt, erfüllt er seine Funktion nur bedingt, da im Störfall das Wärmeübertragerinnenteil früher thermischen Schaden nimmt als das Wärmeübertrageraußenteil.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Überhitzungsschutzsensor ohne großen Aufwand zur Erfassung der Temperatur des Wärmetauscherinnenteils montiert werden kann, ohne dass spezielle Abdichtungsmaßnahmen erforderlich sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im Gegensatz zum Stand der Technik erfasst der Überhitzungsschutzsensor die zur Beurteilung eines Überhitzungszustands erforderliche Temperatur nicht indirekt über das Wärmetauscheraußenteil sondern direkt vom Wärmetauscherinnenteil durch unmittelbare Ankopplung an diesen. Die Ankopplung des Überhitzungsschutzsensors an den Wärmetauscherinnenteil erfolgt über einen hülsenförmigen Vorsprung am Innenteil, der einen Durchbruch des Wärmetauscheraußenteils durchsetzt, über den Anschlussdrähte des Überhitzungsschutzsensors herausgeführt sind.

Die Fixierung des Überhitzungsschutzsensors im hülsenförmigen Vorsprung am Wärmetauscherinnenteil erfolgt mittels einer Vergussmasse, durch welche der Überhitzungsschutzsensor sowie auch der Kontaktbereich der Anschlussdrähte zusätzlich auch gegenüber Salzwasser und Korrosion geschützt ist, ohne dass spezielle zusätzliche Dichtungsmaßnahmen wie beim Stand der Technik erforderlich wären.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, der fertig konfektionierte Bauteile für den Sensor erfordert, kann der Überhitzungsschutzsensor gemäß der Erfindung beispielsweise direkt vom Sensorhersteller in dem durch den hülsenförmigen Vorsprung bereitgestellten Sackloch angebracht und fixiert und damit in dem Wärmetauscherinnenteil verbaut werden.

Da sich das Wärmetauscherinnenteil und das Wärmetauscheraußenteils während des Betriebs unterschiedlich stark ausdehnen, ist eine spezielle Dichtungseinrichtung für den Durchtritt des hülsenförmigen Vorsprungs durch den Durchbruch des Wärmetauscheraußenteils vorgesehen, die axiale Bewegungen der Wärmetauscherteile relativ zueinander zulässt. Diese Dichtungseinrichtung umfasst als Dichtungsorgan bevorzugt einen O-Dichtungsring, der in einem Ringraum eingeschlossen ist, welcher durch eine Außenseite einer zum Wärmetauscheraußenteil weisenden Ringschulter des Vorsprungs und eine Innenseite eines diesen übergreifenden Rings festgelegt ist, der von der Innenseite des Wärmetauscheraußenteils einwärts vorspringt. Der Vorsprung und die starren Führungsteile dieser Dichtungseinrichtung lassen sich problemlos gemeinsam mit dem Wärmeübertrageraußenteil und dem Wärmeübertragerinnenteil durch Gusstechniken herstellen. Der Durchführungs- und Dichtungsbereich des Vorsprungs kann gleichzeitig der Zentrierung und radialen Fixierung des Wärmetauscherinnenteils gegenüber dem Wärmetauscheraußenteil dienen.

Die Lage des den Überhitzungsschutzsensor aufnehmenden hülsenförmigen Vorsprungs am Wärmetauscherinnenteil ist relativ unkritisch. Bevorzugt ist eine Position am Boden dieses Teils. Da der aufgrund der Brennerflamme heißeste Teil das Zentrum des Bodens ist, ist der Vorsprung vorteilhafterweise in diesem Zentrum angeordnet.

Da der Überhitzungsschutzsensor erfindungsgemäß direkt am Wärmeübertragerinnenteil sitzt und dort die Temperatur erfasst, ist eine kurze Reaktionszeit dieses Sensors im Störfall gewährleistet, was zu einer erhöhten Funktionssicherheit führt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Teil-Längsschnitt eine Hälfte eines Wärmetauschers 10. Der Wärmetauscher 10 besteht aus einem becherförmigen Außenteil 11 und einem becherförmigen Innenteil 12, das in das Außenteil 11 so eingesetzt ist, dass zwischen den beiden Teilen 11, 12 ein Zwischenraum 13 verbleibt. Dieser Zwischenraum 13, der sich aus einem Ringraum im Mantelbereich des Wärmetauschers und einem Bodenhohlraum zusammensetzt, dient zur Aufnahme eines flüssigen Wärmeträgermediums, das über einen nicht gezeigten Einlassstutzen in den Zwischenraum 13 eingespeist und über einen Auslassstutzen 14 aus diesem ausgetragen wird.

Im Bereich ihres Rands 15, der flanschartig gebildet ist, sind die beiden becherförmigen Teile 11, 12 durch einen im Querschnitt V-förmigen Spannring 15 aneinander fixiert. Der Spannring 15 umschließt außerdem das Flanschende eines Brenner/Gebläse-Aggregats, das in der Figur allgemein mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet ist und einen Brenner mit einem Brennrohr 17 umfasst. Koaxial in den allgemein becherförmigen Wärmetauscher 10 ist ein Brenner 16 eingesetzt und gegenüber diesem fixiert ist.

Vom Zentrum des Bodens 12A des becherförmigen Innenteils 12 steht axial auswärts ein hülsenförmiger Vorsprung 18 vor und durchsetzt einen Durchbruch 19 im gegenüberliegenden Boden 11A des Außenteils 11 mit Spiel. Der Vorsprung 18 hat allgemein eine zylindrische Form und der Durchbruch 19 ist kreisförmig gebildet. Der Vorsprung 18 steht bevorzugt um eine geringe axiale Distanz aus dem Durchbruch 19 vor.

Der hülsenförmige Vorsprung 18 umschließt ein koaxial zur Mittenachse des Vorsprungs verlaufendes Sackloch 18A, das zur Aufnahme und Fixierung eines Überhitzungsschutzsensors 20 dient. Der Überhitzungsschutzsensor 20 umfasst ein Fühlerorgan 21, das im montierten Zustand unmittelbar an das Ende des Sacklochs 18A im hülsenförmigen Vorsprung 18 angrenzt. Das vom Überhitzungsschutzsensor 20 gewonnene elektrische Temperatursignal wird über zwei Anschlussdrähte 22, 23 an eine nicht gezeigte Steuerelektronik weitergeleitet. Die Anschlussdrähte 22, 23 erstrecken sich aus dem hülsenförmigen Vorsprung 18 heraus. Ihre Enden sind gemeinsam mit den Überhitzungsschutzsensor 20 in dem Sackloch 18A des hülsenförmigen Vorsprungs 18 mittels einer Vergussmasse 24 fixiert, die das Fühlerorgan 21 und die Anschlussbereiche der Anschlussdrähte 22, 21 auch gegenüber Spritzwasser oder Verschmutzungen abdichtet.

Durch seinen Sitz unmittelbar an dem bzw. in dem Innenteil 12 des Wärmetauschers 10 ist eine kurze Reaktionszeit des Fühlerorgans 21 im Störfall gewährleistet, was der Funktionssicherheit zugute kommt.

Da sich das Wärmeübertragerinnenteil 12 und das Wärmeübertrageraußenteil 11 während des Betriebs ausdehnen, ist der Hindurchtritt des Vorsprungs 18 durch den Durchbruch 19 durch eine spezielle Dichtungseinrichtung abgedichtet, die eine axiale Relativbewegung dieser beiden Teile ermöglicht. Diese Dichtungseinrichtung umfasst einen O-Dichtungsring 25, der in einem Ringraum 29 eingeschlossen ist, der einerseits durch die Außenseite einer Ringschulter 26 im Übergangsbereich zwischen der Außenseite des Vorsprungs 18 und einer radial größeren Ringbasis 27 festgelegt ist, über welche der Vorsprung 18 einstückig in den Boden des Innenteils 12 übergeht, und andererseits durch die Innenseite eines einstückig mit der Innenseite des Außenteils 11 gebildeten Ring 28, der die Ringbasis 27 mit relativ geringem radialen Spiel übergreift. Damit ist die Ringbasis 27 in der Art eines Kolbens in einem durch den Ring 28 festgelegten Zylinder axial beweglich, wodurch Relativbewegungen der beiden Wärmeübertragerteile 11 und 12 möglich sind, ohne dass die Dichtungseinrichtung hierbei blockiert und die Dichtungsfunktion des O- Dichtungsrings 25 behindert wird.

Bezugszeichenliste

10

Wärmetauscher

11

Außenteil

11

A Boden (von

11

)

12

Innenteil

12

A Boden (von

12

)

13

Zwischenraum

14

Auslassstutzen

15

Spannring

16

Brenner/Gebläseaggregat

17

Brennrohr

18

Vorsprung

18

A Sackloch

19

Durchbruch

20

Überhitzungsschutzsensor

21

Fühlerorgan

22

Anschlussdraht

23

Anschlussdraht

24

Vergussmasse

25

O-Dichtungsring

26

Ringschulter

27

Ringbasis

28

Ring

29

Ringraum

Claims

1. Wärmetauscher für ein Fahrzeugzusatzheizgerät, dessen Brennkammer (17) von dem Wärmetauscher (10) umgeben ist, mit einem durch ein Wärmetauscherinnenteil (12) und ein Wärmetauscheraußenteil (11) begrenzten Zwischenraum (13) zur Aufnahme eines flüssigen Wärmeträgermediums, und mit einem in wärmeleitendem Kontakt zum Wärmetauscherinnenteil (12) stehenden Überhitzungsschutzsensor (20) zur Ermittlung eines Überhitzungszustands des Wärmetauschers (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Überhitzungsschutzsensor (20) in einem nach außen gerichteten Vorsprung (18) des Wärmetauscherinnenteils (12) angeordnet ist, der einen mit einer Dichtungseinrichtung (25-28) abgedichteten Durchbruch (19) des Wärmetauscheraußenteils (11) durchsetzt.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (18) einstückig mit dem Wärmetauscherinnenteil (12) ausgebildet ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beiden Wärmetauscherteile (11, 12) allgemein becherförmig gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (18) am Boden 12A des Wärmetauscherinnenteils (12) angeordnet ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (18) in der Mitte des Bodens 12A des Wärmetauscherinnenteils (12) angeordnet ist.