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Die
Erfindung betrifft einen Sammelkasten eines Wärmeübertragers mit mindestens einem
Stutzen.
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Sammelkästen, auch
Verteilerkästen
oder Endkammern genannt, sind Teile von Wärmeübertragern, in welchen ein
Wärmetauschmedium
gesammelt oder verteilt wird. Ein Wärmeübertrager weist mindestens
einen Sammelkasten auf, in welchen eine Vielzahl von Rohren mündet, welche
das Wärmetauschmedium
führen.
Ein Sammelkasten kann einstückig
als geschlossener Kasten ausgebildet oder aus zwei Teilen, nämlich einem
Deckel und einem Rohrboden zusammengesetzt sein. Bei einer zweiteiligen
Bauweise ist der Deckel bzw. Sammelkasten häufig als Kunststoffspritzteil
ausgebildet, an welches auch Stutzen, z. B. Eintritts- oder Austrittsstutzen
angeformt sind. Der Kunststoffkasten wird über eine Dichtung mechanisch
mit einem metallischen Rohrboden verbunden. Bei Ganzmetallbauweisen
bestehen Rohrboden und Deckel aus Blechteilen, welche miteinander
verlötet
werden. Die am Sammelkasten angeordneten Stutzen sind dabei entweder
einteilig ausgeformt, was jedoch nur bedingt möglich ist, oder als separates
Teil hergestellt und in den Sammelkasten eingelötet. Die Anbringung eines Stutzens
an einem Sammelkasten ist in jedem Falle – sei es bei einer Herstellung
aus Kunststoff, sei es bei einer Herstellung aus Blech – mit einem
erhöhten Aufwand
werkzeugtechnischer oder fertigungstechnischer Art verbunden.
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Ferner
sind Wärmetauscher
mit einem Rippen-Rohr-Block bekannt. Derartige Wärmetauscher können insbesondere
mechanisch gefertigt sein. Insbesondere sind die Rippen und Rohre
durch Löten verbunden.
Die Wärmetauscher
weisen insbesondere Kanäle
auf, die aus Rohren und/oder Rohrsegmenten oder durch übereinander
gestapelte Scheiben gebildet sind.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sammelkasten mit einem
Stutzen für
einen Wärmeübertrager
zu schaffen, welcher zu geringeren Kosten herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Stutzen
als separates Teil herstellbar und mittels eines Bajonettverschlusses
mit dem Sammelkasten verbunden. Sammelkasten und Stutzen sind derart aneinander
angepasst, dass der Stutzen mit einem Stirnende in eine Öffnung im
Sammelkasten gesteckt, verdreht und abschließend verriegelt wird, wobei
gleichzeitig die erforderliche Abdichtung zwischen Stutzen und Sammelkasten
erreicht wird. Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Bauart ist, dass beide
Teile, der Sammelkasten und der Stutzen zu geringeren Kosten herstellbar
und montierbar sind. Darüber
hinaus ergeben sich mehr Variationsmöglichkeiten, da beispielsweise
für denselben
Sammelkasten eine Vielzahl von unterschiedlichen Stutzen verwendbar
ist. Andererseits können
für einen
bestimmten Stutzentyp mehrer Typen von Sammelkästen verwendet werden. Der
Sammelkasten kann aus Blech oder aus Kunststoff herstellbar sein;
ebenso kann bei der erfindungsgemäßen Verbundbauweise der Stutzen
als Kunststoffteil gespritzt oder als Blechteil ausgebildet sein.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Stutzen
stirnseitig ein Anschlussteil und der Sammelkasten einen entsprechenden Anschlussansatz
auf, wobei beide Teile die Bajonettverbindung bilden. Am Anschlussteil
ist ein Führungsbereich
in Form eines äußeren Hohlzylinders angeordnet,
welcher über
einen kragenförmigen
Ansatz am Sammelkasten geschoben wird – damit wird eine Positionierung
und Zentrierung des Stutzens gegenüber dem Sammelkasten erreicht;
gleichzeitig erfolgt vorzugsweise durch O-Ringe eine Abdichtung des
Stutzens gegenüber
dem Sammelkas ten. Innerhalb des Führungsbereiches weist der Stutzen
ein Verriegelungsteil mit radial abstehenden Verriegelungselementen
in Form von Rastnasen auf, welche eine am Sammelkasten angeordnete
Stirnfläche
hintergreifen und dort verspannt sowie verriegelt werden. Damit
sitzt der Stutzen fest und dicht auf dem Sammelkasten. Die Montage
erfolgt praktisch durch einen Handgriff.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Stutzen
als Schlauchanschlussstutzen ausgebildet sein, d. h. insbesondere
für einen Kraftfahrzeugkühler verwendet
werden. Der Kühlmittelschlauch
wird über
den Stutzen geschoben, mit bekannten Mitteln befestigt und abgedichtet.
Möglich ist
nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch,
den Stutzen mit Halte- und Verriegelungsmitteln, z. B. einer umlaufenden
Ringnut zu versehen, so dass eine Schnellkupplung für eine Anschlussleitung
am Stutzen montiert werden kann. Darüber hinaus ist es auch möglich, nicht
nur Schläuche,
insbesondere zur Entleerung, und Leitungen, sondern beispielsweise
auch Zusatzwärmeübertrager
mittels eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Stutzen am Sammelkasten
bzw. dem Wärmeübertrager
zu befestigen. Der Stutzen dient dann auch als Haltemittel.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen
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1 eine
3-D-Ansicht eines Stutzens auf einem teilweise dargestellten Sammelkasten,
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2 einen
Längsschnitt
durch einen an einem Sammelkasten montierten Stutzen,
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3 eine
Stirnansicht des Stutzens im Anschlussbereich,
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4 eine
3-D-Ansicht des Stutzens,
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5 eine
Anschlussöffnung
für den
Stutzen im Sammelkasten,
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6 einen
Längsschnitt
durch den Stutzen in verriegelter Position,
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7 einen
Längsschnitt
durch den Stutzen mit zusätzlichem
Federring und
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8 einen
Längsschnitt
durch einen abgewandelten Stutzen für eine Schnellkupplung.
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1 zeigt
einen Ausschnitt eines Wärmeübertragers
mit einem teilweise dargestellten Sammelkasten 1, auf dessen
Oberseite ein Anschlussstutzen 2 angeordnet ist. Der nicht
dargestellte Wärmeübertrager
kann ein Kühlmittelkühler eines
Kraftfahrzeuges sein. Dabei ist der Sammelkasten 1 auf
einen nicht dargestellten Rohr/Rippenblock aufgesetzt und kommuniziert
mit dessen mit den Rohren. Der Anschlussstutzen 2 kann
somit als Kühlmitteleintritts- oder
Austrittsstutzen fungieren.
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2 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Stutzen 3, der mit einem Sammelkasten 4 mechanisch,
d. h. durch eine hier nicht dargestellte Bajonettverbindung verbunden
ist. Der Stutzen 3 ist vorzugsweise aus einem spritz- oder gießfähigen Werkstoff
hergestellt und beispielsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet.
Der Stutzen 3 weist einen Schaft 3a auf, auf welchem
ein Ende eines Kühlmittelschlauches 5 befestigt
ist. Auf der dem Schaft 3a abgewandten Seite weist der
Stutzen 3 ein Anschlussteil 3b auf, welches einen äußeren Hohlzylinder 3c und
einen inneren hohlzylindrischen Ansatz 3d aufweist. Innerer
und äußerer Hohlzylinder 3c, 3d bilden
einen Ringraum 6. Der Sammelkasten 4 ist vorzugsweise
als Blechteil ausgebildet und weist auf seiner Oberseite einen kragenförmig ausgeformten Anschlussansatz 7 auf,
welcher aus einem zylindrischen Wandteil 7a und einer ringförmigen Stirnfläche 7b besteht.
Die zylindrische Wandfläche 7a dient
als Zentrierung und Führung
gegenüber
dem äußeren Hohlzylinder 3c.
Im stirnseitigen Bereich des Hohlzylinders 3c ist ein O-Ring 8 angeordnet,
welcher als Dichtorgan zwischen Sammelbehälter 4 und Stutzen 3 fungiert.
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3 zeigt
den Stutzen 3 mit einer Ansicht auf dessen Stirnseite mit
dem äußeren Hohlzylinder 3c und
dem inneren Hohlzylinderansatz 3d, welcher zwei sich diametral
gegenüber
liegende, als Rastnasen 3e, 3f ausgebildete Verriegelungselemente
aufweist. Eine Kreisringfläche 3g bildet
den Dichtsitz für den
O-Ring 8 (vgl. 2).
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4 zeigt
den Stutzen 3 in einer 3-D-Ansicht.
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5 zeigt
den kragenförmigen
Anschlussansatz 7 (vgl. 2) als Ausschnitt
einer 3-D-Ansicht. Die kreisringförmige Stirnfläche 7b (vgl. 2) ist
durch zwei Ausschnitte 7c, 7d unterbrochen, welche
in ihrem Querschnitt dem der Rastnasen 3e, 3f (vgl. 3)
entsprechen. Der kragenförmige
Ansatz 7 weist zusätzlich
eine Innenfläche 7d mit
einer Rast- bzw. Verriegelungskontur 7f auf. Bei der Montage des
Stutzens 3 wird dieser mit seinen Rastnasen 3e, 3f durch
die Aussparungen 7c, 7d gesteckt und anschließend im
Uhrzeigersinn verdreht, bis die Rastnasen 3e, 3f in
der Verriegelungskontur 7f eingerastet sind.
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6 zeigt
den Stutzen 3 in einem weiteren Axialschnitt, allerdings
derart verdreht, dass die Rastnasen 3e, 3f geschnitten
werden. Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass die Rastnasen 3e, 3f den
Stutzen 3 in axialer Richtung verriegeln – die Verriegelung
in Umfangsrichtung erfolgt – wie
erwähnt – durch
die Rastkontur 7f (vgl. 5).
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei der Einfachheit halber für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen
verwendet werden. Als erste Alternative ist zusätzlich zu dem axial gepressten
O-Ring 8 ein weiter O-Ring 9 vorgesehen, welcher
als Radialdichtring eingesetzt ist. Darüber hinaus ist oberhalb der
ringförmigen
Stirnfläche 7b des Kragens 7 ein
Federring 10 eingesetzt, der ein Verdrehen verhindern und
ein etwaiges axiales Spiel ausgleichen soll.
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8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einem abgewandelten Stutzen 11, welcher hinsichtlich
seines Anschlussteiles für
eine nicht dargestellte Schnellkupplung ausgebildet ist: hierfür weist
der Schaft 11a eine äußere konische Fläche 11b und
eine Ringnut 11c auf, welche eine Verriegelung mit der
Schnellkupplung erlaubt. Aus dieser Abwandlung des Stutzens wird
deutlich, dass durch die separate Herstellung des Stutzens Anpassungen
an verschiedene Anschlussverhältnisse möglich sind.
Dies gilt insbesondere bei einer Ausführung des Stutzens als Kunststoffspritzteil
in Verbindung mit einem Sammelkasten, welcher als Blechteil hergestellt
ist.
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Es
liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, dass der Stutzen auch als
metallisches Fließpress-, Guss-
oder Spritzgussteil hergestellt werden kann. Ebenso kann der Sammelkasten
aus Kunststoff oder einem gieß-
oder spritzgussfähigen
Metall hergestellt werden.
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In
einer nicht dargestellten Ausführung
weißt der
Sammelkasten zumindest einen angeschweißten Boden auf.
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In
einer anderen nicht dargestellten Ausführung ist der Wärmetauscher
als Stapelscheibenwärmetauscher
ausgebildet. Eine Anzahl von Scheiben ist übereinander gestapelt. Zwischen
benachbarten Scheiben sind Strömungskanäle ausgebildet.
Der Stapelscheibenwärmetauscher
weist Rohre, insbesondere mit einem Gewinde und/oder Entleerungselementen
auf. Der Wärmetauscher
weist zumindest eine Plattenabdeckung auf, die zumindest eine Bajonettverbindung
aufweist.