DE102009031696A1

DE102009031696A1 - Wärmetauscheranordnung

Info

Publication number: DE102009031696A1
Application number: DE200910031696
Authority: DE
Inventors: Klaus Kalbacher
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2009-07-04
Filing date: 2009-07-04
Publication date: 2011-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung aus wenigstens zwei Wärmetauschern (1, 2) mit gegenüberliegenden Sammelkästen (10, 20) in einem Kraftfahrzeug, die an ihren mit Anschlussstutzen (11, 21) versehenen Sammelkästen mit Hilfe von Befestigungsmitteln (30) miteinander verbunden sind und von Kühlluft durchströmt werden können. Eine weitere Vereinfachung wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass wenigstens einer der Anschlussstutzen (21) des einen Wärmetauschers (2) im Sammelkasten (10) des anderen Wärmetauschers (1) integriert ist und die Befestigungsmittel (30) wenigstens teilweise ersetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, aus wenigstens zwei aneinander befestigten Wärmetauschern, die von Kühlluft durchströmt werden, mit gegenüberliegenden Sammelkästen, mit Anschlussstutzen sowie mit Befestigungsmitteln.
Solche Wärmetauscheranordnungen sind relativ häufig anzutreffen. Sie sind insofern vorteilhaft, weil keine raumgreifende Rahmenkonstruktion um die Anordnung herum notwendig ist, da die Befestigung der Wärmetauscher unmittelbar beispielsweise an ihren Sammelkästen vorgenommen wird. Dazu werden als Befestigungsmittel gewöhnlich Laschen oder dergleichen vorgesehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vereinfachung solcher Wärmetauscheranordnungen.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich mit einer Wärmetauscheranordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Es wurde festgestellt, dass, wenn die Anschlussstutzen des einen Wärmetauschers im Sammelkasten des anderen Wärmetauschers integriert sind, erhalten sie eine Befestigungsfunktion und können wenigstens teilweise oder sogar vollständig die standardmäßigen Befestigungsmittel ersetzen, das heißt, deren Funktion übernehmen. Dieser Vorschlag steht entgegen der bisher üblichen Vorgehensweise, bei der strikt darauf geachtet wurde, dass fluidführende Komponenten von Wärmetauschern möglichst nicht zur Befestigung herangezogen werden, damit diese nicht durch Befestigungskräfte, Vibrationen oder dergleichen, in Mitleidenschaft gezogen werden und ihre Dichtfunktion einbüßen. Der Erfinder hat jedoch festgestellt, dass diese Bedenken nicht begründet sind, insbesondere dann nicht begründet sind, wenn der eine Wärmetauscher im Vergleich zum anderen Wärmetauscher deutlich leichter ist. Wenigstens einer der Anschlussstutzen des leichteren Wärmetauschers ist im Sammelkasten des schwereren Wärmetauschers integriert. Dadurch wird die notwendige Stabilität erreicht. In vorteilhafter Weise werden die Anschlussstutzen aus demselben Werkstoff (Kunststoff ist bevorzugt) wie der Sammelkasten hergestellt und einstückig mit dem Sammelkasten ausgebildet. Zwischen den Anschlussstutzen und dem Eintritt oder Austritt des einen Wärmetauschers kann als Verbindung ein Rohrstück oder ein gepresster Flanschblock angeordnet sein.
Durch den Vorschlag werden Befestigungsmittel eingespart, Gewicht reduziert und die Anzahl der Einzelteile abgesenkt, was insgesamt positive Auswirkungen hat. Es wird auch eine Bauraumreduzierung erwartet.
Weiterbildende Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen enthalten, die durch diesen Hinweis als an dieser Stelle einzeln aufgeführt betrachtet werden sollen. Darüber hinaus ergeben sich diese Merkmale und deren Vorteile aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen.
Die 1 zeigt eine Rückansicht der Wärmetauscheranordnung.
Die 2 zeigt eine Vorderansicht.
Die 3 zeigt eine Draufsicht.
Die 4 und 5 sind ebenfalls Draufsichten mit verschiedenen Anschlussstutzen.
Die Darstellungen zeigen eine Anordnung mit zwei Wärmetauschern, die miteinander verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem größeren Wärmetauscher 1 um den Haupt-Wasserkühler eines Kraftfahrzeugmotors. Bei dem kleineren Wärmetauscher handelt es sich ebenfalls um einen Wasserkühler 2, der jedoch über einen seiner Anschlussstutzen 21 mit Kühlwasser aus einem nicht gezeigten separaten Kühlkreislauf versorgt wird, welches auf einem niedrigeren Temperaturniveau liegt als das Kühlwasser im ebenfalls nicht gezeigten Hauptkühlkreislauf, in den der Haupt-Wasserkühler 1 mittels seiner Anschlussstutzen 11 eingebunden ist. Im Zusammenhang mit dem vorliegenden Vorschlag ist Vorstehendes nicht von größtem Interesse. Es könnte sich demnach bei dem Wärmetauscher 2 beispielsweise auch um einen Klimakondensator handeln. Der Wärmetauscher 1 könnte auch ein Ladeluftkühler sein. Außerdem könnten die beiden Wärmetauscher 1, 2 hinsichtlich ihrer sie durchströmenden Medien verbunden sein, in dem Sinne, dass beispielsweise Wasser zunächst durch den einen Wärmetauscher 1 strömt, wonach wenigstens ein Teil davon abgezweigt und durch den anderen Wärmetauscher 2 geleitet wird. Mit Blick auf die 2 ist erkennbar, dass am linken Sammelkasten 20 des kleineren Wärmetauschers 2 und am linken Sammelkasten 10 des größeren Wärmetauschers 1 standardmäßige Befestigungsmittel 30 vorgesehen sind. Es sei darauf hingewiesen, dass sich diese Befestigungsmittel 30 nicht unbedingt an den Sammelkästen 10, 20 befinden müssen. Bei anderen bekannten Befestigungen sind beispielsweise durch die Kühlnetze 12, 22 beider Wärmetauscher 1, 2 hindurchgehende Befestigungsstifte oder dergleichen vorhanden, die die vorstehend erwähnten standardmäßigen Befestigungsmittel 30 an den Sammelkästen ohne weiteres ersetzen können.
Weiterhin ist mit Blick auf die 2 zu sehen, dass am rechten Sammelkasten 10 des größeren Wärmetauschers 1 (bzw. 1, linker Sammelkasten 10) zwei Anschlussstutzen 21 integriert worden sind, die funktionell zum kleineren Wärmetauscher 2 gehören. Wie aus den erwähnten Figuren ebenfalls zu erkennen ist, sind auf dieser Seite keine weiteren Befestigungsmittel 30 vorgesehen worden, das heißt, die Befestigungsmittel 30 wurden mittels der integrierten Anschlussstutzen 21 teilweise ersetzt. Im gezeigten Fall sind die Sammelkästen 10 in bekannter Weise aus einem Kunststoff gespritzt worden. Die Anschlussstutzen 21 bestehen aus ein und demselben Kunststoff und sind einstückig mit dem Sammelkasten 10 ausgebildet. Dazu muss das nicht gezeigte Spritzgusswerkzeug lediglich entsprechend ausgebildet werden. Die beiden Anschlussstutzen 21 erstrecken sich entlang der Wand des Sammelkastens 10.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel durchqueren die Anschlussstutzen 21 den Sammelkasten 10.
Eine weitere nicht gezeigte Art der Integration der Anschlussstutzen 21 kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Anschlussstutzen aus einem anderen Werkstoff besteht als der Sammelkasten 10 und daran oder darin fest, dicht und dauerhaft haltbar befestigt ist.
Eine weitere nicht gezeigte Art der Integration der Anschlussstutzen, die hauptsächlich dann vorteilhaft ist, wenn der eine Wärmetauscher 2 noch deutlich kleiner und leichter als der gezeigte Wärmetauscher 2 ist, besteht darin, dass der eine Anschlussstutzen 21 am linken Sammelkasten 10 integriert ist und der andere Anschlussstutzen 21 Teil des rechten Sammelkastens 10 ist. Dabei können gegebenenfalls standardmäßige Befestigungsmittel 30 vollständig weggelassen werden.
Manche Wärmetauscher besitzen mehr als zwei Anschlussstutzen bzw. mehr als zwei Eintritte oder Austritte. Werden solche ebenfalls nicht gezeigten Wärmetauscher vorgesehen, können standardmäßige Befestigungsmittel 30 ebenfalls vollständig entfallen, da sämtliche Anschlussstutzen in den Sammelkästen des anderen Wärmetauschers integriert sind und die Befestigung übernehmen.
Die 3, 4 und 5 zeigen unterschiedliche Verbindungen zwischen dem Anschlussstutzen 21 und dem Eintritt oder Austritt des Sammelkastens 20. In der 4 wurde dazu einfach ein Rohrstück 23 vorgesehen, das an einer Seite in eine Öffnung des Anschlussstutzen 21 eingesetzt wird und an der anderen Seite mit dem Sammelkasten 20 verbunden ist. In der 3 wurde ein mittels Tiefziehens geformtes Blechteil 25 für den erwähnten Zweck verwendet und in der 5 wurde hingegen ein gepresster Flanschblock 24 benutzt.
Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass, wenn vorstehend von kleineren und größeren Wärmetauschern gesprochen wurde, dieses sich nicht nur auf ihre Längen- und Breitenabmessungen beziehen muss. Wie die Abbildungen zeigen sind diese nämlich etwa gleich groß. Jedoch beträgt die Tiefe des Kühlnetzes 22 des kleineren Wärmetauschers 2 lediglich einen Bruchteil der Tiefe des Kühlnetzes 12 des größeren Wärmetauschers 1, sodass mit den Begriffen „kleiner” oder „größer” auch „leichter” oder „schwerer” gemeint ist, da die Wärmetauscher aus denselben Werkstoffen bestehen können – aber nicht müssen. Im Übrigen ist der Vorschlag auch dann umsetzbar, wenn beide Wärmetauscher etwa gleiche Abmessungen und Gewichte besitzen.
Die Anschlussstutzen 11, 21 der Wärmetauscher 1, 2 weisen vorzugsweise nach hinten – in Richtung Motorraum des Kraftfahrzeugs – um entsprechende Leitungen günstig anschließen zu können. (nicht gezeigt) Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der leichtere Wärmetauscher 2 vorne im Fahrzeug angeordnet, das heißt, er empfängt den kühleren Kühlluftstrom, der dann weiter durch den anderen Wärmetauscher 1 strömt.

Claims

Wärmetauscheranordnung in einem Kraftfahrzeug, aus wenigstens zwei aneinander befestigten Wärmetauschern (1, 2), die von Kühlluft durchströmt werden, mit gegenüberliegenden Sammelkästen (10, 20) und mit Anschlussstutzen (11, 21), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Anschlussstutzen (21) des einen Wärmetauschers (2) im oder am Sammelkasten (10) des anderen Wärmetauschers (1) integriert ist.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstutzen aus demselben Werkstoff, beispielsweise aus Kunststoff, bestehen wie der Sammelkasten (10), in dem die Anschlussstutzen (21) einstückig mit dem Sammelkasten ausgebildet sind.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstutzen quer durch den Sammelkasten hindurchgeführt sind.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstutzen in oder entlang der Wand des Sammelkastens ausgebildet sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Anschlussstutzen des einen Wärmetauschers an ein und demselben Sammelkasten des anderen Wärmetauschers ausgebildet sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gegenüberliegenden Sammelkästen (10) des anderen Wärmetauschers (1) mit integrierten Anschlussstutzen (21) des einen Wärmetauschers (2) ausgebildet sind, wodurch standardmäßige Befestigungsmittel (30) vollständig ersetzt sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlussstutzen des einen Wärmetauschers und dessen Eintritt/Austritt ein Rohrstück oder ein Flanschblock oder dergleichen angeordnet ist.