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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Anschlusskasten für einen Klimawärmeübertrager eines Klimageräts eines Fahrzeugs, ein Klimawärmeübertragersystem eines Klimageräts eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Fertigen eines Klimawärmeübertragersystems eines Klimageräts eines Fahrzeugs.
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In Klimageräten ist immer weniger Platz für die Anschlussrohre zum Einbinden des Klimawärmeübertragers an einen Fluidkreislauf des Klimageräts vorhanden. Ein Grund dafür liegt im Bau immer kompakterer Klimaanlagen. Je nach Konstruktionsprinzip können die Anschlussrohre z. B. zum Heizkörper in Luftrichtung, von der Seite, oder schräg von oben verlaufen. Zudem erfordern enger Bauraum, Motoren am Klimagerät, Mittelkonsole, Lenkgestänge, etc. einen oft wenig flexiblen Rohrverlauf.
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Der Heizkörper im Speziellen muss somit mit seinen Anschlusskühlmittelkästen oder kurz Anschlusskästen an den Rohrverlauf angepasst werden. Dies bedeutet meistens, dass für jedes Klimagerätekonzept ein darauf adaptierter Anschlusskühlmittelkasten entwickelt und hergestellt werden muss. Dies ist selbst dann erforderlich, wenn für zwei unterschiedliche Klimagerätekonzepte dieselbe Heizkörper-Abmessung verwendet werden kann.
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Die
DE 197 22 100 A1 offenbart einen Wärmeübertrager, insbesondere Ladeluftkühler, für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rippen/Rohrblock, der zwischen zwei Strömungsmittelkästen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungsmittelkästen aus wenigstens zwei Schalenelementen aufgebaut ist, die in einer Längsebene des Rippen/Rohrblockes dicht zusammengefügt sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Anschlusskasten für einen Klimawärmeübertrager eines Klimageräts eines Fahrzeugs, ein verbessertes Klimawärmeübertragersystem eines Klimageräts eines Fahrzeugs und ein verbessertes Verfahren zum Fertigen eines Klimawärmeübertragersystems eines Klimageräts eines Fahrzeugs zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Anschlusskasten, ein Klimawärmeübertragersystem sowie ein Verfahren gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit einem geeigneten Design des Anschlusskastens des Wärmeübertragers mit wenig Aufwand und ohne erforderliche Zwischenelemente unterschiedliche Anschlussrohrführungen am Klimawärmeübertrager integriert werden können. Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz setzt sich ein entsprechender Anschlusskasten aus drei Einzelteilen zusammen, wobei ein Boden- und Anschluss(Kühlmittelkasten)werkzeug immer dasselbe sind. Abhängig vom Rohrverlauf sind dann zwei unterschiedliche „Adapter-Stücke” zu verwenden. Es ist somit eine stirnseitige und seitliche Anschluss-Rohranbindung an den Anschlusskasten zu realisieren.
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Da sich Klimageräte abhängig vom Kunden untereinander stark in der Anschlussrohrführung bzw. -anbindung unterscheiden, kann mit dem hier vorgestellten Ansatz vermieden werden, für jedes Klimagerät bzw. -konzept angepasste Anschluss- bzw. Kühlmittelkästen verwenden zu müssen. Es wird hier ein Anschluss- bzw. Kühlmittelkastendesign vorgestellt, in das alle unterschiedlichen Anschlussrohrführungen am Klimawärmeübertrager integriert werden können.
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Vorteilhafterweise können in das hier vorgeschlagene komplette Anschlusskasten-Design fast alle unterschiedlichen Anschlussrohrführungen in einem Klimagerät integriert werden, bzw. können an dieses adaptiert werden. Da das Boden- und Anschluss-Kühlmittelkasten-Werkzeug stets dasselbe ist, unabhängig ob ein seitlicher oder stirnseitiger Zu- oder Abgang der Anschlussrohre vorliegt, kann zeit- und kostensparend in höheren Stückzahlen produziert werden. Es besteht die Möglichkeit der Standardisierung, da immer zwei mögliche Abgänge der Anschlussrohre realisierbar sind. Ferner ergibt sich der Vorteil eines geringen Invests, da für unterschiedliche Anschlusssituationen bei gleicher Breite des Heizkörpers immer derselbe Anschlusskasten-Grundkörper und Boden-Grundkörper verwendet werden können. Ein geringerer Invest ist auch dadurch gegeben, dass es unabhängig von der Breite des Heizkörpers nur zwei verschiedene Adapterstücke gibt, d. h. bei hoher Stückzahl sind geringe Herstellkosten der Adapterstücke realisierbar. Schließlich bietet sich der Vorteil einer großen Variabilität, da das Anschlusskasten-Design komplett vormontiert oder beim Aufbau des Heizkörpers komplettiert werden kann.
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Das hier vorgestellte modulare Kühlmittelkasten-Design verringert den Invest, da hiermit vermieden werden kann, dass für jedes Klimageräte-Konzept geeignete (Kühlmittel)kastenwerkzeuge neu entwickelt und hergestellt werden müssen, was selbstverständlich jeweils zu Zusatzkosten führen würde. Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann vorteilhafterweise ein Standard durchgesetzt werden. Ferner ist bei einem Klimagerät mit einem Anschlusskasten gemäß dem hier vorgestellten Ansatz die Anschlusssituation am Heizkörper bekannt, so dass keine neue Strömungsverteilung im Anschlusskasten entsteht, die neu untersucht werden müsste.
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Die vorliegende Erfindung schafft einen Anschlusskasten für einen Klimawärmeübertrager eines Klimageräts eines Fahrzeugs, wobei der Anschlusskasten die folgenden Merkmale aufweist:
einen fluiddurchlässigen flachen Boden-Grundkörper für einen Übergang eines Fluids zwischen dem Klimawärmeübertrager und dem Anschlusskasten;
einen mit dem Boden-Grundkörper verbindbaren einstückigen länglichen Anschlusskasten-Grundkörper; und
ein mit dem Boden-Grundkörper und/oder dem Anschlusskasten-Grundkörper verbindbares Adapterstück für einen Übergang des Fluids zwischen dem Anschlusskasten und einem Anschlussrohr eines Fluidkreislaufs des Klimageräts, wobei das Adapterstück eine Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung und eine Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung aufweist.
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Der Anschlusskasten kann auch als Anschlusskühlmittelkasten bezeichnet werden. Es kann sich dabei um einen Behälter zum Sammeln eines Fluids und/oder Verteilen des Fluids in den Klimawärmeübertrager des Fahrzeugs handeln. Somit kann der Anschlusskasten eine Schnittstelle für einen Fluidstrom zwischen dem Wärmeübertrager und einem Fluidkreislauf des Klimageräts bilden. Der Anschlusskasten kann eine längliche, im Wesentliche rechteckte Form aufweisen. Der Anschlusskasten kann sich über eine Gesamtbreite des Wärmeübertragers erstrecken.
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Der Klimawärmeübertrager kann als eine Vorrichtung verstanden werden, mit der thermische Energie zwischen dem Fluid und einem Wärmeaustauschmedium, z. B. Luft oder ein weiteres Fluid, übertragen werden kann, um eine Temperatur des Fluids zu verändern. Beispielsweise kann der Klimawärmeübertrager als ein Heizkörper ausgeführt sein. Der Klimawärmeübertrager kann zwei Anschlusskästen aufweisen, die an gegenüberliegenden Endbereichen des Klimawärmeübertragers angeordnet sind. Dabei kann ein Anschlusskasten ausgebildet sein, um den Klimawärmeübertrager aus einem Heiznetz bzw. Leitungssystem des Klimageräts mit Fluid zu versorgen und der andere Anschlusskasten ausgebildet sein, um das Fluid aus dem Klimawärmeübertrager zurück in das Heiznetz zu leiten.
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Das Klimagerät kann eine in dem Fahrzeug installierte Vorrichtung sein, mit Hilfe der eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs temperiert, also je nach Bedarf gekühlt oder erwärmt werden kann. Bei dem Fluid kann es sich z. B. um ein Kühlmittel handeln, das in dem Fluidkreislauf des Klimageräts geführt wird.
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Der Boden-Grundkörper kann ein als eine flache Platte oder ein flaches Blech ausgeführt sein. Für einen Übergang des Fluids zwischen dem Anschlusskasten und dem Klimawärmeübertrager kann der Boden-Grundkörper eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen aufweisen. Diese können z. B. gleichmäßig über eine Gesamtfläche des Boden-Grundkörpers verteilt sein.
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Der Anschlusskasten-Grundkörper kann eine entlang einer Längsachse des Anschlusskasten-Grundkörpers gewölbte Form aufweisen, so dass der Anschlusskasten ein geeignetes Volumen zum Aufnehmen des Fluids aus dem Heiznetz bzw. dem Wärmeübertrager aufweist. Ein dem Adapterstück zugewandter Endbereich des Anschlusskasten-Grundkörpers kann eine Aufweitung aufweisen, um einen Fluidübergang zwischen dem Anschlusskasten und dem Adapterstück zu erleichtern.
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Das Adapterstück kann im Wesentlichen eine Rechteckform aufweisen, dessen Umfang einem Umfang des mit dem Adapterstück verbindbaren Endbereichs des Anschlusskasten-Grundkörpers entspricht. Das Adapterstück kann eingesetzt werden, um den Wärmeübertrager an aus unterschiedlichen Richtungen zu dem Wärmeübertrager verlaufende Anschlussrohre des Fluidkreislaufs des Klimageräts anbinden zu können. Entsprechend kann das Adapterstück verschiedene Ausführungsformen aufweisen, die sich jeweils in einer Position bzw. Ausrichtung der Anschlussrohr-seitigen Fluiddurchgangsöffnung und einer Bautiefe unterscheiden. Die Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung kann durch Weglassen einer entsprechenden Seitenwand des Adapterstücks gebildet sein. Die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung kann durch einen Durchlass in einer weiteren Seitenwand des Adapterstücks gebildet sein. Die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung kann beispielsweise rund oder oval sein. Das Adapterstück kann integriert werden, indem es mit dem Boden-Grundkörper oder dem Anschlusskasten-Grundkörper oder mit beiden verbunden wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Anschlusskasten-Grundkörper eine mittels eines Tiefziehprozesses gewonnene Wannenform aufweisen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Anschlusskasten fluiddichter konstruiert werden kann, da auf eine Längsnaht, wie sie bei einem herkömmlichen Anschlusskasten, der aus zwei Teilen zusammengefügt wird, besteht, verzichtet werden kann.
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Beispielsweise können in einem verbundenen Zustand des Anschlusskastens die Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung des Adapterstücks und die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung des Adapterstücks in einer Längserstreckungsrichtung des Anschlusskasten-Grundkörpers ausgerichtet sein. Diese Ausführungsform bietet sich an, wenn das Anschlussrohr des Fluidkreislaufs des Klimageräts seitlich auf den Wärmeübertrager führt. So kann vorteilhafterweise das Fluid im Wesentlichen ohne Strömungsturbulenzen in den Anschlusskasten bzw. aus dem Anschlusskasten geleitet werden.
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Alternativ kann in einem verbundenen Zustand des Anschlusskastens die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung des Adapterstücks in einen andere Richtung als die Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung des Adapterstücks ausgerichtet sein. Diese Ausführungsform eignet sich für einen frontseitigen Anschluss des Anschlussrohrs des Fluidkreislaufs an dem Wärmeübertrager. Vorteilhafterweise kann so auf separat zu konstruierendes zusätzliches Verbindungsstück zwischen dem Anschlusskasten und dem Anschlussrohr verzichtet werden. Ein erfindungsgemäßes Wärmeübertragersystem kann so bauraum-, zeit- und kostensparender produziert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Anschlusskasten-Grundkörper und/oder das Adapterstück zumindest einen zapfenförmigen Fortsatz aufweisen, der ausgebildet ist, um durch eine entsprechend positionierte Aussparung in dem Boden-Grundkörper geführt zu werden, um den Anschlusskasten-Grundkörper und/oder das Adapterstück mit dem Boden-Grundkörper zu verbinden. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von zapfenförmigen Fortsätzen und eine entsprechende Mehrzahl von entsprechend positionierten Aussparungen verwendet werden. Entsprechend dieser Ausführungsform können der Anschlusskasten-Grundkörper und das Adapterstück mit dem Boden-Grundkörper verstemmt werden, indem die Fortsätze unter Druck in die Aussparungen geführt werden. So kann auf einfache und kostengünstige Weise eine unlösbare kraft- und formschlüssige Verbindung des Anschlusskasten-Grundkörpers und/oder des Adapterstücks mit dem Boden-Grundkörper hergestellt werden.
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Alternativ kann der Anschlusskasten-Grundkörper und/oder der Boden-Grundkörper zumindest einen zapfenförmigen Fortsatz aufweisen, der ausgebildet ist, um durch eine entsprechend positionierte Aussparung in dem Adapterstück geführt zu werden, um den Anschlusskasten-Grundkörper und/oder den Boden-Grundkörper mit dem Adapterstück zu verbinden. Auch hier kann eine Mehrzahl von zapfenförmigen Fortsätzen und eine entsprechende Mehrzahl von entsprechend positionierten Aussparungen verwendet werden. Wiederum sind Aussparungen und Fortsätze so ausgeführt, dass ein einfaches und kostengünstiges Verstemmen der Elemente möglich ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Klimawärmeübertragersystem eines Klimageräts eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimawärmeübertragersystem die folgenden Merkmale aufweist:
einen Klimawärmeübertrager mit einer Mehrzahl parallel angeordneter Rohre zum Führen eines Fluids, wobei der Klimawärmeübertrager in einem ersten Anschlussbereich über einen Endbereich der Rohre mit einem ersten im Vorhergehenden erläuterten Anschlusskasten fluidisch verbunden ist und in einem zweiten Anschlussbereich über einen weiteren Endbereich der Rohre mit einem zweiten im Vorhergehenden erläuterten Anschlusskasten fluidisch verbunden ist;
dem ersten Anschlusskasten, wobei der erste Anschlusskasten mit dem ersten Anschlussbereich verbunden ist und ausgebildet ist, um über eine erste Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung, die mit einem ersten Anschlussrohr eines Fluidkreislaufs des Klimageräts koppelbar ist, ein Fluid aus dem ersten Anschlussrohr aufzunehmen und in den Klimawärmeübertrager zu leiten; und
dem zweiten Anschlusskasten, wobei der zweite Anschlusskasten mit dem zweiten Anschlussbereich verbunden ist und ausgebildet ist, um über eine zweite Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung, die mit einem zweiten Anschlussrohr des Fluidkreislaufs des Klimageräts koppelbar ist, das Fluid aus dem Klimawärmeübertrager aufzunehmen und in das zweite Anschlussrohr zu leiten, wobei die zweite Durchgangsöffnung orthogonal in Bezug auf die erste Durchgangsöffnung ausgerichtet ist.
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Der Klimawärmeübertrager kann in Form eines Heizkörpers ausgebildet sein, also einen flachen Quader mit einer Frontseite und einer gegenüberliegenden Rückseite und zwei gegenüberliegenden Schmalseiten bilden. Die Rohre des Klimawärmeübertragers können beispielsweise als Flachrohre ausgebildet sein. Sie können in einer oder mehreren Lagen gleichmäßig voneinander beabstandet zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskasten verlaufen. Der Klimawärmeübertrager kann so in dem Fahrzeug angeordnet sein, dass die Rohre vertikal verlaufen, das Fluid also von einem unten liegenden Anschlusskasten zu einem oben liegenden Anschlusskasten führen oder umgekehrt. Der Klimawärmeübertrager kann mit den Anschlusskästen fluidisch verbunden sein, indem das Boden-Grundelement des ersten Anschlusskastens mit den Aussparungen auf den Endbereich der Rohre aufgesteckt ist und das Boden-Grundelement des zweiten Anschlusskastens mit den Aussparungen auf den weiteren, gegenüberliegenden, Endbereich der Rohre aufgesteckt ist. Bei den Endbereichen, die die Anschlussbereiche des Klimawärmeübertragers bilden, kann es sich um die gegenüberliegenden Bereiche des Klimawärmeübertragers handeln, die offene Rohrenden aufweisen. Beispielsweise kann die erste Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung zu der Frontseite des Klimawärmeübertragers hin ausgerichtet sein und die zweite Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung zu einer Schmalseite des Klimawärmeübertragers hin ausgerichtet sein. Entsprechend das hier vorgestellte Klimawärmeübertragersystem zwei verschiedene Ausführungsbeispiele des Adapterstücks.
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Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Fertigen eines Klimawärmeübertragersystems eines Klimageräts eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Aufschieben einer Mehrzahl von Aussparungen eines ersten fluiddurchlässigen Boden-Grundkörpers einen Übergang eines Fluids zwischen einem Klimawärmeübertrager und einem ersten Anschlusskasten auf einen Endbereich einer entsprechenden Mehrzahl parallel angeordneter Rohre eines ersten Anschlussbereichs eines Klimawärmeübertragers und Aufschieben einer Mehrzahl von Aussparungen eines zweiten fluiddurchlässigen Boden-Grundkörpers für einen Übergang eines Fluids zwischen dem Klimawärmeübertrager und einem zweiten Anschlusskasten auf einen Endbereich einer entsprechenden Mehrzahl parallel angeordneter Rohre eines zweiten Anschlussbereichs des Klimawärmeübertragers;
Fügen eines ersten mit dem ersten Boden-Grundkörper verbindbaren einstückigen länglichen Anschlusskasten-Grundkörpers mit dem ersten Boden-Grundkörper und Fügen eines zweiten mit dem zweiten Boden-Grundkörper verbindbaren einstückigen länglichen Anschlusskasten-Grundkörpers mit dem zweiten Boden-Grundkörper; und Fügen eines bereitgestellten ersten Adapterstücks für einen Übergang des Fluids zwischen dem ersten Anschlusskasten und einem Anschlussrohr eines Fluidkreislaufs des Klimageräts, wobei das erste Adapterstück eine Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung und eine Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung aufweist, mit dem ersten Boden-Grundkörper und/oder dem ersten Anschlusskasten-Grundkörper und Fügen eines bereitgestellten zweiten Adapterstücks für einen Übergang des Fluids zwischen dem zweiten Anschlusskasten und einem Anschlussrohr eines Fluidkreislaufs des Klimageräts, wobei das zweite Adapterstück eine Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung und eine Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung aufweist, mit dem zweiten Boden-Grundkörper und/oder dem zweiten Anschlusskasten-Grundkörper, um das Klimawärmeübertragersystem zu fertigen.
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Das Verfahren kann z. B. in einer CC-Werkzeugmaschine durchgeführt werden. Für den Schritt des Aufschiebens können die Dimensionen der Aussparungen und der Rohre so gewählt sein, dass die Aussparungen satt um die Rohre herum anliegen und die Boden-Grundkörper somit fest auf den Endbereichen der Rohre zum Aufsitzen kommen. Die Schritte des Fügens können z. B. über ein Verstemmen der Anschlusskasten-Grundkörper mit den Boden-Grundkörpern bzw. der Adapterstücke mit den Boden-Grundkörpern und/oder den Anschlusskasten-Grundkörpern erfolgen, wenn die Elemente mit entsprechenden zapfenförmigen Fortsätzen und Aussparungen versehen sind, wie oben beschrieben. Alternativ können die Schritte des Fügens auch erfolgen, indem ein Rand eines Elements über einen Rand eines weiteren Elements, mit dem es verbunden werden soll, umgeschlagen wird. Unabhängig von der gewählten Füge-Art wird das Verfahren jedoch so durchgeführt, dass alle zwischen den einzelnen Elementen des Klimawärmeübertragersystems hergestellten Verbindungen stets fluiddicht sind.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Vorderansicht eines Klimawärmeübertragersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2A bis 2G Ansichten eines Anschlusskastens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3A und 3B Ansichten eines Adapterstücks des Anschlusskastens aus 2A bis 2G; gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4A bis 4G Ansichten eines Anschlusskastens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Darstellung eines Adapterstücks des Anschlusskastens aus 4A bis 4G; gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Darstellung eines Boden-Grundkörpers des Anschlusskastens aus 4A bis 4G; gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Darstellung eines Anschlusskasten-Grundkörpers des Anschlusskastens aus 4A bis 4G; gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8A bis 8G Ansichten eines Anschlusskastens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9A und 9B Ansichten eines Adapterstücks des Anschlusskastens aus 8A bis 8G; gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10A und 10B Ansichten eines Boden-Grundkörpers des Anschlusskastens aus 8A bis 8G; gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11A und 11B Ansichten eines Anschlusskasten-Grundkörpers des Anschlusskastens aus 8A bis 8G; gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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12 eine weitere Vorderansicht des Klimawärmeübertragersystems aus 1 mit Maßangaben;
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13 eine Darstellung eines Klimawärmeübertragersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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14A bis 14C Ansichten eines Klimawärmeübertragersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
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Oft ist es notwendig, dass in einem Klimagerät die Anschlussrohre teils seitlich, teils stirnseitig angebracht werden. Dieser Variabilität eines Klimawärmeübertragersystems wird gemäß dem hier vorgestellten Ansatz eines Anschluss(kühlmittel)kastens mit variabler Anschlussrohranbindung für Klimawärmeübertrager genüge getan und anhand der nachfolgenden Figuren illustriert.
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1 zeigt in einer Vorderansicht ein Ausführungsbeispiel eines Klimawärmeübertragersystems 100 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz. Das Klimawärmeübertragersystem 100 kann in Verbindung mit einem Klimagerät in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Dieses Klimawärmeübertragersystem 100 weist unterschiedliche Fluidzu- bzw. -abgänge auf.
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Das Klimawärmeübertragersystem 100 umfasst einen Klimawärmeübertrager 110, einen ersten Anschlusskasten 120 und einen zweiten Anschlusskasten 130. Der Klimawärmeübertrager 110 weist eine Mehrzahl von parallel angeordneten Flachrohren 140 zum Führen eines Fluids zwischen dem ersten Anschlusskasten 120 und dem zweiten Anschlusskasten 130 auf. Der erste Anschlusskasten 120 und der zweite Anschlusskasten 130 sind jeweils modular aufgebaut und bestehen aus jeweils drei Teilen. Der erste Anschlusskasten 120 setzt sich aus einem Boden-Grundkörper 150, einem Anschlusskasten-Grundkörper 160 und einem Adapterstück 170A zusammen. Der zweite Anschlusskasten 130 setzt sich aus einem weiteren Boden-Grundkörper 150, einem weiteren Anschlusskasten-Grundkörper 160 und einem Adapterstück 170B zusammen. Aus der Darstellung in 1 ist ersichtlich, dass der erste Anschlusskasten 120 und der zweite Anschlusskasten 130 abgesehen von den jeweiligen Adapterstücken 170A, 170B aus identischen Einzelelementen bestehen.
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Die Adapterstücke 170A, 170B weisen je eine Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung (in 1 nicht gezeigt) und eine Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 auf, wobei die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 des Adapterstückes 170A entsprechend einer Stirnseite des Klimawärmeübertragersystems 100 ausgerichtet ist und die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 des Adapterstückes 170B entsprechend einer seitlichen Schmalseite des Klimawärmeübertragersystems 100 hin ausgerichtet ist. Entsprechend der Ausrichtung der jeweiligen Fluiddurchgangsöffnung 180 weist das Adapterstücks 70A eine größere Bauhöhe als das Adapterstück 170B auf. Über die jeweiligen Anschlussrohr-seitigen Fluiddurchgangsöffnungen 180 der Adapterstücke 170A, 170B kann das Klimawärmeübertragersystem 100 an Anschlussrohre eines Fluidkreislaufs des Klimageräts (in 1 nicht gezeigt) angeschlossen werden, um das Klimawärmeübertragersystem 100 mit Fluid, beispielsweise einem Kühlmittel, zu versorgen. Wie aus der Darstellung in 1 ersichtlich ist, ist das Adapterstück 170A für einen stirnseitigen Zu- bzw. Abgang des Fluids zu bzw. aus dem Klimawärmeübertragersystem 100 ausgelegt und das Adapterstück 170B für einen seitlichen Zu- bzw. Abgang des Fluids zu bzw. aus dem Klimawärmeübertragersystem 100 ausgelegt.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Klimawärmeübertragersystems 100 wird der variable Anschlusskasten 120, 130 bei einem einfach durchströmten Heizkörper bzw. Wärmeübertrager 110 verwendet. Hier erfolgt ein Kühlmitteleintritt unten, also durch die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 des Adapterstücks 160A des ersten Anschlusskastens 120, und ein Kühlmittelaustritt oben, also durch die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 170 des Adapterstücks 160B des zweiten Anschlusskastens 130. Eine Umlenkung des Kühlmittels im Heizkörper bzw. Wärmeübertrager 110 erfolgt hier nicht. Die Anschlussrohre liegen in der Regel außerhalb des Heiznetzes, deswegen ist hier eine „Übergabestelle” Anschlusskasten-Grundkörper 160 zu Adapter 170A, 170B außerhalb des Heiznetzes.
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2A bis 2G zeigen unterschiedliche Ansichten des Anschlusskastens 130 für einen seitlichen Fluidzugang bzw. -abgang aus 1 sowie der Einzelteile.
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2A zeigt eine perspektivische Darstellung des Anschlusskastens 130 mit Blick auf die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 des Adapterstücks 170B. Über kraft- und formschlüssige Verbindungen ist das Adapterstück 170B mit dem gewölbten Anschlusskasten-Grundkörper 160 und dem flachen Boden-Grundkörper 150 des Anschlusskastens 130 fluiddicht verbunden.
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Der Darstellungseinfachheit halber ist der Anschlusskasten 130 hier verkürzt dargestellt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform des Adapterstücks 170B weist die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 einen runden Querschnitt auf. Alternativ kann der Durchzug bzw. die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 auch oval gestaltet sein. Anstelle einer Durchgangsöffnung kann zum Fluiddurchlass auch eine einfache Lochung der Wand des Adapterstücks 170B realisiert werden. Der die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 bildende Durchzug kann wie in 2A dargestellt nach außen, alternativ aber auch nach innen gestaltet sein. Eine der Seite mit der Durchgangsöffnung gegenüberliegende Seite des Adapterstücks 170B ist offen und bildet eine Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung des Adapterstücks 170B, so dass ein Blick durch die Durchgangsöffnung 180 eine teilweise Innenansicht des Anschlusskastens 130 erlaubt. Aus der Darstellung in 2A ist ersichtlich, dass ein mit dem Adapterstück 170B verbundener Endbereich des Anschlusskasten-Grundkörpers 160 eine Aufweitung aufweist, die einem Umfang des Adapterstücks 170B entspricht, so dass aufgrund eines großen Durchgangsöffnungsquerschnitts ein möglichst störungsfreier Fluss des Fluids in den bzw. aus dem Anschlusskasten 130 realisiert werden kann.
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2B zeigt in einer weiteren perspektivischen Darstellung den Anschlusskastens 130 um etwa 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht. Hier ist neben der bereits erläuterten Aufweitung des Anschlusskasten-Grundkörpers 160 gut zu erkennen dass die kraft- und formschlüssigen Verbindungen der Einzelelemente des Anschlusskastens 130 über Zapfen-Verbindungen erreicht wurden. Die Verbindung der Einzelteile erfolgt im vorliegenden Fall durch zapfenförmige Fortsätze 200 des Adapterstücks 170B, die mit entsprechenden Aussparungen im Anschlusskasten-Grundkörper 160 und Boden-Grundkörper 150 verstemmt wurden. Bei dem in 2B gezeigten Design befinden sich die Fortsätze bzw. Verstemm-Zapfen 200 im Anschlusskasten-Grundkörper 160 und im Adapterstück 170B. Alternativ und in den Figuren nicht gezeigt kann die form- und kraftschlüssige Verbindung der Einzelteile über ein Umschlagens eines Randes erfolgen.
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2C zeigt den Anschlusskasten 130 in einer Vorderansicht, also mit Blick auf die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 und durch diese in ein Inneres des Anschlusskastens 130.
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2D zeigt den Anschlusskasten 130 in einer Rückansicht.
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2E zeigt den Anschlusskasten 130 in einer Seitenansicht.
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2F zeigt den Anschlusskasten 130 in einer Draufsicht von oben.
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2G zeigt den Anschlusskasten 130 in einer Draufsicht von unten. Gut zu erkennen sind hier Schlitze 210 für einen Übergang des Fluids aus dem (hier nicht gezeigten) Heizkörper durch den Boden-Grundkörper 150 in den Anschlusskasten 130. Ebenfalls sichtbar ist in dieser Darstellung eine Mehrzahl von Aussparungen 220 in dem Boden-Grundkörper 150, durch die Zapfen der anderen Einzelteile des Anschlusskastens 130 geführt sind, um alle Einzelteile fest miteinander zu verbinden.
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3A zeigt eine perspektivische Darstellung des Adapterstücks 170B des Anschlusskastens der vorangegangen Figuren. In der Darstellung ist das Adapterstück 170B mit Blick auf eine Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung 300 gezeigt, mit der das Adapterstück 170B mit dem in der Darstellung nicht gezeigten Anschlusskasten-Grundkörper des oben erläuterten Anschlusskastens verbunden ist. Die Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung 300 wird durch Weglassen der gesamten Seitenwand des Adapterstücks 170B gebildet.
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Die Darstellung eine Mehrzahl der zapfenförmigen Fortsätze 200 des Adapterstücks 170B zur kraft- und formschlüssigen Verbindung mit einem Anschlusskasten-Grundkörper und einem ebenfalls hier nicht gezeigten Boden-Grundkörper.
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3B zeigt das Adapterstück 170B in einer weiteren perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180
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Das in den 3A und 3B gezeigte Adapterstück 170B für den seitlichen Fluidzu- bzw. -abgang weist eine niedrige Bauhöhe auf.
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4A bis 4G zeigen unterschiedliche Ansichten des Anschlusskastens 120 für einen stirnseitigen Fluidzugang bzw. -abgang aus 1 sowie der Einzelteile. Der in den 4A bis 4G gezeigte Anschlusskasten 120 entspricht dem anhand der 2A bis 2G erläuterten Anschlusskasten mit dem Unterschied, dass hier das anders ausgeformte Adapterstück 170A zum Einsatz kommt, um den stirnseitigen Fluidzugang zu dem Wärmeübertragersystem aus 1 zu ermöglichen.
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5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das Adapterstück 170A im Detail. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass hier die Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung 180 und die Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung 300 über Eck angeordnet sind, sich also in benachbarten und nicht in gegenüberliegenden Seitenwänden des Adapterstücks 170A befinden. So kann das Fluid fronseitig in den Anschlusskasten aufgenommen und durch das Adapterstück 170A um etwa 90 Grad umgeleitet werden, um durch den Anschlusskasten gleichmäßig verteilt durch den angebundenen Wärmetauscher strömen zu können.
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6 zeigt eine perspektivische Darstellung des Boden-Grundkörpers 150 des anhand der 4A bis 4G erläuterten Anschlusskastens. Die Darstellung zeigt die Schlitze 210 für den Fluidübergang zwischen dem Boden-Grundkörper 150 und dem damit verbunden und hier nicht gezeigten Anschlusskasten-Grundkörper. In einem Randbereich des Boden-Grundkörpers 150 ist eine Mehrzahl von Aussparungen 220 zum Aufnehmen von Zapfen des Anschlusskasten-Grundkörpers angeordnet. Eine schmale Randseite des Boden-Grundkörpers 150 weist eine Umbiegung auf, in der ebenfalls – in der Darstellung nicht zu sehen – Aussparungen angeordnet sind, damit der Boden-Grundkörper 150 hier über die zapfenförmigen Fortsätze des in 5 gezeigten Adapterstücks mit diesem verbunden werden kann.
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7 zeigt eine perspektivische Darstellung des Anschlusskasten-Grundkörpers 160 des anhand der 4A bis 4G erläuterten Anschlusskastens. An einem unteren Rand weist dieses Ausführungsbeispiel des Anschlusskasten-Grundkörpers 160 eine Mehrzahl der zapfenförmigen Fortsätze 200 auf, über die der Anschlusskasten-Grundkörper 160 mit dem Boden-Grundkörper aus 6 verbunden werden kann. An einem Seitenrand weist dieses Ausführungsbeispiel des Anschlusskasten-Grundkörpers 160 eine Mehrzahl der Aussparungen 220 auf, über die der Anschlusskasten-Grundkörper 160 mit dem Adapterstück aus 5 verbunden werden kann.
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Die anhand der vorangegangenen Figuren erläuterte Zapfen-Aussparung-Verbindung der Einzelteile des jeweiligen Anschlusskastens erfolgt durch Verstemmen der Zapfen mit den Aussparungen zur Bildung einer kraft- und formschlüssigen fluiddichten Verbindung.
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Bei dem in dem 4A bis 7 gezeigten Anschlusskasten 120 sind der Anschlusskasten-Grundkörper 160 und der Boden-Grundkörper 150 baugleich mit dem Anschlusskasten-Grundkörper 160 und dem Boden-Grundkörper 150 des Anschlusskastens 130 aus 2A bis 3B. Die Anschlusskästen 120 und 130 unterscheiden sich somit lediglich in dem jeweils verwendeten Adapterstück 170B bzw. 170A. Das Adapterstück 170A weist gegenüber dem Adapterstück 170B eine größere Bauhöhe auf.
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8A bis 11B zeigen Ansichten von Einzelteilen und einer Gesamtanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines modularen Anschlusskastens 120 für ein Wärmetauschersystem. Das in den Darstellungen gezeigte Ausführungsbeispiel des Anschlusskastens 120 entspricht dem Ausführungsbeispiel des Anschlusskastens 120 für einen stirnseiteigen Zu- oder Abgang aus den 4A bis 7 mit dem Unterschied, dass hier die Anordnung der zapfenförmigen Fortsätze bzw. Verstemm-Zapfen 200 und der Aussparungen 220 an den jeweiligen Einzelteilen geändert ist.
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Insbesondere in den 9A bis 11B ist gut ersichtlich, dass bei dem hier vorliegenden Design des Anschlusskastens 120 das Adapterstück 170A lediglich Aussparungen 220 aufweist und der Anschlusskasten-Grundkörper 160 lediglich Verstemm-Zapfen 200 aufweist, während der Boden-Grundkörper 150 sowohl mit Verstemm-Zapfen 200 als auch mit Aussparungen 220 versehen ist.
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Selbstverständlich könnte die in den 8A bis 11B vorgestellte Anordnung der zapfenförmigen Fortsätze 200 und Aussparungen 220 ebenso bei einem seitlichen Abgang realisiert werden (nicht dargestellt).
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12 zeigt das Klimawärmeübertragersystem 100 aus 1 wiederum in einer Vorderansicht mit beispielhaften Maßangaben der Geometriebereiche. Eine Netzbreite 1200 des Wärmetauschers beträgt 100 bis 300 mm, eine Gesamtbreite 1210 des Klimawärmeübertragersystems 100 120 bis 330 mm, eine Netzhöhe 1220 des Wärmetauschers 100 bis 250 mm und eine Gesamthöhe 1230 des Klimawärmeübertragersystems 100 120 bis 270 mm.
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Anhand der nachfolgenden Figuren seien Klimawärmeübertragersysteme mit identischen Fluidzugängen bzw. -abgängen erläutert.
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13 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des Klimawärmeübertragersystems 100. Aus der Darstellung in 13 ist gut ersichtlich, dass dieses Ausführungsbeispiel des Klimawärmeübertragersystems 100 einen stirnseitigen Zugang und ebenso einen stirnseitigen Abgang für das Fluid aufweist. Zu- und Abgang befinden sich mit Blick auf die Frontseite des Klimawärmeübertragersystems 100 links. Wie aus den in der Zeichnung dargestellten Richtungspfeilen ersichtlich ist, ist das Klimawärmeübertragersystem 100 für einen Zugang des Fluids unten und einen Abgang des Fluids oben ausgelegt. Um den fronseiteigen Zu- und Abgang zu ermöglichen, wird jeweils ein Adapterstück 170A gemäß 4A bis 9B verwendet.
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14A bis 14C zeigen Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels des Klimawärmeübertragersystems 100.
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14A zeigt das Klimawärmeübertragersystem 100 in einer perspektivischen Darstellung. Aus 14A ist gut ersichtlich, dass dieses Ausführungsbeispiel des Klimawärmeübertragersystems 100 einen seitlichen Zugang und ebenso einen seitlichen Abgang für das Fluid aufweist. Das heißt, sowohl Zu- als auch Abgang sind in einer Ebene mit einer Schmalseite des Wärmeübertragers 110 angeordnet. Auch hier befinden sich mit Blick auf die Frontseite des Klimawärmeübertragersystems 100 Zu- und Abgang links. Und auch hier erfolgt der Zugang des Fluids unten und der Abgang des Fluids oben am Gerät, wie es wiederum durch geeignete Richtungspfeile gekennzeichnet ist. Um den seitlichen Zu- und Abgang zu ermöglichen, wird bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils ein Adapterstück 170B gemäß 2A bis 3B verwendet.
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14B zeigt das Klimawärmeübertragersystem 100 aus 14A in einer Frontansicht.
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14C zeigt das Klimawärmeübertragersystem 100 aus 14A in einer Seitenansicht mit Blick auf die Anschlussrohr-seitigen Fluiddurchgangsöffnungen 180 der Adapterstücke 170B
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Für die in den 13 bis 14C gezeigten Ausführungsbeispiele des Klimawärmeübertragersystems 100 werden sowohl für den stirnseitigen Abgang als auch den seitlichen Abgang als Basis für sämtliche Anschlusskästen die oben erläuterten Anschlusskasten-Grundkörper und Boden-Grundkörper verwendet. Das heißt, Anschlusskasten-Grundkörper und Boden-Grundkörper sind bei beiden Ausführungsbeispielen identisch. Lediglich das Adapter-Stück 170A bzw. 170B wird je nach Zu- bzw. Abgang der – in den Figuren nicht gezeigten – Anschlussrohre passend eingesetzt.
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Für eine Montage der Einzelteile der im Vorhergehenden erläuterten Anschlusskästen 120, 130 gibt es verschiedene mögliche Fertigungsabläufe.
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Beispielsweise können jeweils die Einzelteile, also der Boden-Grundkörper 150, der Anschlusskasten-Grundkörper 160 und das Adapterstück 170A bzw. 170B, komplett vormontiert und anschließend auf die Flachrohre 140 im Heiznetz geschoben werden.
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Alternativ kann zuerst der Boden-Grundkörper 150 auf die Flachrohre 140 geschoben werden. Danach können der Anschlusskasten-Grundkörper 160 und der Adapter 170A bzw. 170B komplettiert werden. Bei diesem Fertigungsablauf können die Flachrohre 140 im Boden 150 noch ausgerichtet werden und es besteht über eine Sichtkontrolle Gewissheit, dass alle Flachrohre 140 sich ordnungsgemäß im Boden befinden, bevor der Anschlusskasten-Grundkörper 160 in Form eines Deckels aufgesetzt wird.
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Die zwei möglichen Fertigungsabläufe sind, wie oben schon aufgeführt, für jeden Anschlusskasten 120, 130 identisch. Dabei ist das verwendete Boden- und Anschluss- bzw. Kühlmittelkastenwerkzeug immer dasselbe. Abhängig vom Rohrverlauf wird für jeden Anschlusskasten 120, 130 eines des beiden unterschiedlichen „Adapter-Stücke” 170A, 170B verwendet.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Klimawärmeübertragersystem
- 110
- Klimawärmeübertrager
- 120
- erster Anschlusskasten
- 130
- zweiter Anschlusskasten
- 140
- Flachrohr
- 150
- Boden-Grundkörper
- 160
- Anschlusskasten-Grundkörper
- 170A
- erstes Adapterstück
- 170B
- zweites Adapterstück
- 180
- Anschlussrohr-seitige Fluiddurchgangsöffnung
- 200
- zapfenförmiger Fortsatz
- 210
- Schlitz
- 220
- Aussparung
- 300
- Anschlusskasten-seitige Fluiddurchgangsöffnung
- 1200
- Netzbreite des Wärmetauschers
- 1210
- Gesamtbreite des Klimawärmeübertragersystems
- 1220
- Netzhöhe des Wärmetauschers
- 1230
- Gesamthöhe des Klimawärmeübertragersystems
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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