DE102013005806A1

DE102013005806A1 - Stutzenanbindung für Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102013005806A1
Application number: DE102013005806.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kalbacher; Rebecca Frey; Gerrit-Tobias Speidel; Alexander Korn; Heinz Bühl; Karl-Ernst Hummel; Ulrich Dehnen
Original assignee: Mann and Hummel GmbH; Modine Manufacturing Co
Current assignee: Mann and Hummel GmbH; Modine Manufacturing Co
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-10-09
Also published as: BR102014007953B1; US9618283B2; US20140300105A1; BR102014007953A2; IN2014DE00969A; CN104101250B; CN104101250A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stutzenanbindung für einen in einem Gehäuse (1) angeordneten Wärmetauscher (2), umfassend, ein Teil (3), das am Wärmetauscher (2) befestigt ist und ein anderes Teil (4), das einen Stutzenschaft (4a) aufweist, der durch eine Öffnung (10) im Gehäuse (1) hindurch, in einem Loch (3a) des einen Teils (3) sitzt und mit mindestens zwei Dichtungen (5, 6), wobei die erste Dichtung (5) eine Ringdichtung ist, die in einer Nut (4b) des Stutzenschafts (4a) sitzt.
Um über einen längeren Zeitraum eine verbesserte Dichtwirkung zu erreichen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Dichtung (6) eine Formdichtung ist, die zwischen der Öffnung (10), dem Stutzenschaft (4a) und dem einen Teil (3) angeordnet ist und dass die erste Dichtung (5) in dem Loch (3a) sitzt und zwischen dem Stutzenschaft (4a) und dem einen Teil (3) abdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stutzenanbindung für einen in einem Gehäuse angeordneten Wärmetauscher, umfassend, ein Teil, das am Wärmetauscher befestigt ist und ein anderes Teil, mit einem Stutzenschaft, der, durch eine Öffnung im Gehäuse hindurch sich erstreckend, in einem Loch des einen Teils angeordnet ist und mit mindestens zwei Dichtungen, wobei die erste Dichtung eine Ringdichtung ist, die in einer Nut des Stutzenschafts sitzt. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Wärmetauscheranordnung.
Aus DE 10 2009 039 569 A1 ist ein Gaskühler für einen Verbrennungsmotor bekannt, der diese Stutzenanbindung aufweist. Das eine Teil wird an einem Sammelkasten des Gaskühlers angelötet, der Gaskühler wird in das Gehäuse geschoben und das andere Teil der Stutzenanbindung wird, durch eine Öffnung im Gehäuse hindurch, in einem Loch des einen Teils eingeschraubt und befestigt. Die Nut mit der ersten Dichtung befindet sich am obersten Ende des Stutzenschafts.
Diese bekannte Stutzenanbindung ist vorteilhaft, weil mittels der Verbindung zwischen den zwei Teilen der Stutzenanbindung auch eine Festlegung des Wärmetauschers im Gehäuse erreicht wird.
Nachteilig ist jedoch die Ausgestaltung der Abdichtung, weil die zweite Dichtung an ihrer Innenseite mit dem einen Wärme tauschenden Mittel und an ihrer Außenseite mit dem anderen Wärme tauschenden Mittel in Kontakt kommt, wodurch die Dichtwirkung schnell nachlässt. Ferner stellt sich durch die Verschraubung der zwei Teile ein – wenn auch geringer – Bypass auf der Gasseite zwischen dem Gehäuse und dem Wärmetauscher ein, was nachteilig ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Stutzenanbindung für einen in einem Gehäuse angeordneten Wärmetauscher mit den eingangs angegebenen Merkmalen derart weiterzubilden, dass die Dichtwirkung verbessert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung wird mit einer Stutzenanbindung erreicht, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Eine Wärmetauscheranordnung ist gemäß Patentanspruch 16 mit der Stutzenanbindung ausgestattet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Dichtung eine Formdichtung ist, die zwischen der Öffnung, dem Stutzenschaft und dem ersten Teil abdichtet und dass die erste Dichtung in dem Loch sitzt und zwischen dem Stutzenschaft und dem einen Teil abdichtet. Die zweite Dichtung ist oberhalb der ersten Dichtung angeordnet.
Insbesondere deshalb, weil die Formdichtung auch zu dem einen Teil hin abdichtet, wird erreicht, dass sich die Dichtungen jeweils nur in Kontakt mit einem Wärme tauschenden Mittel befinden, weshalb deren Wirksamkeit, auch über einen längeren Zeitraum gesehen, verbessert ist. Auch die Verlegung der Nut mit der ersten Dichtung in den unteren Bereich des Stutzenschafts, mit dem dieser in dem Loch des ersten Teils sitzt, trägt zu der verbesserten Wirkung bei.
Die Ringdichtung ist vorzugsweise eine O-Ringdichtung, also mit etwa rundem Querschnitt. Die Formdichtung, die auch ringförmig ausgebildet ist, hat vorzugsweise einen etwa L-förmigen Querschnitt. Der eine Schenkel des L dichtet zum Stutzenschaft hin ab. Das distale Ende desselben Schenkels dichtet zum ersten Teil hin ab. Der andere Schenkel dichtet zur Öffnung hin bzw. nach außen hin ab. Dabei kann das distale Ende des anderen Schenkels an einer Umrandung der Öffnung anstoßen.
Die Formdichtung kann beispielsweise auch einen C- oder U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die offene Querschnittsseite der Formdichtung zur Öffnung hinzeigen und die geschlossene Seite am Stutzenschaft liegen sollte.
Ein Bund am Stutzenschaft liegt auf der Umrandung auf und begrenzt gleichzeitig die Einsetztiefe des anderen Teils in dem einen Teil der Stutzenanbindung, wodurch auch die Einspannkräfte der Formdichtung nicht über eine unzulässige Höhe hinaus ansteigen können.
Weitere Merkmale befinden sich in den abhängigen Patentansprüchen 2–15, die als an dieser Stelle niedergeschrieben anzusehen sind.
Die Merkmale und ihre Wirkungen ergeben sich auch aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Figurenkurzbeschreibung
Die 1 zeigt lediglich prinzipiell einen Schnitt durch die Stutzenanbindung und den Wärmetauscher im Gehäuse in einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die 2 zeigt einen geeigneten Wärmetauscher.
Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel.
Die 4 zeigt eine Stutzenanbindung mit einem abgewinkelten Stutzen.
Das Gehäuse 1 kann beispielsweise das Saugrohr 1 einer Brennkraftmaschine sein, durch welches komprimierte Ladeluft strömt, um im Wärmetauscher 2 gekühlt zu werden, bevor sie einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine zugeführt wird. Zu diesem Zweck muss die Ladeluft LL in das Saugrohr 1 einströmen und nach Durchströmung des Wärmetauschers 2 auch wieder ausströmen können, was jedoch aus den prinzipiellen Darstellungen ebenfalls nicht ersichtlich ist.
Natürlich kann es sich auch um ein anderes Gas handeln, welches gekühlt werden soll und auch um einen anderen Wärmetauscher, der in einem anderen Gehäuse 1 angeordnet ist.
Der Wärmetauscher 2 der gezeigten Ausführungsbeispiele weist einen Stapel aus Plattenpaaren 22 und dazwischen angeordneten Wellrippen 23 auf, durch die die erwähnte Ladeluft LL strömen muss. Auf dem Stapel befindet sich eine Deckplatte 20. Als Kühlmittel dient eine Flüssigkeit, die durch eine Stutzenanbindung und durch die Plattenpaare 22 strömt (2).
In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich um ein Saugrohr 1 aus Kunststoff. Auch das andere Teil 4 der Stutzenanbindung, nämlich der Stutzen 4 mit seinem Stutzenschaft 4a, ist ein Kunststoffteil.
Hingegen ist das eine Teil 3 der Stutzenanbindung ein Anschlussblock 30 aus Metall, der auf der Deckplatte 20 des Stapels dicht und fest verbunden, vorzugsweise angelötet ist.
Das Saugrohr 1 weist zwei Öffnungen 10 auf. In jeder Öffnung 10 befindet sich die Stutzenanbindung, die nachfolgend näher beschrieben wird.
Da der Anschlussblock 30 mit zwei Durchgangsöffnungen 31 bzw. mit zwei Löchern 3a ausgerüstet wurde und der Anschlussblock 30 das erwähnte eine Teil 3 der Stutzenanbindung darstellt, kann hier das eine Teil 3 für zwei Stutzenanbindungen genutzt werden.
Der Wärmetauscher 2 mit dem aufgelöteten Anschlussblock 30 wird in das Saugrohr 1 geschoben, sodass die zwei Löcher 3a bzw. die zwei Durchgangsöffnungen 31 exakt unterhalb der erwähnten Öffnungen 10 im Saugrohr 1 zu liegen kommen. Im Anschlussblock 30 befinden sich (acht) Gewindesacklöcher 31 (2). Das Saugrohr 1 weist weitere nicht gezeigte acht Durchgangsöffnungen auf, die mit den Gewindesacklöchern 31 korrespondieren, sodass ebenfalls nicht gezeigte Schrauben durch die Durchgangsöffnungen hindurch in die Gewindesacklöcher 31 eingeschraubt werden können, um eine geeignete Befestigung des Wärmetauschers 2 im Saugrohr 1 zu erreichen.
Dann werden die zwei anderen Teile, nämlich die zwei Stutzen 4, hergenommen. Zunächst wird eine zweite Dichtung 6, nämlich eine Formdichtung 6, auf den Stutzenschaft 4a der Stutzen 4 geschoben. Die Formdichtung 6 weist im Ausführungsbeispiel einen etwa L-förmigen Querschnitt auf. Die Stutzen 4 besitzen in dem Stutzenschaft 4a eine Nut 4b, in die die erste Dichtung 5, nämlich eine O-Ringdichtung, eingelegt wird.
Gemäß 1 werden die Stutzen 4 in die zugeordneten Öffnungen 10 beispielsweise eingeschraubt oder anderweitig befestigt, was nicht genau dargestellt wurde.
In der Endposition der Stutzen 4 steckt der Stutzenschaft 4a mit der O-Ringdichtung 5 in der Durchgangsöffnung 31 des Anschlussblocks 30. In dieser Position liegt ein Bund 4c des Stutzens 4 an einer Umrandung 11 der Öffnung 10 an.
Die Formdichtung 6 wird in dieser Position mit einer zulässigen Presskraft belastet, um ihre Funktion erfüllen zu können.
Wie die 1, 3 und 4 zeigen, liegt ein distales Ende des einen (vertikalen) Schenkels der Formdichtung 6 fest auf dem Anschlussblock 30 und verhindert, dass die Ladeluft LL zwischen dem Kunststoffgehäuse 1 und dem metallischen Anschlussblock 30 bis an den Stutzen 4 heranströmen kann. Gleichzeitig verhindert die Formdichtung 6 mit ihrem anderen (horizontalen) Schenkel, dass die Ladeluft nach außen entweichen und über einen oberen Weg an den Stutzen 4 gelangen kann, was die 1, 3 und 4 ebenfalls deutlich zeigen.
Da die Ladeluft nicht an den Stutzen 4 heranströmen kann, kommt auch die andere Seite der O-Ringdichtung 5 – in den 1, 3 und 4 deren obere Seite – nicht in Kontakt mit der Ladeluft LL. Die untere Seite der O-Ringdichtung 5 steht hingegen im Kontakt mit dem Kühlmittel.
Da der Stutzen 4 mit seinem unteren Stutzenschaft 4a lediglich nach Art eines Steckstutzens in der Durchgangsöffnung 31 des Anschlussblocks 30 steckt, kann das Kühlmittel, das durch die Durchbrüche 21 strömt, bis zur erwähnten unteren Seite der O-Ringdichtung 5 gelangen, jedoch nicht darüber hinaus. Deshalb kann auch das Kühlmittel nicht bis zur auf der Luftseite abdichtenden Formdichtung 6 vordringen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 wurde eine andere Art der Befestigung dargestellt und außerdem wurden die beiden Stutzen 4 zu einem gemeinsamen Bauteil 12 zusammengefasst, welches mittels Schrauben 13 in im Saugrohr 1 ausgebildeten Gewindelöchern 14 befestigt wird. Das gemeinsame Bauteil 12 bildet in diesem Fall das andere Teil 4. Man kann sagen, dass das gemeinsame Bauteil 12 dadurch geschaffen wurde, dass die oben erwähnten Bunde 4c an den Stutzen 4 als gemeinsame, bzw. als verbindende Wand ausgebildet wurden. Wie aus 3 ersichtlich sein sollte, sind im Bereich der Schrauben 13 keine weiteren Abdichtungen erforderlich, weil die Formdichtung 6 auch die dort nötige Dichtwirkung übernimmt. Wegen fehlender Bezugszeichen in 3 kann auf 1 verwiesen werden.
Die Ausführungen gemäß der 3 oder 4 (siehe unten) haben gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik den weiteren Vorteil, dass die Verspannung der Teile 3 und 4, die im Zuge des Einbaus des Wärmetauschers in das Gehäuse (Saugrohr 1) vorzunehmen ist, nicht zu dem vorne angesprochenen gasseitigen Bypass führt und zwar, unten, zwischen dem Gehäuse 1 und dem Wärmetauscher 2, der im Stand der Technik entweder hingenommen oder aufwendig abgedichtet werden muss.
Die 4 zeigt eine Ausführung mit einem abgewinkelten Stutzen 4. Die Befestigung erfolgt hier ebenfalls mittels Verschraubung 13, die durch den Bund 4c des Stutzens 4 in die Umrandung 11 der Öffnung 10 ausgeführt ist, was mittels der beiden vertikalen Strich-Punkt-Linien angedeutet sein soll. Natürlich ist auch eine nicht gezeigte Ausführung wie 3 mit zwei abgewinkelten Stutzen 4 vorhanden.
Sollte die Wirkung der Ringdichtung 5 nach einem extrem langen Zeitraum trotzdem nachlassen, wäre die Funktion der Anordnung zunächst nicht beeinträchtigt, weil das Kühlmittel dann – wie beim Stand der Technik – von der zweiten Dichtung 6 (Formdichtung) aufgehalten werden würde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009039569 A1 [0002]

Claims

Stutzenanbindung für einen in einem Gehäuse (1) angeordneten Wärmetauscher (2), umfassend, ein Teil (3), das am Wärmetauscher (2) befestigt ist und ein anderes Teil (4), das einen Stutzenschaft (4a) aufweist, der, durch eine Öffnung (10) im Gehäuse (1) hindurch sich erstreckend, in einem Loch (3a) des einen Teils (3) sitzt und mit mindestens zwei Dichtungen (5, 6), wobei die erste Dichtung (5) eine Ringdichtung ist, die in einer Nut (4b) des Stutzenschafts (4a) sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (6) eine Formdichtung ist, die zwischen der Öffnung (10), dem Stutzenschaft (4a) und dem einen Teil (3) angeordnet ist und dass die erste Dichtung (5) in dem Loch (3a) sitzt und zwischen dem Stutzenschaft (4a) und dem einen Teil (3) abdichtet.
Stutzenanbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (6) oberhalb der ersten Dichtung (5) angeordnet ist.
Stutzenanbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Teil (3) ein Anschlussblock (30) ist, der an einer Deckplatte (20) des Wärmetauschers befestigt ist und der eine das Loch (3a) bildende Durchgangsöffnung (31) aufweist, in der der Stutzenschaft (4a) mit der ersten Dichtung (5) sitzt.
Stutzenanbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Teil (3) ein Anschlussblock (30) ist, der an einer Deckplatte (20) des Wärmetauschers befestigt ist und der als gemeinsames Teil (3) für zwei oder mehrere andere Teile (4) mit zwei oder mehreren Durchgangsöffnungen (31) darstellenden Löchern (3a) ausgebildet ist.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) einen Stapel aus Plattenpaaren (22) und Wellrippen (23) und die Deckplatte (20) aufweist, wobei die Platten miteinander strakende Durchbrüche (21) aufweisen, die einen Innenraum der Plattenpaare hydraulisch verbinden und von Räumen mit den Wellrippen trennen.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung des Anschlussblocks (30) mit den Durchbrüchen hydraulisch verbunden ist.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (5) an ihrer einen Seite zu dem einen Wärme tauschenden Mittel hin, beispielsweise Wasser, abdichtet und an ihrer anderen Seite nicht in Kontakt mit einem Wärme tauschenden Mittel ist.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die zweite Dichtung (6) an ihrer einen Seite zu einem anderen Wärme tauschenden Mittel hin, beispielsweise Ladeluft, abdichtet und an ihrer anderen Seite nicht in Kontakt mit einem Wärme tauschenden Mittel ist.
Stutzenanbindung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Seiten der ersten Dichtung (5) zur zweiten Dichtung (6) hinzeigend angeordnet ist und die andere Seite der zweiten Dichtung (6) am Stutzenschaft anliegt.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdichtung (5) eine O-Ringdichtung ist und die Formdichtung (6) beispielsweise einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Schenkel des L zum Stutzenschaft hin abdichtet und dass ein distales Ende desselben Schenkels sich durch die Öffnung (10) erstreckt und zum ersten Teil (3) hin abdichtet.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er andere Schenkel zur Öffnung hin bzw. nach außen abdichtet.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein distales Ende des anderen Schenkels an einer Umrandung (11) der Öffnung (10) anstößt.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bund (4c) am Stutzenschaft auf der Umrandung (11) aufliegt und die Einsetztiefe des anderen Teils (4), bzw. des Stutzens (4), in dem einen Teil (3) der Stutzenanbindung begrenzt, wodurch die auf die Formdichtung (6) wirkenden Einspannkräfte nicht über eine unzulässige Höhe ansteigen.
Stutzenanbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei andere Teile bzw. zwei Stutzen (4) zu einem gemeinsamen Bauteil (12) zusammengefasst sind.
Wärmetauscheranordnung, die einen Stapel aus Platten (22) und Rippen (23) aufweist, der in einem Gehäuse (1) aus Kunststoff angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Stutzenanbindung gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche.