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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizgerät, welches beispielsweise als als Standheizung oder als Zuheizer eingesetzt werden kann und einen Heizbereich zur Bereitstellung von Wärmeenergie, vorzugsweise durch Verbrennung eines Brennstoff/Luft-Gemisches, sowie eine Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von im Heizbereich bereitgestellter Wärmeenergie auf ein Wärmeträgermedium umfasst.
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Derartige Fahrzeugheizgeräte sind im Allgemeinen so aufgebaut, dass die Wärmetauscheranordnung an einen Wärmeträgermediumströmungskreislauf, im Allgemeinen den Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, angeschlossen werden kann, so dass das im Fahrbetrieb auch eine Brennkraftmaschine durchströmende, im Allgemeinen flüssige Kühlmittel bzw. Wärmeträgermedium auch einen in der Wärmetauscheranordnung gebildeten Wärmeträgermediumströmungsraum durchströmen kann und dabei Wärme aufnehmen kann. Es besteht somit die Möglichkeit, bei nicht betriebener Brennkraftmaschine durch das Fahrzeugheizgerät das im Kühlmittelkreislauf vorhandene Wärmeträgermedium zu erwärmen und die darin transportierte Wärme auf die beispielsweise in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft zu übertragen. Im Arbeitsbetrieb der Brennkraftmaschine kann das Fahrzeugheizgerät dazu genutzt werden, zusätzlich Wärme auf das Wärmeträgermedium, also die Kühlflüssigkeit, zu übertragen, um eine schnellere Erwärmung der Brennkraftmaschine bzw. auch eines Fahrzeuginnenraums zu erreichen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugheizgerät derart auszugestalten, dass es bei hoher Variabilität in einfacher Art und Weise an einen Wärmeträgermediumkreislauf eines Fahrzeugs angeschlossen werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeugheizgerät, umfassend einen Heizbereich zur Bereitstellung von Wärmeenergie, eine Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von im Heizbereich bereitgestellter Wärmeenergie auf ein Wärmeträgermedium, wobei die Wärmetauscheranordnung einen Wärmeträgermediumströmungsraum zur Durchströmung durch das zu erwärmende Wärmeträgermedium aufweist, wobei das Wärmeträgermedium an einem Wärmeträgermediumeintritt in den Wärmeträgermediumströmungsraum eintritt und an einem Wärmeträgermediumaustritt aus dem Wärmeträgermediumströmungsraum austritt, eine Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe mit einem ersten Strömungskreislaufanschlussbereich und einem zweiten Strömungskreislaufanschlussbereich zum Anschluss der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe an einen Wärmeträgermediumströmungskreislauf eines Fahrzeugs und mit einem ersten Wärmeträgeranschlussbereich zum Anschluss an den Wärmeträgermediumeintritt und einem zweiten Wärmeträgeranschlussbereich zum Anschluss an den Wärmeträgermediumaustritt, sowie wenigstens ein Sicherungsorgan zum Sichern der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe an dem Fahrzeugheizgerät.
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Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten Fahrzeugheizgerät ist als Schnittstelle zwischen der Wärmetauscheranordnung und einem Strömungskreislauf des Wärmeträgermediums die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe vorgesehen. Diese Baugruppe kann, je nach Fahrzeug, in welches das Heizgerät integriert werden soll bzw. je nach Ausgestaltung des Wärmeträgermediumströmungskreislaufs, adaptiert ausgewählt werden, so dass weitergehende Anpassungsmaßnahmen in anderen Bereichen des Fahrzeugheizgeräts an sich nicht erforderlich sind. Dies vereinfacht die Kombination ein- und desselben Heizgerätetyps mit verschiedensten Fahrzeugen bzw. verschieden konfigurierten Wärmeträgermediumströmungskreisläufen lediglich durch Auswahl einer hierfür geeigneten und entsprechend adaptierten Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe.
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Um in einfacher Art und Weise die Anbindung der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe an den Wärmetauscher realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass der erste Wärmetauscheranschlussbereich oder der Wärmeträgermediumeintritt, vorzugsweise der erste Wärmetauscheranschlussbereich, einen in eine erste Anschlussöffnung fluiddicht einzusetzenden oder eingesetzten ersten Anschlussstutzen umfasst, oder/und dass der zweite Wärmetauscheranschlussbereich oder der Wärmeträgermediumaustritt, vorzugsweise der zweite Wärmetauscheranschlussbereich, einen in eine zweite Anschlussöffnung fluiddicht einzusetzenden oder eingesetzten zweiten Anschlussstutzen umfasst. Dabei kann eine Verbindung durch Ineinandereinstecken in einfacher Weise realisiert werden, wenn der erste Anschlussstutzen und der zweite Anschlussstutzen sich zueinander im Wesentlichen parallel erstrecken.
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Um die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe durch das Sicherungsorgan in einfacher Art und Weise bezüglich des Fahrzeugheizgeräts bzw. anderer Komponenten desselben sichern zu können, wird vorgeschlagen, dass an einer Gehäusekomponente ein erster Sicherungsabschnitt mit einer ersten Sicherungsorganaufnahmeöffnung vorgesehen ist, dass an der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe ein zweiter Sicherungsabschnitt mit einer zweiten Sicherungsorganaufnahmeöffnung vorgesehen ist und dass das Sicherungsorgan zum Sichern der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe in die erste Sicherungsorganaufnahmeöffnung und die zweite Sicherungsorganaufnahmeöffnung eingreifend zu positionieren oder positioniert ist. Dabei können die beiden Sicherungsabschnitte dann in einfacher Art und Weise so bezüglich einander positioniert werden, dass das Sicherungsorgan in den diese aufnehmenden Sicherungsorganaufnahmeöffnungen platziert werden kann, wenn der erste Sicherungsabschnitt an der Gehäusekomponente sich im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsrichtung des ersten Anschlussstutzens und des zweiten Anschlussstutzens erstreckt.
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Um eine definierte Positionierung der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe nicht nur beispielsweise durch in Öffnungen eingesetzte Stutzen zu generieren, wird weiter vorgeschlagen, dass an der Gehäusekomponente wenigstens ein Widerlagerbereich zur Abstützung eines Abstützbereichs der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe in wenigstens einer Abstützrichtung vorgesehen ist. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass an der Gehäusekomponente ein erster Widerlagerbereich zur Abstützung eines ersten Abstützbereichs in einer ersten Abstützrichtung und ein zweiter Widerlagerbereich zur Abstützung eines zweiten Abstützbereichs in einer von der ersten Abstützrichtung sich unterscheidenden zweiten Abstützrichtung vorgesehen sind.
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Um bei Herstellung der Anschlussverbindung durch Einsetzen von Anschlussstutzen in Anschlussöffnungen auch die erforderliche Abstützwechselwirkung erzeugen zu können, wird vorgeschlagen, dass die erste Abstützrichtung im Wesentlichen orthogonal zur zweiten Abstützrichtung ist, oder/und dass die erste Abstützrichtung im Wesentlichen orthgonal zu einer Erstreckungsrichtung des ersten Anschlussstutzens und des zweiten Anschlussstutzens ist, oder/und dass die zweite Abstützrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung des ersten Anschlussstutzens und des zweiten Anschlussstutzens ist.
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Der Aufbau des erfindungsgemäßen Fahrzeugheizgeräts kann weiter dadurch vereinfacht werden, dass der erste Sicherungsabschnitt einen Widerlagerbereich bereitstellt, so dass im ersten Sicherungsabschnitt eine Verschmelzung mehrerer Funktionen realisiert ist.
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Die Gehäusekomponente kann einen vorzugsweise aus Kunststoffmaterial hergestellten Gehäusedeckel umfassen und kann in Zuordnung zu jedem Anschlussstutzen eine Anschlussstutzendurchgriffsaussparung aufweisen. Um in besonders einfacher Art und Weise die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe gegen Loslösen zu sichern, wird vorgeschlagen, dass das Sicherungsorgan einen Sicherungsbolzen, vorzugsweise eine Sicherungsbolzen/Sicherungsdübel-Einheit umfasst.
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Die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe kann zur Anpassung an verschiedene Umgebungen wenigstens eine Strömungsbeeinflussungseinheit aufweisen. Eine derartige Strömungsbeeinflussungseinheit kann beispielsweise in Form einer Strömungspumpe aufgebaut sein, durch welche alternativ oder zusätzlich zu einer beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Kühlmittelpumpe das Wärmeträgermedium zur Strömung angetrieben werden kann. Eine derartige Strömungsbeeinflussungseinheit könnte auch ein Strömungsventil umfassen, durch welches eine definierte Strömungsrichtung vorgegeben wird oder bestimmte Bereiche zur Durchströmung freigegeben bzw. gegen Durchströmung gesperrt werden können.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 in prinzipartiger Darstellung eine Seitenansicht eines mit einer Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe ausgebildeten Fahrzeugheizgeräts;
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2 eine Draufsicht auf das Heizgerät der 1 in Blickrichtung II in 1;
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3 eine prinzipartige Schnittdarstellung des Heizgeräts der 1;
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4 vergrößert den Bereich IV in 3;
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5 eine weitere, teilweise vereinfacht dargestellte Schnittdarstellung des Fahrzeugheizgeräts der 1, geschnitten längs einer Linie V-V in 4.
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In den Figuren ist ein Fahrzeugheizgerät allgemein mit 10 bezeichnet. Das im dargestellten Beispiel brennstoffbetriebene Fahrzeugheizgerät umfasst einen Heizbereich 12, in welchen Brennstoff und Verbrennungsluft eingespeist werden und das daraus generierte Gemisch verbrannt wird. Die im Heizbereich 12, welcher beispielsweise nach Art eines Verdampferbrenners aufgebaut sein kann, generierte Wärme wird in den Verbrennungsabgasen durch eine mit dem Heizbereich 12 verbundene Wärmetauscheranordnung 14 hindurchgeleitet. Diese Wärmetauscheranordnung 14 kann in bekannter Art und Weise beispielsweise doppelwandig mit zwei ineinander eingesetzten, beispielsweise topfartigen Wärmetauschergehäusen aufgebaut sein. Im Innenvolumenbereich des inneren dieser beiden Wärmetauschergehäuse strömen die Wärmeenergie transportierenden Verbrennungsabgase in Richtung zu einem Abgasauslassstutzen 16. In dem zwischen den beiden Wärmetauschergehäusen eingeschlossenen Wärmeträgermediumströmungsraum 18, der in 1 durch Strichlinie angedeutet ist, strömt ein im Fahrzeugheizgerät 10 zu erwärmendes, flüssiges Wärmeträgermedium. Dieses nimmt einen Teil der in den Verbrennungsabgasen transportierten Wärmeenergie auf und verlässt den Wärmeträgermediumströmungsraum 18 somit in erwärmtem Zustand.
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Zur Festlegung des Fahrzeugheizgeräts 10, beispielsweise an einem Fahrzeugrahmen oder dergleichen, kann an einer Seite desselben ein plattenartiger Träger 20 vorgesehen sein, der am Heizgerät 10 einerseits und am Fahrzeugrahmen oder einer sonstigen Fahrzeugkomponente andererseits beispielsweise durch Verschraubung, Verklemmung oder in sonstiger Weise festgelegt werden kann.
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Durch eine in den Figuren allgemein mit 22 bezeichnete Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe kann eine Strömungsverbindung zwischen der Wärmetauscheranordnung 14, d. h. dem darin gebildeten Wärmeträgermediumströmungsraum 18 und einem in einem Fahrzeug ausgebildeten Wärmeträgermediumströmungskreislauf hergestellt werden. Dieser Wärmeträgermediumströmungskreislauf kann beispielsweise der Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine sein, so dass das in diesem Kühlmittelkreislauf zirkulierende und im Sinne der vorliegenden Erfindung als Wärmeträgermedium zu verstehende Kühlmittel auch die Wärmetauscheranordnung 14 durchströmen und darin Wärme aufnehmen kann.
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Die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbugruppe 22 umfasst einen Körperbereich 24, in welchem beispielsweise verschiedene zur Strömungsbeeinflussung vorgesehene Einheiten, wie z. B. eine das Wärmeträgermedium zur Strömung antreibende Pumpe, eine die Strömungsrichtung oder die Durchströmbarkeit beeinflussende Ventilanordnung oder dergleichen, vorgesehen sein können. Von dem Körper 22 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander zwei Strömungskreislaufanschlussstutzen 26, 28, an welchen beispielsweise unter Einsatz von Rohrschellen oder dergleichen Schlauchleitungen des Wärmeträgermediumströmungskreislaufs eines Fahrzeugs angeschlossen werden können. Im Wesentlichen orthogonal zu den beiden Anschlussstutzen 26, 28 erstrecken sich ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander zwei jeweilige Wärmetauscheranschlussbereiche 29, 31 bereitstellende Anschlussstutzen 30, 32. Auch diese erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander.
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Die Wärmetauscheranordnung 14 weist beispielsweise an einem äußeren Wärmetauschergehäuse 34 in Zuordnung zu den beiden Anschlussstutzen 30, 32 zueinander im Wesentlichen parallel orientierte Anschlussöffnungen 36, 38 auf. Dabei kann die Anschlussöffnung 36 beispielsweise einen Wärmetauschereintritt 40 bereitstellen, während die Anschlussöffnung 38 einen Wärmetauscheraustritt 42 bereitstellen kann. Die beiden Anschlussöffnungen 36, 38 sind so orientiert und bezüglich einander positioniert, dass die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 mit ihren Anschlussstutzen 30, 32 in diese Anschlussöffnungen 36, 38 eingeschoben werden kann. Die Anschlussstutzen 30, 32 umgebend können beispielsweise als O-Ringe oder dergleichen ausgebildete Dichtungselemente 44, 46 vorgesehen sein, die bei Einschieben der Anschlussstutzen 30, 32 in die Anschlussöffnungen 36, 38 einen fluiddichten Abschluss generieren. Es ist selbstverständlich, dass auch andere Dichtungsformationen bzw. verschiedenste Dichtungsmaterialien hier zum Einsatz kommen können.
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Das beispielsweise über den Anschlussstutzen 28 aus dem Wärmeträgermediumströmungskreislauf eines Fahrzeugs heranströmende Wärmeträgermedium kann durch den Körperbereich 24 und den Anschlussstutzen 30 hindurch in den Wärmeträgermediumströmungsraum 18 gelangen, kann diesen durchströmen und über die Anschlussöffnung 38, den Anschlussstutzen 32 sowie den Stutzen 26 wieder in den Wärmeträgermediumströmungskreislauf zurückgeführt werden. Es ist selbstverständlich, dass diese Strömungsrichtung auch umgekehrt sein könnte.
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Um zusätzlich zu der durch das Einsetzen der Anschlussstutzen 30, 32 in die Anschlussöffnungen 36, 38 bereits generierten Haltewirkung eine Fixierung und eine definierte Positionierung der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 zu gewährleisten, ist an einer Komponente, z. B. Gehäusekomponente 48, des Fahrzeugheizgeräts 10 ein allgemein mit 50 bezeichneter erster Sicherungsabschnitt vorgesehen. Diese Gehäusekomponente 48 kann beispielsweise als Gehäusedeckel aus Kunststoffmaterial oder dergleichen aufgebaut sein, um im Bereich der Wärmetauscheranordnung 14 beispielsweise das äußere Wärmetauschergehäuse 34 bereichsweise überdeckend angeordnet sein. Unter dieser Gehäusekomponente 48 können beispielsweise verschiedene Sensoren oder sonstige Baugruppen geschützt angeordnet sein. Da diese Gehäusekomponente 48 sich auch in einem Bereich erstreckt, in welchem die Anschlussstutzen 30, 32 in die zugehörigen Anschlussöffnungen 36, 38 einzuführen sind, kann die Gehäusekomponente 48 in Zuordnung zu jedem dieser Anschlussstutzen eine Durchgriffsöffnung 52, 54 aufweisen. Die Gehäusekomponente 48 selbst kann durch eine oder mehrere Befestigungsschrauben 56 am Fahrzeugheizgerät 10, im dargestellten Beispiel der Wärmetauscheranordnung 14, beispielsweise dem äußeren Wärmetauschergehäuse 34, festgelegt sein.
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Der erste Sicherungsabschnitt 50 erstreckt sich von der Gehäusekomponente 48 im Wesentlichen in einer Richtung, die parallel zur Erstreckungsrichtung der beiden Anschlussstutzen 30, 32 ist, wenn diese in die zugehörigen Anschlussöffnungen 36, 38 eingeführt sind. An diesem ersten Sicherungsabschnitt 50 bildet eine Widerlagerfläche 58 einen Widerlagerbereich, an welchem eine einen Abstützbereich bereitstellende Abstützfläche 60 der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 vorzugsweise flächig anliegen kann. In diesem Bereich der gegenseitigen Anlage zwischen der Gehäusekomponente 48 und der Wärmeträgermediumströmungsanschlussgruppe 22 weisen der erste Sicherungsabschnitt 50 und ein einen zweiten Sicherungsabschnitt 62 bereitstellender Bereich der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 jeweilige Durchgriffsöffnungen 64, 66 für ein die Wärmeträgermediumströmungsanschlussgruppe 22 an der Gehäusekomponente 48 sicherndes Sicherungsorgan 68 auf. Im dargestellten Beispiel ist dieses Sicherungsorgan 68 als Sicherungsbolzen/Sicherungsdübel-Einheit ausgebildet. Ein aus flexiblem Material aufgebauter Sicherungsdübel 70 ist in die beiden Durchgriffsöffnungen 64, 66 eingeführt, so dass er mit einem erweiterten Kopfbereich 72 den zweiten Sicherungsabschnitt 62 hintergreift. In eine Innenöffnung des Sicherungsdübels 70 wird ein aus vergleichsweise starrem Material, beispielsweise Metallmaterial, aufgebauter Sicherungsbolzen 74 eingepresst, so dass er einerseits durch Presspassung, ggf. auch durch Formschluss im Sicherungsdübel 70 gehalten ist und andererseits diesen so aufspreizt, dass ein Loslösen der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 von der Gehäusekomponente 48 nicht möglich ist. Durch diese Sicherungswirkung kann gleichzeitig auch für eine stabile Anlage der Abstützfläche 60 an der Widerlagerfläche 58 gesorgt werden. Diese beiden Flächen erstrecken sich dabei vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel zu einer Ebene, welche durch die beiden Längsmittenachsen der Anschlussstutzen 30, 32 definiert ist, so dass beim Einschieben dieser Anschlussstutzen 30, 32 in die zugehörigen Anschlussöffnungen 36, 38 in Längsrichtung der Anschlussstutzen 30, 32 auch diese beiden Flächen 58, 60 in gegenseitigen Anlagekontakt bezüglich einander verschoben werden und die Durchgriffsöffnungen 64, 66 zueinander ausgerichtet werden.
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Um die Positionierung der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 bezüglich der Gehäusekomponente 48 weiter zu stabilisieren, kann an einem flächenartigen, zum ersten Sicherungsabschnitt 50 sich näherungsweise orthogonal erstreckenden Bereich 76 der Gehäusekomponente 48 eine weitere Widerlagerfläche 78 einen weiteren Widerlagerbereich bereitstellen. An der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 kann beispielsweise an einem nach unten auskragenden Vorsprung eine weitere Abstützfläche 80 einen weiteren Abstützbereich bereitstellen, welcher bei bezüglich der Wärmetauscheranordnung 14 korrekt positionierten Anschlussstutzen 30, 32 und dabei auch zueinander ausgerichteten Durchgriffsöffnungen 64, 66 eine weitere Verschiebung der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 nicht zulässt.
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Durch die paarweise aneinander anliegenden Flächen 58, 60 sowie 78, 70 wird die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 bezüglich der Gehäusekomponente 48 in zwei zueinander im Wesentlichen orthogonal stehenden Richtungen definiert abgestützt und somit auch definiert positioniert, was durch die Sicherungswirkung des Sicherungsorgans 68 und durch die in die Anschlussöffnungen 36, 38 eingreifenden Anschlussstutzen 30, 32 unterstützt wird. Es ist somit eine stabile und gegen undefinierte Bewegung gesicherte Positionierung der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe 22 vorgesehen. Diese kann in einfacher Art und Weise dadurch aufgehoben werden, dass der Sicherungsbolzen 74 aus dem Sicherungsdübel 70 herausgezogen wird, dann der flexible Sicherungsdübel 70 aus den Durchgriffsöffnungen 64, 66 herausgezogen wird, woraufhin ein Herausziehen der Anschlussstutzen 30, 32 aus den Anschlussöffnungen 36, 38 ermöglicht ist.
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Mit dem vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbau ist die Möglichkeit geschaffen, ein Fahrzeugheizgerät modulartig aufzubauen, wobei die Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe ein Modulteil bildet, das beispielsweise angepasst an verschiedene Fahrzeugheizgeräte bzw. Wärmetauscheranordnung einerseits oder/und angepasst an verschiedenst konfigurierte Wärmeträgermediumströmungskreisläufe andererseits ausgewählt werden kann. Somit können für verschiedene Einbauumgebungen verschiedene derartige Baugruppen bereitgehalten werden, die beispielsweise verschieden dimensioniert sein können, verschiedene Einheiten zur Strömungsbeeinflussung aufweisen können bzw. auch intern verschiedene Strömungsführungen, beispielsweise zur Erzeugung von Bypassströmungen oder dergleichen, aufweisen können. Andererseits können die Wärmetauscheranordnungen verschieden gestalteter Fahrzeugheizgeräte so aufgebaut sein, dass die Anschlussöffnungen, in welche die Anschlussstutzen der Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe einzusetzen sind, gleich dimensioniert und zueinander gleich positioniert sind, so dass ein- und dieselbe Wärmeträgermediumströmungsanschlussbaugruppe für verschiedenste Fahrzeugheizgeräte bzw. Wärmetauscheranordnungen Einsatz finden kann. Dies erhöht einerseits aufgrund des modulartigen Charakters die Einsetzbarkeit, führt andererseits zu deutlich reduzierten Herstellungs- bzw. Lagerhaltungskosten. Ferner ist der Vorgang des Zusammensetzens und insbesondere auch der Anbindung an einen Wärmeträgermediumströmungskreislauf eines Fahrzeugs besonders einfach durchzuführen.
