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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Endkappe für ein Wärmetauscherrohr, insbesondere für ein Wärmetauscherrohr eines Abgaswärmetauschers in einer Heizungsanlage, einen Wärmetauscher mit einer solchen Endkappe und ein Verfahren zur Montage eines solchen Wärmetauschers.
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Aus der
DE 37 00 443 A1 ist bereits ein Wärmetauscher für einen Heizkessel, insbesondere für einen Brennwertkessel, bekannt, bei dem in den von den heißen Abgasen umströmten und von Wasser durchströmten Rohren Einrichtungen zur Erhöhung der Turbulenz des durchströmenden Wassers vorgesehen sind. Diese Einrichtungen sind vorzugsweise koaxial in die Rohre eingesetzte Stäbe. Diese Stäbe können auch als Zuganker für Verbindungsteile verwendet werden, die nebeneinander angeordnete Rohre außerhalb der Heizkesselwand miteinander verbinden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 13 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Endkappe für ein Wärmetauscherrohr, insbesondere für ein Wärmetauscherrohr eines Abgaswärmetauschers in einer Heizungsanlage, mit einem Innenraum, der zur Führung eines Fluids vorgesehen ist, und mit zumindest einer an den Innenraum anschließenden Rohraufnahme, die für eine Anbindung des zumindest einen Wärmetauscherrohrs vorgesehen ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Endkappe zumindest eine in dem Innenraum angeordnete Zugankeraufnahme aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Zuganker zur Fixierung des zumindest einen Wärmetauscherrohrs in der zumindest einen Rohraufnahme aufzunehmen. Indem die Zugankeraufnahme in dem Innenraum angeordnet ist, kann vermieden werden, dass der Zuganker durch eine den Innenraum begrenzende Wandung hindurchgeführt werden muss. Eine Stabilität der Endkappe kann dadurch verbessert werden. Zudem kann ein Risiko für Undichtigkeiten verringert werden. Damit kann ein Wärmetauscher bereitgestellt werden, der eine hohe Zuverlässigkeit aufweist. Gleichzeitig kann, indem die Wärmetauscherrohre durch Endkappen miteinander verschaltet werden, der Wärmetauscher flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Unter einer „Endkappe“ soll dabei insbesondere ein Bauteil verstanden werden, dass dazu vorgesehen ist, auf zumindest ein Wärmetauscherrohr aufgesteckt zu werden, um eine strömungstechnische Verschaltung des zumindest einen Wärmetauscherrohrs zu ermöglichen. Unter einem „Wärmetauscherrohr“ soll dabei insbesondere ein zur Führung des Fluids vorgesehenes Rohr verstanden werden. Vorzugsweise ist das Wärmetauscherrohr aus einem korrosionsbeständigen Material, wie beispielsweise Edelstahl oder Keramik. Unter einer „Rohraufnahme“ soll insbesondere eine für eine Steckverbindung vorgesehene Aufnahme zur Anbindung des zumindest einen Wärmetauscherrohrs vorgesehen werden. Weiter soll unter einem „Innenraum“ ein von der Endkappe aufgespannter Innenraum verstanden werden, der zumindest in einem Betrieb von dem Fluid durchströmt wird. Unter einem „Fluid“ soll dabei insbesondere ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, Wärmeenergie aufzunehmen und/oder Wärmeenergie abzugeben. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Zugankeraufnahme für ein Einhängen des zumindest einen Zugankers vorgesehen ist. Dadurch ist eine besonders einfache Befestigung des Zugankers möglich. Insbesondere kann der Zuganker durch eine solche Ausgestaltung werkzeuglos befestigt werden, wodurch der Wärmetauscher einfach und schnell montiert werden kann. Damit kann ein flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassbarer Wärmetauscher bereitgestellt werden, der einfach zu montieren ist. Unter einer „Zugankeraufnahme, die für ein Einhängen des Zugankers vorgesehen ist“, soll insbesondere eine Aufnahme zur Übertragung von Zugkräften verstanden werden, die zur formschlüssigen Verbindung mit einer an den Zuganker angeformten Ausgestaltung vorgesehen ist, wobei der Zuganker in der Zugankeraufnahme fixiert werden kann, ohne dass eine Demontage oder Montage anderer Teile notwendig ist.
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Vorzugsweise umfasst die Endkappe ein einstückig ausgeführtes Grundgehäuse, das die zumindest eine Rohraufnahme und die zumindest eine Zugankeraufnahme ausbildet. Dadurch kann eine besonders einfache Ausgestaltung der Endkappe realisiert werden. Unter „einstückig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess. Vorzugsweise ist das Grundgehäuse in einem Stück geformt, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Grundgehäuse als ein Kunststoffbauteil ausgebildet. Dadurch kann die Endkappe besonders günstig hergestellt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, das Grundgehäuse in einem Spritz-, Press- und/oder Gussverfahren herzustellen, das es ermöglicht, die Rohraufnahme und/oder die Zugankeraufnahme während der Herstellung auszuformen. Auf eine Nachbearbeitung, insbesondere auf eine spanende Nachbearbeitung, kann verzichtet werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Endkappe eine der zumindest einen Rohraufnahme gegenüberliegende Öffnung aufweist, die zumindest zur Montage des zumindest einen Zugankers vorgesehen ist. Durch eine Öffnung, die für einen Zugang zu dem Innenraum genutzt werden kann, kann der Zuganker einfach in die Zugankeraufnahme eingehängt werden. Dadurch ist eine einfache Montage notwendig.
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Vorteilhafterweise weist die Endkappe ein zur Montage in der Öffnung vorgesehenes Sicherungselement auf, das dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Zuganker verliersicher in der Zugankeraufnahme zu fixieren. Dadurch kann der Zuganker in der Zugankeraufname gesichert werden. Insbesondere kann verhindert werden, dass sich der Zuganker während eines Betriebs löst, und es kann eine hohe Betriebssicherheit erreicht werden. Die Endkappe ist, zumindest wenn Dichtelemente unberücksichtigt bleiben, vorzugsweise lediglich zweiteilig ausgeführt. Sie umfasst vorzugsweise lediglich das Sicherungselement und das Grundgehäuse.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Endkappe eine zweite Rohraufnahme aufweist, die an den Innenraum anschließt, und eine zweite Zugankeraufnahme, die zur Fixierung eines zweiten Wärmetauscherrohrs vorgesehen ist. Durch eine zweite Rohraufnahme kann die Endkappe dazu vorgesehen werden, zwei Wärmetauscherrohre strömungstechnisch miteinander zu verschalten. Vorzugsweise umfasst die Endkappe lediglich zwei Rohraufnahmen. Ist das Sicherungselement als ein Verschluss ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, die Öffnung vollständig zu verschließen, können die Wärmetauscherrohre mittels der Endkappe einfach in Reihe geschaltet werden. Ist das Sicherungselement zum Anschluss einer Fluidleitung vorgesehen, können die Wärmetauscherrohre mittels der Endkappe einfach parallel geschaltet werden. Das Grundgehäuse kann für beide Ausgestaltungen gleich ausgebildet sein. Um unterschiedliche Verschaltungen der Wärmetauscherrohre zu realisieren, sind dadurch lediglich unterschiedliche Sicherungselemente notwendig. Durch eine solche Ausgestaltung kann somit ein Wärmetauscher bereitgestellt werden, der eine hohe Flexibilität hinsichtlich unterschiedlicher Anforderungen aufweist, und für den gleichzeitig eine geringe Anzahl unterschiedlicher Bauteile benötigt wird.
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Vorzugsweise ist die zumindest eine Zugankeraufnahme zur Ausbildung eines Bajonettverschlusses vorgesehen. Dadurch kann das Sicherungselement einfach in der Öffnung fixiert werden. Zudem kann erreicht werden, dass mit dem Fixieren des Sicherungselements in der Öffnung auch gleichzeitig die Zuganker in den Zugankeraufnahmen verliersicher fixiert werden können. Indem ein Bajonettverschluss für die Fixierung des Sicherungselements vorgesehen ist, kann somit eine einfach zu montierende Ausgestaltung gefunden werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass der Innenraum einen von der Rohraufnahme abgesetzten Ankerbereich aufweist, in dem die zumindest eine Zugankeraufnahme angeordnet ist. Indem der Ankerbereich von den Rohraufnahmen abgesetzt ist, kann eine Ausgestaltung des Ankerbereichs in Bezug auf die Anordnung der Zugankeraufnahmen besonders vorteilhaft ausgestaltet werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Zugankeraufnahmen bezogen auf die Rohraufnahme vorteilhaft positioniert werden können. Beispielsweise können die Zugankeraufnahmen so positioniert werden, dass die Zuganker mittig innerhalb der Wärmetauscherrohre geführt sind, wodurch eine gleichmäßige Fixierung erreicht werden kann.
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Besonders vorteilhaft sind der Ankerbereich und die zwei Rohraufnahmen in Form eines Y relativ zueinander angeordnet. Eine solche Anordnung ist für die Ausgestaltung des Wärmetauschers besonders vorteilhaft. Beispielsweise sind bei einer solchen Ausgestaltung die Rohraufnahmen parallel zueinander orientiert, wodurch die Wärmetauscherrohre parallel zueinander angeordnet werden können. Ist das Sicherungselement als ein Verschluss ausgebildet, wird das Fluid um 180 Grad umgelenkt. Ist das Sicherungselement für eine Anbindung einer Fluidleitung vorgesehen, kann das Fluid strömungsoptimiert in die beiden angebundenen Wärmetauscherrohre geführt werden.
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Weiter wird ein Wärmetauscher mit zumindest einem Wärmetauscherrohr, zumindest einem Zuganker und zumindest einer erfindungsgemäßen Endkappe vorgeschlagen, wobei das zumindest eine Wärmetauscherrohr und die zumindest eine Endkappe durch eine Steckverbindung miteinander verbunden sind und der Zuganker eine Anbindung des zumindest einen Wärmetauscherrohrs fixiert.
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Außerdem wird ein Verfahren zur Montage eines Wärmetauschers mit einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die durch eine Mehrzahl von Endkappen strömungstechnisch parallel oder strömungstechnisch in Reihe geschalten werden, vorgeschlagen, wobei jeweils zwei der Wärmetauscherrohre durch eine der Endkappen strömungstechnisch miteinander verbunden werden. Vorzugsweise werden die Wärmetauscherrohre und die Endkappe durch Steckverbindungen miteinander verbunden und eine Anbindung des Wärmetauscherrohrs wird über einen Zuganker fixiert, wobei die Zuganker an in Innenräumen der Endkappen angeordneten Zugankeraufnahmen angebunden werden.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Wärmetauschers,
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2 der Wärmetauscher in einer ersten Seitenansicht mit einer eingezeichneten ersten Fluidführung,
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3 der Wärmetauscher in einer zweiten Seitenansicht mit einer eingezeichneten zweiten Fluidführung,
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4 eine Endkappe und Wärmetauscherrohre des Wärmetauschers,
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5 die Endkappe aus 4 mit eingehängten Zugankern,
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6 die Endkappe in einer perspektivischen Schnittdarstellung,
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7 die Endkappe in einem Längsschnitt,
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8 eine Seitenansicht der Endkappe,
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9 ein erster Schnitt durch die Endkappe mit eingehängtem Zuganker,
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10 ein zweiter Schnitt durch die Endkappe mit eingehängtem Zuganker,
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11 ein Schnitt durch die Endkappe mit einem Sicherungselement, das zur Anbindung einer Fluidleitung vorgesehen ist, und
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12 ein Schnitt durch die Endkappe mit einem Sicherungselement, das als Verschluss ausgebildet ist.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1 bis 3 zeigen einen Wärmetauscher. Der Wärmetauscher ist als Abgaswärmetauscher ausgebildet. Er ist für eine Verwendung in einer ortsfesten Heizungsanlage, beispielsweise zur Heizung eines Gebäudes, vorgesehen. Der Wärmetauscher umfasst eine erste Fluidführung 24 und eine von der ersten Fluidführung 24 strömungstechnisch getrennte zweite Fluidführung 25. Die erste Fluidführung 24 ist zur Führung eines abzukühlenden Fluids vorgesehen (vgl. 2). Die zweite Fluidführung 25 ist zur Führung eines zu erwärmenden Fluids vorgesehen (vgl. 3). In dem Wärmetauscher sind die erste Fluidführung 24 und die zweite Fluidführung 25 thermisch miteinander gekoppelt, um eine von dem ersten Fluid geführte Wärmeenergie auf das zweite Fluid zu übertragen.
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In der dargestellten Ausgestaltung als Abgaswärmetauscher ist die erste Fluidführung 24 als eine Abgasführung ausgebildet. Die zweite Fluidführung 25 ist als eine Wasserführung ausgebildet. Der Wärmetauscher ist an eine nicht näher dargestellte Wärmequelle angebunden, in der ein Brennstoff, wie beispielsweise Öl, Gas oder Holz, verbrannt wird. Ein bei einer Verbrennung des Brennstoffs entstehendes Abgas bildet das abzukühlende Fluid. Das zweite Fluid kann beispielsweise Wasser aus der Heizungsanlage sein. Grundsätzlich kann der Wärmetauscher aber auch mit anderen Fluiden eingesetzt werden.
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Der Wärmetauscher umfasst ein Gehäuse 35, welches insbesondere die erste Fluidführung 24 ausbildet. Das Gehäuse 35 weist eine Einströmöffnung 26 und eine Ausströmöffnung 27 auf. In einem Betrieb strömt heißes Abgas durch die Einströmöffnung 26 in das Gehäuse 35 ein und tritt abgekühlt an der Ausströmöffnung 27 wieder aus.
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Zur Ausbildung der zweiten Fluidführung 25 umfasst der Wärmetauscher eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren 11, 12. Die Wärmetauscherrohre 11, 12 durchsetzen das Gehäuse 35. In einem Betrieb werden die Wärmetauscherrohre 11, 12, durch die das zweite Fluid strömt, von dem ersten Fluid umströmt. Die von dem ersten Fluid eingebrachte Wärmeenergie wird dadurch auf die Wärmetauscherrohre 11, 12 und damit auf das zweite Fluid übertragen. Die Wärmetauscherrohre 11, 12 sind parallel zueinander angeordnet. Das Gehäuse 35 weist zwei gegenüberliegende Seitenwände 28, 29 auf, in die Aussparungen für die Wärmetauscherrohre 11, 12 eingebracht sind. In den Aussparungen sind Dichtungen 36, 37 angeordnet. Die Dichtungen 36, 37 sind dazu vorgesehen, Längenänderungen der Wärmetauscherrohre 11, 12 und/oder des Gehäuses 35 bei Temperaturschwankungen auszugleichen. Die Dichtungen 36, 37 sind in dem Gehäuse 35 fixiert. Die Wärmetauscherrohre 11, 12 sind in den Dichtungen 36, 37 axial verschiebbar.
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Die Wärmetauscherrohre 11, 12 ragen seitlich aus dem Gehäuse 35 heraus. Um die Wärmetauscherrohre 11, 12 strömungstechnisch miteinander zu verbinden, umfasst der Wärmetauscher eine Mehrzahl von Endkappen 10. Die Endkappen 10 und die Wärmetauscherrohre 11, 12 sind durch eine Steckverbindung miteinander verbunden. Die Endkappen 10 des Wärmetauschers sowie eine Verbindung der Endkappen 10 mit den Wärmetauscherrohren 11, 12 sind jeweils analog ausgebildet. Die in den 4 bis 12 dargestellte Endkappe 10 und die zugehörige Beschreibung sind auf sämtliche Endkappen 10 und deren Verbindung mit den einzelnen Wärmetauscherrohren 11, 12 übertragbar.
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Die in den 4 bis 12 näher dargestellte Endkappe 10 weist einen Innenraum 13 auf, der zur Führung des zweiten Fluids vorgesehen ist. Weiter weisen die Endkappen 10 jeweils genau zwei Rohraufnahmen 14, 15 auf, die für eine Anbindung der Wärmetauscherrohre 11, 12 vorgesehen sind. Die Rohraufnahmen 14, 15 sind über den Innenraum 13 strömungstechnisch miteinander verbunden.
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Die Rohraufnahmen 14, 15 sind für eine Steckverbindung vorgesehen (vgl. 4). Die Endkappen 10 weisen zwei Dichtelemente 30, 31 auf, die in den Rohraufnahmen 14, 15 angeordnet sind. Die Dichtelemente 30, 31 sind in den Rohraufnahmen 14, 15 fixiert, beispielsweise durch einen Hinterschnitt oder durch eine Verklebung. Die Dichtelemente 30, 31 sind in Form von Ringdichtungen ausgebildet. Durch die in die Rohraufnahmen 14, 15 eingesteckten Wärmetauscherrohre 11, 12 sind die Dichtelemente 30, 31 zwischen den Rohraufnahmen 14, 15 und den Wärmetauscherrohren 11, 12 verpresst.
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Die Endkappe 10 ist auf ein Ende der Wärmetauscherrohre 11, 12 aufgesteckt. Um die Anbindung der Wärmetauscherrohre 11, 12 zu fixieren, umfasst der Wärmetauscher je Wärmetauscherrohr 11, 12 einen Zuganker 18, 19 (vgl. 5). Die Zuganker 18, 19 verbinden jeweils die zwei auf die sich gegenüberliegenden Enden der Wärmetauscherrohre 11, 12 aufgesteckten Endkappen 10 miteinander. An jede der Endkappen 10 sind zwei der Zuganker 18, 19 angebunden.
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Für die Anbindung der Zuganker 18, 19 weist die Endkappe 10 zwei in dem Innenraum 13 angeordnete Zugankeraufnahmen 16, 17 auf, die dazu vorgesehen sind, die Zuganker 18, 19 zur Fixierung der Wärmetauscherrohre 11, 12 in den Rohraufnahmen 14, 15 aufzunehmen. Die Zugankeraufnahmen 16, 17 sind jeweils einer der Rohraufnahmen 14, 15 zugeordnet. Über die Zugankeraufnahmen 16, 17 sind die Zuganker 18, 19 in montiertem Zustand fest mit der Endkappe 10 verbunden. Die Zugankeraufnahmen 16, 17 sind zur form- und kraftschlüssigen Anbindung der Zuganker 18, 19 vorgesehen. Die Zugankeraufnahmen 16, 17 sind insbesondere zur Aufnahme von Zugkräften vorgesehen, d.h. zur Aufnahme von Kräften, die entgegen einer Einsteckrichtung der Rohraufnahmen 14, 15 wirken.
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Eine Ausgestaltung, die für eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der Zugankeraufnahmen 16, 17 und der Zuganker 18, 19 miteinander vorgesehen ist, kann von dem dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zugankeraufnahmen 16, 17 für ein Einhängen der Zuganker 18, 19 vorgesehen (vgl. 7). Die Zuganker 18, 19 sind als ein Draht ausgebildet, der zwei Enden aufweist, die um 180 Grad umgebogen sind. Die Enden der Zuganker 18, 19 sind U-förmig umgebogen. Die Zugankeraufnahmen 16, 17 weisen korrespondierend ebenfalls eine U-Form auf, in die die Enden der Zuganker 18, 19 eingelegt werden können.
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Alternativ sind auch andere Ausgestaltungen der Zuganker 18, 19 und der Zugankeraufnahmen 16, 17 denkbar. Beispielsweise können die Enden der Zuganker 18, 19 eine T-Form aufweisen, zu der die Zugankeraufnahmen 16, 17 korrespondierend ausgebildet sind. Grundsätzlich sind beliebige Formen denkbar, die zur Übertragung von Zugkräften geeignet sind.
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Die Endkappe 10 weist ein einstückig ausgeführtes Grundgehäuse 20 auf, das die zwei Rohraufnahmen 14, 15 und die zwei Zugankeraufnahmen 16, 17 ausbildet. Das Grundgehäuse 20 bildet dabei insbesondere eine den Innenraum 13 umschließende Innenwandung aus.
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Der Innenraum 13 der Endkappe 10 umfasst einen Ankerbereich 23, in dem die Zugankeraufnahmen 16, 17 angeordnet sind, einen Rohraufnahmebereich 32, in dem die zwei Rohraufnahmen 14, 15 angeordnet sind, und einen Zwischenbereich 33 (vgl. 7). Bezogen auf die Einsteckrichtung sind die beiden Rohraufnahmen 14, 15 nebeneinander in dem Rohraufnahmebereich 32 angeordnet. Der Zwischenbereich 33 ist bezogen auf die Einsteckrichtung zwischen dem Ankerbereich 23 und dem Rohraufnahmebereich 32 angeordnet. Der von dem Grundgehäuse 20 umschlossene Innenraum 13 weist in dem Ankerbereich 23 eine im Wesentlichen zylinderförmige Innenkontur auf. Die Rohraufnahmen 14, 15 weisen ebenfalls eine im Wesentlichen zylinderförmige Innenkontur auf.
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Die Rohraufnahmen 14, 15 weisen einen Innendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als ein Außendurchmesser der Wärmetauscherrohre 11, 12. Die beiden Rohraufnahmen 14, 15 sind identisch ausgebildet. Insbesondere sind die Innenkonturen der beiden Rohraufnahmen 14, 15 identisch. Die Rohraufnahmen 14, 15 weisen jeweils eine Stufung auf, durch die eine Einstecktiefe der Wärmetauscherrohre 11, 12 begrenzt ist. Zudem weisen die Rohraufnahmen 14, 15 jeweils eine Struktur zur Fixierung der Dichtelemente 30, 31 auf. Die Stufung zur Begrenzung der Einstecktiefe kann dabei zur Fixierung der Dichtelemente 30, 31 vorgesehen werden.
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In dem Ankerbereich 23 weist der Innenraum 13 einen Innendurchmesser auf, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa gleich groß ist wie der Innendurchmesser der Rohraufnahmen 14, 15. Die Zugankeraufnahmen 16, 17 sind als Erhebungen ausgebildet, die bezogen auf die zylinderförmige Innenkontur in den Innenraum 13 hineinragen. Die beiden Zugankeraufnahmen 16, 17 liegen einander gegenüber.
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Das Grundgehäuse 20 ist als ein Kunststoffbauteil ausgebildet. Die Zugankeraufnahmen 16, 17 sind an die Innenwandung angeformt. Das Grundgehäuse 20 ist als ein Spritzgussbauteil ausgebildet. Insbesondere die Zugankeraufnahmen 16, 17 werden mit einer Herstellung des Grundgehäuses 20 an die Innenwandung angeformt. Grundsätzlich kann das Grundgehäuse 20 nach einer Herstellung mittels eines Umformverfahrens noch nachbearbeitet werden, beispielsweise um die Strukturen zur Fixierung der Dichtelemente 30, 31 für die Wärmetauscherrohre 11, 12 in die Rohraufnahmen 14, 15 einzubringen.
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Die Endkappe 10 weist eine den Rohraufnahmen 14, 15 gegenüberliegende Öffnung 21 auf, die zur Montage der Zuganker 18, 19 vorgesehen ist. Durch die Öffnung 21 ist der von dem Grundgehäuse 20 umschlossene Innenraum 13 in Richtung einer Umgebung geöffnet. Der Ankerbereich 23 schließt unmittelbar an die Öffnung 21 an.
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Bei einer Montage werden die Zuganker 18, 19 zunächst lose in die Wärmetauscherrohre 11, 12 eingelegt. Anschließend wird das Grundgehäuse 20 der Endkappe 10 auf die Wärmetauscherrohre 11, 12 aufgesetzt. Die Dichtelemente 30, 31 können in die Rohraufnahmen 14, 15 eingesetzt sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Dichtringe bei der Montage auf die Wärmetauscherrohe 11, 12 aufgesteckt sind. Insbesondere ist es denkbar, dass die Wärmetauscherrohre 11, 12 eine Außenstruktur aufweisen, die zur Fixierung der Dichtelemente 30, 31 vorgesehen ist, wie beispielsweis eine Außenstruktur, die mit der Stufung der Rohraufnahmen 14, 15 zusammenwirkt.
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Nachdem das Grundgehäuse 20 auf die Wärmetauscherrohre 11, 12 aufgesteckt ist, werden die Zuganker 18, 19 in die Zugankeraufnahmen 16, 17 eingehängt (vgl. 9 und 10). Eine Montage der Zuganker 18, 19 erfolgt dabei über die Öffnung 21. Sind die beiden Enden der Zuganker 18, 19 in die Zugankeraufnahmen 16, 17 der gegenüberliegenden Endkappen 10 eingehängt, ist das Wärmetauscherrohr 11, 12 zwischen den beiden Endkappen 10 fixiert. Mit dem Einhängen der Zuganker 18, 19 in die Zugankeraufnahmen 16, 17 sind die Wärmetauscherrohre 11, 12 in den Rohraufnahmen 14, 15 fixiert.
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Um die Zuganker 18, 19 verliersicher in den Zugankeraufnahmen 16, 17 zu fixieren, weist die Endkappe 10 ein Sicherungselement 22 auf, das zur Montage in der Öffnung 21 vorgesehen ist (vgl. 11 und 12). Das Sicherungselement 22 der dargestellten Endkappe 10 ist als ein Verschluss ausgebildet, der in montiertem Zustand die Öffnung 21 verschließt. Die Endkappe 10 weist ein drittes Dichtelement 34 auf, das zwischen dem Sicherungselement 22 und dem Grundgehäuse 20 angeordnet ist. Das Dichtelement 34 ist ebenfalls als ein Dichtring ausgebildet. Das Sicherungselement 22 verschließt lediglich die Öffnung 21 in dem Grundgehäuse 20. Die beiden Rohraufnahmen 14, 15 sind bei dem eingesetztem Sicherungselement 22 über den Innenraum 13 strömungstechnisch miteinander verbunden.
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Alternativ kann die Endkappe 10 auch ein Sicherungselement 22‘ aufweisen, das zur Anbindung einer Fluidleitung vorgesehen ist. In einer solchen Ausgestaltung ist das Sicherungselement 22‘ lediglich dazu vorgesehen sein, die Zuganker 18, 19 in den Zugankeraufnahmen 16, 17 verliersicher zu fixieren. Ein solches Sicherungselement 22‘ kann beispielsweise in Form eines Zylindermantels ausgeführt sein.
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Um das Sicherungselement 22, die folgende Beschreibung gilt in gleicher Weise für das Sicherungselement 22‘, in der Öffnung 21 zu fixieren, sind die Zugankeraufnahmen 16, 17 dazu vorgesehen, einen Bajonettverschluss auszubilden. Bei einer Montage wird das Sicherungselement 22 zunächst in die Öffnung 21 eingesetzt und anschließend gegenüber dem Grundgehäuse 20 verdreht. Das Sicherungselement 22 weist eine Verriegelungskontur auf, in die die einander gegenüberliegenden Zugankeraufnahmen 16, 17 formschlüssig eingreifen, wenn das Sicherungselement 22 gegenüber dem Grundgehäuse 20 verdreht wird. Durch Verdrehung des Sicherungselements 22 werden gleichzeitig die Zuganker 18, 19 formschlüssig und verliersicher in den Zugankeraufnahmen 16, 17 fixiert.
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Der Ankerbereich 23, der von den Rohraufnahmen 14, 15 abgesetzt ist, und die zwei Rohraufnahmen 14, 15 sind in Form eines Y relativ zueinander angeordnet. In einer Projektionsebene senkrecht zu der Einsteckrichtung sind der Ankerbereich 23 und die Rohraufnahmen 14, 15 überschneidend angeordnet. Die in dem Ankerbereich 23 angeordneten Zugankeraufnahmen 16, 17 sind in dieser Projektionsebene mittig in den Rohraufnahmen 14, 15 platziert. Die Zuganker 18, 19 verlaufen mittig innerhalb der Wärmetauscherrohre 11, 12 (vgl. 8).
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Je nach Ausgestaltung des Sicherungselements 22, 22‘ ist die Endkappe 10 dazu vorgesehen, die in die Rohraufnahmen 14, 15 eingesteckten Wärmetauscherrohre 11, 12 strömungstechnisch parallel oder strömungstechnisch in Reihe zu schalten. Der in den 1 bis 3 dargestellte Wärmetauscher weist insgesamt 20 Wärmetauscherrohre 11, 12 sowie eine gleiche Anzahl von Endkappen 10 auf. Vier Endkappen 10 weisen Sicherungselemente 22‘ auf, welche zur Anbindung einer Fluidleitung vorgesehen sind. Die restlichen Endkappen 10 weisen als Verschluss ausgebildete Sicherungselemente 22 auf.
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Auf jeder Seite des Wärmetauschers sind zwei der vier Endkappen 10 angeordnet, die Sicherungselemente 22‘ zur Anbindung einer Fluidleitung aufweisen. Zwei der Endkappen 10, die eines der Sicherungselemente 22‘ zur Anbindung einer Fluidleitung aufweisen, bilden eine Einströmseite der zweiten Fluidführung 25 aus. Das zweite Fluid strömt über die zwei Endkappen 10 in den Wärmetauscher ein. Über die zwei Endkappen 10 sind die vier an diese Endkappen 10 angebundenen Wärmetauscherrohre 11, 12 strömungstechnisch parallel geschaltet.
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Die Sicherungselemente 22 der vier Endkappen 10, die den zwei auf der Einströmseite angeordneten Endkappen 10 gegenüberliegen, sind als Verschluss ausgebildet. An jede der Endkappen 10 ist eines der Wärmetauscherrohre 11, 12, die durch die auf der Einströmseite angeordneten Endkappen 10 parallel geschaltet sind und eines der weiteren Wärmetauscherrohre 11, 12 angebunden. Jede der Endkappen 10 schaltet die zwei Wärmetauscherrohre 11, 12, die an die entsprechende Endkappe 10 angebunden sind, parallel.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher eine Verschaltung der Wärmetauscherrohre 11, 12 auf, die vier parallel geschaltete Stränge mit jeweils fünf Wärmetauscherrohren 11, 12 umfasst. Die Verschaltung hängt insbesondere von einer Anordnung der Endkappen 10 sowie von einer Ausgestaltung der Sicherungselemente 22, 22‘ der Endkappen 10 ab. Je nachdem, welche Wärmetauscherrohre 11, 12 über die entsprechenden Endkappen 10 miteinander verbunden sind, können unterschiedliche Verschaltungen realisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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