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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Temperaturfühleranordnung
für eine
Wärmetauscheranordnung
eines Fahrzeugheizgerätes,
umfassend ein Temperaturfühlergehäuse mit
einem Anbringungsabschnitt zur Anbringung an einer Tragestruktur
und einem von dem Anbringungsabschnitt in einer Erstreckungsrichtung
sich weg erstreckenden Temperaturfühleraufnahmeabschnitt, wobei
der Temperaturfühleraufnahmeabschnitt
des Temperaturfühlergehäuses wenigstens
zwei in der Erstreckungsrichtung zueinander versetzt liegende Temperaturfühleraufnahmebereiche
bildet, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 44 46 829 A1 ist eine
derartige bei einem Fahrzeugheizgerät bzw. deren Wärmetauscheranordnung
einzusetzende, nach Art eines sogenannten Kombinationsfühlers aufgebaute
Temperaturfühleranordnung
bekannt. Diese umfasst ein Temperaturfühlergehäuse, das mit einem Anbringungsabschnitt
in ein äußeres Gehäuse der
Wärmetauscheranordnung
eingesetzt werden kann. Von diesem Anbringungabschnitt erstreckt
sich ein die verschiedenen Temperaturfühler aufnehmender Temperaturfühleraufnahmeabschnitt,
wobei dieser Temperaturfühleraufnahmeabschnitt
abgestuft ist, so dass verschiedene Bereiche gebildet werden, in
welchen Temperaturfühler
in der Erstreckungsrichtung dieses Temperaturfühleraufnahmeabschnitts versetzt
bzw. gestaffelt im Temperaturfühlergehäuse angeordnet
sind. Die beiden bei dieser bekannten Anordnung vorhandenen Temperaturfühler liegen
quer zur Erstreckungsrichtung des Temperaturfühleraufnahmeabschnitts nebeneinander,
und in entsprechender Weise ist das Temperaturfühlergehäuse mit zwei nebeneinander
liegenden und sich in der Erstreckungsrichtung verschieden weiterstreckenden
Abschnitten ausgebildet.
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Das Vorsehen verschiedener Temperaturfühleraufnahmebereiche
im Temperaturfühlergehäuse hat
den Zweck, durch die entsprechend verschieden positionierten Temperaturfühler die
Temperaturen verschiedener Systembereiche zu erfassen. Während versucht
wird, mit dem vom Anbringungsabschnitt weiter entfernt liegenden
Temperaturfühler eine
Temperatur unmittelbar an demjenigen Gehäuseteil der Wärmetauscheranordnung
zu erfassen, das an seiner Innenseite durch die stattfindende Verbrennung
und die dabei erzeugten Abgase erwärmt wird, dient der von diesem
inneren Gehäuseteil
der Wärmetauscheranordnung
weiter entfernt liegende, d.h. zurückversetzt positionierte Temperaturfühler dazu,
die Temperatur des die Wärmetauscheranordnung
durchströmenden
Fluids, im Allgemeinen Wasser, zu erfassen.
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Die
DE-OS 20 63 130 offenbart eine Temperaturfühleranordnung
mit zwei in einem Temperaturfühlergehäuse versetzt
angeordneten Temperaturfühlern.
Um eine gegenseitige Beeinflussung bzw. Verfälschung der Temperaturerfassungsergebnisse zu
verhindern, sind die einzelnen Temperaturfühler in thermisch isolierendes
Material eingebettet, um Wärmeströme zwischen
den Bereichen in welchen diese Temperaturfühler liegen, zu unterbinden.
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Die
CH 647 867 A5 offenbart eine Temperaturfühleranordnung
mit einem in einem Temperaturfühlergehäuse angeordneten
Temperaturfühler.
In demjenigen Bereich, in dem der Temperaturfühler positioniert ist, sind
an der Außenseite
des Gehäuses nutartige
Einsenkungen vorgesehen, um eine vergrößerte Wärmeübertragungsfläche bereitstellen
zu können.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Temperaturfühleranordnung
bereitzustellen, welche eine erhöhte
Erfassungsgenauigkeit zulässt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird diese Aufgabe gelöst
durch eine Temperaturfühleranordnung
gemäß Anspruch
1.
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Durch das Zuordnen einer Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung
zu zumindest einem der Temperaturfühleraufnahmebereiche bzw. einem
in diesem Bereich dann positionierten Temperaturfühler wird
das Erfassungsergebnis dadurch deutlich verbessert, dass ein verbesserter
Wärmeübertragungskontakt
mit einem an der Außenseite
des Temperaturfühlergehäuses sich
befindenden Medium erzeugt wird. Temperaturänderungen in diesem Medium
können
somit durch die verbesserte Wärmeübertragung deutlich
schneller erfasst werden. Darüberhinaus wird
durch die verbesserte Wechselwirkung mit dem in einem bestimmten
Bereich das Temperaturfühlergehäuse umgebenden
Medium die Gefahr einer durch in anderen Bereichen vorhandene Medien oder
Temperaturen erzeugten Beeinflussung des Erfassungsergebnisses eines
Temperaturfühlers
gemindert.
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Um den gesamten Umfangsbereich des Temperaturfühlergehäuses zur
Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit bzw. zur Verbesserung der Wechselwirkung
mit dem dieses umbegenden Medium ausnutzen zu können, wird vorgeschlagen, dass die
Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung
bezüglich
einer in der Erstreckungsrichtung liegenden Gehäuseachse umlaufend um das Temperaturfühlergehäuse ausgebildet
ist. Von besonderem Vorteil ist dann eine Anordnung, bei welcher
die Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung
im Wesentlichen vollständig
umlaufend ausgebildet ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltungsform kann bei der erfindungsgemäßen Temperaturfühleranordnung
das Temperaturfühlergehäuse bezüglich einer
in der Erstreckungsrichtung liegenden Gehäuseachse im Wesentlichen symmetrisch
ausgebildet sein. Diese Formgebung ermöglicht beispielsweise die Fertigung
des Temperaturfühlergehäuses durch
Drehbearbeitung aus einem Rohmaterialkörper, beispielsweise einem
Metallrohling.
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Bei einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein,
dass das Temperaturfühlergehäuse bezüglich einer
in der Erstreckungsrichtung liegenden Gehäuseachse wenigstens zwei zueinander
koaxiale Gehäuseabschnitte
unterschiedlicher Abmessung quer zur Gehäuseachse aufweist, wobei ein
weiter vom Anbringungsabschnitt entfernt liegender Gehäuseabschnitt
eine geringere Abmessung aufweist, als ein näher am Anbringungsabschnitt
liegender Gehäuseabschnitt,
und jeder Gehäuseabschnitt
wenigstens einen Temperaturfühleraufnahmebereich
aufweist. Dabei ist es dann möglich,
dass die Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung
in einem Übergangsbereich
zwischen zwei Gehäuseabschnitten ausgebildet
ist und dass die Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung
als radiale Verlängerung
eines die beiden Gehäuseabschnitte
verbindenden Verbindungsabschnittes ausgebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft
die vorliegende Erfindung eine Wärmetauscheranordnung
für ein
Fahrzeugheizgerät,
umfassend zwei zwischen sich einen Fluidströmungsraum einschließende Gehäuseteile,
wobei eines der Gehäuseteile eine
Tragestruktur für
eine erfindungsgemäße Temperaturfühleranordnung
bildet und das Temperaturfühlergehäuse mit
seinem Temperaturfühleraufnahmeabschnitt
sich in den Strömungsraumbereich
und auf das andere der Gehäuseteile
zu erstreckt.
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Um dabei insbesondere mit einem der
Temperaturfühler
bzw. im Bereich von einem der Temperaturfühleraufnahmebereiche eine unmittelbar
mit der in einem Heizbrenner ablaufenden Brenner in Verbindung stehende
Temperaturgröße erfassen
zu können,
wird weiter vorgeschlagen, dass das Temperaturfühlergehäuse im Bereich eines in der
Erstreckungsrichtung am weitesten entfernt von dem Anbringungsabschnitt
liegenden Temperaturfühleraufnahmebereichs
das andere der Gehäuseteile
der Wärmetauscheranordnung
berührt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Heizgerätes mit einer erfindungsgemäßen Temperaturfühleranordnung;
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2 vergrößert das
die Temperatrfühleranordnung
darstellende Detail II in 1.
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In 1 ist
eine beispielsweise als Standheizung oder Zuheizer in einem Fahrzeug
einsetzbare Heizeinrichtung allgemein mit 10 bezeichnet.
Die Heizeinrichtung 10 umfasst einen Heizbrennerbereich 12,
in welchem beispielsweise über
eine Zerstäuberdüse 14 Brennstoff
in einen Brennraum 16 eingeleitet wird und mit der ebenfalls
eingeleiteten Verbrennungsluft verbrannt wird. Die Verbrennungsabgase
bewegen sich mit den Flammen entlang eines Flammrohrs 18 und
werden an dessen offenen Ende durch ein inneres Gehäuseteil 20 einer
allgemein mit 22 bezeichneten Wärmetauscheranordnung umgelenkt.
Ein äußeres Gehäuseteil 24 der
Wärmetauscheranordnung 22 schließt mit dem
inneren Gehäuseteil 22 einen
Fluidströmungsraum 26 ein,
in welchen, wie durch einen Pfeil P1 angedeutet,
ein zu erwärmendes
Fluid, beispielsweise Wasser, eingeleitet wird, das, wie durch einen
Pfeil P2 angedeutet, dann erwärmt wieder
aus dem Fluidströmungsraum 26 abgezogen
wird.
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Der Aufbau einer Fahrzeugheizeinrichtung 10,
wie er vorangehend beschrieben worden ist, ist nur beispielhaft
und kann selbstverständlich
in verschiedenen Bereichen anders sein, als vorangehend beschrieben.
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Um eine derartige Fahrzeugheizeinrichtung 10 in
korrekter Art und Weise betreiben zu können, ist es erforderlich,
verschiedene den Betriebszustand derselben charakterisierende Parameter
zu erfassen. Hierzu zählen
vor allem auch Temperaturgrößen, die
beispielsweise zum einen die Temperatur des den Fluidströmungsraum 26 durchströmenden Fluids
charakterisieren, zum anderen aber auch unmittelbar im Zusammenhang
mit der in dem Brennerbereich 12 ablaufenden Verbrennung
stehen. Um derartige Temperaturgrößen zu erfassen, ist bei dem Fahrzeugheizgerät 10 eine
allgemein mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnete Temperaturfühleranordnung
vorgesehen, deren konstruktiver Aufbau nachfolgend mit Bezug auf
die 2 detailliert beschrieben
wird.
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In dem äußeren der beiden im Wesentlichen topfartig
ausgebildeten und ineinander eingesetzten Gehäuseteile 20, 24 der
Wärmetauscheranordnung 22 ist
eine Öffnung 30 ausgebildet,
in welche die Temperaturfühleranordnung 28 eingesetzt
ist. Somit bildet das Gehäuseteil 24 eine
Tragestruktur für
die Temperaturfühleranordnung 28.
Die Temperaturfühleranordnung 28 umfasst
ein Temperaturfühlergehäuse 32 mit
einem am Gehäuseteil 24 getragenen Anbringungsabschnitt 34.
An einer Außenumfangsfläche 36 dieses
Anbringungsabschnitts 34 ist eine Umfangsnut 38 ausgebildet,
in welche ein O-ringartiges Dichtungselement 40 eingesetzt
ist, um einen fluiddichten Abschluss zwischen dem Temperaturfühlergehäuse 32 und
dem Gehäuseteil 24 herzustellen.
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Das Temperaturfühlergehäuse 32 weist anschließend an
den Anbringungsabschnitt 34 desselben einen Temperaturfühleraufnahmeabschnitt 42 auf.
Dieser erstreckt sich in Richtung einer Gehäuseachse L vom Anbringungsabschnitt 34 reg
und in dem dargestellten Montagezustand in den Fluidströmungsraum 26 hinein.
Sowohl der Anbringungsabschnitt 34 als auch der im Folgenden
noch detaillierter beschriebene Temperaturfühleraufnahmeabschnitt 42 sind
bezüglich
der in der Erstreckungsrichtung des Temperaturfühleraufnahmeabschnitts 42 liegenden
Gehäuseachse
L symmetrisch, d.h. im dargestellten Beispiel im Wesentlichen rotationssymmetrisch
ausgebildet. Dies erlaubt die einfache Fertigung des Temperaturfühlergehäuses 32 durch
Drehbearbeitung aus einem Materialrohling, beispielsweise einem
Metallrohling.
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Der Temperaturfühleraufnahmeabschnitt 42 des
Temperaturfühlergehäuses 32 weist
im Wesentlichen zwei in der Richtung der Gehäuseachse L aufeinander folgende
Gehäuseabschnitte 44, 46 auf. Die
beiden Gehäuseabschnitte 44, 46 weisen
bezüglich
der Gehäuseachse
L unterschiedliche Radialabmessungen auf, wobei der weiter vom Anbringungsabschnitt 34 entfernt
liegende Gehäuseabschnitt 46 eine
kleinere Radialabmessung aufweist, als der näher am Anbringungsabschnitt 34 liegende
und im dargestellten Beispiel sogar an diesen anschließende Gehäuseabschnitt 44.
Ein ringscheibenartiger Verbindungsabschnitt 48 bildet
eine stufenartige Verbindung zwischen diesen beiden Gehäuseabschnitten 44, 46.
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Man erkennt in 2, dass die beiden Gehäuseabschnitte 44, 46 durch
Ausdrehen bzw. Ausbohren hohl sind und jeweilige Temperaturfühleraufnahmebereiche 50, 52 bilden.
In jedem dieser Temperaturfühleraufnahmebereiche 50, 52 ist
ein Temperaturfühler 54 bzw. 56 vorgesehen.
Man erkennt dabei insbesondere, dass im Temperaturfühlergehäuse 32 der
den Temperaturfühler 54 aufnehmende
Temperaturfühleraufnahmebereich
im Gehäuseabschnitt 44 im Übergangsbereich
zum Gehäuseabschnitt 46 gebildet
ist. Der Temperaturfühleraufnahmebereich 52 für den Temperaturfühler 56 liegt
im axialen Endbereich des Gehäuseabschnitts 46.
Durch das Bereitstellen dieser beiden Temperaturfühleraufnahmebereiche 50, 52 ergibt
sich eine Konfiguration, bei welcher die beiden Temperaturfühler 54, 56 in
Richtung der Gehäuseachse
L zueinander versetzt angeordnet sind, so dass der Temperaturfühler 54 näher am Anbringungsabschnitt 34 liegt
und der Temperaturfühler 56 vom
Anbringungabschnitt 34 weiter entfernt liegt. Man erkennt
weiter, dass in dem in 2 dargestellten
Montagezustand das Temperaturfühlergehäuse 32 im
Bereich einer Stirnwand 58 des Gehäuseabschnitts 46,
d.h. also auch im Bereich des Temperaturfühleraufnahmebereichs 52 für den Temperaturfühler 56,
das innere Gehäuseteil 20 der
Wärmetauscheranordnung 22 berührt, während der
Temperaturfühleraufnahmebereich 50,
in welchem der Temperaturfühler 54 positioniert
ist, näherungsweise mittig
zwischen den beiden Gehäuseteilen 20, 24 der Wärmetauscheranordnung 22 liegt.
Die beiden Temperaturfühler 54, 56,
deren Anschlussleitungen 60, 62 auch durch ein
den Innenraum 66 des Temperaturfehlergehäuses 32 abschließendes Verschlusselement 64 hindurchgeführt sind,
sind somit im Wesentlichen in der Lage, unterschiedliche Temperaturen bzw.
die Temperaturen in verschiedenen Bereichen zu erfassen. Der sehr
nahe am Gehäuseteil 20 positionierte
Temperaturfühler 56 wird
im Wesentlichen eine Temperatur erfassen, die der Temperatur des Gehäuseteils 20 entspricht,
welche Temperatur wiederum stark beeinflusst ist von der im Inneren
des Gehäuseteils 20 vorhandenen
Temperatur und somit stark abhängig
ist von der im Brennerbereich 12 ablaufenden Verbrennung.
Der weiter von dem Gehäuseteil 20 entfernt
positionierte Temperaturfühler 54 wird
dahingegen im Wesentlichen eine Temperatur erfassen, welche das
den Raumbereich 26 durchströmende und das Temperaturfühlergehäuse 32 im Bereich
des Temperaturfühleraufnahmebereichs 50 umströmende Fluid
aufweist. Diese verschiedenen Temperatursignale können zur
Regelung bzw. Steuerung des Betriebs der Heizeinrichtung herangezogen werden,
insbesondere können
sie auch zur Überhitzungserkennung
herangezogen werden.
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Um bei der Temperaturfühleranordnung 20 eine
höhere
Erfassungsgenauigkeit vorsehen zu können, ist am Temperaturfühlergehäuse 32 in
Zuordnung zum Temperaturfühleraufnahmebereich 50 bzw.
dem darin positionierten Temperaturfühler 54 eine allgemein
mit 68 bezeichnete Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung
vorgesehen. Diese umfasst im dargestellten Beispiel eine ringartig
um das Temperaturfühlergehäuse 32 umlaufende
Wärmeübertragungsrippe 70,
die im Wesentlichen als radiale Verlängerung des Verbindungsabschnitts 48 ausgebildet
ist. Auf Grund der vorangehend bereits angesprochenen Drehbearbeitung
kann auch diese Wärmeübertragungsrippe
in einfacher Weise beim Herrstellungsvorgang des Temperaturfühlergehäuses 32 erzeugt
werden, ohne zusätzliche
Bearbeitungsvorgänge
vornehmen zu müssen
oder zusätzliche
der Wärmeübertragung
dienende Komponenten vorsehen zu müssen.
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Durch das Bereitstellen dieser Wärmeübertragungsrippe 70 im
Bereich des Temperaturfühleraufnahmebereichs 50 wird
die zur thermischen Beeinflussung bereitgestellte Oberfläche in diesem
Bereich des Temperaturfühlergehäuses 32 deutlich
vergrößert. Daraus
resultiert eine deutlich stärkere
thermische Beeinflussung des Temperaturfühlergehäuses 32 in diesem
Temperaturfühleraufnahmebereich 50 durch
das das Temperaturfühlergehäuse 32 in
diesem Bereich umströmende
Fluid. Infolgedessen ist der Temperaturfühler 54 in der Lage,
deutlich schneller Temperaturänderungen
des das Temperaturfühlergehäuse umströmenden Fluids
zu erkennen. Des Weiteren wird durch die deutlich stärkere thermische Wechselwirkung
des Temperaturfühlergehäuses 32 in
dem den Temperaturfühler 54 enthaltenden
Temperaturfühleraufnahmebereich 50 mit
dem Fluid, dessen Temperatur zu erfassen ist, die thermische Beeinflussung
des Temperaturfühlers 54 beispielsweise durch
Wärmeleitung über den
Gehäuseabschnitt 46 gemindert.
Auch dies führt
zu einer deutlich verbesserten Erfassungsgenauigkeit, so dass davon
ausgegangen werden kann, dass der Temperaturfühler 54 im Wesentlichen
die Temperatur des das Temperaturfühlergehäuse 32 umströmender Fluids
erfasst, während
der Temperaturfühler 56 im
Wesentlichen die Temperatur des Gehäuseteils 20 erfasst.
Es können
somit für
die weitere Auswertung zwei Parameter zur Verfügung gestellt werden, wovon
einer, nämlich der
durch den Temperaturfühler 56 bereitgestellte Parameter,
in starkem Zusammenhang mit der Verbrennung steht, während der
andere Parameter, nämlich
der vom Temperaturfühler 54 gelieferte
Parameter, in starkem Zusammenhang mit dem Zustand des zu erwärmenden
Fluids steht.
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Es ist selbstverständlich,
dass das Temperaturfühlergehäuse 32 vor
allem auch im Bereich der Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung 68 anders
ausgestaltet sein kann. So könnten
beispielsweise in Richtung der Gehäuseache L aufeinander folgend
mehrere Wärmeübertragungsrippen 70 vorgesehen
sein, beispielsweise auch am Außenumfang
des Gehäuseabschnitts 44 positioniert
sein. Selbstverständlich
ist es auch möglich,
die Wärmeübertragungsrippen 70 in
Umfangsrichtung um die Gehäuseachse
L unterbrochen auszugestalten, so dass mehrere in Umfangrichtung
aufeinander folgende mehr oder weniger diskrete Vorsprünge vorhanden sind.
Selbstverständlich
kann die zur Wärmeübertragung
bereitgestellte Oberfläche
auch durch eine Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung
erzeugt werden, die durch Eindrehen oder sonstiges Einbringen einer
oder mehrerer Vertiefungen in die Außenumfangsfläche des
Temperaturfühlergehäuses 32 erzeugt
werden. Auch durch eine beispielsweise gewindeartig ausgebildete
Oberflächenkonturierung kann
ein verbesserter Wärmeübertragungskontakt zwischen
dem Temperaturfühlergehäuse 32 und
dem dieses umströmende
Fluid bereitgestellt werden. Des Weiteren ist es selbstverständlich möglich, dass
das Temperaturfühlergehäuse 32 in
der Richtung der Gehäuseachse
L mehr als zwei Temperaturfühleraufnahmebereiche
aufeinander folgend aufweist, beispielsweise könnte auch an eine dreifache
Abstufung des Temperaturfühlergehäuses gedacht
werden, um ggf. auch Information über die Temperaturschichtung zwischen
den beiden Gehäuseteilen 20, 24 der
Wärmetauscheranordnung
erlangen zu können.
In jedem Falle können
die Form, die Lage und die Abmessung der Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung 68 an die
konkrete Anforderung angepasst werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass
die zur Gehäuseachse
symmetrische Ausgestaltung des Temperaturfühlergehäuses 32 auch unabhängig davon, ob
die vorangehend angesprochene und hinsichtlich der Erfassungsgenauigkeit
sehr vorteilhafte Wärmeübertragungsvorsprungsanordnung 68 vorhanden
ist oder nicht, einen wesentlichen Aspekt der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Temperaturfühleranordnung 28 bildet,
da dadurch eine sehr einfache Herstellbarkeit des ggf. auch gestuft
ausgestalteten Temperaturfühlergehäuses 32 ermöglicht ist.