DE19652639C2 - Wärmeübertrager für flüssige Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für flüssige Medien gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Wärmeübertrager mit eingeschraubtem Stutzen sind hinreichend bekannt. So ist z. B. aus der EP 357 602 B1 ein Wärmetauscher bekannt geworden, bei dem sowohl der Einlassstutzen als auch der Auslassstutzen in eine im Wärmeübertrager sich befindende Muffe eingeschraubt ist. Durch Festziehen des Stutzens kann eine dichte Verbindung zwischen dem Stutzen und dem Kühlergehäuse hergestellt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere aufgrund von Temperaturschwankungen und von Erschütterungen eine Lockerung der Verbindung nicht ausgeschlossen werden kann. Aus der DE 26 12 416 A1 ist ein weiterer Wärmeübertrager bekannt geworden, der mittels Dichtungselementen gegenüber dem Kühlergehäuse abgedichtet ist. Auch hier besteht die Gefahr einer Lockerung der Gewindeverbindung und insbesondere ist aufgrund der gummielastischen Dichtung ein Einschrauben des Stutzens mit einem definierten Anzugsdrehmoment nicht möglich.

Aus der DE 39 35 753 A1 ist eine Arretiervorrichtung für eine in einer Gewindebohrung versenkte Stellschraube bekannt geworden. Die Verdrehsicherung befindet sich am Kopfteil der Schraube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine Lockerung der Gewindeverbindung mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wärmeübertrager gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager kann entweder ein Wasser- Luft-Wärmeübertrager, ein Öl-Luft-Wärmeübertrager oder aber auch ein Wasser-Öl-Luft-Wärmeübertrager sein. Insbesondere bei der zuletzt genannten Art von Wärmeübertrager sind die Einlassstutzen und Auslassstutzen zweiteilig ausgebildet und in den Wärmeübertrager eingeschraubt. Zum Anschluss von Zufluss- und Abflussleitungen, z. B. für heißes Motoren- oder Getriebeöl, weisen die Stutzen ein Anschlussgewinde auf, auf welche der Ölschlauch mittels einer Überwurfmutter aufgeschraubt wird. Um ein Lösen des eingeschraubten Stutzens beim Abschrauben der Überwurfmutter zu verhindern, ist der erfindungsgemäße Stutzen über eine Sicherungsscheibe gesichert. Diese Sicherungsscheibe ist drehfest mit dem Stutzen verbunden und wird beim Einschrauben des Stutzens in den Wärmeübertrager zusammen mit dem Stutzen in Einschraubrichtung (in Richtung des Uhrzeigersinns) gedreht. Diese Sicherungsscheibe weist erste Vorsprünge auf, die beim Einschrauben des Stutzens in den Wärmeübertrager unwirksam sind. Wird der Stutzen entgegen seiner Drehrichtung gedreht, dann wird die mit ihm drehfest verbundene Sicherungsscheibe ebenfalls in diese Drehrichtung bewegt. Dabei entfalten jedoch die ersten Vorsprünge ihre Sperrwirkung, indem sie mit zweiten Vorsprüngen, welche im Anlagebereich der Sicherungsscheibe an der Außenoberfläche des Wärmeübertragers vorgesehen sind, zusammenwirken. Insbesondere verkrallen sich die ersten Vorsprünge in den zweiten Vorsprüngen. Auf diese Weise wird ein unbeabsichtigtes Ausdrehen des Stutzens aus der Schraubverbindung im Wärmeübertrager verhindert.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Bund des Stutzens einen Sechskant und die Sicherungsscheibe eine Sechskantausnehmung mit einer den Sechskant hintergreifenden Anlagefläche aufweist. Die Anlagefläche gewährleistet ein Verklemmen der Sicherungsscheibe zwischen dem Bund des Stutzens und der Außenoberflächen des Wärmeübertragers, wobei eine Drehmitnahme der Sicherungsscheibe durch den Stutzen über die Sechskantausnehmung gewährleistet wird, in welche der Sechskant des Stutzens eingreift.

Erfindungsgemäß werden die ersten Vorsprünge von radial und tangential entgegen der Einschraubrichtung abstehenden Fingern gebildet. Diese Finger, die bevorzugt in radialer Richtung elastisch auslenkbar sind, federn beim Einschrauben des Stutzens in den Wärmeübertrager elastisch radial nach innen zurück und weichen auf diese Weise den zweiten, an der Außenoberfläche des Wärmeübertragers vorgesehenen Vorsprüngen zurück. Die Finger erstrecken sich im Wesentlichen in Richtung einer entgegen dem Uhrzeigersinn radial nach außen verlaufenden Spirale. Um die Steifigkeit der Finger zu erhöhen, sind diese relativ kurz. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die zweiten Vorsprünge von einer Verzahnung gebildet. Diese Verzahnung ist vorzugsweise sägezahnförmig ausgestaltet. Eine sägezahnförmige Verzahnung hat den wesentlichen Vorteil, dass sie gegenüber einem die Verzahnung überfahrenden Bauteil in eine Richtung eine Sperrfunktion ausüben kann, wohingegen in der anderen Richtung keine Sperrwirkung vorherrscht.

Insbesondere weist die Verzahnung im Wesentlichen radial verlaufende erste Abschnitte und in Einschraubrichtung jeweils zwei benachbarte erste Abschnitte von ihrem radial äußeren Ende zu ihrem radial inneren Ende verbindende zweite Abschnitte auf. Die radial verlaufenden ersten Abschnitte dienen dabei als Sperrabschnitten, an denen die ersten Vorsprünge anliegen und von denen die ersten Vorsprünge entgegen der Einschraubrichtung blockiert werden. Die zweiten Abschnitte dienen zum Ausheben der ersten Vorsprünge, falls diese in Einschraubrichtung über die Verzahnung geführt werden.

Vorteilhaft sind die zweiten Vorsprünge an einem die Sicherungsscheibe umgebenden, an der Außenoberfläche des Wärmeübertragers angeformten Bund vorgesehen. An diesem Bund stützen sich die Finger beim Ausdrehen des Stutzens ab und übertragen die Sperrkräfte über den Sechskant auf den Stutzen.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Vorsprünge gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Insbesondere sind sechs erste Vorsprünge an der Sicherungsscheibe vorgesehen und ist ein ganzes Vielfaches an zweiten Vorsprüngen an der Außenoberfläche des Wärmeübertragers vorgesehen, insbesondere 66 zweite Vorsprünge. Auf diese Weise werden die Stutzen gleichmäßig über ihren Umfang gesperrt und sie werden unmittelbar nach dem Erreichen des erforderlichen Anzugsdrehmoments gegen ein Ausdrehen gesichert.

Eine vorteilhafte einfache Ausführungsform sieht vor, dass der Stutzen und die Sicherungsscheibe einstückig ausgebildet sind, bzw. die Sicherungsscheibe an den Stutzen angeformt ist.

Bei dieser Ausführungsform sind keine zusätzlichen Bauteile erforderlich, wobei aber dennoch die gleiche Sicherheit gegen Ausdrehen des Stutzens erzielt werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen in einen Wärmeübertrager eingeschraubten Stutzen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Stutzen in Richtung des Pfeils II gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Sicherungsscheibe; und

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV gemäß Fig. 3 durch die Sicherungsscheibe.

In der Fig. 1 ist beispielhaft ein Abschnitt eines Wärmeübertragers 1 im Schnitt dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 2 ist ein Wasserkasten bezeichnet, in welchem ein Ölwärmeübertrager 3 angeordnet ist. Der Wasserkasten 2 ist an seiner Außenoberfläche 4 mit Versteifungsrippen 5 sowie mit einem ringförmigen, von der Oberfläche abstehenden Bund 6 versehen. Koaxial zum Bund 6 ist in den Wasserkasten 2 ein Einlass- bzw. ein Auslassstutzen 7 für den Ölwärmeübertrager 3 eingeschraubt. Dieser Stutzen 7 besitzt hierfür einen Befestigungszapfen 8, der mit einem Außengewinde versehen ist und in eine entsprechende Scheibe 9, die mit einem Innengewinde versehen ist, eingeschraubt ist. Ein dichter Abschluss zwischen dem Innenraum 10 des Wasserkastens 2 und der Umgebung wird durch einen O-Ring 11 geschaffen, der in eine Umfangsnut der Scheibe 9 eingesetzt ist und dicht an der Innenoberfläche des Wasserkastens 2 anliegt. Eine dichte Verbindung zwischen dem Stutzen 7 und der Scheibe 9 wird durch einen weiteren O-Ring 12 geschaffen, der im Bereich des Durchbruchs des Wasserkastens 2 zwischen dem Stutzen 7 und der Scheibe 9 vorgesehen ist.

In der Fig. 1 ist weiterhin erkennbar, dass der Stutzen 7 mit einem umlaufenden Bund 13 versehen ist, der einen Sechskant 14 aufweist. Das freie Ende des Stutzens 7 ist mit einem Außengewinde 15 versehen, auf welches eine nicht dargestellte Überwurfmutter einer Anschlussleitung aufgeschraubt werden kann. Außerdem weist das freie Ende des Stutzens 7 einen Dichtkegel 18 für die zu befestigende Leitung auf.

Zwischen dem Bund 13 des Stutzens 7 und der Außenoberfläche 4 des Wasserkastens 2 befindet sich eine insgesamt mit 16 bezeichnete Sicherungsscheibe, die in Fig. 3 im Detail dargestellt ist. Diese Sicherungsscheibe 16 ist mit einer Sechskantausnehmung 17 versehen, in welcher der Sechskant 14 des Stutzens 7 zu liegen kommt. Die Sicherungsscheibe 16 ruht ihrerseits radial innerhalb des Bundes 6 des Wasserkastens 2. Beim Einschrauben des Stutzens 7 in das Halteelement 9 wird die Sicherungsscheibe 16 vom Sechskant 14 mitgenommen und innerhalb des Bundes 6 auf die Außenoberfläche 4 des Wasserkastens 2 gedrückt. Die Sechskantausnehmung 17 der Sicherungsscheibe 16 und der Sechskant 14 des Stutzens 7 bilden eine drehfeste Verbindung. Der Bund 13 des Stutzens 7 weist außerdem einen Einstich 27 auf, in welchen die Sicherungsscheibe 16 mit ihrem radial inneren Umfangsrand 28 (Fig. 3) eingeschnappt oder eingerastet werden kann. Der Stutzen 7 und die Scheibe 16 sind auf diese Weise fest miteinander verbunden, was eine Vormontage erlaubt.

In der Fig. 2 ist der in die Sechskantausnehmung eingesetzte Sechskant 14 des Stutzens 7 dargestellt. Es ist leicht einsehbar, dass beim Eindrehen des Stutzens 7 in den Wasserkasten 2 die Sicherungsscheibe 16 mitgenommen wird. Diese Sicherungsscheibe weist, wie in Fig. 3 dargestellt, an ihrem Außenumfang radial und tangential abstehende Finger 19 auf, die von ersten Vorsprüngen 20 gebildet werden. Diese Finger 19 sind in Richtung des Pfeils 21 elastisch radial einschwenkbar. Da die Finger 19 radial nach innen nachgiebig ausgestaltet sind, können am Wasserkasten 2 vorhandene Toleranzen ausgeglichen werden. So kann z. B. die den Befestigungszapfen 8 aufnehmende Öffnung 29 (Fig. 1) des Wasserkastens 2 ein gewisses Übermaß aufweisen. Außerdem stehen die Finger 19 entgegen der Einschraubrichtung des Stutzens 7 im Wesentlichen tangential vom Umfang der Sicherungsscheibe 16 ab. Eine gleichmäßige Kräfteverteilung über den Umfang der Sicherungsscheibe 16 wird dadurch erzielt, dass insgesamt sechs Finger 19 am Umfang der Scheibe 16 verteilt angeordnet sind.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass der Innenumfang des Bundes 6 mit einer Verzahnung 22 versehen ist, die von zweiten Vorsprüngen 23 gebildet wird. Die Verzahnung 22 besitzt eine Sägezahnform, so dass ein erster Abschnitt 24 radial und ein zweiter Abschnitt 25 schräg verläuft. Der zweite Abschnitt 25 erstreckt sich in Einschraubrichtung, d. h. in Richtung des Uhrzeigersinns, von einem radial äußeren Ende des benachbarten ersten Abschnitts 24 zum radial inneren Ende des benachbarten nächsten ersten Abschnitts 24.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann der Stutzen 7 über seinen Sechskant 14 und dadurch die drehfest mit dem Stutzen 7 verbundene Sicherungsscheibe 16 problemlos in Richtung des Uhrzeigersinns in den Wasserkasten 2 eingeschraubt werden. Die an der Verzahnung 22 anliegenden Finger 19 gleiten an den zweiten Abschnitten 29 entlang und werden radial nach innen, d. h. in Richtung des Pfeils 21 (Fig. 3) ausgelenkt. Der Stutzen 7 wird bis zum Erreichen des gewünschten Anzugdrehmoments eingeschraubt. In dieser Lage wird der Stutzen 7 über die Finger 19 gehalten, die sich an den ersten Abschnitten 24 der Verzahnung 22 abstützen.

Der Umkreis der Sicherungsscheibe 16 ist so gewählt, dass er gleich oder größer ist als der Grundkreis 26 der Verzahnung 22, der dem radial inneren Kreis des Bundes 6 entspricht. Durch das Hintergreifen der sägezahnförmigen Verzahnung 22 durch die Finger 16 wird eine Sperrwirkung erzielt, die ein selbsttätiges Aufschrauben, d. h. eine Verdrehung der Sicherungsscheibe 16 entgegen dem Uhrzeigersinn und somit ein Aufschrauben des Stutzens 7 verhindert.

Die Finger 19 können entweder gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sein oder sie weisen, wie in Fig. 3 dargestellt, unterschiedliche Winkel zueinander auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α = 57° und der Winkel β = 63°. Auf diese Weise schließen zwei Finger stets einen Winkel von 120° ein und es sind die dazwischen angeordnete Finger um 3° gegenüber der Winkelhalbierenden versetzt. Weist die Verzahnung 22 z. B. 60 Zähne auf, dann hat der oben geschilderte Versatz benachbarter Finger 19 den wesentlichen Vorteil, dass alle 3° drei Finger 19 mit der Verzahnung 22 kämmen. Es kann also eine feinere Einstellung des Anzugsdrehmomentes erzielt werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Sicherungsscheibe 16 am Stutzen 7 angeformt sein, d. h. der Stutzen 7 kann am Umfang seines Bundes 13 mit entsprechenden Fingern 19 versehen sein. Der Vorteil einer separaten Sicherungsscheibe 16 besteht jedoch darin, dass nach einem gewollten Aufschrauben des Stutzens 7, bei dem in der Regel die Finger 19 der üblicherweise aus Kunststoff bestehenden Sicherungsscheibe 16 beschädigt werden, diese gegen eine neue ausgetauscht werden kann.

Claims (13)

1. Wärmeübertrager für flüssige Medien, wie Wasserwärmeübertrager oder Ölwärmeübertrager, wobei das kühlende Medium eine Flüssigkeit oder ein Gas ist, mit wenigstens einem Einlassstutzen (7) und wenigstens einem Auslassstutzen (7) für das zu kühlende Medium, wobei die Stutzen (7) mit entsprechenden Scheiben (9) im Wärmeübertrager (1) verschraubt sind und die Stutzen (7) einen umlaufenden Bund (13) aufweisen, der an einer Außenoberfläche (4) des Wärmeübertragers (1) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenoberfläche (4) und dem Bund (13) eine Sicherungsscheibe (16) angeordnet ist, dass die Sicherungsscheibe (16) drehfest mit dem Stutzen (7) verbunden ist, dass die Sicherungsscheibe (16) entgegen der Einschraubrichtung des Stutzens (7) eine Sperrwirkung ausübende erste Vorsprünge (20) aufweist und dass die Außenoberfläche (4) des Wärmeübertragers (1) im Anlagebereich dieser Sicherungsscheibe (16) mit zweiten Vorsprüngen (23) versehen ist, welche zusammen mit den ersten Vorsprüngen (20) die Sperrwirkung ausüben.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (13) des Stutzens (7) einen Sechskant (14) und die Sicherungsscheibe (16) eine Sechskantausnehmung (17) mit einer den Sechskant (14) hintergreifenden Anlagefläche aufweist.

3. Wärmeübertrager nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Vorsprünge (20) von radial und tangential entgegen der Einschraubrichtung abstehenden Fingern (19) gebildet werden.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (19) in radialer Richtung elastisch auslenkbar sind.

5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Vorsprünge (23) von einer Verzahnung (22) gebildet werden.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (22) sägezahnförmig ausgestaltet ist.

7. Wärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (22) radial verlaufende erste Abschnitte (24) und in Einschraubrichtung jeweils zwei benachbarte erste Abschnitte (24) von ihrem radial äußeren Ende zu ihrem radial inneren Ende verbindende zweite Abschnitte (25) aufweist.

8. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Vorsprünge (23) an einem die Sicherungsscheibe (16) umgebenden, an der Außenoberfläche (4) des Wärmeübertragers (1) angeformten Bund (6) vorgesehen sind.

9. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (20, 23) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.

10. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (20) in zwei Gruppen aufgeteilt sind und jeweils abwechselnd ein Vorsprung (20) der einen Gruppe nach einem Vorsprung (20) der anderen Gruppe angeordnet ist und dass die Winkelabstände der Vorsprünge (20) innerhalb der Gruppe gleich sind und die Winkelabstände eines Vorsprungs (20) zu den beiden benachbarten Vorsprüngen (20) unterschiedlich sind.

11. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (7) und die Sicherungsscheibe (16) einstückig ausgebildet sind, bzw. die Sicherungsscheibe (16) an den Stutzen (7) angeformt ist.

12. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Umkreises der ersten Vorsprünge (20) der Sicherungsscheibe (16) größer ist als der Inkreis der zweiten Vorsprünge (23).

13. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe (16) auf dem Stutzen (7) vormontierbar ist und der Stutzen (7) hierfür inbesondere eine Umfangsnut aufweist, in welche der Sicherungsring (16) einklippsbar ist.