DE19957946A1

DE19957946A1 - Anschlußstutzen für einen Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE19957946A1
Application number: DE19957946A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dobler; Armin Rau
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: DE19957946B4; US20010002754A1; US6474698B2

Abstract

Es wird ein metallischer Anschlußstutzen für einen Ganzmetall-Wärmeübertrager vorgeschlagen, der für eine Kunststoffschlauchkupplung verwendbar ist. Der Stutzen (20) weist eine Doppelsicke als Anschlagbereich mit zwei angeformten Verdrehsicherungen (26, 27) auf, die in Axialnuten (40, 41) einer Schlauchkupplung (31) eingreifen und eine fehlerfreie Montage gewährleisten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anschlußstutzen für einen Wärme übertrager mit einem metallischen Sammelkasten, wobei der Anschlußstut zen mit dem Sammelkasten verlötbar ist.

Wärmeübertrager mit metallischen Sammelkästen und Anschlußstutzen, die miteinander verlötet werden, sind bekannt, und zwar in erster Linie als so genannte Buntmetallkühler, deren Kühlmittelkästen aus Messing bestehen. Moderne Aluminiumkühler weisen jedoch in der Regel Kühlmittelkästen aus Kunststoff auf, an welche die Anschlußstutzen bereits einstückig angespritzt sind. Diese Anschlußstutzen aus Kunststoff werden mittels einer Schlauch kupplung mit den Kühlmittelschläuchen verbunden, wobei eine Dichtung zwischen Kühlmittelschlauch bzw. Schlauchkupplung und Anschlußstutzen und eine Sicherung vorgesehen sein muß. Daher weisen diese Anschluß stutzen zum Teil komplizierte Formen auf, die jedoch spritztechnisch mei stens ohne weiteres realisierbar sind. In jüngster Zeit wurden die Kunststoff kästen jedoch durch Metallkästen verdrängt, da Kühler heute vielfach als sogenannte Ganzmetallkühler, d. h. einschließlich der Kühlmittelkästen und der Anschlußstutzen aus Aluminium hergestellt werden. Ein Problem ergibt sich dann, wenn die Verbindung zwischen Anschlußstutzen und Schlauch kupplung nicht mehr aus zwei Kunststoffteilen, sondern aus einem metalli schen Anschlußstutzen und einer herkömmlichen Schlauchkupplung in Kunststoff bestehen soll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen metallischen Anschlußstutzen für einen Wärmeübertrager zu schaffen, der für eine Kunststoff- Schlauchkupplung verwendbar ist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfin dung, bei einem metallischen Anschlußstutzen eine Verdrehsicherung für die Schlauchkupplung darzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruches 1 gelöst. Demzufolge weist der Anschlußstutzen vier aneinander anschließende Bereiche auf, welche gewährleisten, daß eine herkömmliche Schlauchkupplung für diesen metallischen Stutzen verwendet werden kann. Mit dem Verbindungsbereich wird der Anschlußstutzen in einen Durchzug des Sammelkastens eingesetzt, wobei der Bund als Anschlag dient, und mit dem Sammelkasten dicht verlötet. Der nutförmige Sicherungsbereich dient zur Aufnahme einer Sicherungsklammer, der Dichtungsbereich dient zur Anlage für einen O-Ring, welcher in der Kupplungshülse aufgenommen ist, und der konische Bereich dient der Zentrierung beider Teile der Kupplung.

Nach einer ersten Ausführungsform (Ansprüche 2-6) ist der Stutzen aus ei nem Aluminiumrohr hergestellt, bei welchem der Anschlagbereich durch zwei Sicken gebildet wird. An einer der beiden Sicken sind Verdrehsiche rungen vorgesehen, die in eine entsprechende Längsnut der Kupplungshül se eingreifen und somit ein Verdrehen der Kupplungshülse und des mit ihr verbundenen Schlauches verhindern. In vorteilhafter Weise weisen zwei einander gegenüberliegende, zungenartige Verdrehsicherungen unter schiedliche Größe auf - dadurch wird jeweils die gewünschte Montagepositi on gewährleistet, d. h. eine Verdrehung um 180° verhindert. Zusätzlich ist ein weiteres Zungenpaar zur Vorfixierung bei der Montage vorgesehen. Vorteilhafterweise weisen die Zungen je eines Zungenpaares unterschiedli che Breite auf, damit eine eindeutige Montageposition gewährleistet ist.

Nach einer zweiten Ausführungsform (Ansprüche 7-9) ist der Stutzen durch Fließpressen hergestellt, d. h. er wird aus einem massiven Rohling durch Verformung unter hoher Krafteinwirkung in die Endform gebracht. Dabei ist eine Verdrehsicherung in Form von einem bzw. zwei Stegen vorteilhaft.

Gemäß Anspruch 10 ist der Stutzen aus einer Aluminiumlegierung herge stellt, welche mit dem Aluminiumblech des Sammelkastens hartlötbar ist, wobei die erforderliche Lotplattierung vorzugsweise auf dem Aluminiumblech des Sammelkastens aufgebracht ist.

Gemäß Anspruch 11 lassen sich beide Ausführungsformen des metallischen Stutzens vorteilhaft für eine herkömmliche Schlauchkupplung mit Kunststoff hülse verwenden, so daß keine neue Schlauchkupplung in ganz Metallbau weise erforderlich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Ganzmetallkühler mit Anschlußstutzen,

Fig. 2 den Anschlußstutzen als Einzelteil,

Fig. 3 den Anschlußstutzen in Verbindung mit einer Schlauch kupplung und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Anschlußstutzen.

Fig. 1 zeigt einen sogenannten Ganzmetallkühler, der nur aus Metallteilen, d. h. hartverlöteten Aluminiumteilen besteht. Im einzelnen weist dieser Küh ler 1 ein Netz, bestehend aus Rohren 2 und dazwischen angeordneten Well rippen 3 auf, die mit den Rohren verlötet sind. Die Flachrohre 2 sind endsei tig rechteckförmig aufgeweitet, einerseits an ihren Längsseiten miteinander und an ihren Schmalseiten mit den Kühlmittelkästen 4 und 5 verlötet. Ein solcher Kühler ist beispielsweise aus der DE-A 195 43 986 der Anmelderin bekannt. In die Kühlmittelkästen 4 und 5 sind Anschlußstutzen 6, 7 und 8 eingelötet.

In Fig. 2, 2a und 2b ist einer dieser Anschlußstutzen als Einzelteil 20 ver größert dargestellt. Dieser Stutzen 20 besteht aus einem rohrförmigen Teil mit kreisförmigem Querschnitt und weist im wesentlichen folgende vier Ab schnitte auf: ein erster Abschnitt 21 ist als zylindrischer Stutzen ausgebildet, der mit einem Durchzug des zuvor beschriebenen Kühlmittelkastens verlötet wird. Ein zweiter Abschnitt 22 besteht aus zwei aneinander liegenden, um laufenden Sicken 22a und 22b, an welche sich ein dritter nutförmiger Ab schnitt 23 anschließt. Der vierte Abschnitt 24 ist wiederum zylindrisch aus gebildet und wird über eine Zentriernase 25 mit dem nutförmigen Abschnitt 23 verbunden. An der dem Nutabschnitt 23 zugewandten Sicke 22b sind zwei zungenförmige Verdrehsicherungen 26 und 27 angeformt, d. h. diese sich diametral gegenüberliegenden Zungen 26, 27 sind partiell aus der Sic ke 22b durch Quetschung des Materials herausgeformt. In ähnlicher Weise sind zwei weitere Zungen 25a, 25b an die Zentriernase 25 angeformt, und zwar fluchtend mit den Zungen 26, 27, allerdings in der Radialerstreckung etwas kleiner. Durch diese zusätzlichen Zungen erfolgt bei der Montage eine Vorfixierung. Wichtig ist, daß die Rohrwandung des Stutzens 20 bei der Ausformung der Zungen nicht durchbrochen wird, um die erforderliche Dichtheit zu gewährleisten. Der Stutzen 20 ist als einstückiges Teil aus ei nem Halbzeugrohr durch verschiedenen Verformungsschritte hergestellt. Die Zungen 25a, 25b, 26 und 27 überragen den Durchmesser der beiden Sicken 22a und 22b bzw. der Zentriernase 25 und sind jeweils von unterschiedlicher Größe: dies dient der eindeutigen Montage des Kupplungsteils, was im fol genden beschrieben wird.

Fig. 3 zeigt den zuvor beschriebenen Stutzen 20 (gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 2), einerseits mit seinem Verbindungsbereich 21 verlötet mit dem teilweise dargestellten Kühlmittelkasten 30 und andererseits verbunden mit einer Schlauchkupplung 31, auf welche ein teilweise dargestellter Kühlmit telschlauch 32 aufgepreßt und mittels einer Schlauchschelle 33 dicht ver bunden ist. Diese Schlauchkupplung 31 besteht aus einer an sich bekannten Kunststoffhülse 34, die in einer Ringnut 35 einen O-Ring 36 aufnimmt. Die Hülse 34 weist ferner einen Schlitz 37 zur Aufnahme und Montage eines drahtförmigen Sicherungsbügels 38 und einen Endabschnitt 39 auf, in wel chen Längsnuten 40 und 41 eingearbeitet sind, die sich diametral gegen überliegen und sich in ihrer Breite (in Umfangsrichtung gesehen) unter scheiden. Diese Hülse 34 ist mit dem Stutzen 20 in der Weise montiert, daß der O-Ring 36 auf dem Abschnitt 24 abdichtet und der Sicherungsbügel 38 in die Nut 23 eingreift und somit die Kupplung 31 gegenüber dem Stutzen 20 sichert. Schließlich greifen die beiden Zungen 26 und 27 in die Axialnuten 40 und 41 ein und verhindern somit ein Verdrehen der Kupplung 31 gegen über dem Stutzen 20, was insbesondere zur Schonung des O-Ringes 36 von Bedeutung ist. Durch die unterschiedliche Ausbildung der Zungen 26 und 27 in Verbindung mit den korrespondierenden Nuten 40 und 41 wird sicherge stellt, daß die Schlauchkupplung 31 jeweils in der gleichen Lage mit dem Stutzen montiert wird. Um die Montage zu erleichtern, ist - wie oben be schrieben - ein weiteres Zungenpaar 25a, 25b vorgesehen, welches bei der Montage der Schlauchkupplung 31 zunächst in die Axialnuten 40, 41 ein greift und somit eine Vor-Ausrichtung der Teile 20 und 31 hinsichtlich ihrer Lage in Umfangsrichtung bewirkt. In der Endposition liegt das Zungenpaar 25a, 25b dann in passenden Aussparungen 42, 43 der Hülse 34. Diese Aus bildung des Metallstutzens eines Ganzmetall-Wärmetauschers erlaubt es, eine an sich bekannte in Kunststoff ausgeführte Schlauchkupplung für einen Kunststoffstutzen auch für einen Ganzmetall-Wärmetauscher zu verwenden.

Fig. 4, 4a und 4b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen metalli schen Anschlußstutzen 44, der durch Fließpressen aus einem etwa tablet tenförmigen Werkstoffrohling im wesentlichen in einem Arbeitsgang herge stellt ist. Dieser Stutzen weist in analoger Weise wie das oben beschriebene Ausführungsbeispiel gem. Fig. 2 einen ersten Verbindungsbereich 45, einen umlaufenden Bund 46 als Anschlag, einen nutförmigen Sicherungsbereich 47, einen konischen Zentrierbereich 48 und einen zylindrischen Dichtungs bereich 49 auf. Die Verdrehsicherung ist hier als durchgehender, in Axial richtung verlaufender Steg 50 ausgebildet, welcher sich über den Bund 46 und die Nut 47 erstreckt. Wie aus Fig. 4a ersichtlich, welche einen Schnitt längs der Linie A-A zeigt, reicht dieser Steg 50 bis auf den Grund der Nut 47. In analoger Weise ist auf der diametral gegenüber liegenden Seite des Steges 50 ein weiterer Steg 51 mit einer etwas größeren Breite (in Umfangs richtung gesehen) angeordnet. Durch beide Stege 50 und 51 wird somit die Nut 47 in zwei Nuthälften 47a und 47b unterteilt. In diese Nuthälfte 47a, 47b greift im montierten Zustand ein Sicherungsring ein, der dem Teil 38 in Fig. 3 entspricht. Um eine einwandfreie Dichtheit des zylindrischen Bereiches 49 mit dem O-Ring, entsprechend dem Teil 36 in Fig. 3, zu erreichen ist es vorteilhaft, wenn die zylindrische Fläche 49 nach der Herstellung durch Fließpressen zusätzlich spangebend bearbeitet wird, um eine möglichst ge ringe Bautiefe zu erzielen. Die Aluminiumlegierung, aus welcher der Stutzen 44 durch Fließpressen hergestellt wird, ist mit dem oben erwähnten Sam melkasten verlötbar, beispielsweise durch das sog. Nocolok-Lötverfahren.

Die Erfindung ist zwar für das Ausführungsbeispiel eines Kühlmit tel/Luftkühlers beschrieben worden, sie ist jedoch ohne weiteres auch für andere Wärmetauscher anwendbar, z. B. für einen Ladeluft/Luftkühler oder für einen Öl/Luftkühler.

Claims

1. Metallischer Anschlußstutzen für einen Wärmeübertrager mit einem metallischen Sammelkasten, wobei der Anschlußstutzen mit dem Sammelkasten verlötbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stut zen (20, 44)

a) einen Verbindungsbereich (21, 45) für den Sammelkasten,
b) einen durch einen umlaufenden Bund (22a, 22b, 46) gebildeten Anschlagbereich,
c) einen durch eine Nut (23, 47) gebildeten Sicherungsbereich und
d) einen durch einen zylindrischen und einen konischen Teil gebil deten Dichtungs- und Zentrierbereich (24, 25, 49, 48)

aufweist, die in Richtung der Längsachse des Stutzens (20, 44) anein ander anschließen.

2. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An schlagbereich (22) als Doppelsicke (22a, 22b) ausgebildet ist und daß an eine Sicke (22b) eine zungenartige Verdrehsicherung (26) ange formt ist, die über den Durchmesser der Sicke (22b) hinaussteht.

3. Stutzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Na se (25) des konischen Bereiches eine weitere zungenartige Verdrehsi cherung (25a) angeformt ist.

4. Stutzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich diametral gegenüberliegende Zungen (26, 27) aus einer Sicke (22b) herausgeformt sind.

5. Stutzen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich diametral gegenüberliegende Zungen (25a, 25b) aus der Nase (25) herausgeformt sind.

6. Stutzen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Zungen (26, 27, 25a, 25b) unterschiedliche Größen aufweisen.

7. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (44) durch Fließpressen aus einem tablettenförmigen Werkstoffrohling hergestellt ist.

8. Stutzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stut zen (44) eine Verdrehsicherung in Form eines axial verlaufenden Ste ges (50) aufweist, der sich in axialer Richtung vom Bund (46) über den Bereich der Nut (47) erstreckt.

9. Stutzen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich diametral gegenüberliegende Stege (50, 51) unterschiedlicher Breite ausgeformt sind.

10. Stutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stutzen (20, 44) und der Sammelkasten (30) aus hartlötbaren Aluminiumlegierungen hergestellt sind.

11. Stutzen nach einem der Ansprüche 2 bis 10 verwendbar für eine Schlauchkupplung (31), bestehend aus einer Kunststoffhülse (34) mit Dichtring (36), Sicherungsbügel (38) und Axialnuten (40, 41) zur Auf nahme der Verdrehsicherungen (26, 27).