DE202011002197U1

DE202011002197U1 - Wärmetauscher

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Publication number: DE202011002197U1
Application number: DE202011002197U
Authority: DE
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH; Dana GmbH
Current assignee: Dana Canada Corp; Dana GmbH
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: DE112012000637T5; US20140020866A1; US9921005B2; CA2826008C; DE112012000637B4; WO2012104077A1; CA2826008A1

Abstract

Wärmetauscher (1), insbesondere Ölkühler für Kraftfahrzeuge, umfassend ein Wärmeaustauscherelement mit einer ersten Endplatte (2), die das Wärmeaustauscherelement auf einer Seite abschließt und mindestens eine mit einem Stutzen (21) versehene Öffnung zum Einleiten oder Ausleiten eines Fluides in das oder aus dem Wärmeaustauscherelement aufweist, mindestens eine erste Dichtungsträgerlage (3) mit einer ersten, der ersten Endplatte (2) benachbart angeordneten Seitenfläche und einer der ersten Seitemindestens einer ersten Durchgangsöffnung (32) von der ersten zur zweiten Seitenfläche zur Durchführung des mindestens einen Stutzens (21) der ersten Endplatte (2), mindestens ein erstes Dichtelement (36), das zwischen der ersten Endplatte (2) und der ersten Dichtungsträgerlage (3) angeordnet ist, längs dem auf der ersten Seitenfläche befindlichen Umfangsrand der mindestens einen Durchgangsöffnung (32) vollständig umläuft und zwischen der ersten Endplatte (2) und der ersten Dichtungsträgerlage (3) die Durchgangsöffnung (32) abdichtet, mindestens ein zweites Dichtelement (35), das benachbart zu der...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler für Kraftfahrzeuge.
Derartige Ölkühler werden typischerweise zur Kühlung des Motoröls, beispielsweise in einem Öl/Öl-Kühler oder in einem Öl/Wasser-Kühler, eingesetzt. Wie beispielsweise in der DE 103 49 141 A1 beschrieben, sind derartige Ölkühler oft als Stapelscheiben-Wärmeübertrager ausgebildet. Hierzu weist der Ölkühler ein Wärmeaustauscherelement auf, das aus einzelnen gestapelten Scheiben aufgebaut ist. Konturen in den Scheiben definieren die Fließwege des Wärme abgebenden und des Wärme aufnehmenden Mediums. Alternativ oder zusätzlich sind Turbulenzeinlagen zwischen den Scheiben eingelegt. Die Stapelscheiben sind miteinander mediendicht verbunden, beispielsweise verlötet. Ein derartiges Wärmeaustauscherelement kann jedoch auch eine ganz andere Ausgestaltung aufweisen, beispielsweise mit einem separaten Gehäuse für die Stapelscheiben.
Die oben beschriebenen Stapelscheiben-Wärmeübertrager besitzen an mindestens einem der Enden des Stapels eine Endplatte, die Ein- und Auslässe für die Medien aufweist. Neben der Endplatte weisen derartige herkömmliche Ölkühler auch eine Flanschplatte auf, mit der der Ölkühler an einem Bauelement, beispielsweise an einem Motor oder an einem anderen Bauelement, befestigt werden kann.
Neben der Endplatte und der Flanschplatte benötigt ein derartiger herkömmlicher Ölkühler eine aufwändige Abdichtung, um das Medium beim Übergang zwischen zuführenden Leitungen und dem Ölkühler, insbesondere der Endplatte, mediendicht zu führen. Insgesamt ergibt sich damit eine sehr komplexe Bauform, die viele Einzelteile benötigt und obendrein in der Montage aufwändig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der einfach und kostengünstig herzustellen und auf leichte und sichere Weise zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird durch den Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher weist ein Wärmeaustauscherelement auf, in dem Wärme zwischen zwei oder drei Medien unterschiedlicher Temperatur, insbesondere zwischen Öl und Öl oder zwischen Öl und Wasser, ausgetauscht wird. Das Wärmeaustauscherelement weist mindestens eine erste Endplatte auf, die Öffnungen zum Einleiten oder Ausleiten mindestens eines der fluiden Medien in das oder aus dem Wärmeaustauscherelement aufweist. Zumindest eine, mehrere oder alle der Öffnungen sind mit einem Stutzen versehen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung besitzt das Wärmeaustauscherelement auch auf der der ersten Endplatte entgegengesetzten Seite eine zweite Endplatte, die ebenfalls Öffnungen, gegebenenfalls mit Stutzen versehen, zum Einleiten oder Ausleiten eines Fluides in das oder aus dem Wärmeaustauscherelement aufweist. Die weitere Ausgestaltung des Bereiches der ersten Endplatte kann gegebenenfalls in gleicher Weise auch auf die Ausgestaltung der zweiten Endplatte angewendet werden.
Benachbart zu der ersten Endplatte ist eine erste Dichtungsträgerlage angeordnet, die entsprechend den Öffnungen in der ersten Endplatte ebenfalls Durchgangsöffnungen aufweist, die zur Einführung oder Durchführung des mindestens einen Stutzens der ersten Endplatte ausgebildet sind. Die Dichtungsträgerlage wird also auf die erste Endplatte aufgebracht, wobei sie mit ihren ersten Durchgangsöffnungen über die in der ersten Endplatte vorhandenen Stutzen aufgebracht wird.
Zwischen der ersten Endplatte und der ersten Dichtungsträgerlage ist mindestens ein erstes Dichtelement angeordnet, das eine derartige, nunmehr den benachbarten Umfangsrand einer einen Stutzen aufnehmenden Durchgangsöffnung oder die Durchgangsöffnung selbst vollstandig umgibt bzw. umläuft und zwischen der ersten Endplatte und der ersten Dichtungsträgerlage die Durchgangsöffnung abdichtet. Auf der Außenseite der Dichtungsträgerlage ist ein weiteres Dichtelement angeordnet, das ebenfalls die Durchgangsöffnung bzw. deren auf der Außenseite befindlichen Umfangsrand vollständig umgibt bzw. umläuft. Mittels dieses zweiten Dichtelementes wird die jeweilige Durchgangsöffnung zwischen dem Wärmetauscher und einem Bauelement, an dem der Wärmetauscher angebracht wird, abgedichtet.
Erfindungsgemäß ist der Stutzen der ersten Endplatte, vorteilhafterweise an das zweite Dichtelement auf der Außenseite der Dichtungsträgerlage anschließend, aufgeweitet.
Durch die erfindungsgemäße Dichtungsträgerlage des erfindungsgemäßen Wärmetauschers wirken die Kräfte, die einen Druck auf das erste und das zweite Dichtelement ausüben und hierdurch die Abdichtung der Dichtungsträgerlage und damit der Endplatte des Wärmetauschers bewirken, in axialer Richtung, d. h. in Durchflussrichtung des Stutzens bzw. senkrecht zur Ebene der Kontaktfläche zwischen Endplatte und Dichtungsträgerlage. Hierdurch wird eine besonders sichere und zuverlässige und zugleich einfach zu realisierende Abdichtung der Dichtungsträgerlage, der Endplatte sowie des gesamten Wärmetauschers bewirkt.
Wie bereits oben erwähnt, kann auch die der ersten Endplatte gegenüber liegende Seite des Wärmeaustauscherelementes in ähnlicher Weise ausgestaltet sein.
Jede der Dichtungsträgerlagen kann zugleich Befestigungselemente, insbesondere Öffnungen zum Befestigen der Dichtungsträgerlage auf einem Bauteil aufweisen. Diese können beispielsweise in einem seitlichen Überstand der Dichtungsträgerlage über die Endplatte angeordnet und hierdurch leicht zugänglich sein.
Wie bereits oben erwähnt, sind einer, mehrere oder alle Stutzen auf der Außenseite der Dichtungsträgerlage aufgeweitet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Rand des Stutzens nach außen um einen Winkel α umgebogen oder umgefalzt ist. Besonders vorteilhaft sind Umfalzwinkel zwischen 30° und 160°, vorzugsweise 30° und 120°, je einschließlich bzw. ausschließlich.
Insbesondere bei starkem Umfalzen des Endrandes des Stutzens kann dieser das im Bereich der Außenseite der Dichtungsträgerlage angeordnete zweite Dichtelement zumindest bereichsweise überdecken. Ein Umfalzen des Stutzens ist besonders leicht möglich, wenn dieser Stutzen vom Ende her zumindest bereichsweise geschlitzt ist. Beim Umfalzen werden hierdurch Laschen erzeugt, die beispielsweise auf dem Dichtelement aufliegen oder an diesen anliegen und hierdurch eine axiale Abdichtung erzeugen.
Alternativ kann das Ende des Stutzens auch zackenförmig (als Zackenrand) gestaltet sein und diese Zacken zur Verbindung ähnlich einem Kronkorken umgefalzt werden.
Die Dichtungstragerlage kann vorteilhafterweise aus einem Kunststoff bestehen, so dass hierdurch das gesamte Gewicht des Wärmetauschers gegenüber Wärmetauschern aus dem Stand der Technik, die üblicherweise eine metallische Flanschplatte und weitere Dichtelemente aufweisen, stark verringert ist. Als Werkstoff sind Thermoplaste gegenüber Duroplasten vorteilhaft, da sie Herstellung mittels Spritzguss erlauben. Besonders bevorzugt ist dabei Polyamid, insbesondere faserverstärktes Polyamid, insbesondere Polyamid 6 und Polyamid 6.6.
Ebenso ist es möglich, dass die Dichtungsträgerlage aus einem metallischen Werkstoff besteht, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Stahlplatte. Ebenso wie die vorgenannte Ausführungsform mit Kunststoff-Dichtungsträgerlage werden hier nur die dünnen Platten des Wärmetauscherelements dem Lötprozess unterworfen, wodurch sich die Verweildauer im Lötofen wesentlich verkürzt.
Die Dichtelemente können vorteilhafterweise an der Dichtungsträgerlage an- oder aufgespritzt oder in dort vorhandene Nuten oder Rücksprünge eingelegt sein. Das An- oder Aufspritzen von Elastomer(profil-)-dichtelementen erfolgt üblicherweise mittels Press-, Transfer- oder Spritzgießen. Hier kommen als Werkstoffe beispielsweise Fluorpolymer (z. B. FPM, PFA und MFA), NBR-Kautschuk (Acryl-Butadien-Kautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk), ACM (Polyacrylat) oder EAM (Ethylen-Acrylat) zum Einsatz.
In einer weiteren vorteilhaften Variante sind die Durchgangsöffnungen der Dichtungsträgerlage mit Metallhülsen versehen.
Die Dichtungsträgerlage selbst kann weiter im Gewicht reduziert werden, wenn sie in ihrer Lagenebene Ausnehmungen aufweist und/oder zumindest bereichsweise aus Gitterstegen aufgebaut bzw. verrippt ist. Bei geeigneter Anordnung der Gitterstege kann damit auf eine Herstellung der Dichtungsträgerlage aus Vollmaterial verzichtet werden.
In der Dichtungsträgerlage können weiterhin Aussparungen bzw. Durchbrüche, insbesondere Schlitze, als weitere Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, in die Laschen, die auf der Endplatte angeordnet sind, in komplementärer Weise eingreifen. Diese Laschen können nach Durchgang durch die Durchbrüche umgebogen werden, um eine sichere und dauerhafte form- und/oder kraftschlüssige Halterung der Dichtungsträgerlage auf der Endplatte zu gewährleisten. Es ist auch möglich, auf der Endplatte Rastmittel vorzusehen, die durch derartige Durchbrüche in der Dichtungsträgerlage hindurch geführt werden und anschließend mit der Dichtungsträgerlage verrasten.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Wärmetauscher gegeben. Dabei werden in sämtlichen Beispielen für gleiche oder ähnliche Bauelemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, und deren Beschreibung daher nicht immer wiederholt. Wesentlich ist, dass jedes dieser Beispiele eine Vielzahl von einzelnen Elementen und Merkmalen der vorliegenden Erfindung realisiert, die als solche jeweils auch ohne Zusammenhang mit den sonstigen Merkmalen des jeweiligen Beispiels zur vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers dienen können. Insofern werden im Folgenden nicht nur Kombinationen derartiger Merkmale dargestellt, sondern jedes der im Folgenden beschriebenen Merkmale kann auch unabhängig von den sonstigen Merkmalen des jeweiligen Beispiels als unabhängig betrachtet werden.
Es zeigen
1 bis 13 Beispiele erfindungsgemäßer Wärmetauscher.
1 zeigt einen Stapelscheiben-Wärmetauscher bzw. Stapelscheiben-Wärmeübertrager 1. Dieser weist eine Vielzahl von Stapelscheiben 10a, 10b, 10c und weitere Stapelscheiben auf, die übereinander angeordnet und miteinander längs ihres Umfangsrandes verlötet sind. Dabei wird die Innenseite einer Stapelscheibe mit der Außenseite der benachbarten Stapelscheibe verbunden. Die Stapelscheiben sind beispielsweise zwischen ihrem Umfangsrand derart strukturiert, dass sich Strömungswege für zwei Fluide, nämlich das zu kühlende Fluid und das zu erwärmende Fluid, ergeben. Alternativ können zwischen den verlöteten Stapelscheiben auch Turbulenzscheiben eingelegt sein, die für die Wärmeübertragung optimierte Strömungswege erzeugen.
Der Stapel an Stapelscheiben 10a, 10b, 10c, etc., ist auf einer Seite mittels einer unteren Endplatte 2 und auf der gegenüber liegenden Seite mittels einer oberen Endplatte 4 abgeschlossen.
Die untere Endplatte 2 weist eine flächige Grundplatte 20 auf, die insgesamt vier Öffnungen aufweist, die mit nach unten herausragenden Stutzen 21a, 21b, 21c und 21d versehen und von diesen umgeben sind. Zwei dieser Öffnungen dienen der Einleitung des zu kühlenden Fluides sowie des zu erwärmenden Fluides während zwei weitere Öffnungen der Ausleitung der beiden Fluide dienen. Die Anordnung der einzelnen Öffnungen und Stutzen 21a bis 21d ist dabei lediglich durch die Gestaltung der Strömungswege im Inneren der Stapelscheiben 10a, 10b, 10c, etc., bedingt.
Die Grundplatte 20 besteht aus einem metallischen Material, beispielsweise einem Blech, wobei die Stutzen 21a bis 21d aus dem Blechmaterial – beispielsweise mittels Tiefziehens – ausgeformt sind. In gleicher Weise sind aus dem Material der Grundplatte 20 Laschen 22a bis 22d, 22b', 22b'', 22b''', 22d' sowie 22d'' ausgeformt. Diese Laschen dienen, wie später erläutert wird, der zusätzlichen Fixierung einer Dichtungsträgerlage 3 auf der Endplatte 2.
Der Stapel an Stapelscheiben eines erfindungsgemäßen Stapelscheibenwärmetauschers hat typischerweise eine Breite von 50 bis 150 mm, eine Länge von 70 bis 300 mm und eine Höhe von 20 bis 150 mm mit einer Dichtungsträgerlage mit einer Breite von 80 bis 200 mm, einer Länge von 100 bis 300 mm und einer Hohe von 5 bis 15 mm. Typische Dimensionen sind für den Kühlerstapel 70 × 110 × 50 mm und für die Dichtungsträgerlage 110 × 150 × 7 mm, für den Kühlerstapel 70 × 140 × 50 mm und die Dichtungsträgerlage 100 × 160 × 7 mm oder – insbesondere zur Anwendung in Nutzfahrzeugen, wie Lastkraftwagen für den Kühlerstapel 110 × 200 × 105 mm und für die Dichtungsträgerlage 160 × 250 × 10 mm.
In 1 ist in Form einer Explosionsdarstellung, die dem noch nicht gefügten Zustand des Wärmetauschers entspricht, zusätzlich eine Dichtungsträgerlage (Adapterplatte) 3 aus Kunststoff gezeigt, wie sie sich in Untersicht darstellt. Diese Dichtungsträgerlage 3 weist eine Grundplatte 30 auf. Diese Grundplatte 30 ist mit einem umlaufenden Rand 31 versehen. Die Grundplatte besitzt Durchgangsöffnungen 32a bis 32d, die den Öffnungen und den Stutzen 21a bis 21d in der Endplatte 2 entsprechend positioniert sind. Jede der Öffnungen 32a bis 32d ist mittels einer um die Öffnungen 32a bis 32d umlaufenden angespritzten Elastomerdichtung 35a bis 35d umgeben. Weiterhin weist die Adapterplatte Durchbrechungen in Form von Schlitzen 33a bis 33d auf, die korrespondierend zu den Laschen 22a bis 22d, 22b', 22b'', 22b''', 22d' sowie 22d'' angeordnet sind. Die Durchbrechung 33a ist geeignet zur Aufnahme der Lasche 22a, die nach Durchführung durch diesen Schlitz 33a umgefalzt werden kann. Der Schlitz 33b ist zur Aufnahme der Laschen 22b, 22b', 22b'' und 22b''' ausgebildet. Auch diese Laschen können nach Durchführung durch den Schlitz 33b umgefalzt werden. Der Schlitz 33c ist zur Aufnahme der Lasche 22c geeignet, während der Schlitz 33d zur Aufnahme der Laschen 22d, 22d', 22d'' ausgebildet ist. Diese Laschen werden nach Aufbringen der Adapterplatte 3 auf die Endplatte 2 umgefalzt und sichern so formschlüssig die Dichtungsträgerlage 3 auf der Endplatte 2.
Die Dichtungsträgerlage 3 ist in bestimmten Bereichen so dimensioniert, dass sie über den Umfangsrand der Endplatte 2 übersteht. In diesen Bereichen sind Bohrungen bzw. Durchbrechungen 34 angeordnet, durch die Schrauben geführt werden können, um die Dichtungsträgerlage 3 an einem anderen Bauelement zu befestigen. Auf diese Weise kann beispielsweise der erfindungsgemäße Wärmetauscher 1 an diesem weiteren Bauelement befestigt werden.
2 zeigt nun denselben Wärmetauscher, wobei hier jedoch die perspektivische Ansicht gewechselt wurde. In der Ansicht der 2 kann nun auf die zweite Endplatte 4 des Wärmetauschers gesehen werden, die hier als Abschlussplatte 40 ohne Öffnungen ausgebildet ist.
Die Aufsicht auf die dem Wärmetauscherstapel zugewandte Oberfläche der Dichtungsträgerlage 3 zeigt, dass diese zur Gewichtsersparnis verrippt ist. Sie weist folglich innere Rippen bzw. Stege 37 auf, zwischen denen kein Material vorliegt. Dennoch besitzt die Dichtungsträgerlage 3 auf der in 1 dargestellten Seite eine geschlossene Oberflache, die lediglich durch die Öffnungen 32a bis 32d sowie die Schlitze 33a bis 33d und die Schraubenlöcher 34 durchbrochen ist.
Auf der dem Wärmetauscherstapel und der Endplatte 2 zugewandten Seite der Dichtungsträgerlage 3 sind die Durchflussöffnungen 32a bis 32d von Ringdichtungen 36a bis 36d umgeben, die in entsprechend vorgeformten Nuten in der Adapterplatte 3 angeordnet sind.
3 zeigt einen ähnlichen Wärmetauscher 1 wie die 1 und 2. Im Unterschied zu dem Wärmetauscher der 1 sowie der 2 ist die untere Endplatte 2 und die Dichtungsträgerlage nur mit 2 Durchflussöffnungen versehen, während die obere Endplatte 4 nunmehr so ausgeführt ist, dass zwei Stutzen 61a, 61b über deren geschlossene Fläche 40 überstehen und so die Zu- und Ableitung eines wärmetauschenden Fluids bewerkstelligen. Weitere erforderliche Zu- und Ableitungen der wärmeübertragenden Fluide erfolgen durch die Öffnungen 32a und 32c in der unteren Dichtungsträgerlage 3. Weiter ist die Dichtungsträgerlage 3 hier als massive Platte ohne Stege 37 ausgeführt. Die Befestigung der Dichtungsträgerplatte erfolgt ausschließlich uber die Stutzen, so dass sowohl auf Laschen 22 als auch auf Öffnungen 33 verzichtet wurde. Die Ausbildung der Endplatte 2 sowie der Dichtungsträgerlage 3 entspricht ansonsten derjenigen, die in 1 gezeigt ist.
4 zeigt einen Ausschnitt aus der Dichtungsträgerlage 3 der 1 bis 3. Die Ansicht entspricht dabei der Ansicht gemäß 1. Gezeigt ist ein Ausschnitt um die Durchgangsöffnung 32c.
In 4 ist zu erkennen, dass die Grundplatte 30 der Dichtungsträgerlage 3 in der Durchflussöffnung 32 beim Übergang von der Wandung der Öffnung 32c zu der vom Scheibenstapel abgewandten Oberfläche der Platte 30 angefast ist. Diese Fase 38c dient, wie später erläutert, der Verklammerung des Stutzens 21c mit der Dichtungsträgerlage 3.
5 zeigt nun einen Ausschnitt aus einer Dichtungsträgerlage 3 gemäß einer alternativen Ausführungsform, vergleichbar dem Bereich um die Durchgangsöffnung 32d. Hier ist zu erkennen, dass in die Durchgangsöffnung 32d eine Metallhülse 5 eingesetzt ist. Diese Metallhülse 5 weist eine Wandung 50 auf, die die Durchgangsöffnung 32d auskleidet. Auf der dem Scheibenstapel abgewandten Oberfläche der Grundplatte 30 der Dichtungsträgerlage 3 besitzt die Hülse 5 einen Bördel 52, der auf dieser Oberflache aufliegt. Zwischen der Wandung 5 und dem Bördel 52 ist entsprechend zu der in 4 für die Öffnung 32c dargestellten Fase 38c eine Schräge 51 vorgesehen. Insgesamt wird dadurch bewirkt, dass die Hülse 5 in der Öffnung 32d fest verankert ist.
6 zeigt eine Aufsicht auf die Unterseite eines voll montierten Wärmetauschers 1.
In den Durchgangsöffnungen 32a bis 32d sind nun die Stutzen 21a bis 21d angeordnet. Auch diese sind auf der dem Scheibenstapel abgewandten Seite der Dichtungsträgerlage 3 aufgeweitet und liegen an die vorbeschriebene Fase, hier mit Bezugszeichen 38a bis 38d für die Durchgangsöffnungen 21a bis 21d bezeichnet, an. Durch diese Verklammerung der Dichtungsträgerlage 3 über die aufgeweiteten Stutzen 21a bis 21d mit der Endplatte 2 wird eine axiale Kraft (Kraft in Richtung der Durchgangsachse der Durchgangsöffnungen 21a bis 21d bzw. Kraft senkrecht zur Kontaktebene zwischen Endplatte 2 und Dichtungsträgerlage 3) auf die Dichtungsträgerlage 3 ausgeübt, so dass eine axiale Abdichtung über die Dichtungen 36a bis 36d erfolgt.
Weiterhin weisen die Schlitze 33a bis 33d innerhalb der durch sie definierten Durchgangsöffnungen einen seitlichen Absatz auf. Bei der in 6 dargestellten montierten Dichtungsträgerlage 3 sind die Laschen 22a bis 22b, 22b', 22b'' sowie 22b''', 22d' und 22d'' in die Öffnungen 33a bis 33d eingeführt und anschließend über den genannten Absatz umgefalzt. Hierdurch wird eine formschlüssige Verklammerung der Endplatte 2 mit der Adapterplatte 3 bewirkt, wobei die Laschen nicht über die Oberfläche der Dichtungsträgerlage 3 überstehen.
7 zeigt denselben Wärmetauscher 1 wie in 6, jedoch nunmehr in Aufsicht auf die obere Endplatte 4. Die Dichtungsträgerlage ist nunmehr auf der verrippten Seite mit den Rippen 37 dargestellt. Sie ragt über die Endplatte 2 seitlich hinaus. In diesen überstehenden Bereichen sind die Befestigungslöcher 34 zur Befestigung der Dichtungsträgerlage 3 und damit des gesamten Wärmetauschers 1 an einem weiteren Bauteil angeordnet.
8 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1, der grundsätzlich in gleicher Weise aufgebaut ist wie einer der Wärmetauscher, die in den 1 bis 7 dargestellt sind.
Im Unterschied zu diesen Wärmetauschern sind nunmehr die Stutzen 21a bis 21d geschlitzt. Die Schlitze, die teilweise mit den Bezugszeichen 24 versehen sind, erstrecken sich vom Ende der Stutzen 21a bis 21d in Richtung der Grundplatte 20 der Endplatte 2. Die Schlitze 24 können sich bis zur Grundplatte 20 erstrecken, es ist jedoch auch möglich, lediglich den Endbereich der Stutzen 21a bis 21d mit Schlitzen 24 zu versehen. Durch die Schlitze 24 bilden sich einzelne längs sich aus der Grundplatte 20 erhebende Elemente, von denen für jeden der Stutzen 21a bis 21d jeweils eines mit dem Bezugszeichen 23a, 23b, 23c bzw. 23d bezeichnet wurde.
Die Stutzen 21a bis 21d können nach Durchführung durch die Durchgangsöffnungen 32a bis 32d in besonders einfacher Weise an ihrem Ende aufgebogen und so mit der Dichtungsträgerlage 3 verklammert werden.
9 zeigt einen Ausschnitt aus einer weiteren erfindungsgemäßen Dichtungsträgerlage 3, die ähnlich wie die in 4 dargestellte Dichtungsträgerlage 3 aufgebaut ist. Auch hier ist wie in 4 beispielhaft lediglich ein Ausschnitt um die Durchgangsöffnung 32c dargestellt, die weiteren Durchgangsöffnungen sind jedoch in gleicher Weise ausgestaltet.
10 zeigt die Aufsicht auf eine Durchgangsöffnung, die hier stellvertretend für die Durchgangsöffnungen 32a bis 32d lediglich mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet ist. In gleicher Weise ist die um die Durchgangsöffnung umlaufende Dichtung mit dem Bezugszeichen 35 stellvertretend für die Dichtungen 35a, 35b, 35c und 35d, wie sie beispielsweise in 8 dargestellt ist, bezeichnet. Eine ähnliche beispielhafte Bezeichnungsweise wurde auch in den folgenden Figuren für sämtliche Elemente und Bezugszeichen verwendet.
10 zeigt nun die Aufsicht auf eine Durchgangsöffnung 32, auf deren von der Endplatte 2 abgewandten Oberfläche der Dichtungsträgerlage 3 die umgebogenen Laschen, teilweise mit Bezugszeichen 23, 23' und 23'' bezeichnet, eines geschlitzten Stutzens 21, wie er in 8 als Stutzen 21a bis 21d dargestellt ist, zu erkennen sind.
In 11 ist ein Querschnitt durch eine schlitzartige Öffnung 33, stellvertretend für die schlitzartigen Öffnungen 33a bis 33d sämtlicher vorhergehender Figuren, dargestellt. Die Öffnung 33 ist gestuft gestaltet, mit einer Durchführung, die etwa der Breite der Lasche 22 der Endplatte 2 entspricht. Die Stufe ist als Einzug in der Grundplatte 30 der Dichtungsträgerlage 3 ausgestaltet und bildet einen Absatz 53 auf der dem Scheibenstapel abgewandten Oberfläche der Grundplatte 30. Der Einzug besitzt eine gewölbte Oberfläche 54. Die Lasche 22 wird bei der Montage der Dichtungsträgerlage 3 auf der Endplatte 2 durch die Öffnung 33 geführt und anschließend uber die gewölbte Oberfläche 54 abgekantet. Hierdurch ergibt sich eine innerhalb der Grundplatte 30 versenkte Verklammerung der Lasche 22 mit der Grundplatte 30.
12 zeigt beispielhaft die Ausgestaltung einer Durchgangsöffnung 32 stellvertretend für sämtliche in den bisherigen Figuren dargestellten Durchgangsöffnungen. In der Öffnung der Grundplatte 30 der Dichtungsträgerlage 3 ist längs deren Wandung eine Hülse 5 angeordnet, die sich entlang dieser Wandung beginnend von der der Endplatte zugewandten Seite bis kurz unterhalb der der Endplatte 2 abgewandten Seite der Grundplatte 30 erstreckt. In diese Hülse ist nun ein Stutzen 21 eingeschoben, so dass die Grundplatte 30 auf der Endplatte 2 aufliegt. Der Stutzen 21 ist nun oberhalb der Hülse 5 aufgeweitet und umgebördelt, so dass er form- und kraftschlüssig auf der Hülse 5 aufliegt. Die Bauhöhe der Hülse 5 und des Stutzens 21 sind so ausgebildet, dass sich die der Endplatte 2 abgewandte Oberfläche der Grundplatte 30 oberhalb der Oberflache des Stutzens 21 befindet. In diesem Freiraum ist eine Ringdichtung 55 eingelegt, die zwischen der Grundplatte 30 und dem Stutzen 21 abdichtet. Durch geeignete Wahl der Bauhöhe der Ringdichtung 55 ist es auch möglich, eine Abdichtung zu demjenigen Bauteil herzustellen, an dem die Dichtungsträgerlage 3 befestigt wird.
12 zeigt, dass das Dichtelement 55 nicht notwendigerweise auf der Oberfläche der Grundplatte 30 angeordnet sein muss. Eine Anordnung lediglich benachbart zu dieser Oberfläche ist, wie in 12 dargestellt, auch möglich. Dabei umgibt die Ringdichtung 55 den Umfangsrand der Öffnung 32 in der Grundplatte 30 vollständig. Während in den 1 bis 11 der Umfangsrand außerhalb des Umfangsrandes von einer Dichtung umgeben ist, erfolgt dies in 12 innerhalb des Umfangsrandes. Dennoch ist die Dichtfunktion längs des Umfangsrandes der Grundplatte 30 gewährleistet.
13 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Durchgangsöffnung 32. In diese Durchgangsöffnung 32 ist in 13 eine Hülse 5 eingebracht, die an ihrem oberen Ende eine Fase 38 aufweist. Auch hier ist der Stutzen 21 an seinem oberen von der Endplatte 2 abgewandten Ende abgekantet und umgebördelt. Er folgt dabei der Oberflächenkontur der Hülse 5, insbesondere der Fase 38. Die Oberkante des Stutzens 21 liegt in 13 gleich auf mit der Oberfläche der Grundplatte 30, die der Endplatte abgewandt ist. Da hier oberhalb des Stutzens 21 kein Bauraum für eine Dichtung 55 verbleibt, ist der Stutzen 21 so abgekantet, dass seitlich zwischen dem Stutzen 21 und der Grundplatte 30 innerhalb der Durchgangsöffnung 32 ein Freiraum verbleibt, in den eine Ringdichtung 55 eingelegt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10349141 A1 [0002]

Claims

Wärmetauscher (1), insbesondere Ölkühler für Kraftfahrzeuge, umfassend ein Wärmeaustauscherelement mit einer ersten Endplatte (2), die das Wärmeaustauscherelement auf einer Seite abschließt und mindestens eine mit einem Stutzen (21) versehene Öffnung zum Einleiten oder Ausleiten eines Fluides in das oder aus dem Wärmeaustauscherelement aufweist, mindestens eine erste Dichtungsträgerlage (3) mit einer ersten, der ersten Endplatte (2) benachbart angeordneten Seitenfläche und einer der ersten Seitenfläche gegenüber liegenden zweiten Seitenfläche, mindestens einer ersten Durchgangsöffnung (32) von der ersten zur zweiten Seitenfläche zur Durchführung des mindestens einen Stutzens (21) der ersten Endplatte (2), mindestens ein erstes Dichtelement (36), das zwischen der ersten Endplatte (2) und der ersten Dichtungsträgerlage (3) angeordnet ist, längs dem auf der ersten Seitenfläche befindlichen Umfangsrand der mindestens einen Durchgangsöffnung (32) vollständig umläuft und zwischen der ersten Endplatte (2) und der ersten Dichtungsträgerlage (3) die Durchgangsöffnung (32) abdichtet, mindestens ein zweites Dichtelement (35), das benachbart zu der zweiten Seitenfläche angeordnet ist und längs dem auf der zweiten Seitenfläche befindlichen Umfangsrand der mindestens einen Durchgangsöffnung (32) vollständig umläuft, wobei der mindestens eine Stutzen (21) der ersten Endplatte (2) nach außen, vorteilhafterweise an das zweite Dichtelement (35) zumindest bereichsweise anschließend, aufgeweitet ist.
Wärmetauscher nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauscherelement aufweist: eine zweite, vorteilhafterweise der ersten Endplatte gegenüber angeordnete Endplatte, die das Wärmeaustauscherelement auf einer Seite abschließt und mindestens eine vorteilhafterweise mit einem Stutzen versehene, weitere Öffnung zum Einleiten oder Ausleiten eines Fluides in das oder aus dem Wärmeaustauscherelement aufweist, mindestens eine zweite Dichtungsträgerlage mit einer dritten, der zweiten Endplatte benachbart angeordneten Seitenfläche und einer der dritten Seitenfläche gegenüber liegenden vierten Seitenfläche, mindestens einer zweiten an die weitere Öffnung anschließende Durchgangsöffnung von der dritten zur vierten Seitenfläche, die vorteilhafterweise zur Durchführung des Stutzens der zweiten Endplatte ausgebildet ist, mindestens ein drittes Dichtelement, das zwischen der zweiten Endplatte und der zweiten Dichtungsträgerlage angeordnet ist, längs dem auf der dritten Seitenfläche befindlichen Umfangsrand der zweiten Durchgangsöffnung der zweiten Dichtungsträgerlage vollständig umläuft und zwischen der zweiten Endplatte und der zweiten Dichtungsträgerlage die Durchgangsöffnung abdichtet, mindestens ein viertes Dichtelement, das benachbart zu der vierten Seitenfläche angeordnet ist und längs dem auf der vierten Seitenfläche befindlichen Umfangsrand der Durchgangsöffnung der zweiten Dichtungsträgerlage vollständig umläuft.
Wärmetauscher nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stutzen der zweiten Endplatte nach außen, an das vierte Dichtelement zumindest bereichsweise anschließend aufgeweitet ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Dichtungsträgerlage mindestens eine Befestigungsöffnung zum Befestigen der Dichtungsträgerlage auf einem Bauteil aufweist.
Wärmetauscher nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Dichtungsträgerlagen in der Lagenebene der Dichtungsträgerlage zumindest bereichsweise über die benachbarte Endplatte übersteht, wobei vorteilhafterweise mindestens eine der Befestigungsöffnungen in dem Überstand angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stutzen über die dem Wärmeaustauscherelement abgewandte Seitenfläche der benachbarten Dichtungsträgerlage übersteht.
Wärmetauscher einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stutzen der Endplatten auf der dem Wärmeaustauscherelement abgewandten Seite der benachbarten Dichtungsträgerlage nach außen um einen Winkel a mit 30° ≤ α ≤ 180°, vorzugsweise 30° ≤ α ≤ 120°, umgefalzt ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stutzen der ersten Endplatte das zweite Dichtelement zumindest bereichsweise überdeckt und/oder mindestens einer der Stutzen der zweiten Endplatte das vierte Dichtelement zumindest bereichsweise überdeckt.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stutzen zumindest bereichsweise geschlitzt ist oder einen gezackten Rand aufweist, der partiell umgeformt ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der auf einer der Seitenflächen angeordneten Dichtelemente zumindest teilweise angespritzt und/oder in eine Nut eingelegt ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsrand mindestens einer der Durchgangsöffnungen einer Dichtungsträgerlage mindestens einen auf einer der Seitenflächen der Dichtungsträgerlage angeordneten, zumindest bereichsweise umlaufenden Steg aufweist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Dichtungsträgerlagen aus einem Kunststoff besteht oder diesen enthält.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die mindestens eine der Durchgangsöffnungen und/oder in mindestens eine der Befestigungsöffnungen mindestens einer Dichtungsträgerlage eine Metallhülse eingesetzt ist.
Wärmetauscher nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse auf der vom Wärmetauscherelement abgewandten Seitenfläche der Dichtungsträgerlage über den Umfangsrand der Durchgangsöffnung senkrecht zur Lagenebene der Dichtungsträgerlage übersteht.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dichtungsträgerlage in ihrer Lagenebene Ausnehmungen aufweist und/oder aus Gitterstegen aufgebaut bzw. verrippt ist.
Warmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Dichtungsträgerlagen weitere Durchgangsöffnungen als Rastmittel aufweist.
Wärmetauscher nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der mit weiteren Durchgangsöffnungen als Rastmittel versehenen Dichtungsträgerlage benachbarten Endplatte Zungen und/oder Rastnasen, die aus der Lagenebene der Endplatte in Richtung der benachbarten Dichtungsträgerlage hervorragen, derart angeordnet sind, dass sie mittels der als weitere Durchgangsöffnungen ausgebildeten Rastmitteln mit der benachbarten Dichtungsträgerlage formschlüssig verbindbar, insbesondere mit Formschluss und/oder Kraftschluss senkrecht zur Lagenebene der Dichtungsträgerlage verbindbar, insbesondere verrastbar sind.