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"Wärmetauscher mit Wasserkasten"
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Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher mit Wasserkasten, insbesondere
Heizungswärmetauscher für Kraftfahrzeuge.
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Der Erfindung liegt die folgende Erfahrungstatsache zugrunde: Beim
Betrieb einer an den Kühlmitteikreislauf eines Kraftfahrzeuges angeschlossenen Heizungsanlaye
können erhebliche Druckschwankungen auftreten, insbesonderp in Form von Druckstössen,
die sich in verschiedener Hinsicht unangenehm bemerkbar machen, vor allem in den
Heizungswärmetauschern selbst.
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Dies ist insbesondre dann der Fall, wenn in bekannter Weise die Heizungs-
oder Klimaanlage des Kraftfahrzeuges zur Betätigung eines Ventils zur Steuerung
des Heizmittelstromes eine Ventilbetätigungsvorrichtung aufweist, die durch Steuerimpulse
mit fester Frequenz und variabler Breite nach Maßgabe eines durch Sollwert/Istwert-.Vergleich
gebildeten Temperatursignals getaktet ansteuerbar ist. Hierdurch wird bei Normalbetrieb
der Heizungsanlage das Steuerventil durch die Ventilbetätigungsvorrichtung mit konstanter
Frequenz abwechselnd nur in "ganz auf" - und "ganz zu" --Stellungen geschaltet,
so daß das Steuerventil gerade so viel Heizflüssigkeit fördert, wie es der Einstellung
des Temperatpr-Sollwertes entspricht.
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Derartige Regeleinrichtungen sind zum Beispiel aus den DE-OSen 25
31 015 und 26 15 476 bekannt.
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Bei dem Steuerventil kann es sich beispielsweise um ein Magnetventil
handeln, das im Heizmittelkreislauf vor oder. nach dem Heizungswärmetauscher der
Kraftfahrzeug-Heizungsanlage angeordnet ist und dessen Magnetwicklung durch die
erwähnte Regeleinrichtung getaktet angesteuert wird.
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Es hat sich nun gezeigt, daß beim praktischen Fahrbetrieb bei mit
den qenannten Regeleitrichtungen ausgestatteten Kraftfahrzeugen unter nahezu sämtlichen
Betriebsbedingungen beträchtliche Druckschwankungen auftreten können. Insbesondere
können beim Schließen des Magnetventiles je nach Anordnung des Ventils im Vor- oder
Rücklauf des Heiznittelkreislauft innerhalb des Wärmetauschers Unter- oder Überdruckspitzen
auftreten.
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Bei vor dem Wärmetauscher eingebauten Magnetventil sind als Folge
des Unterdrucks sowohl im Magnetventil als auch im Wärmetauscher Kavitationsschäden
möglich.
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Bei nach dem Heizungswärmetauscher eingebautem Magnetventil kann dieser
als Folge der sich beim Schließen des Magnetventils aufbauenden Unterdruckspitzen
so stark beansprucht werden, daß Schäden auftreten können Im Hinblick auf diese
nachteiligen Erscheinungen liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, sowohl
die Unterdruck- als auch die Uberdruckspitzen zu vermindern, um die unterdruck-bzw.
überdruckbedingten Schäden zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zumindest der bzw.
die Wasserkästen des Wärmetauschers ntit druckdämpfenden und/oder druckabsorbierenden
Mitteln ausgestattet sind.
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Hierdurch ist es möglich, Druckschwankungen, insbesondere Druckstösse
abzubauen und das Auftreten von Unterdruck im Heizungswärmetauscher zu vermeiden.
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Aufgrund von durchgeführten Messungen hat sich gezeigt, daß bei Einbau
eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmetauschers in ein Kraftfahrzeug je nach
Einbau des getaktet angesteuerten Magnetventils keine Dampfblasenbildung und somit
keine Kavitation mehr auftreten bzw. die Uberdruckspitzen so vermindert werden,
daß keine Schädigung des Wärmetauschers mehr auftreten kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus
den Ansprüchen 2 bis 23.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten
Zeichnungen im Rahmen vqn Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Dabei zeigt: Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform eines Wasserkastens
für einen Heizungswärmetauscher in S¢hnittansicht, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform
eines Wasserkastens, ebenfalls schematisch in Schnittansicht, Fig. 3 und 4 jeweils
Ausführungsformen von Bauelementen mit druckdämpfenden und/oder druckabsorbierenden
Eigenschaften, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Wasserkastens, ebenfalls
in schematischer Schnittansicht, Fig. 6, 7 und 8 jeweils verschiedene Ausführungsformen
von'Bauteilen für Wasserkästen, ebenfalls jeweils in schematischr Schnittansicht,
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines Wasserkastens, ebenfalls schematisch in
Schnittansicht,
Fig. 10 eine Ausfdhrungsform eines schlauchförmig
ausgebildeten Bauelementes mit druckdämpfendes Eigenschaften, ebenfalls schematisbh
in Schnittansitht, wobei dieses Bauelement innerhalb' eines wasserführenden- Rohres
eines HeiEungswärmetauschers angeordnet ist, Fig. 11, 12 und 13 jeweils schematisch
Einzelheiten des Bauelementes nach Fig. 10, und Fig. 14 eine weitere Ausführungsform
eines schlauchförmig ausgebildeten Bauelementes mit druckdämpfenden Eigenschaften,
-ähnlich dem in Fig. 10, ebenfalls schematisch in Schnittansicht.
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Der aus Fig. 1 erSichtlidhe, mit 1 bezeichnete Wasserkasten eines
Heizungswärmetauschers besitzt eine Wandung 2 sowie einen Schlauchanschlußstützen
3, über den die Heizfldssigkeit aus dem Kühlmittelkteislauf einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges zugeführt wird. Die Wandung 2 des Wasserkastens 1 ist auf
einem ieil ihrer Innenfläche mit einem elastischen bzw. kompressiblen Material 4
beschichtet; wobei dieses Material beispielsweise auf die Innenfläche aufgesritzt
ist.
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Es besteht ferner die Möglichkeit, für die Innenbeschichtung 4 des
Wasserkastens 1 Gummi oder gummiähnliche Stoffe zu verwenden.
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Vorzugsweise kann die Beschichtung 4 aus Silicon-Gummi bestehen.
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In bestimmten Fällen kann es sogar zweckmäßig sein, die Beschichtung
4 auf der gesamten Innenfläche der Wasserkastenwandung 2 vor zu sehen.
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Aus Fig. 2 ergibt sich ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wasserkastens
1, der in Seinem Inneren integriert mit der Wandung 2
mit einer
Zwischenwand 5 versehen ist, wodurch sich ein für die Wasserströmung nicht benutzter
Teil 6 des Innenraumes des Wasserkastens 1 ergibt, in dem ein Bauelement mit druckdämpfenden
und/oder druckabsorbierenden Eigenschaften angeordnet werden kann.
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Derartige Bauelemente sind beispielsweise in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
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Nach Fig. 3 ist das Bauelement 7 aus einem gummiähnlichen Schaum mit
geschlossenen Poren gebildet und zwar in Form eines quaderförmigen Kissens. Dieses
ist, wie bereits aus Fig. 2 ersichtlich, in dem Teil 6 des Wasserkastens 1 untergebracht.
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Das Bauelement kann andererseits aber auch als gasgefüllter Hohlkörper
8 ausgebildet sein, wie aus Fig. 4 ersichtlich.
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Auch ein solches Bauelement 8 läßt sich in dem Teil 6 anstelle des
Kissens 7 im Wasserkasten 1 gemäß Fig. 2 anordnen.
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Das kompressible Rissen 7 läßt sich beispielsweise in dem Teil 6 des
Wasserkastens nach Fig. 2 einkleben oder auch einklipsen.
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Der aus Fig. 4 ersichtliche gasgefüllte Hohlkörper 8 kann beispielsweise
als besonderes Bauteil mit elastischen Wänden ausgebildet sein.
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Gemäß Fig. 5 weist der Wasserkasten 1 ein domartig ausgebildetes Wandungsteil
9 auf, wodurch ebenfalls ein für die Wasserströmung nicht benutzter Teil des Innenraumes
des Wasserkastens 1 gebildet wird. Innerhalb dieses Wandungsteils 9 lassen sich
analog zur Ausführungsform nach Fig. 2 ebenfalls Bauelemente mit druckdämpfenden
und/oder druckabsorbierenden Eigenschaften unterbringen. Beispielsweise ist nach
Fig. 5 innerhalb des Wandungsteiles 9 des Wasserkastens 1 wiederum ein Kissen 7
aus kompressiblem, elastischem Material gemäß Fig. 3 angeordnet.
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Anstelle des Kissens 7 läßt sich aber auch ein gasgefüllter Hohlkörper
8 gemäß Fig. 4 innerhalb des domartigen Wandungsteiles 9 des Wasserkastens 1 unterbringen.
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Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 6, 7 und 8 weist der Wasserkasten
1 in seinem Inneren eine besonders angeformte Wandung 11 auf, die einen Hohlraum
13 bildet. Der Hohlraum 13 dient zur Aufnahme druckdämpfender bzw. drückabsorbierender
Bauteile in Form einer Kappe 10. Diese Kappe 10 ist auf ihrer zur Innenseite des
Wasserkastendhinweisenden Fläche durch eine elastische Membran 12 geschlossen, wodurch
ein gasgefüllter Körper (Hohlkörper 13 zusammen mit Kappe 10) als druckbeeinflussendes
Bauelement gebildet wird. Zur Befestigung kann die Kappe 10 beispielsweise in den
Hohlraum 13 von Hand eingedrücktwerden, was im einzelnen in den Zeichnungen nicht
dargestellt ist.
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Die Anordnung des in die Wasserkastenwandung eingeformten Hohlraumes
13 kann beliebig sein, und entsprechende Anordnungsbeispiele gehen aus den Fig.
6 bis 8 hervor.
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Nach Fig. 9 ist der im Inneren des Wasserkastens 1 angeordnete gasgefüllte
Hohlkörper in Form eines verschlossenen Schlauches 14 ausgebildet, der beispielsweise
strömungsgünstig in der Wasserströmung angeordnet ist. Der Schlauch 14 kann beispielsweise
aus Gummi oder aber auch aus Kunststoff bestehen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist ein gasgefüllter Kunststoffschlauch
14 vorgesehen, der an seinen Enden 15 und 16 abeschlossen, z.B. platt verschweißt
und mit seinen Enden auf zwei in den Innenraum des Wasserkastens 1 ragende Dorne
17 und 18 aufgesteckt ist.
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Aus Fig. 10 geht eine weitere Ausführungsform hervor, nach der ein
gasgefüllter Schlauch 20 innerhalb eines wasserführenden Rohres 22 des Heizungswärmetauscherblockes
untergebracht ist,
beispielsweise anstelle eines TurbuXstors.
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Bei einer solchen pusführung ergibt sich kein zusätzlicher Platzbedarf.
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Das Heizkörperrohr 22 ist mit seinem oberen Ende im Boden 19 eines
(nicht dargestellten) oberen Wasserkastens befestigt, während der in diesem Rohr
22 verlapfende Schlauch 20 mit einer oberen Abdichtkapp 21 verschlossen ist. Zur
Gewährleistung einer kreisringförmigen Durchstörmung des Rohres 22 weist der Schlauch
20 ein' entsprechend ausgebildetes Profil auf, wie schematisch auv Fig. 11 ersichtlich
ist.
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Fig. 12 zeigt eine Draufsicht auf die obere Abdichtkappe 21 des Schlauches
20, welche in der Welse ausgebildet ist, daß sie ein Ausspülen pes Schlauches 20
durch die Strömung im Rohr 22 verhindert. Das gegenüber liegende Ende des Schlauches
20 ist beispielsweise; mit einer Abdichtkappe 23 verschlossen, welche in Fig. 13
schematisch in Draufsicht dargestellt ist.
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Nach Fig. 14 schlipßlich kann der gßsgefüllte Schlauch 20, der innerhalb
des wasserführenden Rphres 22 verläuft und sich zwischen einem oberen Wasserkasten
1a und einem unteren Wasserkasten 1b erstreckt, an seinen Enden jeweils mit Abdichtkappen
23 der in Fig. 13 erläuterten Art verschlossen sein.
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Auch bei den Äusführungsbeispielen nach den Fig. 10 bis 14 kann der
gasgefüllte Schlauch aus Gummi oder aus Kunststoff bestehen.
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Wenn im vorangehenden von gasgefüllten Hohlkörpern als Bauelemente
mit druckdämpfenden und/oder druckabsorbierenden Eigenschaften gesprochen worden
ist, so können darunter insbesondere luftgefüllte oder mit anderen geeigneten Gasen
gefüllte Hohlkörper verstanden werden.
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Im übrigen besteht die Mlilichkeit, die entweder aus gummiähnlichen
Schäumen oder aüs gasgefüllten Hahlkörpern bestehenden Bauelemente zumindest teilweise
als Dichtung zwischen dem Wasserkasten und dem iugehörigen Boden auszubilden, was
im einzelnen in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
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Ferner kann auch die Wasstrkastenwandung 2 selbst ganz oder teilweise
aus einem elastischen Material bestehen, gegebenenfalls zusätzlich zur Anwendung
der oben erläuterten Bauelemente'mit druckdämpfenden und/oder druckabsorbierenden
Eigenschaften.
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Die Erfindung ist nicht aüf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen
sowie alle Teil-und Unterkombinationen der beschriebenen urid/oder dargestellten
Merkmale und Maßnahmen.
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BEZUGSZEICHENLISTE
| 1 Wasserkasten |
| 2 Wandung von 1 |
| 3 Schlauchanschlußstutzen |
| 4 Beschichtung |
| 5 Zwischenwand |
| 6 Teil des 1 |
| 7 Bauelement (aus gummiähnlichem |
| Schau@) |
| 8 gasgefüllter Hohlkörper |
| 9 domartiges Wandungsteil |
| lo Kappe fiir 1 3 |
| 11 Wandung für 13 |
| 12 Membran |
| 13 Hohlraum |
| 14 Schlauch |
| 15 verschweißte Schlauchenden |
| 16 |
| 17 Dorn |
| 18 Dorn |
| 19 Boden |
| 2O Schlauch |
| 21 Abdichtkappe (oben) |
| 22 Rohr |
| 23 Abdichtkappe (unten) |
| 24 |
| 25 |
| 26 |
| 27 |
| 28 |
| 29 |
| 30 |
| 31 |
| 32 |
| 33 |
| 34 |
| 35 |
| 36 |
| 37 |
| 35 |
| 36 |
| 37 |
| 38 |
| 39 |
| 40 |
| 41 |
| 42 |
| 43 |
| 44 |
| 45 |
| 46 |
| 47 |
| 48 |
| 49 |
| 5o |
L e e r s e i t e