DE3117543A1

DE3117543A1 - "waermetauscher, insbesondere fuer einen kuehlkreislauf eines kraftfahrzeugmotors"

Info

Publication number: DE3117543A1
Application number: DE19813117543
Authority: DE
Inventors: Patrick 78190 Montigny le Bretonneux Cadars
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1980-05-05
Filing date: 1981-05-04
Publication date: 1982-02-18
Also published as: FR2481791A1; FR2481791B1; US4432410A; IT1144330B; ES501893A0; ES8202945A1; IT8167601A0

Description

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WÄRMETAUSCHER, INSBESONDERE FÜR EINEN KÜHLKREISLAUF EINES KRAFTFAHRZEUGMOTORS

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugmotors.

Es sind bereits Wärmetauscher oder Kühler bekannt, bei denen zwei Flüssigkeitsleitungen durch ein auf die Flüssigkeitstemperatur ansprechendes Ventil derart geregelt werden, daß bei niedriger Temperatur der Motor-Kühlflüssigkeit (beispielsweise beim Anlasseh des Motors nach einem längeren Stillstand) das Ventil diejenige der Leitungen öffnet, durch die die Flüssigkeit direkt zum Motor zurückfließt, wobei sie gar nicht durch den Wärmetauscher oder nur durch einen kleinen Teil des Wärmetauschers geleitet wird, so daß sich der Motor rasch erwärmt, während das Ventil bei warmem Motor die Flüssigkeit zur Abkühlung in die andere Leitung und durch den Wärmetauscher leitet.

Bei diesen bekannten Geräten ist das Ventil entweder vom Wärmetauscher getrennt, was spezielle Anschlüsse an das Kühlsystem des Motors bedingt, oder im Wasserkasten des Kühlers integriert und infolgedessen ohne vollständige Demontage dieses Wasserkastens nicht zugänglich. Dies macht Bauweise, Demontage und den Anschluß des Kühlers kompliziert und erhöht seinen Herstellungspreis.

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher, insbesondere ein Kühler, als Teil des Kühlsystems eines Kraftfahrzeuges, bei dem diese Nachteile ausgeschaltet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät handelt es sich um einen Wärmetauscher mit einem in einen Wasserkasten mündenden Rohrsatz, wobei der Wasserkasten mindestens mit je einem Einlauf- und einem Auslaufstutzen für die Kühlflüssigkeit, ersten und zweiten im Wärmetauscher parallel ausgebildeten Flüssigkeitskreisen und einem temperaturabhängigen Ventil zur Steuerung des Durchgangs der Flüssigkeit in diesen Kreisen ausgestattet und das besagte Ventil in einem Wasserkasten angeordnet ist, dessen Innenraum in zwei Kammern unterteilt ist, und wobei der erste Kreis aus der ersten Kammer und mindestens einem Teil des Rohrsatzes und der zweite Kreis aus der zweiten Kammer und eventuell den anderen Rohren des Satzes gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Kammer, der ersten Kammer und dem Einlauf- oder dem Auslaufstutzen für die Flüssigkeit Durchgänge ausgebildet sind, die selektiv durch ein einziges von dem genannten Ventil in einer Richtung und einem elastischen Rückholelement in der anderen Richtung betätigtes Verschlußorgan geöffnet bzw. geschlossen werden können.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung erleichtert die Herstellung, Montage und den Einbau des Kühlers und senkt seine Gestehungskosten.

Gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Merkmal sitzt das Ventil an einem Innengehäuse, das die besagten Kammern innerhalb des Wasserkastens bildet und entweder lösbar mit diesem verbunden ist, in welchem Fall es durch Ansätze im Inneren des Wasserkastens gehalten und bei der Montage des Wasserkastens am Wärmetauscherkörper befestigt wird,

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oder einstückig mit dem Wasserkasten ausgebildet ist, in welchem Fall das Ventil innerhalb des Wasserkastens durch eine in dem Wasserkasten ausgebildete Zugangsöffnung zugänglich ist.

Nach der Erfindung genügt es also zur Ausbildung der beiden parallelen Kreise im Wärmetauscher, in denen jeweils die Flüssigkeit in Abhängigkeit von ihrer vom besagten Ventil ermittelten Temperatur fließt, innerhalb des mit dem Einlauf- bzw- Auslaufstutzen ausgestatteten Wasserkastens ein Innengehäuse anzuordnen. Darüber hinaus bedarf es keinerlei weiterer Veränderungen, um einen herkömmlichen Wärmetauscher oder Kühler in einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher umzuwandeln, und Montage und Anschluß des Kühlers erfolgen in der gewohnten Weise.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigen:

- Fig. 1 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers, auf den die Erfindung anwendbar ist;

- Fig. 2 einen Schnitt durch den Wasserkasten nach Fig. 1, mit Einlauf- und Auslaufstutzen;

- Fig. 3 einen Schemaschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2;

- Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

- Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 2;

- Fig. 6 einen Schnitt analog Fig. 5, jedoch mit anderer Ventilstellung;

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- Fig. 7 eine schematische Ansicht eines anderen Wärmetauschers, auf den die Erfindung anwendbar ist;

- Fig. 8 einen Teilschnitt des Wasserkastens des Wärmetauschers nach Fig. 7, mit dem Einlauf- oder Auslaufstutzen;

- Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8;

- Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 8;

- Fig. 11 einen Schnitt analog Fig. 10,'jedoch mit anderer Ventilstellung;

- Fig. 12 einen Schnitt analog Fig. 8 durch eine andere Ausführungsform der Erfindung;

- Fig. 13 die rechte Ansicht der in Fig. 12 dargestellten Anordnung;

- Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 12;

- Fig. 15 einen Teilschnitt eines Wasserkastens gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

- Fig. 16, 17 und 18 Schnitte entlang den Linien XVI-XVI, XVII-XVII und XVIII-XVIII in Fig. 15;

- Fig. 19 einen Teilschnitt eines Wasserkastens gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

- Fig. 20 und 21 Schnitte entlang den Linien XX-XX und XXI-XXI in Fig. 19;

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Fig. 22 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 19 dargestellten Ventils;

- Fig. 23 einen Teilschnitt entlang der Linie XXIII-XXIII in Fig. 24 eines Wasserkastens gemäß einer anderen Ausführung sform der Erfindung und

- Fig. 24 einen Schnitt entlang der Linie XXIV-XXIV in Fig. 23,

Zunächst wird auf die sich auf eine erste Ausführungsform der Erfindung beziehenden Fig. 1-6 eingegangen.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht der Wärmetauscher aus einem Kühler mit einem Körper 101, einem ersten, mit dem Einlaufstutzen 103 und dem Auslaufstutzen 104 des Wärmetauschers ausgestatteten Wasserkasten 102 und einem zweiten Wasserkasten 105. Der Wärmetauscherkörper 101 besitzt zwei parallele Reihen horizontaler, die Wasserkästen 102 und 105 verbindender Rohre.

Im Innern des Wasserkastens 102 befindet sich ein zwei Kammern 107 und 108 ausbildendes Innengehäuse 106, wobei die Kammer 107 sich außerhalb des Innengehäuses 106 befindet, während die Kammer 108 aus dem Innenraum dieses Gehäuses gebildet wird. Ein Teil der Rohre des Wärmetauscherkörpers 101 mündet bei 109 in die Innenkammer 108, die übrigen Rohre bei 110 in die Kammer 107. Das Gehäuse 106 ist im Innern des Wasserkastens

102 einfach durch an der Wand des Wasserkastens vorgesehene innere Ansätze gehalten und wird gleichzeitig mit der Befestigung des Wasserkastens 102 an der die Enden 109 und der Rohre des Wärmetauscherkörpers tragenden Lochplatte 112 in dieser Position fixiert.

Das Innengehäuse 106 ist mit einer axial mit dem Einlaufstutzen

103 fluchtenden und in einem vorbestimmten Abstand zu diesem

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angeordneten zylindrischen Aufnahme 113 versehen. In dieser zylindrischen Aufnahme 113 ist ein zylindrisches Rohrventil

114 angeordnet, das von einer Rückholfeder 115 beaufschlagt wird, die sich ihrerseits mit einem Ende an der Längswand

115 des Wasserkastens im Bereich um die Mündung des Einlaufstutzens 103 und mit ihrem anderen Ende an einem Absatz im Zylindermantel des Ventils 114 abstützt. Die Rückholfeder 115 drückt das Ventil 114 gegen die der Längswand 116 des Wasserkastens 102 gegenüberliegende Längswand 117 des Innengehäuses 106. Die zylindrische Aufnahme 113 erstreckt sich nicht über die ganze Breite des Innengehäuses 106, sondern endet in einem bestimmten Abstand zur Längswand 116 des Wasserkastens 102 und zur gegenüberliegenden Wand 117 des Gehäuses 106.

Vom zylindrischen Mantel des Ventils 114 gehen radiale Arme 118 aus, die eine axiale innere Muffe 119 tragen, in der wiederum der zylindrische Körper einer als temperaturgesteuertes Ventil wirkenden Kapsel 120 gleitend gelagert ist. Das Funktionsprinzip dieses Ventils beruht auf einem Mittel mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Wachs, das auf einen Kolben wirkt. Auf der dem Einlaufstutzen 103 gegenüberliegenden Seite weist der Körper der Kapsel 120 eine Schulter 102 auf, die von einer zwischen dieser Schulter 102 und der axialen Muffe 119 angeordneten Druckfeder 122 beaufschlagt wird. Die Kolbenstange 123 der Kapsel 120 endet in einer an der Längswand 117 des Innengehäuses 106 anliegenden Platte 124.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt:

Die Flüssigkeit gelangt durch den Einlaufstutzen 103 in den Wasserkasten 102 und in das Innere des zylindrischen Rohrventils 114, so daß sie ungeachtet der Lage des Ventils in der zylindrischen Aufnahme 113 die Kapsel 120 ständig umspült. Bei niedriger Flüssigkeitstemperatur ist die Kolbenstange im Körper der Kapsel 120 eingefahren, und das Ventil 114 wird

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durch die Feder 115 in die in den Fig. 2 und 5 dargestellte Position gedrückt. In dieser Stellung liegt der Zylindermantel des Ventils 114 unter Beibehaltung der Führung in der zylindrischen Aufnahme 113 mit seinem Ende an der Wand 117 des Innengehäuses 106 an, so daß die durch den Innenraum des Gehäuses

106 gebildete Kammer 108 gegenüber dem Einlaufstutzen 103 und der Kammer 107 abgetrennt oder abgeschlossen ist. Die durch den Einlaufstutzen 103 zugeführte Flüssigkeit tritt also in die Kammer 107 ein und direkt durch den Auslaufstutzen 104 wieder aus, ohne den Wärmeaustauscher zu durchlaufen.

Wenn dagegen die Temperatur steigt, fährt die Kolbenstange 123 der Kapsel 120 aus dem Körper der Kapsel -aus und schiebt das Ventil 114 entgegen der Wirkung der Rückholfeder 115 in Richtung der Längswand 116 des Wasserkastens 102, d.h. zum Einlaufstutzen 103 hin. Bei Hubende nimmt das Ventil 114 die in Fig. 6 dargestellte Stellung ein und sein im Bereich um die Mündung der Zulaufleitung 103 an der Wand 116 anliegender Zylindermantel trennt die Zulaufleitung gegenüber der Kammer

107 des Wasserkastens 102 im wesentlichen dicht ab. Die über den Zulaufstutzen 103 eintretende Flüssigkeit strömt also vollständig durch den Innenraum des Ventils 114, gelangt in die Kammer 108, durchfließt die mit ihren Enden 109 in die Kammer 108 mündenden Rohre, erreicht den zweiten Wasserkasten 105 und wird durch die mit ihren Enden 110 in die Kammer mündenden Rohre in die Kammer 107 des ersten Wasserkastens 102 zurückgeleitet. Von der Kammer 107 gelangt die Flüssigkeit in den Auslaufstutzen 104. Vorzugsweise sind die in die Kammer 107 und die in die Kammer 108 mündenden Rohre natürlich in gleicher Anzahl vorgesehen.

Steigt die Flüssigkeitstemperatur noch weiter an, wenn der Zylindermantel des Ventils 114 bereits mit seinem Ende an der Wand 116 des Wasserkastens 102 anliegt, gleited der Zylinderkörper der Kapsel 120 in der Muffe 119 des Ventils 114, wobei

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er mit seiner Schulter 121. die Feder 122 zusammendrückt. Die Fig. 7 und 11 zeigen eine Variante dieser Ausführungsform im Einsatz in einem als "I"-Kühler ausgebildeten Wärmetauscher. Der in Fig. 7 dargestellte Wärmetauscher besteht aus einem Körper 131, der über zwei parallele Rohrreihen mit zwei Wasserkästen 132 und 133 verbunden ist/ wobei der erste dieser Wasserkästen mit dem Einlaufstutzen 134 und der zweite mit dem Auslaufstutzen 135 ausgestattet ist. In dem Wasserkasten 132 befindet sich in Höhe der Mündung des EinlaufStutzens 134 ein Innengehäuse 136. Dieses Innengehäuse 136 bildet im Inneren des Wasserkastens 132 zwei voneinander getrennte Kammern 137 und 138 aus, von denen die eine, nämlich die Kammer 137 durch den Innenraum des Gehäuses 136 gebildet wird und die andere, nämlich die Kammer 138,außerhalb dieses Gehäuses liegt. In die Kammer 137 mündet nur eine begrenzte Anzahl von Wärmetauscherrohren 139 - im dargestellten Beispiel sind es vier -, während alle anderen Rohre 140 in die Kammer 138 münden.

Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform weist das Gehäuse 136 eine axial mit dem Einlaufstutzen 134 fluchtende zylindrische Aufnahme 141 auf. Diese zylindrische Aufnahme endet in einem bestimmten Abstand zur Wand 142 des Gehäuses 136, die an der den Einlaufstutzen 134 tragenden Wand des Wasserkastens 132 anliegt, wobei in dieser Wand 142 eine eine Verbindung zwischen dem Einlaufstutzen 134 und der Kammer herstellende öffnung 143 vorgesehen ist. Auf der anderen Seite endet die zylindrische Aufnahme 141 ebenfalls in einem bestimmten Abstand von der der Wand mit dem Einlaufstutzen gegenüberliegenden Wand 144 des Wasserkastens 132.

Ein zylindrisches Rohrventil 145 ist in der zylindrischen Aufnahme 141 gleitend gelagert und wird von einer Rückholfeder 146 beaufschlagt. Diese ist zwischen einer Wand des Gehäuses 136, von der die zylindrische Aufnahme 141 ausgeht, und einem am Ende des Ventils 145 nach außen umgelegten und zur Anlage

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an der Wand 144 des Wasserkastens 132 bestimmten Rand 147 angeordnet.

Vom Zylindermantel des Ventils 145 gehen radiale Arme 148 aus, die im Inneren des Mantels einen in der Mitte offenen zylindrischen Ring 149 zur Aufnahme des zylindrischen Körpers einer Kapsel 150 des selben Typs wie vorher beschrieben ausbilden. Der zylindrische Körper 150 dieser Kapsel besitzt auf der Seite der Wand 144 des Wasserkastens 132 einen Ansatz 151, mit dem er sich auf dem Ring 149 abstützt. Die Kolbenstange 152 der Kapsel 150 liegt mit einer Platte 153 an der Wand 144 des Wasserkastens an.

Der Zylindermantel des Ventils 145 ist in der Nähe seines zum Einlaufstutzen 134 weisenden Endes mit einer Reihe radialer Bohrungen 154 ausgestattet, die in der in den Fig. 8 und 10 gezeigten Position des Ventils von der zylindrischen Aufnahme 141 abgedeckt sind und in der in Fig. 11 dargestellten Ventilposition freiliegen.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt:

Die Kapsel 150 wird ständig von der durch den Einlaufstutzen 134 in den Wasserkasten 132 einströmenden Flüssigkeit umspült. Bei niedriger Flüssigkeitstemperatur ist die Kolbenstange in die Kapsel eingezogen und die Feder 146 drückt das Ventil 145 gegen die Wand 144 des Wasserkastens 132. In dieser Stellung schließt der Zylindermantel des Ventils 145 die Kammer 138 gegenüber dem Einlaufstutzen 134 im wesentlichen dicht ab. Dagegen ist der Zulauf zur Kammer 137 frei, so daß die Flüssigkeit in die Kammer 137 einströmt, die vier Rohre 139 durchfließt, in den zweiten Wasserkasten 133 gelangt und aus diesem durch den Einlaufstutzen 135 wieder ausströmt.

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Wenn die Flüssigkeitstemperatur ansteigt, wird die Kolbenstange 152 aus dem Körper der Kapsel 150 ausgefahren, und die an dem zylindrischen Ring 149 anliegende Schulter 151 der Kapsel schiebt das Rohrventil 145 entgegen der Wirkung der Rückholfeder 146 in Richtung zum Einlaufstutzen 134, bis das Ventil die in Figur 11 dargestellte Stellung einnimmt. In dieser Stellung fließt die durch den Einlaufstutzen 134 zugeführte Flüssigkeit in das Ventilinnere, umspült die Kapsel 150 und gelangt einerseits durch den ringförmigen Raum zwischen dem Rand 147 des Ventils und der Wand 144 des Wasserkastens 132 in die Kammer 138 und andererseits durch die im Zylindermantel des Ventils vorgesehenen Bohrungen 154 in die Kammer 137. Bei hoher Temperaturflüssigkeit zirkuliert diese also gleichzeitig durch die Rohre 139 und durch die Rohre 140 des Wärmetauschers.

In der in Fig. 11 dargestellten Position weist das Ventil

145 noch einen Abstand zur Wand 142 des Gehäuses 136 oder der entsprechenden Wand des Wasserkastens 132 auf, und die Feder 146 ist noch nicht vollständig zusammengedrückt. Wenn also die Flussigkeitstemperatur weiter steigt, kann sich das Ventil 145 noch leicht entgegen dem Widerstand der Feder

146 in Richtung zum Einlaufstutzen 134 verschieben.

Bei den soeben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist das die temperaturgesteuerte Kapsel oder das temperaturgesteuerte Ventil tragende Innengehäuse lösbar im Inneren des Wasserkastens befestigt, indem es einfach in diesen eingesetzt und gleichzeitig mit der Befestigung des Wasserkastens an der entsprechenden Lochplatte des Wärmetauschers oder Kühlers im Wasserkasten fixiert wird.

Bei den vier Ausführungsformen der Erfindung, die im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 12-24 beschrieben werden, ist dieses Innengehäuse integraler Bestandteil des Wasserkastens und einstückig mit diesem ausgebildet, beispielsweise gegossen.

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Bei der unter Bezugnahme auf die Fig. 12 - 14 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung besitzt der Wasserkasten 161 des Wärmetauschers oder Kühlers eine Innenwand 162, durch die im Inneren des Wasserkastens 161 zwei Kammern 163 und 164 ausgebildet werden. Zwischen der Kammer 163 und dem Wasserkasten-Äußeren besteht eine Verbindung in Form einer in der Längswand 165 des Wasserkastens vorgesehenen öffnung, und der Einlaufstutzen 166 des Wärmetauschers ist mit den Rändern dieser öffnung verbunden. Zu diesem Zweck besitzt er einen Dreieckflansch 167 mit Durchgangsbohrungen für Befestigungsbolzen 168 zur Befestigung des Stutzens^anan der Wand 65 des Wasserkastens vorgesehenen Sitzen.

Nur einige Rohre 169 (im dargestellten Beispiel 5) des Wärmetauscherkörpers münden in die Kammer 163, die übrigen Rohre 170 münden in die Kammer 164.

Die Innenwand 162 des Wasserkastens trägt eine axial mit dem Einlaufstutzen 166 fluchtende zylindrische Aufnahme 171, die in einem bestimmten Abstand zu den sich gegenüberliegenden Längswänden des Wasserkastens 161 endet. In dieser zylindrischen Aufnahme 171 ist ein Rohrventil gleitend gelagert, das von einer zwischen dem Flansch 167 des EinlaufStutzens 166 und dem entsprechenden Ende des Rohrventils 172 angeordneten Rückholfeder 173 beaufschlagt wird. Von dem Zylindermantel des Ventils 172 gehen radiale Arme 174 aus, die einen axialen Innenring 175 tragen, in dem der zylindrische Körper einer Kapsel 176 der selben Art wie vorher beschrieben gleitend gelagert ist. Der Körper dieser Kapsel stützt sich mit einem Absatz 177 auf dem Ring 175 ab, während die Kolbenstange der Kapsel 176 mit einer Platte 178 an der der Wand 165 mit dem Einlaufstutzen 166 gegenüberliegenden Wand 179 des Wasserkastens anliegt.

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Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform entspricht der Arbeitsweise der weiter oben unter Bezugnahme auf die Fig. 7-11 beschriebenen Ausführungsform.

Die unter Bezugnahme auf die Fig. 15-18 beschriebene Ausführungsform ist für Wärmetauscher der Typen "I" oder "U" bestimmt, bei denen der Einlaufstutzen 191 des Wärmetauschers ah einem ersten Wasserkasten 190 angeordnet und der Auslaufstutzen entweder an einem anderen, nicht dargestellten Wasserkasten oder an dem selben Wasserkasten 190 angeordnet ist. Der Wasserkasten 190 besitzt eine angegossene Innenwand 192, die zusammen mit der den Einlaufstutzen 191 tragenden Wand 193 eine sich senkrecht zur Achse des EinlaufStutzens 191 erstreckende zylindrische Aufnahme bildet, in die der Einlaufstutzen mündet. Ein Ende der so gebildeten zylindrischen Aufnahme mündet außerhalb des Wasserkastens 190 in einer normalerweise mit einem Stopfen 196 verschlossenen Zugangsöffnung 195. Der Stopfen ist als Bajonettverschluß ausgebildet und greift an der Unterfläche eines die besagte zylindrische Aufnahme nach außen hin abschließenden ringförmigen Ansatzes 194 an. Eine Dichtung 197, bestehend beispielsweise aus einer Gummischeibe, ist zwischen dem ringförmigen Ansatz 194 und dem Boden des Verschlusses 196 angeordnet.

Das gegenüberliegende Ende der besagten zylindrischen Aufnahme ist durch eine Innenwand 198 verlängert, die einen Kanal ausbildet, der mit einem Ende in der Nähe des Einlaufstutzens 191 in die zylindrische Aufnahme und mit seinem anderen Ende in den Wasserkasten mündet. Die Innenwand 198 endet in einem rechtwinklig abgewinkelten und zur Lochplatte, auf der der Wasserkasten 192 befestigt wird, weisenden Rand 199, so daß durch diesen- Rand im Innern des Wasserkastens zwei Kammern 201 und 202 ausgebildet werden, von denen die erste sich außerhalb der zylindrischen Aufnahme und des Kanals 200 und die zweite sich an der Mündung des Kanals 200 befindet. Im Falle eines I-Kreislaufs mündet der größte Teil der Wärmetauscherrohre in die Kammer 201, und nur ein

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geringer Teil in die Kammer 202.

Im Falle eines ü-Kreislaufs münden jeweils gleich viel Rohre in jede Kammer.

In der von der Innenwand 192 und der Wand 193 des Wasserkastens begrenzten zylindrischen Aufnahme ist ein durch die Zugangsöffnung 129 eingeführtes zylindrisches Rohrventil 203 gleitend gelagert. Das Ventil 203 schließt im unteren Teil mit einem geschlossenen Boden 204 ab, auf den sich eine Druckfeder 205 mit einem Ende abstützt, während ihr anderes Ende am Boden einer um das zum Einlaufstutzen 191 weisende Ende des Kanals 200 herum angeordneten Ringnut anliegt. Die Feder 205 drückt das Ventil 203 in Richtung zum Stopfen 196.

Die Innenwand 192 besitzt zwei die Kammer 201 mit dem Innenraum der zylindrischen Aufnahme verbindende Ausschnitte oder öffnungen 207. Desgleichen ist der Zylindermantel des Ventils 203 mit zwei Ausschnitten oder Durchbrüchen 209 versehen, die mit den Ausschnitten oder Durchbrüchen 207 in der Innenwand 192 zum Fluchten gebracht werden können. Die Ausschnitte 207, 209 erstrecken sich etwa über ein Viertel eines Kreises. Auch der Ventilmantel 208 besitzt eine den Ausschnitten 209 diametral gegenüberliegende öffnung, die beispielsweise die Form eines breiten, vom Ventilboden 204 über eine bestimmte Höhe bis zur Höhe einer Ventil-Querwand 211 verlaufenden Spaltes haben kann, wobei die Ventil-Querwand 211 Bohrungen 212 aufweist und einen in der Mitte offenen Ring 213 zur Aufnahme des zylindrischen Körpers einer Kapsel 214 des selben Typs wie weiter oben beschrieben trägt. Die Kolbenstange dieser Kapsel 214 stützt sich gegen die Gummischeibe 197 des Stopfens 196 ab, während der Kapselboden auf der Querwand 211 des Ventils aufsitzt.

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IS Ur^v:

Der Ventilmantel 208 besitzt eine Längsrippe 216, die in eine Nut in der zylindrischen Aufnahme eingreift und ihn damit gegen Verdrehung sichert.

Die Funktionsweise des Gerätes ist wie folgt:

Die durch den Einlaufstutzen 191 eintretende Flüssigkeit gelangt in die zylindrische Aufnahme und in das Innere des Ventils 203 und durch die Öffnungen 212 in den Raum über der Trennwand 211, wo sie die Kapsel 214 umspült. Bei niedriger Flüssigkeitstemperatur ist die Kolbenstange der Kapsel in den Kapselkörper eingezogen, und das Ventil 203 nimmt die in Fig. 15 dargestellte Stellung ein, in der die öffnungen 207 in der Trennwand 192 durch den Zylindermantel 208 des Ventils geschlossen sind. Die Kammer 201 ist also gegenüber dem Einlaufstutzen 191 abgeschlossen. Im Falle eines I-Kreises fließt die durch den Eingangsstutzen eintretende Flüssigkeit also in den Kanal 200 und in die Kammer 202, anschließend durch die in diese Kammer mündenden Rohre in den zweiten (nicht dargestellten) Wasserkasten und schließlich durch den Auslaufstutzen des Wärmetauschers.

Im Falle eines U-Kreises fließt die Flüssigkeit vom Kanal 200 zur Kammer 202 und tritt durch den (nicht dargestellten) in diese Kammer mündenden Auslaufstutzen aus.

Bei steigender Flüssigkeitstemperatur schiebt sich die Kolbenstange der Kapsel 214 aus dem zylindrischen Körper dieser Kapsel heraus, so daß das Ventil 203 entgegen der Wirkung der Rückholfeder 205 abwärts gedrückt wird. Die öffnungen 209 im Zylindermantel 208 des Ventils kommen nach und nach mit den öffnungen 207 in der Zwischenwand 192 zum Fluchten, und die durch den Einlaufstutzen 191 einströmende Flüssigkeit kann damit in die Kammer 201 eintreten und vor dem Verlassen des Wärmetauschers die in diese Kammer mündenden Rohre durchströmen. Da bei einem I-Kreis der Ventilboden 204 nicht an

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der Mündung des Kanals 200 anliegt, kann die Flüssigkeit auch in den Kanal 200 eintreten und die in die Kammer mündenden übrigen Wärmetauscherrohre durchströmen.

Bei einem U-Kreis liegt der Boden 204 an der Mündung des Kanals 200 an.

Wie man sieht, dient die Gummischeibe 197 als Dichtung bei der Montage des Stopfens 196. Gleichzeitig nimmt sie einen Teil der Ausdehnung der Kapsel 214 bei größerem Temperaturanstieg auf, wenn die Feder 205 bereits vollständig zusammengedrückt ist oder der Boden 204 bereits an der Mündung des Kanals 200 anliegt. Die Fig. 19-22 zeigen eine Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Variante ist der Wasserkasten 220 mit einer der Mündung des EinlaufStutzens 221 des Wärmetauschers gegenüberliegenden inneren Trennwand 222 versehen, die eine sich im rechten Winkel zur Achse des EinlaufStutzens 221 und im rechten Winkel zu der die Enden der Rohre für den Flüssigkeitskreislauf im Wärmetauscherkörper tragenden Lochplatte erstreckende zylindrische Aufnahme bildet. Bei der vorher beschriebenen und in den Fig. 15 - 18 dargestellten Ausführungsform erstreckte sich die zylindrische Aufnahme parallel zur Lochplatte.

Oberhalb des oberen Endes der inneren Trennwand 222 weist der Wasserkasten einen ringförmigen nach außen weisenden Rand 224 auf, der eine Zugangsöffnung zum Innenraum des Wasserkastens und zu der durch die Trennwand 222 gebildeten zylindrischen Aufnahme begrenzt und der Befestigung eines Bajonettverschlusses 225 mit zwischengelegter Dichtung dient.

Ein in Fig. 22 perspektivisch dargestelltes zylindrisches Rohrventil 227 wird durch diese Zugangsöffnung in die zylindrische Aufnahme eingelegt und dort gleitend gehalten, wobei es von einer Rückholfeder 228 beaufschlagt wird, die sich mit ihrem einen Ende am geschlossenen Boden 229 des

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Ventils und mit ihrem anderen, der Lochplatte 223 zugekehrten Ende an einem inneren ringförmigen Vorsprung der Trennwand 222 abstützt. Der zylindrische Ventilmantel 227 ist außen mit einer Längsrippe 231 versehen, die in eine entsprechende Nut 232 in der Innenfläche der Innenwand 222 eingreift und das Ventil gegen Verdrehen sichert.

Der zylindrische Ventilmantel 227 weist in der Nähe des Bodens 229 und gegenüber der Mündung des Einlaufstutzens 221 eine annähernd halbrunde Öffnung 233 auf. Die Trennwand 222 besitzt in ihrem oberen Bereich zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen 234, die sich jeweils über etwa ein Viertel eines Kreises erstrecken und vom zylindrischen Vent->ilmantel 227 verschlossen werden, wenn sich das Ventil in der in Fig. 19 gezeigten Stellung befindet.

Das Ventil 227 weist ferner eine innerhalb des zylindrischen "Ventilmantels angeordnete und vom Boden 229 des besagten Ventils ausgehende axiale zylindrische Muffe 235 auf, die zur Aufnahme des zylindrischen Körpers einer Kapsel 236 des selben Typs wie vorher bereits beschrieben dient, wobei das Ende der Kolbenstange dieser Kapsel an dem Boden des Verschlusses 225 anliegt.

Die Innenwand 222 bildet im Inneren des Wasserkastens 22Ο zwei Kammern 23 7 und 238 aus, von denen sich eine innerhalb der Wand 222 und die andere außerhalb dieser Wand befindet. In die Kammer 237 münden bei 239 nur einige Rohre des Wärmetauschers - im dargestellten Beispiel sind dies vier -, während die übrigen Rohre bei 240 in die Kammer 238 münden.

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist wie folgt:

Die Flüssigkeit tritt durch den Einlaufstutzen 221 in den Wasserkasten 220 ein, strömt unabhängig von der Ventilposition

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durch die öffnung 233 in das Ventil 227, wobei es ständig die Kapsel 236 umspült. Bei niedriger Flüssigkeitstemperatur ist die Kolbenstange im Kapselkörper eingezogen und das Ventil 227 befindet sich in der in Fig. 19 dargestellten Stellung, in der der ringförmige Rand des zylindrischen Ventilmantels an einem inneren Rand des Verschlusses 225 anliegt. Die öffnungen 234 der Innentrennwand 222 sind durch den zylindrischen Ventilmantel verschlossen, so daß die durch den Einlaufstutzen 221 eingetretene Flüssigkeit nur in die Kammer 237 eintreten und die vier bei 239 in diese Kammer mündenden Rohre durchströmen kann. Über diese Rohre gelangt die Flüssigkeit in den zweiten (nicht dargestellten) Wasserkasten des Wärmetauschers, an dem sich der Auslaufstutzen befindet.

Bei steigender Flüssigkeitstemperatur schiebt sich die Kolbenstange der Kapsel aus dem zylindrischen Körper dieser Kapsel heraus und drückt den zylindrischen Kapselkörper und damit das Ventil 227 entgegen der Wirkung der Rückholfeder 228 in Richtung zum ringförmigen Vorsprung 230 an der Innenwand 222. Bei dieser Bewegung gibt der zylindrische Ventilmantel nach und nach die öffnungen 234 in der Innenwand frei, so daß die Flüssigkeit in die Kammer 238 eintreten kann. Der Hub des Ventils 227 wird vorzugsweise so gewählt, daß das Ventil unabhängig von der Flüssigkeitstemperatur niemals an dem ringförmigen Vorsprung 230 zur Anlage kommen kann. Die Flüssigkeit kann also, sobald sie einen vorbestimmten Mindest-Temperaturwert erreicht hat, in die beiden Kammern 237 und 238 eintreten und alle Rohre des Wärmetauschers durchströmen.

Die in den Fig. 23 und 24 dargestellte Ausführungsform betrifft nicht mehr ein eine axiale lineare Bewegung in einer zylindrischen Aufnahme vollziehendes Rohrventil, sondern ein Rohrventil, das sich in einer zylindrischen Aufnahme um seine Achse dreht. Der Wasserkasten 250, in dem dieses Ventil angeordnet

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ist, weist einen Wärmetauscher-Einlaufstutzen 251, auf dessen zylindrische Innenfläche durch eine Innenwand 252 axial ins Innere des Wasserkastens hinein verlängert ist. Die Innenwand 252 bildet eine zylindrische Aufnahme für das zylindrische Rohrventil 253, das durch den Einlaufstutzen 251 eingeführt wird. Das Ventil endet in einer zylindrischen Verlängerung 254, in die in einem Oberflächenbereich eine Verzahnung eingearbeitet ist. Diese zylindrische Verlängerung sitzt in einer zylindrischen Ausbauchung 256 der der Wand 258 mit dem Einlaufstutzen 251 gegenüberliegenden Wand 257 des Wasserkastens. In der Wand 257 des Wasserkastens ist noch eine weitere zylindrische Aufnahme 259 im rechten Winkel zu der erstgenannten Aufnahme und sich mit dieser überlappend ausgebildet. Diese zweite Aufnahme weist ein geschlossenes Ende 260 und ein gegenüberliegendes, offenes, lösbar durch einen Schraubstopfen 261 verschlossenes Ende auf.

In der zweiten zylindrischen Aufnahme 259 sitzt eine Kapsel 262 des selben Typs wie bereits vorher beschrieben, deren Kolbenstange sich an dem Boden des Stopfens 261 abstützt. Der zylindrische Kapselkörper 262 ist mit einer den zylindrischen Körper umgreifenden und mit einer Außenverzahnung 264 versehenen Muffe 263 kraftschlüssig verbunden. Die Außenverzahnung 264 greift in die Verzahnung 255 der zylindrischen Verlängerung 254 des Rohrventils 253 ein.

Die Kapsel 262 wird von einer zwischen dem Boden 260 des zylindrischen Sitzes 259 und dem entsprechenden Ende der Muffe 263 angeordneten Rückholfeder 256 beaufschlagt.

Der Wasserkasten 250 besitzt noch eine weitere innere Trennwand 266, 267,· die von derdie zylindrische Aufnahme des Ventils 253 bildenden Trennwand 252 zu der Wasserkastenwand 258 mit dem Einlaufstutzen 251 reicht. Diese Trennwand

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266, 267 bildet im Inneren des Wasserkastens zwei Kammern 268, 269 aus, von denen die erste von der Trennwand 266, 267 und der Wasserkastenwand 252 begrenzt wird und die zweite außerhalb liegt. In die Kammer 268 münden bei 270 nur einige Rohre des Wärmetauscherkörpers (im dargestellten Beispiel sind dies vier), während die übrigen Rohre bei 271 in die Kammer 269 münden. Im zylindrischen Ventilmantel 253 sind in Höhe der Kammer 268 Öffnungen 272 und in Höhe der Kammer 269 weitere Öffnungen 273 angeordnet, wobei die ersteren Öffnungen 272 sich über etwa 120° erstrecken und die weiteren Öffnungen 273 zu diesen ersteren Öffnungen winkelversetzt sind.

Der Boden der die zylindrische Ventilaufnahme bildenden Wand 252 weist eine den Mündungen 270 und 271 der Rohre des Wärmetauscherkörpers gegenüberstehende Öffnung auf.

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist wie folgt:

Die durch den Einlaufstutzen 251 zugeführte Flüssigkeit strömt in das Ventil 253 und umspült ständig die Kapsel 262. Dies wird durch Öffnungen 275 in dem den Ventilmantel mit der zylindrischen Ventilverlängerung 254 verbindenden Teil ermöglicht, durch die die Flüssigkeit zur Kapsel gelangen kann. Bei niedriger Flüssigkeitstemperatur ist die Kolbenstange der Kapsel im zylindrischen Kapselkörper eingezogen, und die Kapsel befindet sich in der in Fig. 24 dargestellten Position, der die in Fig. 23 dargestellte Ventilstellung entspricht und in der die Öffnungen 272 des zylindrischen Ventilmantels den Enden der vier bei 270 in die Kammer 268 mündenden Rohre gegenüberstehen. Die durch den Einlaufstutzen 251 eintretende Flüssigkeit kann also diese vier Rohre durchströmen und in den zweiten (nicht dargestellten) Wasserkasten des Wärmetauschers gelangen,

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in dem sich auch der Auslaufstutzen befindet. Dagegen stehen die übrigen im Zylindermantel in Höhe der zweiten Kammer 269 angeordneten öffnungen 273 den Mündungen 271 der übrigen Wärmetauscherrohre nicht gegenüber, sondern sind durch die Innenwand 252 verschlossen.

Bei steigender Flüssigkeitstemperatur fährt die Kolbenstange der Kapsel aus dem Kapselkörper aus und drückt den Zylinderkörper entgegen der Wirkung der Rückholfeder 265 in Richtung zum Boden 260 der zylindrischen Aufnahme 259. Infolge der Tatsache, daß die Außenverzahnung 264 mit der Verzahnung 255 der zylindrischen Ventilverlängerung 253 in Eingriff steht, wird das Ventil 253 im Zuge der Verschiebung der Muffe 263 um seine Achse gedreht. Diese Drehbewegung bewirkt nun, daß die öffnungen 273 im zylindrischen Ventilmantel mit den Enden der bei 271 in die Kammer 269 des Wasserkastens mündenden Rohre zum Fluchten gebracht werden. Die Öffnungen 272 sind jedoch so groß, daß sie immer noch den bei 270 in die Kammer 268 mündenden Rohren gegenüberstehen. Die durch den Einlaufstutzen 251 eintretende Flüssigkeit fließt unter diesen Bedingungen also gleichzeitig durch die in die Kammer 268 und die in die Kammer 269 mündenden Rohre.

Der Weg, den der Zylinderkörper der Kapsel 262 innerhalb seiner Aufnahme 259 zurücklegen kann, ist derart gewählt, daß er niemals mit dem Boden der Aufnahme in Berührung kommen kann, so daß jedes Beschädigungsrisiko für die Kapsel vermieden wird.

Bei allen beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen der Erfindung werden durch die Anordnung eines Innengehäuses im ersten Wasserkasten eines Wärmetauschers, beispielsweise eines Kühlers, zwei parallele Wärmetauscherkreise geschaffen,

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wobei die Flüssigkeit bei niedriger Temperatur nur durch einen Kreis und bei steigender Temperatur ab einem vorgegebenen Mindestwert entweder im anderen Kreis oder parallel durch beide Kreise strömt (je nachdem, ob es sich um einen "U"- oder "I"-Kühler handelt), wobei es keine Rolle spielt, ob das Innengehäuse in dem Wasserkasten befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet ist. Auf diese Weise gestattet die Erfindung dank einer einfachen und billigen Abänderung eines Wasserkastens des Wärmetauschers und ohne daß der Anschluß des Wärmetauschers an das Kühlsystem des Motors verändert zu werden braucht, eine raschere Erwärmung von Kraftfahrzeugmotoren bei Kaltstart.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurde der Einfachheit halber die Thermostateinrichtung immer in der Nähe des EinlaufStutzens und in "I"- oder "Ü"-Kreisen dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß bei allen Ausführungsformen die Thermostateinrichtung auch am Auslaufstutzen angeordnet werden kann und daß die Art der Flüssigkeitskreise eventuell durch leichte Veränderungen variiert werden kann, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Desgleichen kann an Stelle der vorbeschriebenen Thermostat kapsel auch jedes andere durch die Temperatur der Kühlflüs sigkeit gesteuerte Betätigungselement,(beispielsweise ein Fühlerelement mit mnemomorpher Feder) eingesetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

ANSPRÜCHE

( 1J Wärmetauscher, insbesondere für das Kühlsystem eines Kraftfahrzeug-Motors, mit einem in einen Wasserkasten mündenden Rohrsatz, wobei der Wasserkasten mindestens mit je einem Einlauf- und einem Auslaufstutzen für die Kühlflüssigkeit, ersten und zweiten im Wärmetauscher parallel ausgebildeten Flüssigkeitskreisen und einem temperaturabhängigen Ventil zur Steuerung des Durchgangs der Flüssigkeit in diesen Kreisen ausgestattet ist und wobei der erste Kreis aus der ersten Kammer und mindestens einem Teil des Rohrsatzes und der zweite Kreis aus der zweiten Kammer und eventuell den anderen Rohren des Satzes gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Kammer, der ersten Kammer und dem Einlauf- oder dem Auslaufstutzen Durchgänge für die Flüssigkeit ausgebildet sind, die selektiv durch ein einziges von dem genannten Ventil in einer Richtung und von einem elastischen Rückholelement in der anderen Richtung betätigtes Verschlußorgan geöffnet bzw. geschlossen werden können.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Ventil in einem die erste und die zweite Kammer in dem Wasserkasten ausbildenden und im Wasserkasten lösbar befestigten Innengehäuse sitzt, das an Innenvorsprüngen des Wasserkastens gehalten und gleichzeitig mit der Montage des Wasserkastens am Wärmetauscherkorper am Wasserkasten befestigt wird.
3. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in einem die erste und zweite Kammer im Wasserkasten begrenzenden und einstückig mit diesem ausgebildeten Innengehäuse sitzt, wobei das Ventil im Innengehäuse durch eine im Wasserkasten ausgebildete Zugangsöffnung zugänglich ist.

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4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsöffnung durch einen lösbaren Stopfen dicht verschlossen ist.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,· dass der Einlaufstutzen des Wasserkastens lösbar mit dem Wasserkasten verbunden ist und über die Zugangsöffnung in diesen mündet.
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan als Rohrventil mit Zylindermantel ausgebildet ist und in einer zylindrischen Aufnahme am das Ventil tragenden Innengehäuse gleitet, wobei die zylindrische Aufnahme mit Zugangsöffnungen für die besagten Kammern versehen ist, die jeweils durch den Ventilmantel ja nach dessen axialer Position in der Aufnahme verschlossen bzw. geöffnet werden.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekehnnzeichnet, dass der Zylindermantel des Sperrventils auch Durchflussöffnungen zur zweiten Kammer aufweist, die mit den Zugangsöffnungen zur zweiten Kammer zum Fluchten gebracht werden, wenn das Sperrventil die Zugangsöffnungen zur ersten Kammer öffnet, so dass die Flüssigkeit parallel durch den ersten und den zweiten Kreis fHessen kann.
8. Wärmetauscher gemäss Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel des Sperrventils und die zylindrische Aufnahme des Gehäuses axial mit dem Einlauf- oder Auslaufstutzen des Wärmetauschers fluchten und zu diesem hin offen sind.
9. Wärmetauscher gemäss Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilmantel und die zylindrische Aufnahme sich rechtwinklig zur Achse des Einlauf- oder Aus-

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laufstutzens des Wärmetauschers erstrecken und jeweils einen dem besagten Stutzen gegenüberstehenden Ausschnitt aufweisen.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper gleitend in einer zum Sperrventilkörper axial verlaufenden zylindrischen Aufnahme sitzt und die Kolbenstange des Ventils sich an einem Teil des Innengehäuses oder des Wasserkastens abstützt.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper einen ringförmigen Ansatz oder Rand aufweist, mit dem er sich am Ende der zum Sperrventil axial verlaufenden Aufnahme entweder direkt oder über ein Druckfederelement abstützt.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan ein Sperrventil mit Zylinderrohrkörper ist, der um seine Achse drehbar in einer zylindrischen Aufnahme des das Ventil aufnehmenden Innengehäuses sitzt und durch das besagte Ventil, das sich entlang einer rechtwinklig zur Drehachse des Sperrventils verlaufenden Achse verschiebt, in Drehbewegung versetzt wird.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß das besagte Sperrventil eine Verlängerung in Form einer Stange oder eines verjüngten Ansatzes mit Außenverzahnung aufweist, die mit einer Außenverzahnung einer mit dem Ventilkörper kraftschlüssig verbundenen Zylindermuffe in Eingriff steht, und daß die Kolbenstange des Ventils sich an der Innenfläche eines eine öffnung im Wasserkasten verschließenden Stopfens abstützt.

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14. Wärmetauscher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ventilkörper Öffnungen besitzt, die durch Verdrehen des Sperrventils jeweils mit Öffnungen in der zylindrischen Aufnahme, die in die erste bzw. zweite Kammer münden, zum Fluchten gebracht werden können.
15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder des Verschlußorgans eine zwischen der Muffe und dem Boden des Ventilsitzes angeordnete Druckfeder ist.

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