DE3204493A1

DE3204493A1 - Vorrichtung zur bildung eines wasserkastens und eines ausdehnungsgefaesses fuer einen waermeaustauscher

Info

Publication number: DE3204493A1
Application number: DE19823204493
Authority: DE
Inventors: Patrick 78190 Montigny Cadars
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1981-02-12
Filing date: 1982-02-10
Publication date: 1982-09-16
Anticipated expiration: 2002-02-11
Also published as: DE3204493C2; IT8219591A0; BR8200635A; SU1210667A3; ES509496A0; JPH0315112B2; IT1149612B; US4492267A; ES8302291A1; FR2499704A1; FR2499704B1; JPS57150790A

Description

Vorrichtung zur Bildung eines Wasserkastens und eines Ausdehnungsgefäßes für einen Wärmeaustauscher

Beschreibung;

,Q . Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung/ die als Wasserkasten und Ausdehnungsgefäß für einen Wärmeaustauscher/ beispielsweise für einen Kühler, bestimmt ist, der einen Teil eines Kühlmittelkreises bei einem Kraftfahrzeug bildet.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt, bei der der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß von einem einzigen Gehäuse gebildet werden, das eine innere Trennwand hat, die das Volumen des Gehäuses in einen Sammelräum und einen Ausdehnungsraum unterteilt. Diese Vorrichtung ist mit dem Nachteil behaftet, daß sie Verformungen schlecht widerstehen kann, die ihre Ursache in sich ändernden Innendrücken haben. Das einzige Gehäuse kann sogar in manchen Fällen reißen oder brechen.

Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, eine Vorrichtung zur Bildung eines Wasserkastens und eines Ausdehnungsgefäßes zu schaffen, die den vorstehenden Nachteil nicht hat.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß von nebeneinanderliegenden Außengehäusen gebildet werden, die jeweils eine äußerst günstige Konfiguration im Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit gegen Verformungen haben, die ihre Ursache in Innendruckschwankungen haben, und die zusammen aus einem Stück bestehen. Eine äußerst günstige Konfiguration ist beispielsweise ein etwa kreis-

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förmiger oder halbkreisförmiger Querschnitt bei den jeweiligen Außengehäusen.

Eine solche äußerst günstige Konfiguration verleiht den Gehäusen den erforderlichen Widerstand im Hinblick auf Kräfte/ die durch Innendruckschwankungen verursacht werden. Gleichzeitig lassen sich die Gehäuse mit einer dünneren Wandstärke als bisher herstellen, so daß sich sowohl die Kosten für eine solche Vorrichtung als auch das Gewicht einer solchen Vorrichtung vermindern lassen.

Auch hat man überraschenderweise festgestellt, daß bei einer Vorrichtung zur Bildung eines Wasserkastens und eines Ausdehnungsgefäßes nach der Erfindung eine wesentlich längere Lebensdauer als bei einer Vorrichtung mit einem' einzigen Gehäuse erreicht werden kann, indem das Expansionsgefäß und der Wasserkästen durch eine Trennwand aus Kunststoff, die angesetzt oder angegossen ist, gebildet werden/ und die an allen beiden Flächen in Berührung mit der im Wärmeaustauscher zirkulierenden Flüssigkeit ist. Diese Feststellung läßt sich dadurch erklären, daß die mit der Trennwand aus Kunststoff in Berührung kommende Flüssigkeit eine Hydrolyse des Kunst-Stoffs und die Bildung von Rissen in der Trennwand verursacht.

Die Vorrichtung nach der Erfindung hilft daher diesem schwerwiegenden Nachteil bei den bisher üblichen Auslegungsformen ab und die Vorrichtung weist keine Wand auf, deren beide Flächen in Berührung mit der im Wärmeaustauscher zirkulierenden Flüssigkeit sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung sind °° die beiden Gehäuse miteinander über einen dünnen Steg verbunden, der sich beim Gießen bzw. Formen ergibt. Hierdurch verbessert sich die Steifigkeit der Vorrichtung und ihre Schwingungsfestigkeit.

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Gemäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung ist ein Deckel, der mit einem Füllstutzen zur Aufnahme eines Verschlußstopfens versehen ist, auf dem das Ausdehnungsgefäß bildenden Gehäuse angesetzt, so daß dieses Gehäuse einen ausreichenden und erwünschten Querschnitt hat.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Figur 2 eine linke Seitenansicht dieser Vorrichtung,

Figur 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Figur 1 als Vergrößerungsansicht,

Figur 4 eine Figur 3 ähnliche Ansicht zur Verdeutlichung einer abgewandelten Ausführungsform,

Figur 5 eine Längsschnittansicht einer weiteren abgewandelten Ausfuhrungsform der Vorrichtung nach

der Erfindung,

Figur 6 eine Schnittansicht längs der Linie VI-VI in Figur V,

Figur 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, und

Figur 8 eine Schnittansicht längs der Linie VIII-VIII in Figur 7.

Zuerst sei auf die Figuren 1 bis 3 bezug genommen, die eine erste Ausführungsform nach der Erfindung zeigen.

Die Vorrichtung 10 weist in diesen Figuren einen Wasserkasten 11 und ein Ausdehnungsgefäß 12 auf, die parallel und einander benachbart, aber nicht miteinander verbunden sind. Die Vorrichtung 10 besteht aus einem Stück und ist aus einem einzigen Kunststoffstück oder dergleichen geformt.

Der Wasserkasten 11 weist eine Wand 13 auf, die im Kreisquerschnitt etwa halbzylindrisch ist, eine geringe Dicke hat und mit Rippen versehen sein kann, um den auf Innendruckschwankungen zurückzuführenden Verformungen besser widerstehen zu können. Die Seitenränder dieser Wand 13 enden in Befestigungsabschnitten 14 für die Vorrichtung auf einem Sammler des Wärmeaustauschers in einer solchen Weise, die an sich bekannt ist und die daher nicht näher beschrieben zu werden braucht.

Das Ausdehnungsgefäß 12 hat eine Kegelstumpfform mit einem kreisförmigen Querschnitt und hat ebenfalls eine geringe Materialstärke. Die kegelstumpfförmige Gestalt ist ein an sich bekanntes Mittel, mittels dem das Herausziehen des Formdornes aus dem Ausdehnungsgefäß ermög- . licht wird. Sein oberes Ende bildet ein Füllansatzstück .16, das einen Verschlußstopfen des Typs aufnehmen kann, der beispielsweise vom Überdruck und Unterdruck beaufschlägte Klappen hat. Das obere Ende 16, das das Formgebungsende ist, kann wie bei dem dargestellten Beispiel eine angesetzte Platte 80 aufnehmen. Diese Platte 80 bildet einen Stutzen 81, dem man eine solche Ausrichtung und eine solche Abmessung geben kann, daß man die Form des Expansionsgefäßes nicht zu ändern braucht. Dieser Stutzen kann einen Verschlußstopfen aufnehmen, der auf irgendeine Weise ausgebildet sein kann und beispielsweise vom Druck beaufschlagte Klappen hat. Das untere Ende 17

des Ausdehnungsgefäßes 12 hat eine kegelstumpfförmige Gestalt und mündet über eine Öffnung 18 in einen etwa horizontal ausgerichteten Stutzen 19, der den Ausgangs— stutzen des Wärmeaustauschers bildet und der mit dem Wasserkasten 11 verbunden ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Ausdehnungsgefäß 12 ein dazwischenliegendes Ansatzstück 20 auf, das zur Befestigung eines Pegelstandsfühlers dient. Der Wasserkasten 11 hingegen weist an seinem unteren Teil ein Ansatzstück oder eine Öffnung 21 auf, die zum Anbringen eines Temperaturfühlers sowie eines Bolzens 22 dient, der zur Befestigung an einer geeigneten Stütze bestimmt ist.

An ihren oberen Enden sind der Wasserkasten 11 und das Ausdehnungsgefäß 12 über einen mit Rippen versehenen Flansch 23 verbunden, der auch einen Bolzen 24 zur Befestigung an der Stütze trägt. Eine Entlüftungsleitung 25 verbindet die Innenräume des Wasserkastens 11 und des Ausdehnungsgefäßes 12. Der Innenraum des Wasserkastens ist in zwei Kammern durch eine Querwand 26 in Form eines S unterteilt. Eine solche Vorrichtung ist insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einem Röhrenbünde !wärmeaustauscher bestimmt, bei dem die Flüssigkeit in S-Form zirkuliert.

Wie sich insbesondere aus Figur 3 ergibt, sind der Wasserkasten 11 und das Ausdehnungsgefäß 12 miteinander über einen dünnen Steg 27 verbunden, der sich beim Ausformen des Wasserkastens 11 und des Ausdehnungsgefäßes 12 aus einem einzigen Materialstück zwischen dem unteren Ausgangsstutzen 19 des Wärmeaustauschers und dem oberen ³^ Flansch 23 ergibt. Dieser Steg 27 ist genauer gesagt nicht überflüssig, sondern er verbessert die Schwingungs— festigkeit des Ausdehnungsgefäßes 12.

Anhand von Figur 4 soll eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung erläutert werden. Im Vergleich zu Figur 3 erkennt man, daß sich diese abgewandelte Ausführungsform von der zuvor erläuterten Vorrichtung 10 nur hinsichtlich der Form des Ausdehnungsgefäßes 30 unterscheidet, das im wesentlichen halbzylindrisch ist und dessen Ränder 31 im wesentlichen die gleiche Gestalt wie die Ränder 32 des Wasserkastens 33 haben (die eine halbzyiindrisehe Form wie bei der Ausführungsform nach Figur 3 haben)'. Die Auslegung ist derart getroffen, daß das Ausdehnungsgefäß 30 durch eine angesetzte Platte 34 (die schematisch in gebrochenen Linien eingetragen ist) verschließbar ist, die zweckmäßigerweise analog zum Sammler oder zur Lochplatte für das Rohrbündel des Wärmeaustauschers ausgebildet ist, auf dem der Wasserkasten 33 montiert werden soll. Die angesetzte Platte 34 kann auch halbzylindrisch ausgebildet sein, was allerdings nicht dargestellt ist.

Anhand den Figuren 5 und 6 soll eine weitere abgewandelte Ausführungsform nach der Erfindung erläutert werden.

²^ Bei dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung 40 zur Bildung des Wasserkastens und des Ausdehnungsgefäßes einen Wasserkasten 41 mit etwa halbzylindrischer Form (der gleichen Bauart, die in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist) und ein Ausdehnungsgefäß 42 auf, das von zwei kegelstumpfförmigen Gehäusen 43 und 44 mit kreisförmigem Querschnitt gebildet wird, die parallel zueinander und einander benachbart aber in einem Abstand zueinander angeordnet sind.

Diese Gehäuse 43 und 44 sind bei der Formgebung an ihren unteren Enden geschlossen und nehmen an ihrem oberen offenen Ende eine angesetzte Platte 45 auf, die einen Verschlußdeckel für das obere Ende des Gehäuses 43 und einen

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Füllstutzen 46 über dem oberen offenen Ende des Gehäuses 44 bildet. Diese Platte 45 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen und kann auf irgendeine geeignete Art und Weise an dem oberen Ende der Gehäuse 43 und 44 befestigt sein. Auch ermöglicht die Platte 45 die Befestigung eines Stopfens irgendeiner Bauart und mit irgendwelchen Abmessungen sowie unter einer gewünschten Ausrichtung.

Der Wasserkasten 41 steht mit dem ersten Gehäuse 43 des Ausdehnungsgefäßes 42 am unteren Teil desselben über eine Leitung 47 und am oberen Teil desselben über eine Entlüftungsleitung 48 in Verbindung. Das Gehäuse 43 steht mit dem Gehäuse 44 an seinem unteren Teil über eine Leitung 49, die im wesentlichen zu der Leitung 47 ausgerichtet ist, und an seinem oberen Teil über eine Entlüftungs-Jeitung 50 in Verbindung. Der Wasserkasten 41 und die Gehäuse 43 und 44 sind aus einem einzigen Materialstück gegossen, der Wasserkasten 41 ist mit dem Gehäuse 43 zwischen den Leitungen 47 und 48 über einen dünnen Steg 51 und das Gehäuse 43 ist auf ähnliche Weise mit dem Kasten 44 über einen dünnen Steg 52 verbunden.

Bei der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsform erhält man ein Ausdehnungsgefäß 42, das ein etwa zweimal so großes Volumen als jenes bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 hat, obgleich die Querabmessungen gleich sind.

Nunmehr sei auf die Figuren 7 und 8 bezug genommen, die eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zeigen. Hierbei sind der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß im bestimmungsgemäßen Verwendungszustand horizontal angeordnet, während bei

^⁵ den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 6 der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß vertikal ausgerichtet sind.

Die Vorrichtung 60 nach den Figuren 7 und 8 weist einen Wasserkasten 61 auf, der etwa halbzylindrisch und gleich wie bei den zuvor beschriebenen Figuren ausgebildet ist. Die Vorrichtung 60 weist auch ein Ausdehnungsgefäß 62 auf, das einen etwa kreisförmigen Querschnitt hat und das mit dem Wasserkasten 61 über einen dünnen geraden Steg 63 verbunden· ist, der sich bei der Ausformung des Wasserkastens 61 und des Ausdehnungsgefäßes 62 aus einem Materialstück ergibt. Ferner hat die Vorrichtung 60 an ihren Enden einen mit Rippen versehenen Flansch 64 und ein Teil der- Vorrichtung weist einen Einlaß- oder Auslaßstutzen 65 für die Flüssigkeit im Wärmeaustauscher auf. Das Ende 66 des Ausdehnungsgefäßes 62, das sich in der Nähe des mit Rippen versehenen Flansches 64 befindet, ist offen, so daß beim Formen des Ausdehnungsgefäßes der Formdorn herausgezogen werden kann. Dieses Ende 66 nimmt eine Verschlußplatte auf, die einen Füllstutzen tragen kann. Das andere Ende des Ausdehnungsgefäßes 62 weist ein angesetztes Stück 67 auf, das zur Befestigung einer Zusatzeinrichtung, wie eines Pegelstandsfühlers dient.

Der Innenraum des Wasserkästeris 61 ist mit dem Innenraum des Ausdehnungsgefäßes 62 einerseits über eine Entlüftungsleitung 68 und andererseits über eine Ansaugleitung 69 verbunden, die in Höhe des mit den Rippen versehenen Flansches 64 ausgebildet ist.

Das dargestellte Ausdehnungsgefäß weist auch einen Füll-

stutzen mit vertikaler Anordnung auf, der dann etwa in Höhe des Ausdehnungsgefäßes 62 vorgesehen ist, wenn das angesetzte Stück nicht auf der Verschlußplatte für. das Ende 66 vorgesehen ist. Ein stutzenförmiger Bolzen 71 zur Befestigung auf einer geeigneten Stütze kann an der Seite vorgesehen sein, wie dies in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist.

Im allgemeinen ermöglicht die Erfindung die Verminderung der Wandstärke des Wasserkastens und des Ausdehnungsgefäßes um 30 % im Mittel, wobei die Widerstandsfähigkeit gegen Innendruckschwankungen gleich ist, oder anders ausgedrückt, diese Widerstandsfähigkeit wird nennenswert verbessert, wenn man dieselbe Wandstärke wie bisher üblich wählt.

Claims

Vorrichtung zur Bildung eines Wasserkastens und eines Ausdehnungsgefäßes für einen Wärmeaustauscher

Patentansprüche

i 1J Vorrichtung zur Bildung eines Wasserkastens und eines Ausdehnungsgefäßes für einen Wärmeaustauscher/ wie einen Kühler, der einen Teil eines Kühlmittelkreislaufes bei einem Kraftfahrzeug bildet, bei dem der Wasserkasten und das Ausdehnungsgefäß von nebeneinanderliegenden Außengehäusen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (11, 33, 41, 61; 12, 30, 42, 62) zusammen aus einem Stück (10, 40, 60) bestehen und jeweils hinsichtlich ihres Verformungswiderstandes aufgrund von Innendruckänderungen äußerst günstig ausgelegt sind, sowie beispielsweise einen etwa kreisförmigen oder halb-

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kreisförmigen Querschnitt haben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die aus einem Stück bestehende Anordnung (10, 40, 60) durch Gießen erhalten wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (11, 33, 41, 61) und das Ausdehnungsgefäß (12, 30, 42, 62) zueinander einen Abstand haben und miteinander über Ansaugleitungen (19, 47, 69) und/oder Entlüftungsleitungen (25, 48, 68) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (11, 33, 41, 61) und das Ausdehnungsgefäß (12, 30, 42, 62) miteinander über einen dünnen Steg (27, 51, 63) verbunden sind, der sich aus dem Werkstoff beim Formen des Wasserkastens und des Ausdehnungsgefäßes aus einem Stück ergibt. .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Ausdehnungsgefäßes (12, 42, 62) eine Entformungsöffnung hat, und daß diese Entformungsöffnung durch einen angesetzten Deckel (45, 80) verschlossen ist, der beispielsweise einen Füllstutzen (46, 81) hat.

"^
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennz ei chnet, daß der Wasserkasten (33) und das Ausdehnungsgefäß halbzylindrisch .mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet und geschlossen sind, wobei eines der Teile durch den Sammler oder eine Lochplatte für das Rohrbündel des Wärmeaustauschers und der andere Teil durch eine Platte (34) verschlossen ist, die ähnlich wie der Sammler ausgebildet oder gegebenenfalls halbzylindrisch

ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da-

durch g e k en η ze i c h η et, daß der Wasserkasten .(11/ 41, 61) halbzylindrisch mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist und daß das Ausdehnungsgefäß (12, 42/ 62) einen Kreisquerschnitt hat.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet/ daß sie zwei Gehäuse (43, 44) aufweist, die das Ausdehnungsgefäß (42) bilden und die außerhalb voneinander über Leitungen (49, 50) verbuncien sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß die beiden Gehäuse (43, 44), die das Ausdehnungsgefäß bilden, miteinander über ²^ einen dünnen Steg (52) verbunden sind, der beim Formen stehenbleibt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuse (43, 44), die das Ausdehnungsgefäß (42) bilden, am oberen Ende offen sind, das einen angesetzten Deckel (45) aufnimmt, der das Ende eines der Gehäuse (43) verschließt, die das Ausdehnungsgefäß bilden, und daß der angesetzte Deckel (45.) einen Füllstutzen (46)

am Ende des anderen Gehäuses (44) bildet, das auch als Ausdehnungsgefäß dient.
11.. Wärmeaustauscher, wie ein Kühler, der einen Teil eines Kühlmittelkreislaufes bei einem Kraftfahrzeug bildet, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung (10, 40, 60) für einen Wassarkasten und ein Ausdehnungsgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.