DE3236743A1

DE3236743A1 - Waermetauscher fuer fluessigkeitsdurchlauf, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3236743A1
Application number: DE19823236743
Authority: DE
Inventors: Denis 78310 Maurepas Villeval
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1982-10-04
Publication date: 1983-04-28
Also published as: FR2514479A1; FR2514479B1; IT8268179A0; ES275485Y; ES275485U; IT1155977B; US4491174A

Description

^Λ Wärmetauscher mit Flüssigkeitsdurchlauf,

insbesondere für Kraftfahrzeuge

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit Flüssigkeitsdurchlauf, insbesondere einen Kühler, welcher Teil eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine ist, und welcher ein Rohrbündel, in dem die Flüssigkeit strömt, Wasserkästen, die an den Enden des Bündels angeordnet sind und Rohranschlüsse für den Zufluß und den Ausfluß der Flüssigkeit in den Wärmetauscher aufweisen, wobei einer dieser Wasserkästen eine Sammelkammer ^- bildet, in den die entsprechenden Enden der Rohre münden, und eine Ausdehnungskammer aufweist, welche mit ihrem unteren Teil mit der Sammelkammer und/oder ι mit dem Rohranschluß für den Ausfluß der Flüssigkeit verbunden ist und in ihrem oberen Bereich mit einer Öffnung ausgebildet ist, welche mit einem Stöpsel

verschlossen ist,, der eine Überdruck- und Unterdruck _nc. A
^o -Ventilklappe aufweist.

Es ist bekannt, einen Entgasungsdurchlaß zwischen dem oberen Teil der Sammelkammer und der Ausdehnungskammer derart vorzusehen, daß die Luft- oder Gasblasen, welche ^⁰ von der Flüssigkeit transportiert werden und sich im oberen Teil der Sammelkammer ansammeln, durch diesen Durchlaß zu der Ausdehnungskammer gelangen können. ·

Da de'r Rohransatz zum Zuführen von Flüssigkeit in den Wärmetauscher in den oberen Abschnitt der Sammelkammer mündet, entstehen in diesem Bereich Turbulenzen,

welche verhindern, daß sich die Luft- oder Gasblasen dort ansammeln, so daß der Durchlaß zur Entgasung prak-

_ tisch gesehen keine Wirksamkeit zeigt. ο

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, wirtschaftliche und wirkungsvolle Lösung für diese Schwierigkeit anzugeben»

Hierfür schafft die Erfindung einen Wärmetauscher der

vorhergehend genannten Art, welcher ein Rohrbündel umfaßt, an dessen wenigstens einem Ende ein eine Sammelkammer bildender Wasserkasten befestigt ist, wobei der ^p- Wärmetauscher dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Durchlaßverbindung zur Entgasung der Flüssigkeit diesen Wasserkasten quer durch den mittleren Teil des Rohrbündels hindurch mit einer Ausdehnungskammer verbindet.

Nach der Erfindung kann die Verbindung zwischen einem Wasserkasten und einer Ausdehnungskammer quer durch das Rohrenbündel des Wäremtauschers vorgenommen werden, was insbesondere bei dem vorhergehend genannten Fall von Vorteil ist, bei dem der Rohransatz für den Zufluß der Flüssigkeit in den Wärmetauscher in denjenigen der Wasserkästen mündet, welche die Ausdehnungskammer bildet. Es wurde festgestellt, daß die von der Flüssigkeit mitgenommenen Luft- oder Gasb'lasen dann dazu neigen, sich in dem anderen Wasserkasten des Wärmetauschers anzusammeln, welcher von der Ausdehnungskammer durch das Rohrbündel getrennt ist.

Es ist offensichtlich, daß die Erfindung ebenfalls dort angewandt werden kann, wo die Ausdehnungskammer unabhängig von einem der Wasserkästen des Wärmetauschers ist. .

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Durchlaßverbindung für die Entgasung ein Rohr des Röhrte bündeis des Wärmetauschers, welches für diese Funktion bereitgehalten und im mittleren Bereich des Rohrbündels vorgesehen ist.

Die Erfindung· wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt längs der Linie I-I der Figur 2 eines Wärmetauschers nach der Erfindung,

Figur 2 eine Schnittdarstellung längs der Linie II-II in Figur 1, ·

Figur 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie III-

III in Figur 4 einer anderen Ausführungsform,

Figur 4 eine Schnittdarstellung längs der Linie IV-IV in Figur 3, und

Figur 5 eine Darstellung ähnlich den Figuren 1■und 3 einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung .

Es wird zunächst auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform der Erfindung darstellen.

Der Wärmetauscher nach der Erfindung umfaßt ein Rohrbündel 10, das allgemein horizontal angeordnet ist und an dessen Enden Wasserkästen 11 und 12 befestigt sind, in der

die Rohrenden des Rohrbündels 10 münden. Der Wärmetauscher weist eine I-förmige Strömung auf, d. h. die Flüssigkeit strömt in den Rohren des Rohrbündels 10 in der durch die Pfeile 13 angezeigten Richtung.

Der Wasserkasten 12 ist durch eine innere Wand 14 in eine Sammelkammer 15, in welcher die entsprechenden Enden der Rohre des Rohrbündels 10 münden, und eine Ausdehnungskammer 16 unterteilt, in welcher ein Pegelanzeiger 17 vorgesehen werden kann, welcher beispielsweise etwas oberhalb der horizontalen Mittelebene des Wasserkastens 12 vorgesehen sein kann.

Der Rohransatz 18 zum Eintritt der Flüssigkeit in den Wärmetauscher mündet im oberen Bereich der Sammelkammer 15, während der Rohransatz 19 für den Austritt der Flüssigkeit in dem unteren Abschnitt des anderen Wasserkastens 11 mündet= Erfindugsgemäß verbindet eine Durchlaßverbindung zur Entgasung, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist, den oberen Teil des Wasserkastens 11 mit der Ausdehnungskammer 16. Diese Durchlaßverbindung 20 wird vorteilhafterweise von einem Rohr 21 des Rohrbündels 10 gebildet, welches an seinein in den Wasserkasten 11 mündenden Ende mit einem senkrechten Rohr 22 und an seinem gegenüberliegenden Ende mit einer Leitung 23 verlängert ist, welche dieses Ende des Rohres 21 mit der Ausdehnungskammer 16 verbindet«

In Figur 2 ist zu erkennen, daß die Leitung 23 durch Formen aus einem Stück mit der Wand des Wasserkastens 12 und quer durch die Wand 14 hindurchgehend gebildet ist, welche die Sammelkammer und die Ausdehnungskammer trennt. Diese Leitung 23 erstreckt sich zwischen der inneren Wand 14 und der Sammelplatte 24, in deren Löchern die entsprechenden Enden der Rohre 25 des

-Ji-

Rohrbündels 10 sowie das Ende des Rohres 21 befestigt sind. Die Leitung 23 umgibt das Ende des Rohres 21 und trennt diese auf dichte Weise von den Enden der anderen Rohre 25 des Rohrbündels.

Man kann selbstverständlich irgend eines der Rohre des Rohrbünd-els auswählen, um die Durchlaßverbindung 20 zur Entgasung zu bilden, jedoch wird vorzugsweise ein im mittleren Bereich des Rohrbündels liegendes Rohr unterhalb des Flüssigkeitspegels ausgewählt, welcher in der Ausdehnungskammer 16 bei normalen Betriebsbedingungen des Wärmetauschers vorliegt. Die Leitung 23, die axial mit dem Rohr 21 ausgerichtet ist, mündet somit unterhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche in der Ausdehnungskammer 16, wodurch jegliche Luftaufnahme von der Durchlaßverbxndung 20 zur Entgasung vermieden wird, beispielsweise wenn die Brennkraftmaschine angehalten ist.

Dieser Wärmetauscher arbeitet in folgender Weise.

Die Kühlfüssigkeit der Brennkraftmaschine tritt durch den Rohransatz 18 für die Flüssigkeitszufuhr in die Sammelkammer des Wasserkastens 12 ein und strömt durch alle Rohre des Rohrbündels mit Ausnahme, des Rohres 21 in der durch die Pfeile 13 angezeigten Richtung, gelangt in den Wasserkasten 11 und verläßt durch den Rohransatz 19 den Wärmetauscher. Die von der Flüssigkeit transportierten Luft- oder Gasblasen haben die Neigung, sich dann im oberen Teil des Wasserkastens 11 anzusammeln, wo sie von der Durchlaßverbindung 20 zur Entgasung aufgenommen und in den Wasserkasten 16 aufgrund des relativen Unterdruckes, welcher in dieser Ausdehnungskammer herrscht, geführt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist gleichförmig und

-JS-

relativ schwach im oberen Teil des Wasserkastens 11, was eine gute Entgasung sicherstellt.

Es wird nun auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen, welche eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Bei dieser Ausführungsform sind zwei Wasserkästen an den Rohrenden des Rohrbündels 30 befestigt, von denen einer 31 weder einen Zuflußrohransatz noch einen ,Ausflußrohransatz für die Flüssigkeit des Wärmetauschers aufweist,und wobei der andere Wasser-.

kasten 32 durch eine innere Wand 33 in eine Sammelkammer 34, in welche die Enden der entsprechenden Rohre des Rohrbündels münden, und eine Ausdehnungskammer 35 unterteilt ist, wobei die Sammelkammer 34 selbst wiederum in ein oberes Abteil 36 und ein unteres Abteil 37 durch eine innere Querwand 38 unterteilt ist. Der Rohransatz 39 zum Zuführen von Flüssigkeit in den Wäremtauscher mündet in den oberen Abschnitt des oberen Abteils 36, während der Rohransatz 40 für den Ausfluß in den unteren Abschnitt des unteren Abteils 37 der Sammelkammer mündet.

Wie bei der vorhergehenden.Ausführungsform endet die innere.Wand 33 mit Abstand von der Horizontalen, an der Seite des Wasserkastens 32 und ermöglicht somit eine Verbindung zwischen der Ausdehnungskammer und dem unteren Abschnitt der Sammelkammer sowie mit dem Rohransatz 40 für den Abfluß.

Dieser Wärmetauscher weist eine U-förmige Strömung auf, d. h-, daß die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine in das obere Abteil 36 der Sammelkammer 34

ft/

■sr-

durch den Zuflußrohransatz 39 eintritt, durch die Rohre der oberen Hälfte des Rohrbündels strömt, wie es durch den Pfeil 41 angezeigt ist, und zu dem anderen Wasserkasten 31 gelangt, daraufhin in der umgekehrten Richtung in den Rohren der unteren Hälfte des Rohrbündels strömt, wie es durch den Pfeil 42 angedeutet ist, das untere Abteil 37 der Sammelkammer 34 erreicht und durch den Rohransatz 40 den Wärmetauscher verläßt.

1.

Nach der Erfindung ist die Durchlaßverbindung 43 wie bei der vorhergehenden Ausführungsform von einem Rohr 44 des Rohrbündels 30 gebildet, welches an seinem in den Wasserkasten 31 mündenden Ende mit einem nach oben ausgerichteten vertikalen ''Rohr 45 und an seinem gegenüberliegenden Ende mit einer Leitung 46 verlängert ist, die in die Ausdehnungskammer 35 unterhalb des Pegels der Flüssigkeit mündet, welche dort normalerweise enthalten ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird diese Leitung 46 durch Formen in einem Stück mit der Wand des Wasserkastens 32 und der Querwand 38 erhalten und mündet in die Ausdehnungskammer 35 durch eine der inneren Wand 33

entsprechende Öffnung. Man sieht in Figur 4, daß die Leitung 46 in dichter Weise das Ende des Rohres 44 von den Enden der anderen Rohre 47 des Rohrbündels 30 trennt.
30

Die Arbeitsweise dieses Wärmetauschers erfolgt in gleicher Weise wie es vorhergehend beschrieben worden ist.

Es wird nun auf die Figur 5 Bezug genommen, welche eine vorteilhafte Ausbildung· des in Fig*ur 3 darge-

stellten Wärmetauschers zeigt.

Bei dieser Ausführungsform wird der Wasserkasten 50, welcher die Sammelkammer und die Ausdehnungskammer bildet, durch Formen aus einem Stück erhalten, in welchem die Sammelkammer 51. und die Ausdehnungskammer 52 getrennte Abtrennungen aufweisen, die durch eine bei der Formung entstehende Lamelle 53 miteinander verbunden sind. Die Sammelkammer 51 ist in zwei Abteile 54 und 55 durch eine innere Querwand 56 aufgeteilt, a'n die sich die Leitung 57 anschließt, welche auf dichte Weise die Enden der anderen Rohre von dem

° Ende des Rohres 58 des Rohrbündels abtrennt, welches die Durchlaßverbindung zur Entgasung bildet. Die Leitung 57 ist mit einer zylinderförmigen, horizontalen Leitung 59 verlängert, welche sich bei der Formung

ergibt und in die Ausdehnungskammer 52 unterhalb des 20

Pegels der Flüssigkeit mündet, welche normalerweise dort enthalten ist.

Der andere Wasserkasten 60 enthält einen ein Knie aufweisenden,vertikalen Schlauch oder ein solches Rohr, dessen oberes Ende nahe dem oberen Teil des Wasserkastens 60 angeordnet ist und dessen unteres, abgebogenes Ende 62 in im wesentlichen dichter Weise in das entsprechende Ende des Rohres ,58 des Rohrbündels eindringt. Das Rohr 61 kann einfach im In-

neren des Wasserkastens 60 angeordnet sein oder aber auch, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, durch Einschnappen in elastisch verformbarai Klammern63 gehalten sein, welche von der Wand des Wasserkastens

60 ausgehen.
35

Leerseite

Claims

Patentansprüche

M.J Wärmetauscher mit Flüssigkeitsdurchlauf, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Rohrbündel, bei dem an mindestens einer Seite ein Wasserkasten befestigt ist, welcher eine Sammelkammer bildet, dadurch gekennzeichnet , daß zur Entgasung der Flüssigkeit eine Durchlaßverbindung (20, 23, 57, 58, 59, 61), welche quer durch den mittleren Teil des Rohrbündels (10, 30) verläuft, diesen Wasser-

-2-

kasten (11, 31, 60) mit einer Ausdehnungskammer (16, 35, 52) verbindet.
2. Wärmetauscher mit einem weiteren Wasserkasten

am anderen Ende des Rohrbündels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rohransatz (18, .39) zum Zuführen von Flüssigkeit in den Wärmetauscher^in den weiteren Wasserkasten (12, 32, 50) mündet.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Wasserkasten (12, 32, 50), der an dem weiteren Ende des Rohrbündels (10, 30) angeordnet ist, die Ausdehnungskammer (16, 35, 52) und eine Sammelkammer (15, 34, 51) bildet
"" 4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchlaßverbindung zur Entgasung ein Rohr (21, 44, 58) des Rohrbündels des Wärmetauschers umfaßt, wobei sich dieses Rohr im mittleren Teil des Rohrbündels (10, 30) befindet.
25
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (21, 44, 58) in den weiteren Wasserkasten (12, 32, 50) mündet und über eine Leitung (23,V'46, 57, 59) mit der Ausdehnungskammer (16, 35, 52) verbunden ist.
6. Wärmetauscher nach An?ßpruch 5, dadurch gekennzeichnet ,· daß die Leitung (23, 46, 57) durch Formen in einem einzigen Stück mit der Wand der Sammelkammer (15,<,34, 51) des weiteren Wasserkastens (12, 32, 50) erhaltbar ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (46,

57) von einer Querwand (38, 56) ausgeht, welche die Sammelkaramer (34, 51) in zwei Abteile (36, 37, 54, 55) teilt.
8. Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7 j dadurch gekennzeichnet , daß

die Leitung (23, 46, 57? 59) in der Ausdehnungskammer (16, 35, 52) unterhalb des Pegels der Flüssigkeit mündet, welche in dieser Kammer bei normalen Betriebsbedingungen des Wärmetauschers enthalten ist. 15
9. Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8', dadurch gekennzeichnet , daß die Durchlaßverbindung (20, 43) zur Entgasung ein abgebogenes Rohr (22, 45, 61) umfaßt, welches in der ersten Wasserkammer (11, 31, 60) angeordnet ist und dessen eines Ende mit dem Ende des entsprechenden Rohres (21, 44» 58) des Rohrbündels verbunden ist.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch g e kennzeichnet, daß der Wasserkasten (11, .31, 60) allgemein senkrecht angeordnet ist und daß das andere Ende des abgebogenen Rohres (22, 45, 61) nahe dem obersten Bereich dieses Wasserkastens mündet.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß das abgebogene Rohr (61) beispielsweise durch Klemmen an der Innenwand des Wasserkastens (60) befestigt ist.

,