DE3913100C2 - Wärmeaustauscher, insbesondere Ölkühler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, insbeson­ dere Ölkühler, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.

Bei derartigen Wärmeaustauscher, die aus zumindest zwei Gehäuseteilen zusammengesetzt sind, von denen der eine Gehäuseteil z. B. aus einer im wesentlichen ebenen Grundplatte und der andere Gehäuse­ teil aus einem etwa trogförmigen Deckel besteht, der in umge­ stülpter Anordnung auf die Grundplatte aufgesetzt ist, weisen beide Gehäuseteile randseitig Durchgangsbohrungen auf, wobei diejenigen des einen Gehäuseteils mit demjenigen des anderen Gehäuseteils fluchten und beide jeweils von Verbindungselementen in Form von Schrauben durchsetzt sind. Die Bohrungen eines Gehäuseteils sind dabei z. B. als Gewindebohrungen gestaltet, in die diese verbindenden Schrauben einschraubbar sind. Die Verbindung beider Gehäuseteile zum gesamten, im Inneren den Wärmeaustauschblock enthaltenden Gehäuse geschieht somit über separate Schrauben, die speziell dafür vorgesehene Boh­ rungen in beiden Gehäuseteilen durchgreifen. Soll der Wärmeaus­ tauscher an einem Wandteil, z. B. eines Gehäuses od. dgl., befestigt werden, so dienen dazu weitere separate Befestigungs­ elemente, insbesondere Schrauben. Gehäuseseitig sind hierfür z. B. an einem Gehäuseteil, und hierbei insbesondere an der Grundplatte, Durchlässe vorhanden, die z. B. als in Querrich­ tung offene Langlöcher ausgebildet sind. Bei einem bekannten Wärmeaustauscher dieser Art sind zum Verbinden der Gehäuse­ teile zum kompletten Gehäuse je Gehäuseteil acht Bohrungen und als Verbindungselemente acht Schrauben vorgesehen. Zum Befestigen des Wärmeaustauschers an einem Wandteil od. dgl. sind an einem Gehäuseteil, z. B. der Grundplatte, vier zu­ sätzliche Langlöcher vorgesehen, wobei zu dieser Befestigung vier darin eingreifende Befestigungsschrauben erforderlich sind. Der Aufwand an gehäuseteilseitigen Bohrungen ist somit erheblich. Die Einbringung dieser bedeutet einen relativ großen Fertigungsaufwand. Die große Anzahl von Verbindungs­ elementen sowie die Art dieser, die gehäuseseitig berücksich­ tigt werden muß, ist ebenfalls nachteilig. Bekannt ist ferner ein Wärmetauscher (DE-OS 35 36 316) eingangs genannter Art, dessen Gehäuse aus beidseitigen Plattenteilen und einem zylindrischen Teil zwischen den Plattenteilen zusammengesetzt ist, wobei alle Teile radiale Flansche aufweisen und durch Schrauben verbunden sind, die Bohrungen in den Flanschen durchgreifen und mittels Muttern festgezogen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaus­ tauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, der hinsichtlich der Verbindungsstellen für die zu verbindenden Gehäuseteile und der Verbindung dieser einfacher und kostengünstiger ist.

Die Aufgabe ist bei einem Wärmeaustauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß jedes Verbindungselement als Niet ausgebildet ist, ist eine wesentliche Vereinfachung erzielt. Nieten stel­ len einfache, billige Verbindungselemente dar, die zudem ohne großen Fertigungsaufwand und ohne besonderen eigenen Platzbedarf am Wärmeaustauscher angebracht werden können. Sie sind radial relativ klein, im Verhältnis zu den Köpfen von Befestigungsschrauben auf jeden Fall kleiner. Dadurch wird in dieser Richtung ein verringerter Platzbedarf erreicht. Die Nieten erfordern in allen zusammenzusetzenden und dadurch zu ver­ bindenden Gehäuseteilen lediglich Durchlässe, z. B. Durch­ gangsbohrungen, Gewindebohrungen, die teurer herzustellen sind, sind entbehrlich. Auch dadurch wird der Fertigungsauf­ wand reduziert. Die Erfindung erschließt zugleich die Möglich­ keit, beim Hersteller die Verbindung der Gehäuseteile durch Setzen der Nieten und danach die Funktionsprüfung vorzunehmen, wobei die Nieten dann in der Einbaulage verbleiben, so daß der Wärmeaustauscher als komplettes ge­ schlossenes Ganzes auslieferbereit zur Verfügung steht und in dieser Form gelagert, versandt oder in sonstiger Weise gehandhabt werden kann, ohne daß dabei das Innere des Wärme­ austauschers und darin befindliche Komponenten beschädigt, nachträglich verschmutzt oder in sonstiger Weise schädigend beaufschlagt werden kann. Der so dem Kunden zugelieferte Wärmeaustauscher braucht beim Kunden dann nur noch mittels geeigneter Befestigungen am dort jeweils dafür vorgesehenen Bauteil, Wandteil od. dgl., angebracht zu werden. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß die zur Verbindung der Gehäuseteile vorgesehenen Bohrungen und Verbindungselemente zugleich auch zum Befestigen des Wärmetauschers an einem Wandteil od. dgl. herangezogen werden können und somit einen Doppelnutzen haben. Sonst speziell dafür vorgesehene eigenständige Bohrungen bei bisher bekannten Wärmetauschern können damit entfallen. Da somit für die Befestigung des Wärmetauschers die gleichen Bohrungen herangezogen werden, die auch der Verbindung der einzelnen Gehäuseteile dienen, wird somit eine weitere wesentliche Kostenersparnis und Vereinfachung erzielt. Eine herstellerseitig fertig zu einem geschlossenen Ganzen montierter Wärmeaustauscher, der einem Kunden zugeliefert wurde, ist dann kundenseitig nur noch in der Weise an einem Wandteil od. dgl. zu befestigen, daß im Bereich der Nietverbindungen durch dortige Durchlässe in den Nieten entsprechende Befestigungselemente, z. B. Befestigungsschrauben, hindurchgesteckt und dann in den Wandteil od. dgl. eingeschraubt werden müssen. Somit ist auch diesbezüglich eine Erleichterung und Vereinfachung erzielt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2-6. Durch die Merkmale im Anspruch 4 ist erreicht, daß die Nietköpfe nicht etwa störend über Oberseiten der Gehäuse­ teile überstehen können und dadurch z. B. etwa Schaden nehmen können.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht eines Wärmeaustauschers,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 in demgegenüber größerem Maßstab.

In Fig. 1 und 2 ist ein Wärmeaustauscher 10 gezeigt, der ein mehrteiliges Gehäuse 11 aufweist. Dieses ist mit einem nur durch einen Pfeil 12 angedeuteten Einlauf und einem nur durch einen Pfeil 13 angedeuteten Auslauf für ein hindurch­ zuführendes Wärmeaustauschmedium, z. B. Wasser und hierbei z. B. Kühlwasser, versehen. Im Inneren 14 enthält das Gehäuse 11 einen nur schematisch angedeuteten Wärmeaustauschblock 15, der hier z. B. in üblicher Flachrohrbauweise gestaltet ist.

Das Gehäuse 11 ist aus zumindest zwei Gehäuseteilen 16 und 17 zusammengesetzt, von denen der Gehäuseteil 16 eine Grund­ platte bildet und der andere Gehäuseteil 17 als z. B. etwa umgekehrt wannenförmiger Deckel gestaltet ist, der mit einem abstehenden Randflansch 18 auf die in Fig. 2 obere Seite des dort unten befindlichen Gehäuseteils 16 in Form der Grund­ platte aufgesetzt ist. Beide Gehäuseteile 16 und 17 sind dicht miteinander verbunden. Der Abdichtung dient eine zu­ sätzliche Dichtung 19, die in einer Nut 20 des Gehäuseteils 17 enthalten ist. Der Wärmeaustauscher 10 ist auf einen in Fig. 2 nur strichpunktiert angedeuteten Wandteil 21 eines Gehäuses od. dgl. mit der Unterseite des Gehäuseteils 16 auf­ gesetzt und daran befestigt.

In besonderer Ausgestaltung ist der Wärmeaustauscher 10 als Ölkühler und dabei insbesondere als wassergekühlter Flach­ rohrkühler konzipiert, der beispielsweise in einem Kraft­ fahrzeug mit wassergekühltem Antriebsmotor eingesetzt werden und hier z. B. zum Kühlen von Schmieröl, Wandleröl o. dgl. dienen kann. Das Gehäuse 11 besteht aus Metall oder Kunst­ stoff. Der Wärmeaustauscherblock 15 ist metallisch und hier als Kühlblock in Flachrohrbauweise ausgebildet, durch den zu kühlendes Öl hindurchführbar ist. Dieser Kühlblock ist in üblicher Weise, z. B. analog DE-OS 35 36 316 oder DE-OS 38 26 244 oder DE-OS 39 02 786, aus einzelnen etwa schei­ benförmigen Flachrohren gebildet, wobei jedes Flachrohr aus zwei zusammenpassenden Rohrschalen zu einer Einheit zu­ sammengefügt ist, zwischen denen ein Zwischenraum für das hindurchgeführte, zu kühlende Öl gebildet ist, wobei im Zwi­ schenraum in üblicher Weise Lamellen enthalten sind. Die einzelnen Flachrohre liegen unter Belassung von Zwischenräu­ men dazwischen übereinander, wobei in diesen Zwischenräumen in üblicher Weise die Wärmeübertragungsfläche vergrößernde, im Querschnitt z. B. etwa zick-zack-förmige Elemente, z. B. Wasserlamellen, enthalten sind, die in Fig. 2 nicht besonders herausgestellt sind. Der Wärmeaustauschblock 15 ist unter Zwischenlage zweier Bundbuchsen, von denen in Fig. 2 ledig­ lich eine Bundbuchse 22 sichtbar ist, am dort unteren Gehäu­ seteil 16 befestigt. Etwa in diesem Bereich ist im unteren Gehäuseteil 16 in einer Ringnut 23 diese eine Dichtung 24 enthalten, die gegenüber dem Wandteil 21 abdichtet.

Die Gehäuseteile 16 und 17 sind über allgemein mit 25 be­ zeichnete Verbindungselemente miteinander verbunden, die miteinander fluchtende Durchlässe 26 und 27 in den Gehäuse­ teilen 16 bzw. 17 durchgreifen und die Gehäuseteile 16 und 17 zusammenhalten. Das Gehäuse 11 weist insgesamt vier solche Verbindungselemente 25 auf, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der besseren Übersicht wegen ist in Fig. 2 lediglich ein solches Verbindungselement 25 gezeigt und anhand Fig. 2 nach­ folgend im Detail näher erläutert, wobei diese Erläuterung für sämtliche Verbindungselemente 25 gilt.

Jedes Verbindungselement 25 ist als Niet 28 ausgebildet, wobei jeder Niet 28 an beiden Enden einen im Verhältnis zum Nietschaft 29 im Durchmesser größeren Nietkopf 30 bzw. 31 aufweist, der an einer jeweils zugeordneten Stirnfläche 32 bzw. 33 eines Gehäuseteils 16 bzw. 17 anliegt. Die jeweiligen Stirnflächen 32 sowie 33 sind derart versenkt angeordnet, daß der Nietkopf 30 bzw. 31 zumindest nicht über die demgegen­ über nicht versenkte Außenfläche des Gehäuseteils 16, und zwar dessen in Fig. 2 unten befindliche Bodenfläche, bzw. des anderen Gehäuseteils 17, und zwar dessen in Fig. 2 oben befindliche Stirnseite, übersteht.

Die miteinander fluchtenden Durchlässe 26 und 27 in den Ge­ häuseteilen 16 bzw. 17 sind als koaxiale Durchgangsbohrungen ausgebildet, wobei der diese Durchgangsbohrungen durchsetzende Niet 28 in diesen Durchgangsbohrungen zentriert gehalten ist.

Die vier Nieten 28 bewirken, daß die beiden Gehäuseteile 16 und 17 mit im Inneren 14 angeordnetem Wärmeaustauschblock 15 zu einer fertigen Einheit bleibend fest verbunden sind. Diese Einheit kann somit vormontiert und durch die Nieten 28 fest verbunden werden. Die Nieten 28 stellen jeweils einfache und kostengünstige Verbindungselemente dar. Sie sind ohne großen Fertigungsaufwand und ohne besonderen eigenen Platzbedarf am Wärmeaustauscher 10 anbringbar. Nach der Funk­ tionsprüfung des Wärmeaustauschers 10, die herstellerseitig vorgenommen wird, verbleiben die zur Verbindung eingebrachten Nieten 28 in der Einbaulage, so daß der Wärmeaustauscher 10 als fertiges und geschlossenes Ganzes gelagert und gehand­ habt, z. B. auch so gleich versandt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß dessen Inneres beschädigt oder nach­ träglich verschmutzt oder in sonstiger Weise nachteilig be­ aufschlagt wird. Beim Benutzer braucht dann nur noch die Befestigung des Wärmeaustauschers 10 am jeweils dafür vorge­ sehenen Wandteil 21 od. dgl. zu erfolgen.

Für die Befestigung des Wärmeaustauschers 10 an einem Wandteil 21 od. dgl. bedient man sich in bekannter Weise geeigneter, das Gehäuse 11 durchsetzender Befestigungselemente, von denen in Fig. 2 schematisch ein Befestigungselement 34, z. B. eine Schraube, angedeutet ist.

Eine weitere, für die Erfindung wesentliche Besonderheit beim Wärmeaustauscher 10 liegt in folgendem. Der jeweilige Durchlaß für die Befestigungselemente 34 ist in allen Nieten 28 oder zumindest in einigen dieser Nieten 28 enthalten und in Fig. 2 beim dortigen Niet 28 mit 35 bezeichnet. Dieser Durchlaß 35 ist als axial durchgängige und beidendig offene Durchgangsbohrung im Niet 28 ausgebildet, so daß zumindest die Nieten 28, die so gestaltet sind, im Inneren von einem solchen Befestigungselement 34 durchsetzbar sind, das am Ort dieser Nietverbindung zur Befestigung des Wärmeaustau­ schers 10 am Wandteil 21 od. dgl. wirksam ist. Auch wenn die Gehäuseteile 16 und 17 bereits durch den Niet 28 miteinander verbunden sind, kann im einen oder anderen Fall beim Fest­ ziehen des Befestigungselements 34 durch dieses am Ort der Nietverbindung auch noch eine zusätzliche Sicherung der Ver­ bindung der Gehäuseteile 16 und 17 erfolgen.

In besonders zweckmäßiger Ausbildung sind einige Nieten 28 oder sämtliche Nieten 28 als Hohlnieten ausgebildet, die jeweils einen hohlen Nietschaft 29 mit Durchlaß 35 darin für jeweils ein Befestigungselement 34, z. B. eine Schraube, aufweisen. Dabei sind die beidendigen Nietköpfe 30, 31 jedes Hohlniets als jeweilige Ringflansche ausgebildet. Beim Ver­ binden beider Gehäuseteile 16 und 17 mittels der Nieten 28 jeweils in Form von Hohlnieten werden die Hohlnietenenden etwa flanschartig umgelegt, wodurch diese Ringflansche als Niet­ köpfe 30, 31 entstehen, die an den versenkten zugeordneten Stirnflächen 32 bzw. 33 zur Anlage kommen, wobei durch diese Nietverbindung die beiden Gehäuseteile 16 und 17 fest und bleibend zusammengespannt werden.

Wenn also ein Wärmeaustauscher 10 beim Kunden am Wandteil 21 od. dgl. zu befestigen ist, muß dazu nur noch durch jeden Niet 28 in Form des Hohlniets das entsprechende Befestigungs­ element 34, insbesondere die entsprechende Befestigungs­ schraube, hindurchgesteckt und diese in den Wandteil 21, z. B. in eine dortige Gewindebohrung 36, eingeschraubt werden.

Der beschriebene Wärmeaustauscher 10 hat, wie erläutert, zur Verbindung beider Gehäuseteile 16 und 17 lediglich vier Verbindungsstellen, an jedem Längsrand zwei solche Verbin­ dungsstellen, die allesamt als Verbindungselemente 25 beschriebene Nieten 28 aufweisen. Jeder Gehäuseteil 16 und 17 benötigt somit nur vier Durchlässe 26 bzw. 27, die z. B. aus Bohrungen bestehen. Diese werden sowohl zur Verbindung beider Gehäuseteile 16 und 17 herangezogen, wie erläutert worden ist, als auch ferner für die Befestigung des Wärmeaus­ tauschers 10 an einem Wandteil 21 od. dgl. Somit ist also eine erhebliche Vereinfachung und Kostenersparnis erzielt.

Claims (6)

1. Wärmeaustauscher, insbesondere Ölkühler, mit einem Gehäuse (11), das einen Einlauf und einen Auslauf für ein hindurch­ zuführendes Wärmeaustauschmedium, insbesondere Kühlmedium, z. B. Wasser, aufweist und einen Wärmeaustauschblock (15), insbesondere Kühlblock, z. B. in Flachrohrbauweise, aufneh­ men kann, durch dessen Inneres ein Medium, insbesondere ein zu kühlendes Medium, z. B. Öl, hindurchführbar ist, wobei das Gehäuse (11) aus zumindest zwei Gehäuseteilen (16, 17) zusammengesetzt ist, die über Verbindungselemente (25) miteinander verbunden sind, welche jeweils miteinander fluchtende Durchlässe (26, 27) in den Gehäuseteilen (16, 17) durchgreifen und letztere zusammenhalten, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Ver­ bindungselement (25) als Niet (28) ausgebildet ist und daß zumindest einige der Nieten (28) einen Durchlaß (35) enthalten und im Inneren von einem Befestigungselement (34), z. B. einer Schraube, durchsetzbar sind, das am Ort der Nietverbindung zur Verbindung der Gehäuseteile (16, 17) und/oder Befestigung des Gehäuses an einem Wandteil (21) od. dgl. wirksam ist.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß alle Nieten (28) oder einige dieser als Hohlnieten ausgebildet sind, die jeweils im hohlen Nietschaft (29) als Durchlaß (35) eine Durchgangsbohrung für ein Befestigungselement (34) z. B. eine Schraube, aufweisen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Niet (28) an beiden Enden einen im Verhältnis zum Nietschaft (29) im Durchmesser größeren Nietkopf (30, 31) aufweist, der an einer jeweils zugeordneten Stirnfläche (32 bzw. 33) eines Gehäuseteiles (16 bzw. 17) anliegt.

4 Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stirnfläche (32, 33) des einen und/oder anderen Gehäuseteiles (16 bzw. 17), an der der jeweilige Nietkopf (30 bzw. 31) anliegt, ver­ senkt angeordnet ist.

5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander fluchtenden Durchlässe (26, 27) als koaxiale Durchgangsbohrungen ausgebildet sind und der jeweilige letztere durchsetzende Niet (28) in den zugeordneten koaxialen Durchgangsbohrungen zentriert ist.

6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 3-5, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Nietköpfe (30, 31) des jeweiligen Hohlniets als Ring­ flansche ausgebildet sind.