WO1991009749A1 - Wärmetauscher für eine standheizung - Google Patents

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WO1991009749A1
WO1991009749A1 PCT/DE1990/000956 DE9000956W WO9109749A1 WO 1991009749 A1 WO1991009749 A1 WO 1991009749A1 DE 9000956 W DE9000956 W DE 9000956W WO 9109749 A1 WO9109749 A1 WO 9109749A1
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heat exchanger
temperature monitoring
monitoring element
outer housing
wall
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PCT/DE1990/000956
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Inventor
Fritz Mohring
Original Assignee
J. Eberspächer
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2203—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from burners
    • B60H1/2209—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from burners arrangements of burners for heating an intermediate liquid
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/04—Bases; Housings; Mountings
    • H01H37/043—Mountings on controlled apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2268—Constructional features
    • B60H2001/2278—Connectors, water supply, housing, mounting brackets

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for a parking heater for motor vehicles.
  • Auxiliary heaters for motor vehicles are known in various designs, with different types of auxiliary heaters being distinguished, on the one hand according to the type of burner (evaporator burner, atomizing burner ...) and on the other hand according to the type of heating medium (water, air).
  • a heat exchanger which has the task of transferring thermal energy from a hot gas formed by the burner operation to a heating medium, e.g. Air or water.
  • a heating medium e.g. Air or water.
  • there is a hot gas space adjacent to the combustion chamber which is surrounded by an approximately cylindrical heat exchanger wall.
  • a heating medium channel is thereby defined between the outer housing and the outer surface of the heat exchanger wall.
  • the heating medium for example water
  • the heating medium is introduced cold into the heating medium duct at the closed end of the outer housing and is heated as it flows through the spiral heating medium duct before it exits at the end of the heat exchanger facing the combustion chamber and from there, for example flows to a radiator in the passenger compartment.
  • the temperature of the heat exchanger is monitored, among other things.
  • a temperature monitoring element for example a fuse or an overheating switch, is preferably located in the region of the closed end on the circumference of the outer housing. This temperature monitoring element is mounted in the outer housing and touches the outer surface of the heat exchanger wall with a contact surface. In the case of a heat exchanger with air as the heating medium, the temperature monitoring element can also be held at a certain distance from the wall of the heat exchanger.
  • a temperature sensor with a ferromagnet for auxiliary heaters for motor vehicles or the like, the Curie temperature of which approximately corresponds to the critical limit temperature.
  • the ferromagnet acts in the subcritical temperature range by counteracting the preload tion of a spring attracts a hard magnet, with the result that temperature values are supplied to a temperature control via a contact ring and connections.
  • the critical Curie temperature is reached, the ferromagnetic material loses its effect, so that the spring no longer attracts the hard magnet.
  • the position of the arrangement is changed and, consequently, no more temperature signal is delivered to the temperature control device. This abrupt signal change signals an abnormal state to the temperature control.
  • a special feature of this known arrangement is that the temperature sensor projects into the space to be monitored in the heating device.
  • the object of the invention is to provide a heat exchanger for an auxiliary heater for motor vehicles of the type mentioned in the introduction, in which the contact of the temperature monitoring element with the heat exchanger wall or a constant distance to the heat exchanger wall is ensured under all circumstances.
  • the temperature monitoring element is displaceably mounted in the outer housing and is biased against the heat exchanger wall, the temperature monitoring element is held on the heat exchanger wall. If the heating medium duct is in the area of the outside on the heat has exchanger wall rib walls located one by deformation hardly distinguishable minimum width, it is particularly wich ⁇ tig to wear such deformations into account, with which a dis ⁇ esterification accompanied the heat medium in the area of Temperaturüberwachungs ⁇ elements. The pretensioning of the temperature monitoring element ensures that the contact surface is always on the outer surface the heat exchanger wall is in contact. The displaceable mounting of the temperature sensing element in the outer housing creates the possibility that the position of the temperature monitoring element can change.
  • the temperature monitoring element can be, for example, a fuse or an overheating switch.
  • a bearing housing for the temperature monitoring element is attached to the outside of the outer housing.
  • a prestressing compression spring which prestresses the temperature monitoring element in the interior of the outer housing, that is to say on the outer surface of the heat exchanger wall.
  • a less complex embodiment provides that a leaf spring is screwed onto the outer housing and biases the temperature monitoring element.
  • a through hole is provided in the outer housing, in particular a radial hole in the outer surface of the outer housing in the region of the end section of the heat exchanger.
  • the leaf spring preferably loads the temperature monitoring element via an annular disk 31 which is arranged on the part of the temperature monitoring element located outside the outer housing.
  • a particularly favorable attachment of the temperature monitoring element is possible if a pipe socket is formed on the outside of the outer housing, e.g. is cast on.
  • the pipe socket receives prestressing means, which act against the temperature monitoring element and prestress it against the outer surface of the heat exchanger wall.
  • the prestressing means can be a plate spring, an annular spring or the like, which is mounted in the inner wall of the pipe socket.
  • a coil spring can also be accommodated in the pipe socket as a compression spring, this compression spring being supported on the outside, for example, on an annular flange at the end of the pipe socket or on a cap seated on the pipe socket.
  • the pretensioning means are designed as a rubber ring between the temperature monitoring element on the one hand and the inner wall of the pipe socket on the other hand, the rubber ring being attached in such a way that a pretension is exerted on the temperature monitoring element in the normal state of the heat exchanger.
  • a pressure chamber is formed in the pipe socket, which is connected to the heating medium channel via a passage line. Especially when the circulation of the heating medium is blocked, the pressure of the heating medium increases relatively strongly due to the thermal expansion. This pressure acts on the temperature monitoring element from the outside within the pressure chamber and presses it with high force against the outer surface of the heat exchanger wall. The result is a rapid reaction of the temperature monitoring element, which is designed in particular as an overheating switch.
  • the invention provides that the temperature monitoring element is mounted in a holder from which it is held at a certain distance from the heat exchanger wall, the holder being supported on the heat exchanger wall.
  • a spring biases the temperature monitoring element directly or indirectly against the heat exchanger wall via the holder.
  • the holder can be a shaped sheet metal part with flow openings for the heating medium.
  • This configuration of the invention can always maintain a certain distance between the surface of the heat exchanger and the surface of the temperature monitoring element facing it. This configuration is recommended for air as the heating medium, since there are no serious problems with the sealing of the point on the outer housing where the holder with the temperature monitoring element is inserted. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
  • FIG. 1 shows a corner section of a longitudinal sectional view of an auxiliary heater for a motor vehicle with a first embodiment of a heat exchanger according to the invention
  • Figure 2 shows a second embodiment of the invention, the view corresponding to the upper right part of Figure 1 (corresponding partial views are also shown in Figures 3 to 6);
  • FIGs 3 each show another embodiment of the to 7 invention
  • Fig. 1 shows in longitudinal section a part of an auxiliary heater, of which only the right end of the upper half facing away from the burner of the auxiliary heater is shown.
  • a combustion chamber with, for example, an evaporator, a combustion air blower and other details that are not of interest here.
  • a hot gas space 4 adjoins the combustion chamber to the right, the end of which is turned away from the combustion chamber is shown in FIG. 1.
  • a guide tube 6 is located within the hot gas space.
  • the hot gas passes from the center of the hot gas space and the guide tube to the inner surface of the front end of a heat exchanger wall 8 and is deflected there to move between the cylindrical part of the heat exchanger wall 8 and the outer wall of the guide tube 6 to flow to the left in Fig. 1.
  • the hot gas which has largely cooled down in the meantime, reaches an exhaust pipe.
  • water is introduced as the heating medium in the area of the front end into the heating medium channel 10 formed between the heat exchanger wall 8 and the outer housing 12, so that the water flows through the screw-shaped heating medium channel between the heat exchanger wall 8, the outer housing 12 and the fin wall 14 to the left in FIG 1 moves, absorbing heat from the hot gas via the heat exchanger wall 8.
  • a radially extending through-bore is formed in the outer housing 12, in which part of a temperature monitoring element 201 designed here as a fuse is slidably received.
  • the fuse 201 has a slide 18 received in the through bore 23 with an annular groove which carries an annular seal 22. This prevents the heating medium from escaping from the heating medium channel 10.
  • a contact head 16 adjoins the slide piece 18 and, with an end face 16A serving as a contact area, bears on the outside on the surface F of the heat exchanger wall 8. Outside the outer housing 12, the fuse 201 has a main part 24, from which electrical lines lead to an electrical system of the auxiliary heater via a cable 29.
  • the main part 24 of the fuse 201 is received in the cylindrical interior of a bearing housing 26, which is fastened to the end face of the outer housing 12 by means of a screw 21.
  • the bearing housing 26 has an inwardly projecting ring flange 27.
  • annular disk 31 is fastened.
  • a compression spring 28 is tensioned, which biases the main part 24 of the fuse 201 in Fig. 1 down, with the result that the contact surface 16A of the contact head 16 is pressed firmly against the outer surface F of the heat exchanger wall 8 .
  • the temperature monitoring element being designed partly as a fuse, and partly as an overheating switch.
  • the fuse 201 is biased by a leaf spring 32 against the outer surface of the heat exchanger wall 8, the bent leaf spring 32 being screwed to a retaining flange of the outer housing 12 by means of a screw 33.
  • a bent end of the leaf spring 32 bears against the annular disk 31 which, as in the embodiment according to FIG. 1, is connected to the main part 24 of the fuse 201.
  • a pipe socket 35 is formed on the outside of the outer housing 12 (the outer housing is made of cast iron).
  • the temperature monitoring element embodied here as an overheating switch 203 is seated in the through bore 23 with a seal, as in the embodiments according to FIGS. 1 and 2.
  • the overheating switch 203 is pretensioned by a plate or ring spring 36, which has an outer peripheral section in a groove the inner wall of the pipe socket 35 is supported. Lead from the overheating switch Lead wires through openings of a cap 37, for example screwed on, at the top of the pipe socket 35.
  • a fuse 204 provided with an annular bead 38 adjoining the sliding piece 18 is in a prestressed position, in which the bead 38 is connected via a e.g. made of rubber elastic ring 40 is connected to the inner wall of the pipe socket 35.
  • the rubber ring 40 has an inner retaining ring 41 for attachment to the bead 38, and an outer retaining ring 42 which is fixed on the inside of the pipe socket 35 by a retaining ring 39.
  • the heat exchanger wall 8 deforms, e.g. 4 moved downward, then the preload caused by the rubber ring 40 tracks the fuse 204 so that the contact surface 16A remains against the outer surface F of the heat exchanger wall 8.
  • a pressure chamber 45 is formed in the pipe socket 35 of the outer housing 12, in which a compression coil spring 46 is located.
  • the outer end of the helical spring 46 lies against the inside of a cap 37, the lower end of the helical spring 46 presses against an upward surface of an overheating switch 205.
  • the pressure chamber 45 is connected to the heating medium channel 10 via a flow line 44 in connection. Pressurized heating medium thus passes through the flow line 44 into the pressure chamber and presses on the relatively large, upward-facing surface of the overheating switch 205. Since the pressure acting on the slide 18 from below acts in the heating medium channel only on a relatively small surface 5, the overheating switch 205 is loaded downward. The pressure is further increased by the helical spring 46.
  • the pipe socket 35 is penetrated radially by a relief bore 47.
  • the temperature monitoring element 205 is with seals 22a and 22b sealed off from the cap 37 and the pipe socket 35, respectively.
  • an overheating switch 206 in the interior of the pipe socket 35, which is pretensioned by a compression spring 52, which is between a retaining ring 54 which is embedded in the inner wall of the pipe socket 35 and a sleeve-shaped retaining element 50 is tensioned, the inner end of which is connected to an annular bead 49 of the overheating switch.
  • a contact holder 48 is attached, which carries contacts 53 which are connected to electrical lines.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the invention, in connection with a heat exchanger for air as a heating medium.
  • a holder 60 consisting of a formed sheet metal part is inserted.
  • the piece of sheet metal has e.g. the shape of an inverted cup and has flow openings 61 for the air flowing through the heating medium channel 10 'in the direction of the arrow.
  • a temperature monitoring element 207 which e.g. is fixed to the holder 60 with a retaining ring or the like.
  • a leaf spring 62 is fastened with a screw, which presses on the temperature monitoring element 207 at the top and thus prestresses the temperature monitoring element and the holder 60 in the direction of the surface of the heat exchanger.
  • the surface of the temperature monitoring element 207 opposite this is always at a constant distance-s from the surface of the heat exchanger wall, since the temperature monitoring element 207 is firmly seated in the holder 60 and this is supported on the surface of the heat exchanger wall.

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Abstract

Bei einer Kraftfahrzeug-Standheizung befindet sich in einem Aussengehäuse (12) ein Wärmetauscher (8), der einen an die Brennkammer anschliessenden Heissgasraum (4) von einem Heizmediumkanal (10) abtrennt, der durch die Wärmetauscherwand (8) und das Aussengehäuse (2) sowie Rippen (14) an der Wärmetauscherwand (8) gebildet wird. Bei einer Funktionsstörung, z.B. bei stillstehendem Heizmedium, erhitzt sich die Aussenfläche (F) des Wärmetauschers (8). Durch ein in dem Aussengehäuse (12) sitzendes Temperaturfühlelement (201), welches mit einem Kontaktkopf (16) die Wärmetauscherwand (8) berührt, wird bei einer Überhitzung die elektrische Anlage der Standheizung und somit deren Betrieb stillgesetzt. Um auch bei nicht zu vermeidenden Verformungen des Wärmetauschers (8) stets einen guten Kontakt zwischen dem Kontaktkopf (16) und der Wärmetauscherwand zu gewährleisten, ist das z.B. als Schmelzsicherung oder Überhitzungsschalter ausgebildete Temperaturüberwachungselement (201) verschieblich im Aussengehäuse gelagert und dabei gegen die äussere Fläche (F) der Wärmetauscherwand (8) vorgespannt.

Description

Wärmetauscher für eine Standheizung
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher einer Standheizung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Standheizungen für Kraftfahrzeuge sind in verschiedenen Ausführungs¬ formen bekannt, wobei man verschiedene Typen von Standheizungen unter¬ scheidet, einerseits nach Art des Brenners (Verdampferbrenner, Zer- stäubungsbreπner ...) und andererseits nach Art des Heizmediums (Was¬ ser, Luft). Unabhängig von den verschiedenen Typen von Standheizungen besitzt jedoch praktisch jede Standheizung einen Wärmetauscher, der die Aufgabe hat, Wärmeenergie von einem durch den Brennerbetrieb ge¬ bildeten Heißgas auf ein Heizmedium, also z.B. Luft oder Wasser, zu übertragen. Hierzu befindet sich im Anschluß an die Brennkammer ein Heißgasraum, der von einer etwa zylindrischen Wärmetauscherwand umge¬ ben ist. Auf der Mantelfläche dieser zylindrischen, an der Stirnseite geschlossenen Wärmetauscherwand befinden sich spiralförmige Rippen¬ wände definierter Höhe, an deren Spitzen die Innenfläche eines eben¬ falls zylindrischen Außengehäuses anliegt.
Dadurch wird zwischen dem Außengehäuse und der Außenfläche der Wärme¬ tauscherwand ein Heizmediumkanal definiert. Das Heizmedium, z.B. Was¬ ser, wird an dem geschlossenen Ende des Außengehäuses in den Heiz¬ mediumkanal kalt eingeleitet und wird beim Durchströmen des spiralför¬ migen Heizmediumkanals erwärmt, bevor es an dem der Brennkammer zuge¬ wandten Ende des Wärmetauschers austritt und von dort beispielsweise zu einem Heizkörper im Fahrgastraum strömt. Aus Gründen der Betriebssicherheit wird unter anderem die Temperatur des Wärmetauscher überwacht. Hierzu befindet sich vorzugsweise im Be¬ reich des geschlossenen Endes am Umfang des Außengehäuses ein Tempera¬ turüberwachungselement, z.B. eine Schmelzsicherung oder ein Uberhit¬ zungsschalter. Dieses Temperaturüberwachungselement ist in dem Außen¬ gehäuse gelagert und berührt mit einer Kontaktfläche die Außenfläche der Wärmetauscherwand. Bei einem Wärmetauscher mit Luft als Heizmedium kann das Temperaturüberwachungselement auch mit einem gewissen Abstand von der Wärmetauscherwand gehalten sein.
Ist z.B. der Umlauf des Heizmediums gestört, so daß das Heizmedium in dem Heizmediumkanal stillsteht und keine Wärmeenergie mehr abführen kann, so kommt es relativ schnell zu einer beträchtlichen Tempera¬ turerhöhung, so daß die Standheizung aus Sicherheitsgründen sofort ab¬ geschaltet werden muß. Durch das Temperaturfühlelement wird eine über¬ hitzung der Wärmetauscherwand festgestellt und durch eine Stromkreis¬ unterbrechung oder ein anderes Überwachungssignal der Brenner der Standheizung ausgeschaltet.
Bislang war es üblich, das Temperaturüberwachungselement in eine Boh¬ rung des Außengehäuses einzuschrauben. Diese Maßnahme hat sich zwar bewährt, jedoch kann es vorkommen, daß sich die Wärmetauscherwand durch beispielsweise Temperatureinflüsse verformt. Bereits eine ge¬ ringfügige Lageveränderung der Wärmetauscherwand gegenüber dem Außen¬ gehäuse kann dazu führen, daß die Kontaktfläche des Temperaturfühlele¬ ments von der Oberfläche der Wärmetauscherwand abrückt oder daß sich der Abstand zwischen Kontaktfläche und Wärmetauscherwand ändert. Da¬ durch ist der Wärmeübergang zwischen der Oberfläche der Wärmetauscher¬ wand und dem Temperaturfühlelement erheblich verschlechtert.
Aus der DE 35 43 562 A1 ist im Rahmen einer überte peratursicherung - für Standheizungen für Kraftfahrzeuge oder dergleichen ein Temperatur¬ fühler mit einem Ferromagneten bekannt, dessen Curie-Temperatur etwa der kritischen Grenztemperatur entspricht. Der Ferromagnet wirkt im unterkritischen Temperaturbereich dadurch, daß er gegen die Vorspan- nung einer Feder einen Hartmagneten anzieht, was zur Folge hat, daß über einen Kontaktring und Anschlüsse Temperaturwerte an eine Tempera¬ turregelung geliefert werden. Bei Erreichen der kritischen Curie-Tem¬ peratur verliert das ferromagnetische Material seine Wirkung, so daß die Feder den Hartmagneten nicht mehr anzieht. Die Folge davon ist, daß die Lage der Anordnung verändert wird und demzufolge an die Tempe¬ raturregeleinrichtung kein Temperatursignal mehr geliefert wird. Durch diese abrupte Signaländerung wird der Temperaturregelung ein abnorma¬ ler Zustand signalisiert. Eine Besonderheit dieser bekannten Anordnung (dortiger Patentanspruch 1) besteht darin, daß der Temperaturfühler in den zu überwachenden Raum der Heizeinrichtung ragt.
Aus der DE-OS 25 34 208 ist eine Überwachungseinrichtung für eine Standheizung mit einem Temperaturfühler bekannt, bei dem es sich ent¬ weder um eine NTC- oder einen PTC-Widerstand handeln soll, über die spezielle bauliche Anordnung des Temperaturfühlers ist nichts ausge¬ sagt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher einer Standheizung für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem unter allen Umständen das Anliegen der Kontaktfläche des Temperaturüber¬ wachungselements an der Wärmetauscherwand bzw. ein gleichbleibender Abstand zu der Wärmetauscherwand gewährleistet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1. Wenn das Temperaturüberwachungselement verschieblich in dem Außen¬ gehäuse gelagert ist und gegen die Wärmetauscherwand vorgespannt ist, wird das Temperaturüberwachungselement an der Wärmetauscherwand gehal¬ ten. Wenn der Heizmediumkanal im Bereich der außen auf der Wärme¬ tauscherwand befindlichen Rippenwände eine auch durch Verformungen kaum zu unterscheidende Mindestbreite aufweist, ist es besonders wich¬ tig, solchen Verformungen Rechnung zu tragen, mit denen eine Verbrei¬ terung des Heizmediumkanals im Bereich des Temperaturüberwachungs¬ elements einhergeht. Durch das Vorspannen des Temperaturüberwachungs¬ elements wird erreicht, daß die Kontaktfläche stets an der Außenfläche der Wärmetauscherwand anliegt. Durch das verschieb!iche Lagern des Temperaturfühlelements im Außengehäuse ist die Möglichkeit geschaffen, daß sich die Lage des Temperaturüberwachungselements ändern kann.
Es kann sich bei dem Temperaturüberwachungselement beispielsweise um eine Schmelzsicherung oder um einen uberhitzungsschalter handeln.
In einer Ausführungsform ist ein Lagergehäuse für das Temperaturüber¬ wachungselement außen am Außengehäuse befestigt. In dem Lagergehäuse befindet sich eine Vorspann-Druckfeder, die das Temperaturüber¬ wachungselement in das Innere des Außengehäuses, also auf die Außen¬ fläche der Wärmetauscherwand, vorspannt.
Eine weniger aufwendige Ausführungsform sieht vor, daß an das Außenge¬ häuse eine Blattfeder angeschraubt ist, die das Temperaturüber¬ wachungselement vorspannt. Zur verschieb!ichen Lagerung des Tempera¬ turüberwachungselements ist im Außengehäuse eine Durchgangsbohrung vorgesehen, insbesondere eine Radialbohrung in der Mantelfläche des Außengehäuses im Bereich des Endabschnitts des Wärmetauscher. Die Blattfeder belastet das Temperaturüberwachungselement vorzugsweise über eine Ringscheibe 31, die an dem außerhalb des Außengehäuses be¬ findlichen Teil des Temperaturüberwachungselements angeordnet ist.
Eine besonders günstige Befestigung des Temperaturüberwachungselements ist möglich, wenn außen an dem Außengehäuse ein Rohrstutzen ausgebil¬ det ist, z.B. angegossen ist. Der Rohrstutzen nimmt Vorspannmittel auf, die gegen das Temperaturüberwachungselement wirken und es gegen die Außenfläche der Wärmetauscherwand vorspannen. Bei den Vorspann¬ mitteln kann es sich um eine Tellerfeder, eine Ringfeder oder derglei¬ chen handeln, die in der Innenwand des Rohrstutzens gelagert ist.
Es kann auch in dem Rohrstutzen eine Schraubenfeder als Druckfeder untergebracht sein, wobei diese Druckfeder sich nach außen beispiels¬ weise an einem Ringflansch am Ende des Rohrstutzens oder an einer auf den Rohrstutzen sitzenden Kappe abstützt. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die Vorspann¬ mittel als Gummiring zwischen dem Temperaturüberwachungselement einer¬ seits und der Innenwand des Rohrstutzens andererseits ausgebildet, wo¬ bei der Gummiring derart angebracht ist, daß im Normalzustand des Wärmetauschers eine Vorspannung auf das Temperaturüberwachungselement ausgeübt wird.
In einer speziellen, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin¬ dung ist in dem Rohrstutzen eine Druckkammer gebildet, die über eine Durchlaßleitung mit dem Heizmediumkanal in Verbindung steht. Besonders dann, wenn der Umlauf des Heizmediums gesperrt ist, erhöht sich der Druck des Heizmediums aufgrund der Wärmeausdehung relativ stark. Die¬ ser Druck wirkt innerhalb der Druckkammer von außen auf das Tempera¬ turüberwachungselement und preßt dieses mit hoher Kraft gegen die Außenfläche der Wärmetauscherwand. Eine rasche Reaktion des insbeson¬ dere als uberhitzungsschalter ausgebildeten Temperaturüberwachungs¬ elements ist die Folge.
Insbesondere dann, wenn als Heizmedium Luft verwendet wird, sieht die Erfindung vor, daß das Temperaturüberwachungselement in einem Halter gelagert ist, von dem es mit einem bestimmten Abstand von der Wärme¬ tauscherwand gehalten wird, wobei der Halter sich auf der Wärme¬ tauscherwand abstützt. Eine Feder spannt das Temperaturüberwachungs¬ element direkt oder indirekt über den Halter gegen die Wärmetauscher¬ wand vor. Der Halter kann ein geformtes Blechteil mit Durchström¬ öffnungen für das Heizmedium sein. Durch diese Ausgestaltung der Er¬ findung kann stets ein bestimmter Abstand zwischen der Oberfläche des Wärmetauschers und der dieser zugewandten Fläche des Temperaturüber¬ wachungselements beibehalten werden. Diese Ausgestaltung empfiehlt sich bei Luft als Heizmedium, da keine gravierenden Probleme bei der Abdichtung derjenigen Stelle des Außengehäuses bestehen, an der der Halter mit dem Temperaturüberwachungselement eingesetzt ist. Im folgenden werden Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Eck-Ausschnitt einer Längsschnittansicht einer Standheizung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungs¬ gemäßen Wärmetauschers;
Figur 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei die Ansicht dem rechten oberen Teil der Fig. 1 entspricht (entsprechende Teilansichten sind auch in den Fig. 3 bis 6 dargestellt); und
Figuren 3 jeweils eine weitere Ausführungsform der bis 7 Erfindung
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Teil einer Standheizung, von der hier lediglich das rechte, dem Brenner der Standheizung abgewandte Ende der oberen Hälfte dargestellt ist. Links von dem in Fig. 1 darge¬ stellten Detail befindet sich eine Brennkammer mit beispielsweise einem Verdampfer, einem Verbrennungsluftgebläse und weiteren, hier nicht näher interessierenden Einzelheiten. An die Brennkammer schließt sich nach rechts ein Heißgasraum 4 an, dessen der Brennkammer abge¬ wandtes Ende in Fig. 1 dargestellt ist. Innerhalb des Heißgasraums befindet sich ein Führungsrohr 6. Das Heißgas gelangt, wie durch Pfeile angedeutet, aus der Mitte des Heißgasraums und des Führungs¬ rohrs zur Innenfläche des stirnseitigen Endes einer Wärmetauscherwand 8 und wird dort umgelenkt, um zwischen dem zylindrischen Teil der Wärmetauscherwand 8 und der Außenwand des Führungsrohrs 6 in Fig. 1 nach links zu strömen. Im Bereich der Brennkammer gelangt das in der Zwischenzeit weitestgehend abgekühlte Heißgas zu einem Auspuff.
Im zylindrischen Bereich der Wärmetauscherwand 8 befindet sich eine • spiralförmige Rippenwand 14, deren schmale Außenseite eine Stützfläche für die Innenfläche eines Außengehäuses 12 bildet. Als Heizmedium wird z.B. Wasser im Bereich des stirnseitigen Endes in den zwischen Wärmetauscherwand 8 und Außengehäuse 12 gebildeten Heiz¬ mediumkanal 10 eingeleitet, so daß das Wasser sich durch den schrau¬ benförmigen Heizmediumkanal zwischen Wärmetauscherwand 8, Außengehäuse 12 und der Rippenwand 14 nach links in Fig. 1 bewegt, wobei es Wärme von dem Heißgas über die Wärmetauscherwand 8 aufnimmt. An dem linken, nicht in Fig. 1 dargestellten Ende des Heizmediumkanals befindet sich ein Auslaß für das Heizmedium, von dem Leitungsrohre zu Heizkörpern führen.
In dem Außengehäuse 12 ist eine radial verlaufende Durchgangsbohrung ausgebildet, in der verschieblich ein Teil eines hier als Schmelz¬ sicherung ausgebildeten Temperaturüberwachungselements 201 aufgenommen ist.
Die Schmelzsicherung 201 besitzt ein in der Durchgangsbohrung 23 auf¬ genommenes Gleitstück 18 mit einer Ringnut, die eine Ringdichtung 22 trägt. Damit ist ein Austritt des Heizmediums aus dem Heizmediumkanal 10 verhindert. An das Gleitstück 18 schließt ein Kontaktkopf 16 an, der mit einer als Kontaktfläche dienenden Stirnfläche 16A außen an der Oberfläche F der Wärmetauscherwand 8 anliegt. Außerhalb des Außenge¬ häuses 12 besitzt die Schmelzsicherung 201 einen Hauptteil 24, von dem aus über ein Kabel 29 elektrische Leitungen zu einer elektrischen An¬ lage der Standheizung führen.
Der Hauptteil 24 der Schmelzsicherung 201 ist in dem zylindrischen Innenraum eines Lagergehäuses 26 aufgenommen, das mittels einer Schraube 21 an der Stirnseite des Außengehäuses 12 befestigt ist. Am äußeren Ende besitzt das Lagergehäuse 26 einen nach innen vorspringen¬ den Ringflansch 27. Unten an dem Hauptteil 24 der Schmelzsicherung 201 ist eine Ringscheibe 31 befestigt. Zwischen der Ringscheibe 32 und dem Ringflansch 27 ist eine Druckfeder 28 gespannt, die das Hauptteil 24 der Schmelzsicherung 201 in Fig. 1 nach unten vorspannt, mit der Folge, daß die Kontaktfläche 16A des Kontaktkopfs 16 fest gegen die Außenfläche F der Wärmetauscherwand 8 gedrückt wird. Sollte aufgrund von beispielsweise temperaturbedingten Verformungen im Bereich der Schmelzsicherung 201 der Abstand zwischen der Innenfläche des Außengehäuses 12 und der Außenfläche der Wärmetauscherwand 8 größer werden (dabei würde sich in Fig. 1 die Außenfläche der Rippen 14 von der Innenfläche des Außengehäuses abheben), so wird dennoch die Kontaktfläche 16A in enger Berührung mit der Außenfläche F der Wärme¬ tauscherwand 8 gehalten, da die gesamte Schmelzsicherung 201 durch die Druckfeder 28 nachgeführt wird, wobei sich das Gleitstück 18 in der Bohrung 23 nach unten bewegt. Selbstverständlich sind auch Bewegungen der Schmelzsicherung 201 in Fig. 1 nach oben möglich.
Die Fig. 2 bis 6 zeigen abgewandelte Ausführungsformen, wobei das Temperaturüberwachungselement zum Teil als Schmelzsicherung, zum anderen als uberhitzungsschalter ausgebildet ist.
Gleich oder entsprechende Teile sind in sämtlichen Figuren mit glei¬ chen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.
Nach Fig. 2 ist in einer gegenüber Fig. 1 vereinfachten Ausführungs¬ form die Schmelzsicherung 201 durch eine Blattfeder 32 gegen die Außenfläche der Wärmetauscherwand 8 vorgespannt, wobei die gebogene Blattfeder 32 mittels einer Schraube 33 an einem Halteflansch des Außengehäuses 12 festgeschraubt ist. Ein gebogenes Ende der Blattfeder 32 liegt an der Ringscheibe 31 an, die wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit dem Hauptteil 24 der Schmelzsicherung 201 verbunden ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist außen an dem Außengehäuse 12 ein Rohrstutzen 35 angeformt (das Außengehäuse besteht aus Guß).
Das hier als Uberhitzungsschalter 203 ausgebildete Temperaturüber¬ wachungselement sitzt wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 mit einer Dichtung in der Durchgangsbohrung 23. Das Vorspannen des Überhitzungsschalters 203 erfolgt durch eine Teller- oder Ringfeder 36, die mit einem Außenumfangsabschnitt in eine Nut in der Innenwand des Rohrstutzens 35 gehaltert ist. Von dem uberhitzungsschalter führen Leitungsdrähte durch Öffnungen einer oben auf dem Ende des Rohrstut¬ zens 35 sitzenden, z.B. aufgeschraubten Kappe 37.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 befindet sich eine mit einem außen an das Gleitstück 18 anschließenden ringförmigen Wulst 38 versehene Schmelzsicherung 204 in einer vorgespannten Lage, in dem der Wulst 38 über einen z.B. aus Gummi bestehenden elastischen Ring 40 mit der Innenwand des Rohrstutzens 35 verbunden ist. Hierzu besitzt der Gummi¬ ring 40 einen Innen-Haltering 41 zur Befestigung an dem Wulst 38, und einen Außen-Haltering 42, der innen am Rohrstutzen 35 durch einen Haltering 39 festgelegt ist. Verformt sich die Wärmetauscherwand 8, indem sie sich z.B. in Fig. 4 nach unten bewegt, so wird die durch den Gummiring 40 bewirkte Vorspannung die Schmelzsicherung 204 nachge¬ führt, so daß die Kontaktfläche 16A an der Außenfläche F der Wärme¬ tauscherwand 8 anliegen bleibt. Um eine gute Führung des Gleitstücks 18 in der relativ dünnen Wand des Außengehäuses 12 zu erreichen, be¬ findet sich innerhalb des Rohrstutzens 35 noch ein kleiner Innenstut¬ zen 43, in welchem die Durchgangsbohrung 23 ausgebildet ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist in dem Rohrstutzen 35 des Außengehäuses 12 eine Druckkammer 45 gebildet, in der sich eine Druck- Schraubenfeder 46 befindet. Das äußere Ende der Schraubenfeder 46 liegt an der Innenseite einer Kappe 37 an, das untere Ende der Schrau¬ benfeder 46 drückt gegen eine nach oben gerichtete Fläche eines Über- hitzungsschalters 205. Die Druckkammer 45 steht über eine Durchflu߬ leitung 44 mit dem Heizmediumkanal 10 in Verbindung. Unter Druck stehendes Heizmedium gelangt mithin über die Durchflußleitung 44 in die Druckkammer und drückt auf die relativ große, nach oben gerichtete Fläche des Überhitzungsschalters 205. Da der von unten auf das Gleit¬ stück 18 wirkende Druck in dem Heizmediumkanal nur auf eine relativ kleine Fläche wirkt, wird der uberhitzungsschalter 205 in Fig. 5 nach unten belastet. Durch die Schraubenfeder 46 wird der Druck noch ver¬ stärkt. Der Rohrstutzen 35 wird von einer Entlastungsbohrung 47 radial durchsetzt. Das Temperaturüberwachungselement 205 ist mit Dichtungen 22a und 22b gegenüber der Kappe 37 bzw. dem Rohrstutzen 35 abgedich¬ tet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 befindet sich im Inneren des Rohr¬ stutzens 35 ein uberhitzungsschalter 206, der durch eine Druckfeder 52 vorgespannt ist, die zwischen einem Haltering 54, der in die Innenwand des Rohrstutzens 35 eingelassen ist und einem hülsenförmig ausgebilde¬ ten Halteelement 50 gespannt ist, deren inneres Ende mit einem Ring¬ wulst 49 des überhitzungsschalters in Verbindung steht. Am äußeren Ende des Rohrstutzens 35 ist ein Kontakthalter 48 befestigt, der Kontakte 53 trägt, welche mit elektrischen Leitungen verbunden sind.
Die Arbeitsweise der verschiedenen Ausführungsformen ist im wesent¬ lichen die gleiche wie sie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 besteht insoweit eine Besonder¬ heit, als dort die Vorspannung hydraulisch verstärkt wird.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und zwar in Verbindung mit einem Wärmetauscher für Luft als Heizmedium. In einer Öffnung 63 des Außengehäuses 12 ist ein aus einem geformten Blechteil bestehender Halter 60 eingesetzt. Das Blechstück hat z.B. die Form einer umgekehrten Tasse und besitzt Durchströmöffnungen 61 für die in Pfeilrichtung durch den Heizmediumkanal 10' strömende Luft. In einem Bodenbereich des Halters 60 befindet sich ein Temperaturüberwachungs¬ element 207, welches z.B. mit einem Haltering oder dergleichen an dem Halter 60 befestigt ist. Außen an dem Außengehäuse 12 ist mit einer Schraube eine Blattfeder 62 befestigt, die oben auf das Temperatur¬ überwachungselement 207 drückt und damit das Temperaturüberwachungs¬ element und den Halter 60 in Richtung auf die Oberfläche des Wärme¬ tauschers vorspannt. Die dieser gegenüberliegende Fläche des Tempera¬ turüberwachungselementes 207 besitzt stets einen konstanten Abstand-s von der Oberfläche der Wärmetauscherwand, da das Temperaturüber¬ wachungselement 207 fest in dem Halter 60 sitzt und dieser sich auf der Oberfläche der Wärmetauscherwand abstützt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Wärmetauscher einer Standheizung für Kraftfahrzeuge, mit einer Brennkammer, einem daran anschließenden Heißgasraum (4), der von einer Wärmetauscherwand (8) umgeben ist, einem Außengehäuse (12) und einem zwischen Wärmetauscherwand (8, 14) und Außengehäuse (12) gebildeten Heizmediumkanal (10), der von einem Heizmedium, z.B. Wasser oder Luft durchströmt wird, und mit einem Temperaturüber¬ wachungselement (201, 203, 204, 205, 206), das in dem Außengehäuse (12), dieses durchsetzend, gelagert ist und mit einer Kontakt¬ fläche eine Stelle der Wärmetauscherwand (8) berührt oder von dieser einen definierten Abstand (s) hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturüberwachungselement (201, 203, 204, 205, 206, 207) mit der Kontaktfläche (16A) in Richtung auf die Wärme¬ tauscherwand (8F) vorgespannt ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturüberwachungselement (201, 203, 204, 205, 206) verschieb- 1ich in dem Außengehäuse gelagert ist und die Wärmetauscherwand berührt.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturüberwachungselement eine Schmelzsicherung (201, 203, 204) ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturüberwachungselement ein uberhitzungsschalter (205, 206, 207) ist.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in dem Außengehäuse (12) eine Durchgangsbohrung (23) gebildet ist, in der ein zylindrisches Gleitstück (18) des Tempe¬ raturüberwachungselements (201, 203, 204, 205, 206) aufgenommen ist, daß das Gleitstück eine eine Ringdichtung (22) aufnehmende Ringnut besitzt, und daß von de zylindrischen Gleitstück (18) ein Kontaktkopf (16) absteht, dessen Stirnfläche (16A) als Kontakt¬ fläche ausgebildet ist und an der Oberfläche (F) der Wärme¬ tauscherwand (8) anliegt.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß an dem Außengehäuse (12) ein Lagergehäuse (26) befestigt ist, das einen aus dem Außengehäuse (12) nach außen vorstehenden Teil des Temperaturüberwachungselements (201) auf¬ nimmt, und daß in dem Lagergehäuse (26) eine Druckfeder (28) zwischen Lagergehäuse und Temperaturüberwachungselement gespannt ist.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein aus dem Außengehäuse (12) vorstehender Teil (24, 31) des Temperaturüberwachungselements (201) mittels einer am Außengehäuse (12) befestigten Blattfeder (32). zu der Wärme¬ tauscherwand (8) hin vorgespannt ist.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß außen an dem Außengehäuse (12) ein Rohrstutzen (35) ausgebildet ist, der Vorspannmittel (36; 39-42; 45; 52) aufnimmt, welche das Temperaturüberwachungselement gegen die Wärmetauscher¬ wand (8, F) vorspannen.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel als in die Innenwand des Rohrstutzens (35) einge¬ lassene Tellerfeder (36), Ringfeder oder dergleichen ausgebildet ist.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel als Schrauben-Druckfeder ausgebildet sind, die sich gegen einen Haltering (52) oder einen Ringflansch (23) am Ende des Rohrstutzens (35) oder gegen eine auf den Rohrstutzen aufge¬ schraubte Kappe (37) abstützt.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel als elastischer Ring (40) aus z.B. Gummi ausgebil¬ det sind, der zwischen der Innenwand des Rohrstutzens (35) und dem nach außen vorstehenden Teil (42) des Temperaturüberwachungs¬ elements (204) derart fixiert ist, daß er im Normalzustand des Wärmetauschers das Temperaturüberwachungselement vorspannt.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Rohrstutzens (35) eine Druckkammer (45) ausgebildet ist, die mit dem Heizmediumkanal (10) Strömungsverbunden ist und an einer Seite von einer Druckfläche des Temperaturüberwachungs¬ elements (205) begrenzt wird.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (45) durch eine Kappe (37) am äußeren Ende des Rohr¬ stutzens (35) verschlossen ist, und daß zwischen die Kappe (37) und das Temperaturüberwachungselement (205) eine Druckfeder (46) gespannt ist.
14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Temperaturüberwachungselement (207) in einem Halter (16) gelagert ist, von dem es mit einem bestimmten Abstand (s) von der Wärmetauscherwand gehalten wird, wobei der Halter (60) sich auf der Wärmetauscherwand abstützt, und daß eine Feder das Temperaturüberwachungselement direkt oder indirekt über den Halter (60) in Richtung auf die Wärmetauscherwand vorspannt.
15. Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (60) ein geformtes Blechteil ist, das im Bereich des Heiz¬ mediumkanals (10') Durchströmungsöffnungen (61) aufweist.
16. Wärmetauscher nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder einer Blattfeder (62) ist, die außen an dem Außen¬ gehäuse befestigt ist.
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