[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmetauschergehäuse, insbesondere für ein
brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät zur Erwärmung von Luft, umfassend einen in
Richtung einer Gehäuselängsachse langgestreckten, einen Gehäuseinnenraum radial außen
umgebenden Umfangswandungsbereich, einen in einem ersten axialen Endbereich des Umfangswandungsbereichs
an den Umfangswandungsbereich anschließenden und den Gehäuseinnenraum in axialer Richtung
abschließenden Bodenwandungsbereich sowie einen in einem zweiten axialen Endbereich
des Umfangswandungsbereichs an den Umfangswandungsbereich anschließenden Verbrennungsbaugruppenträgerbereich.
[0002] Aus der
DE 197 34 814 C1 ist ein in Fig. 7 dargestelltes brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät 10 zur Erwärmung
von in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitender Luft bekannt. Dieses Fahrzeugheizgerät
10 umfasst ein Wärmetauschergehäuse 12 mit einem in Richtung einer Gehäuselängsachse
L langgestreckten Umfangswandungsbereich 14. Ein von dem Umfangswandungsbereich 14
umgebener Gehäuseinnenraum 16 ist in Richtung der Gehäuselängsachse L von einem an
den Umfangswandungsbereich 14 anschließenden Bodenwandungsbereich 18 axial abgeschlossen.
An einer dem Gehäuseinnenraum 16 zugewandten Innenseite 20 des Umfangswandungsbereichs
14 sind bis in den Bodenwandungsbereich 18 sich fortsetzende erste Wärmeübertragungsrippen
22 vorgesehen. An einer von dem Gehäuseinnenraum 16 abgewandten Außenseite 24 des
Umfangswandungsbereichs 14 sind ebenfalls bis in den Bodenwandungsbereich 18 sich
fortsetzende zweite Wärmeübertragungsrippen 26 vorgesehen.
[0003] An einem ebenfalls an den Umfangswandungsbereich 14 axial anschließenden Verbrennungsbaugruppenträgerbereich
28 ist eine Brennkammerbaugruppe 30 mit einem Brennkammergehäuse 32 und einem Flammrohr
34 getragen. In an einem Bodenbereich des Brennkammergehäuses 32 vorgesehenes poröses
Verdampfermedium 36 wird über eine Brennstoffzuführleitung 38 flüssiger Brennstoff
eingespeist. Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird durch ein Verbrennungsluftgebläse
40, hier ausgebildet als Seitenkanalgebläse, in Richtung zum Brennkammergehäuse 32
gefördert. Das Verbrennungsluftgebläse 40 ist ebenfalls am Verbrennungsbaugruppenträgerbereich
28 des Wärmetauschergehäuses 12 getragen. Das Verbrennungsluftgebläse 40 umfasst einen
Elektromotor 42, welcher sowohl ein zum Fördern der Verbrennungsluft dienendes Förderrad
43, als auch ein zum Fördern der zu erwärmenden Luft dienendes Förderrad 44 antreibt.
Ein Außengehäuse 46 umgrenzt den von der zu erwärmenden Luft zu durchströmenden Volumenbereich
und weist nahe dem Förderrad 44 eine Heizlufteintrittsöffnung 48 auf. Die durch das
Förderrad 44 geförderte Luft strömt entlang des Außengehäuses 46 in Richtung zum Wärmetauschergehäuse
12 und umströmt die zweiten Wärmeübertragungsrippen 26, bevor sie an einer dem Bodenwandungsbereich
18 nahe liegenden Heizluftaustrittsöffnung 50 aus dem Außengehäuse 46 austritt.
[0004] Die durch das Verbrennungsluftgebläse 40 in das Brennkammergehäuse 32 geförderte
Verbrennungsluft wird dort mit aus dem porösen Verdampfermedium 36 abgedampftem Brennstoff
verbrannt. Die Verbrennungsabgase strömen entlang des Flammrohrs 34 und gelangen in
den Innenraum 16. Dort strömen die Verbrennungsabgase entlang der ersten Wärmeübertragungsrippen
16 zurück in Richtung zu einer in einem Abgasstutzen 52 gebildeten Abgasauslassöffnung
54.
[0005] Bei diesem bekannten Fahrzeugheizgerät ist das Wärmetauschergehäuse 12 mit seinem
Umfangswandungsbereich 14, seinem Bodenwandungsbereich 18 und seinem Verbrennungsbaugruppenträgerbereich
28 als ein einziges, diese Bereiche integral umfassendes Bauteil bereitgestellt. Dieses
mit komplexer Struktur aus Metallmaterial aufgebaute Bauteil wird in einem Gussverfahren
hergestellt, um alle Strukturmerkmale vorsehen zu können.
[0006] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmetauschergehäuse insbesondere
für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät zur Erwärmung von Luft vorzusehen,
welches mit komplexer Struktur in einfacher Art und Weise herstellbar ist.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Wärmetauschergehäuse, insbesondere
für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät zur Erwärmung von Luft, umfassend
- einen in Richtung einer Gehäuselängsachse langgestreckten, einen Gehäuseinnenraum
radial außen umgebenden Umfangswandungsbereich,
- einen in einem ersten axialen Endbereich des Umfangswandungsbereichs an den Umfangswandungsbereich
anschließenden und den Gehäuseinnenraum in axialer Richtung abschließenden Bodenwandungsbereich,
und
- einen in einem zweiten axialen Endbereich des Umfangswandungsbereichs an den Umfangswandungsbereich
anschließenden Verbrennungsbaugruppenträgerbereich.
[0008] Das erfindungsgemäße Wärmetauschergehäuse umfasst wenigstens drei Gehäuseteile, wobei
ein erstes Gehäuseteil im Wesentlichen den Umfangswandungsbereich bereitstellt, ein
zweites Gehäuseteil im Wesentlichen den Bodenwandungsbereich bereitstellt und ein
drittes Gehäuseteil im Wesentlichen den Verbrennungsbaugruppenträgerbereich bereitstellt.
[0009] Anders als bei dem vorangehend diskutierten Stand der Technik, ist das erfindungsgemäß
aufgebaute Wärmetauschergehäuse mit seinen drei wesentlichen Bestandteilen Umfangswandungsbereich,
Bodenwandungsbereich und Verbrennungsbaugruppenträgerbereich nicht als ein einteiliges,
integrales Bauteil ausgebildet, sondern ist in mehrere separate Gehäuseteile aufgeteilt.
Dies ermöglicht es, jedes dieser separaten Gehäuseteile mit der für dieses vorzusehenden,
vergleichsweise komplexen Struktur bereitzustellen, ohne dabei im Herstellungsvorgang
auf Strukturmerkmale der anderen Gehäuseteile achten zu müssen.
[0010] Um im Umfangswandungsbereich eine effiziente Übertragung von Wärme von im Gehäuseinnenraum
strömenden Verbrennungsabgasen auf ein das Wärmetauschergehäuse an seiner Außenseite
umströmendes Wärmeträgermedium, insbesondere Luft, erreichen zu können, wird vorgeschlagen,
dass an einer dem Gehäuseinnenraum zugewandten Innenseite des Umfangswandungsbereichs
in Richtung der Gehäuselängsachse sich erstreckende erste Wärmeübertragungsrippen
vorgesehen sind, oder/und dass an einer von dem Gehäuseinnenraum abgewandten Außenseite
des Umfangswandungsbereichs in Richtung der Gehäuselängsachse sich erstreckende zweite
Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sind, wobei wenigstens ein Teil der, vorzugsweise
alle ersten Wärmeübertragungsrippen oder/und wenigstens ein Teil der, vorzugsweise
alle zweiten Wärmeübertragungsrippen in Richtung der Gehäuselängsachse eine im Wesentlichen
konstante Querschnittsgeometrie, insbesondere Rippenhöhe bzw. Rippendicke, aufweisen.
[0011] Für eine verbesserte Wärmeübertragung bei gleichwohl kompakter Ausgestaltung kann
erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass der Umfangswandungsbereich wenigstens
im Längserstreckungsbereich der daran vorgesehenen Wärmeübertragungsrippen in Richtung
der Gehäuselängsachse eine im Wesentlichen konstante radiale Abmessung oder/und Wandungsstärke
aufweist.
[0012] Zur Verbindung mit wenigstens einem der anderen Gehäuseteile kann in wenigstens einem
axialen Endbereich der Umfangswandungsbereich eine nach radial innen oder nach radial
außen orientierte, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig um die Gehäuselängsachse
umlaufende Verbindungsfläche aufweisen.
[0013] Um dabei gleichwohl eine größtmögliche Oberfläche zur Wärmeübertragung bereitzustellen,
wird ferner vorgeschlagen, dass bei nach radial innen orientierter Verbindungsfläche
im axialen Erstreckungsbereich der Verbindungsfläche an der Außenseite des Umfangswandungsbereichs
zweite Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sind, oder dass bei nach radial außen orientierter
Verbindungsfläche im axialen Erstreckungsbereich der Verbindungsfläche an der Innenseite
des Umfangswandungsbereichs erste Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sind.
[0014] Das erste Gehäuseteil ist vorzugsweise ein Strangpress-Bauteil. Durch die Herstellung
in einem Strangpress-Verfahren wird es möglich, das erste Gehäuseteil, also im Wesentlichen
den Umfangswandungsbereich, mit den daran vorzusehenden Strukturmerkmalen, also z.B.
den Wärmeübertragungsrippen an der Innenseite bzw. an der Außenseite und den vorangehend
auch angegebenen Dimensionierungsvorgaben, bereitzustellen. Der Aufbau als Strangpress-Bauteil
führt ferner zu einer höheren Bauteilequalität, da im Vergleich zu einem Guss-Bauteil
weniger Poren bzw. Lunker im Aufbaumaterial entstehen, was insbesondere hinsichtlich
der bei einem Wärmetauschergehäuse erforderlichen Gasdichtigkeit von wesentlicher
Bedeutung ist. Ferner kann die bei Guss-Bauteilen aufgrund des Herstellungsvorgangs
grundsätzlich erforderliche, hinsichtlich der Strömungsführung und des Wärmeübertragungsvermögens
jedoch nachteilhafte Entformungsschräge entfallen.
[0015] Bei einer aufgrund des besonders einfachen Aufbaus vorteilhaften Ausgestaltung kann
vorgesehen sein, dass das zweite Gehäuseteil eine vorzugsweise im Wesentlichen ebene,
den Bodenwandungsbereich bereitstellende Platte umfasst.
[0016] Da bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Umfangswandungsbereich mit den daran vorgesehenen
Wärmeübertragungsrippen besonders effizient zur Wärmeübertragung genutzt werden kann,
kann zum weiteren Vereinfachen des Gesamtaufbaus vorgesehen sein, dass an einer dem
Gehäuseinnenraum zugewandten Innenseite der Platte oder/und an einer von dem Gehäuseinnenraum
abgewandten Außenseite der Platte keine Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sind.
[0017] Die Platte kann in einem radial äußeren Randbereich einer dem Gehäuseinnenraum zugewandten
Innenseite mit einer im Wesentlichen in Richtung der Gehäuselängsachse orientierten
Stirnfläche des Umfangswandungsbereichs verbunden sein.
[0018] Bei einer alternativen, eine weiter vergrößerte Oberfläche zur Wärmeübertragung bereitstellenden
Ausgestaltung kann das zweite Gehäuseteil eine im Wesentlichen kuppelartige, den Bodenwandungsbereich
bereitstellenden Wandung umfassen.
[0019] Zur weiteren Verbesserung des Wärmeübertragungsvermögens wird vorgeschlagen, dass
an einer dem Gehäuseinnenraum zugewandten Innenseite der Wandung Wärmeübertragungsrippen
vorgesehen sind, oder/und dass an einer von dem Gehäuseinnenraum abgewandten Außenseite
der Wandung Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sind.
[0020] Um im Übergang zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil eine Beeinträchtigung
der Strömung der Verbrennungsabgase bzw. des zu erwärmenden Wärmeträgermediums soweit
als möglich zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass an der Innenseite der Wandung vorgesehene
Wärmeübertragungsrippen an der Innenseite des Umfangswandungsbereichs vorgesehene
erste Wärmeübertragungsrippen in Richtung der Gehäuselängsachse fortsetzen, oder/und
dass an der Außenseite der Wandung vorgesehene Wärmeübertragungsrippen an der Außenseite
des Umfangswandungsbereichs vorgesehene zweite Wärmeübertragungsrippen in Richtung
der Gehäuselängsachse fortsetzen.
[0021] Für die Verbindung des mit einer kuppelartigen Wandung aufgebauten zweiten Gehäuseteils
mit dem ersten Gehäuseteil wird vorgeschlagen, dass in einem radial äußeren Randbereich
der Wandung eine nach radial außen oder nach radial innen orientierte, vorzugsweise
im Wesentlichen unterbrechungsfrei um die Gehäuselängsachse umlaufende Verbindungsfläche
vorgesehen ist.
[0022] Da das zweite Gehäuseteil im Allgemeinen keine in einem Strangpress-Verfahren realisierbare
Geometrie aufweist, wird vorgeschlagen, dass dieses ein Stanz- oder Schneide-Bauteil
oder ein Guss-Bauteil ist.
[0023] Das dritte Gehäuseteil kann zur Verbindung mit dem ersten Gehäuseteil in einem mit
dem ersten Gehäuseteil zu verbindenden Verbindungsbereich eine nach radial außen oder
nach radial innen orientierte, vorzugsweise im Wesentlichen unterbrechungsfrei um
die Gehäuselängsachse umlaufende Verbindungsfläche aufweisen.
[0024] Auch im Übergang zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem dritten Gehäuseteil können
Strömungsbeeinträchtigungen dadurch vermieden werden, dass das dritte Gehäuseteil
in seinem Verbindungsbereich eine im Wesentlichen den Umfangswandungsbereich axial
fortsetzende Umfangswandung aufweist, und dass an einer Innenseite der Umfangswandung
des Verbindungsbereichs Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sind, wobei vorzugsweise
an der Innenseite der Umfangswandung des Verbindungsbereichs vorgesehene Wärmeübertragungsrippen
an der Innenseite des Umfangswandungsbereichs vorgesehene erste Wärmeübertragungsrippen
in Richtung der Gehäuselängsachse fortsetzen.
[0025] Zum Ausstoßen der im Gehäuseinnenraum strömenden Verbrennungsabgase kann im Verbindungsbereich
eine die Umfangswandung durchsetzende Abgasauslassöffnung vorgesehen sein. Durch das
Vorsehen der Abgasauslassöffnung am dritten Gehäuseteil wird das Bereitstellen einer
derartigen Öffnung am ersten Gehäuseteil vermieden, was dessen Herstellbarkeit in
einem Strangpress-Verfahren begünstigt.
[0026] Ferner kann das dritte Gehäuseteil einen in einem radialen Erweiterungsbereich an
den Verbindungsbereich anschließenden Montagebereich mit einer bezüglich der Umfangswandung
des Verbindungsbereichs wenigstens bereichsweise nach radial außen versetzten Umfangswandung
umfassen.
[0027] Da auch das dritte Gehäuseteil eine im Allgemeinen nicht in einem Strangpress-Verfahren
herstellbare Struktur aufweist, wird weiter vorgeschlagen, dass dieses ein Guss-Bauteil
ist.
[0028] Um eine stabile, gleichwohl jedoch gasdichte Verbindung zwischen den verschiedenen
Gehäuseteilen zu realisieren, wird vorgeschlagen, dass das erste Gehäuseteil mit dem
zweiten Gehäuseteil oder/und dem dritten Gehäuseteil durch Strahlschweißen, vorzugsweise
Elektronenstrahlschweißen, verbunden ist. Auch andere Verfahren zur Herstellung einer
materialschlüssigen Verbindung, wie z.B. Laserschweißen oder Löten, können angewandt
werden.
[0029] Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein erfindungsgemäß
aufgebautes Wärmetauschergehäuse, wobei an dem Verbrennungsbaugruppenträgerbereich
ein Verbrennungsluftgebläse oder/und eine Brennkammerbaugruppe getragen ist.
[0030] Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert
beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Explosionsansicht eines mit drei Gehäuseteilen aufgebauten Wärmetauschergehäuses;
- Fig. 2
- eine Längsschnittdarstellung des Wärmetauschergehäuses der Fig. 1, geschnitten längs
einer Linie II-II in Fig. 3;
- Fig. 3
- eine Axialansicht des Wärmetauschergehäuses der Fig.2 in Blickrichtung III in Fig.
2;
- Fig. 4
- eine Querschnittdarstellung des Wärmetauschergehäuses der Fig. 1, geschnitten längs
einer Linie IV-IV in Fig. 2;
- Fig. 5
- eine der Fig. 1 entsprechende perspektivische Explosionsansicht einer alternativen
Ausgestaltungsart eines Wärmetauschergehäuses mit drei Gehäuseteilen;
- Fig. 6
- eine der Fig. 2 entsprechende Längsschnittdarstellung des Wärmetauschergehäuses der
Fig. 5;
- Fig. 7
- ein aus dem Stand der Technik bekanntes Fahrzeugheizgerät.
[0031] Bevor im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 1 bis 6 verschiedene Ausgestaltungsformen
eines Wärmetauschergehäuses beschrieben werden, ist darauf hinzuweisen, dass ein derartiges
Wärmetauschergehäuse in einem Fahrzeugheizgerät zur Erwärmung von Luft eingesetzt
werden kann, wie es beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist. In der folgenden Beschreibung
eines erfindungsgemäß aufgebauten Wärmetauschergehäuses werden Komponenten bzw. Bereiche,
welche vorangehend mit Bezug auf den Stand der Technik bereits beschriebenen Komponenten
bzw. Bereichen entsprechen, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
[0032] Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erste Ausgestaltungsform eines Wärmetauschergehäuses
12. Dieses Wärmetauschergehäuse 12 ist mit drei Gehäuseteilen 56, 58, 60 aufgebaut.
Diese drei Gehäuseteile 56, 58, 60 sind voneinander separat hergestellte Bauteile,
welche zum Aufbau des Wärmetauschergehäuses 12 miteinander verbunden werden.
[0033] Das erste Gehäuseteil 56 umfasst im Wesentlichen den in Richtung der Gehäuselängsachse
L langgestreckte Umfangswandungsbereich 14, welcher im Allgemeinen eine im Wesentlichen
zylindrische Struktur aufweist, also in allen Längenbereichen bezüglich der Gehäuselängsachse
L im Wesentlichen die gleiche radiale Dimensionierung und die gleiche Wandungsstärke
aufweist. Vorzugsweise wird das erste Gehäuseteil 56 in einem Strangpress-Verfahren
als Strangpress-Bauteil hergestellt, so dass insbesondere auch dessen Erstreckungslänge
in Richtung der Gehäuselängsachse L in einfacher Art und Weise an verschiedene Baugrößen
eines aufzubauenden Wärmetauschergehäuses 12 angepasst werden kann.
[0034] An einer Innenseite 20 des einen von Verbrennungsabgasen durchströmbaren Innenraum
16 nach radial außen abschließenden Umfangswandungsbereichs 14 sind in Richtung der
Gehäuselängsachse L langgestreckte erste Wärmeübertragungsrippen 22 vorgesehen. An
einer vom Gehäuseinnenraum 16 abgewandten Außenseite 24 sind ebenfalls in Richtung
der Gehäuselängsachse L langgestreckte zweite Wärmeübertragungsrippen 26 vorgesehen.
Sowohl die ersten Wärmeübertragungsrippen 22, als auch die zweiten Wärmeübertragungsrippen
26 weisen in Richtung der Gehäuselängsachse L eine im Wesentlichen konstante Rippenhöhe
H auf, wobei, was vor allem die Fig. 4 veranschaulicht, in verschiedenen Umfangsbereichen
vorgesehene Rippen 22 bzw. 26 zueinander unterschiedliche Rippenhöhen und unterschiedliche
Rippenstrukturen aufweisen können. Da die Rippen 22, 26 in der Gehäuselängsrichtung
L ein jeweils im Wesentlichen konstantes Querschnittsprofil aufweisen, können auch
diese Rippen 22, 26 in einfacher Weise in einem Strangpress-Verfahren bereitgestellt
werden.
[0035] In einem ersten axialen Endbereich 62 des ersten Gehäuseteils 56 bzw. des Umfangswandungsbereichs
14 ist der Gehäuseinnenraum 16 durch das in diesem Ausgestaltungsbeispiel mit einer
im Wesentlichen ebenen Platte 64 bereitgestellte zweite Gehäuseteil 58 abgeschlossen.
Das beispielsweise als Stanzbauteil aus Blechmaterial bereitgestellte zweite Gehäuseteil
58 kann in einem radial äußeren Randbereich 66 seiner dem Gehäuseinnenraum 16 zugewandten
Innenseite 68 an einer im Wesentlichen in Richtung der Gehäuselängsachse L orientierten,
ringartigen Stirnfläche 70 des Umfangswandungsbereichs 14 anliegen und in diesem Bereich
mit dem Umfangswandungsbereich 14 materialschlüssig, vorzugsweise durch Strahlschweißen,
wie z. B. Elektronenstrahlschweißen, verbunden sein.
[0036] Da das mit der Platte 64 bereitgestellte, den Bodenwandungsbereich 18 bildende zweite
Gehäuseteil 58 bei diesem Ausgestaltungsbeispiel keine komplexen Strukturmerkmale,
wie z. B. daran vorgesehene Wärmeübertragungsrippen, aufweist, kann es in besonders
einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden. Ferner wird bei maximal möglicher
axialer Baulänge des Umfangswandungsbereichs 14, also des ersten Gehäuseteils 56,
die gesamte Baulänge des Wärmetauschergehäuses 10 kompakt gehalten.
[0037] In seinem zweiten axialen Endbereich 72 ist das erste Gehäuseteil 56 mit dem den
Verbrennungsbaugruppenträgerbereich 28 bildenden dritten Gehäuseteil 60 verbunden.
Dazu weist das dritte Gehäuseteil 60 einen Verbindungsbereich 74 mit einer Umfangswandung
76 auf, welche im Wesentlichen so dimensioniert und gestaltet ist, dass sie den Umfangswandungsbereich
14 axial fortsetzt. Der Umfangswandungsbereich 14 weist in diesem zweiten axialen
Endbereich 72 eine nach radial außen orientierte, um die Gehäuselängsachse L unterbrechungsfrei
umlaufende Verbindungsfläche 78 auf. Diese kann beispielsweise dadurch bereitgestellt
werden, dass in diesem Längenbereich des ersten Gehäuseteils 56 durch materialabhebende
Bearbeitung ein Längenabschnitt der zweiten Wärmeübertragungsrippen 26 und auch der
radial äußere Bereich des Umfangswandungsbereichs 14 abgetragen werden. An der Umfangswandung
76 des Verbindungsbereichs 74 des dritten Gehäuseteils 60 ist eine in Umfangsrichtung
um die Gehäuselängsachse L unterbrechungsfrei umlaufende Verbindungsfläche 80 bereitgestellt,
welche mit enger Passung der Verbindungsfläche 78 am zweiten axialen Endbereich 72
der Umfangswandung 14 radial gegenüberliegt. Im Bereich dieser beiden einander radial
gegenüberliegenden Verbindungsflächen 78, 80 sind die beiden Gehäuseteile 56, 60 materialschlüssig,
vorzugsweise durch Strahlschweißen, wie z. B. Elektronenstrahlschweißen, verbunden.
Ebenso wie am ersten axialen Endbereich 62 kann somit eine um die Gehäuselängsachse
L unterbrechungsfrei umlaufende, gasdichte Verbindung zweier jeweils aneinander angrenzender
Gehäuseteile realisiert werden.
[0038] Im Verbindungsbereich 74 des dritten Gehäuseteils 60 sind an einer dem Gehäuseinnenraum
16 zugewandten Innenseite 82 der Umfangswandung 76 Wärmeübertragungsrippen 84 vorgesehen.
Vorzugsweise entspricht die Anzahl dieser Wärmeübertragungsrippen 84 der Anzahl der
ersten Wärmeübertragungsrippen 72 an der Innenseite 20 der Umfangswandung 14, und
die oder zumindest ein Teil der Wärmeübertragungsrippen 84 an der Umfangswandung 76
ist so positioniert, dass diese Wärmeübertragungsrippen 84 Wärmeübertragungsrippen
22 an der Innenseite 20 des Umfangswandungsbereichs 14 in Richtung der Gehäuselängsachse
L fortsetzen. Da vorzugsweise die Wärmeübertragungsrippen 84 und die ersten Wärmeübertragungsrippen
22 zueinander im Wesentlichen identische Querschnittsprofile aufweisen, zumindest
in ihren aneinander angrenzenden Endbereichen, wird somit ein im Wesentlichen stufenfreier
Übergang zwischen dem ersten Gehäuseteil 56 und dem dritten Gehäuseteil 60 gewährleistet,
so dass in diesem Angrenzungsbereich keine Beeinträchtigung des Abgasstroms entsteht.
[0039] Das dritte Gehäuseteil 60 weist ferner einen Montagebereich 86 mit einer Umfangswandung
88 auf, die bezüglich der Umfangswandung 76 des Verbindungsbereichs 74 nach radial
außen versetzt liegt und in einem stufenartig ausgebildeten radialen Erweiterungsbereich
90 an diese anschließt.
[0040] Am dritten Gehäuseteil 60 ist ferner im Bereich von dessen Verbindungsbereich 74
bzw. der Umfangswandung 76 ein nach radial außen führender Abgasstutzen 52 mit einer
darin ausgebildeten und in Richtung zum Gehäuseinnenraum 16 offenen Abgasauslassöffnung
54 vorgesehen. Da insbesondere auch mit dem daran vorzusehenden Abgasstutzen 52 das
dritte Gehäuseteil 60 eine vergleichsweise komplexe Struktur aufweist, die mit all
ihren Strukturmerkmalen nicht in einem Strangpress-Verfahren herstellbar ist, wird
dieses dritte Gehäuseteil 60 vorzugsweise in einem Guss-Verfahren als Guss-Bauteil
bereitgestellt, wobei beispielsweise für das dritte Gehäuseteil 60 das gleiche Aufbaumaterial,
wie für das erste Gehäuseteil 56 verwendet werden kann, beispielsweise Aluminium oder
eine Aluminium enthaltende Legierung. Auch das zweite Gehäuseteil 58 kann mit dem
gleichen Aufbaumaterial aufgebaut sein, wie das erste Gehäuseteil 56, bzw. das drittte
Gehäuseteil 58.
[0041] Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausgestaltungsform eines Wärmetauschergehäuses
10 unterscheidet sich von der vorangehend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschriebenen
Ausgestaltungsform im Wesentlichen im Aufbau des zweiten Gehäuseteils 58. Dieses ist
mit einer im Wesentlichen kuppelartigen und bezüglich des Gehäuseinnenraums 16 nach
außen gewölbten Wandung 92 aufgebaut. In einem radial äußeren Randbereich 94 weist
diese Wandung 92 eine nach radial innen orientierte und um die Gehäuselängsachse L
unterbrechungsfrei umlaufende Verbindungsfläche 96 auf. Im ersten axialen Endbereich
62 des ersten Gehäuseteils 56 ist in Zuordnung zu dieser nach radial innen orientierten
Verbindungsfläche 96, ähnlich wie am zweiten axialen Endbereich 72, eine nach radial
außen orientierte Verbindungsfläche 98 vorgesehen. Diese kann, ähnlich wie im zweiten
axialen Endbereich, dadurch bereitgestellt werden, dass in diesem Längenbereich die
an der Außenseite 24 vorgesehenen zweiten Wärmeübertragungsrippen 26 bzw. der radial
äußere Bereich des Umfangswandungsbereichs 14 entfernt werden. Im Bereich dieser mit
enger Passung einander gegenüberliegenden bzw. aneinander anliegenden Verbindungsflächen
96, 98 sind die beiden Gehäuseteile 56, 58 materialschlüssig, vorzugsweise durch Strahlschweißen,
wie z. B. Elektronenstrahlschweißen, über den gesamten Umfang miteinander gasdicht
verbunden.
[0042] An einer dem Gehäuseinnenraum 16 zugewandten Innenseite 100 der Wandung 92 sind in
Zuordnung zu den ersten Wärmeübertragungsrippen 22 an der Innenseite 20 des Umfangswandungsbereichs
14 Wärmeübertragungsrippen 102 vorgesehen. Zumindest ein Teil dieser, vorzugsweise
alle Wärmeübertragungsrippen 102 ist so positioniert oder/und dimensioniert, dass
diese erste Wärmeübertragungsrippen 22 an der Innenseite 20 des Umfangswandungsbereichs
14 im Wesentlichen stufenfrei fortsetzen. Somit wird auch in diesem Bereich, in welchem
die beiden Gehäuseteile 56, 58 aneinander angrenzen, die Abgasströmung im Gehäuseinnenraum
16 beim Übergang von den Wärmeübertragungsrippen 102 zu den ersten Wärmeübertragungsrippen
22 im Wesentlichen nicht beeinträchtigt.
[0043] An einer vom Gehäuseinnenraum 16 abgewandten Außenseite 104 der Wandung 92 des zweiten
Gehäuseteils 58 sind Wärmeübertragungsrippen 106 vorgesehen. Diese sind vorzugsweise
derart angeordnet bzw. dimensioniert, dass zumindest ein Teil der, vorzugsweise alle
Wärmeübertragungsrippen 106 zweite Wärmeübertragungsrippen 26 an der Außenseite 24
des Umfangswandungsbereichs 14 im Wesentlichen stufenfrei fortsetzen. Somit wird auch
die Luftströmung an der Außenseite des Wärmetauschergehäuses 10 im Angrenzungsbereich
der beiden Gehäuseteile 56, 58 aneinander im Wesentlichen nicht beeinträchtigt. Man
erkennt dabei in Fig. 6, dass im Übergang von den zweiten Wärmeübertragungsrippen
26 zu den Wärmeübertragungsrippen 106 an der Wandung 92 ein spaltartiger Zwischenraum
vorhanden sein kann, welcher im Wesentlichen durch den Längenbereich, in welchem die
beiden Verbindungsflächen 96, 98 einander überlappen, gebildet ist. Um diesen spaltartigen
Zwischenraum zu vermeiden, könnten die an der Außenseite 104 der Wandung 92 vorgesehenen
Wärmeübertragungsrippen 106 in Richtung der Gehäuselängsachse L bis in denjenigen
Bereich der Wandung 92 geführt sein, in welchem die nach radial innen orientierte
Verbindungsfläche 96 bereitgestellt ist.
[0044] Da auch das in den Fig. 5 und 6 dargestellte zweite Gehäuseteil 58 eine vergleichsweise
komplexe, in einem Strangpress-Verfahren nicht herstellbare Geometrie aufweist, wird
auch dieses vorzugsweise als Guss-Bauteil in einem Guss-Verfahren hergestellt, wobei
auch hier das gleiche Aufbaumaterial wie für das erste Gehäuseteil 56 bzw. das dritte
Gehäuseteil 60 verwendet werden kann.
[0045] Mit dem vorangehend beschriebenen, mehrteiligen Aufbau eines Wärmetauschergehäuses
wird es möglich, jedes der Gehäuseteile mit der für dieses optimalen Geometrie und
Struktur in einem eigenständigen Fertigungsprozess herzustellen. Da insbesondere das
erste Gehäuseteil so beschaffen ist, dass es eine über seine gesamte axiale Länge
im Wesentlichen konstante Querschnittsgeometrie aufweist, kann dieses erste Gehäuseteil
in einem Strangpress-Verfahren hergestellt werden, was zu einer besseren Materialqualität
führt und die Einführung einer Entformungsschräge vermeidet. Lediglich in denjenigen
axialen Endbereichen, wo, bedingt durch den Aufbau eines jeweils angrenzenden Gehäuseteils
eine radial orientierte Verbindungsfläche bereitzustellen ist, ist eine mechanische
bzw. spanabhebende Nachbearbeitung eines derartigen Strangpress-Bauteils erforderlich,
um die für die Herstellung der Schweißverbindung erforderliche Fläche zu erzeugen.
Da das erste Gehäuseteil als Strangpress-Bauteil bereitgestellt werden kann, kann
dieses in einfacher Art und Weise an verschiedene Dimensionierungen eines aufzubauenden
Wärmetauschergehäuses angepasst werden, indem entsprechend bemessene Längenabschnitte
von einem im Strangpress-Verfahren hergestellten Strang abgetrennt werden. Da eine
Entformungsschräge nicht vorhanden ist, weist der Umfangswandungsbereich in allen
axialen Bereichen den gleichen Radialabstand zum Flammrohr auf, was die Abgasströmung
begünstigt und das Wärmeübertragungsvermögen verbessert.
[0046] Auch die mit einem derartigen ersten Gehäuseteil zu verbindenden anderen Gehäuseteile,
welche, sofern die komplexe Geometrie dieser Bauteile dies erfordert, beispielsweise
als Druckguss-Bauteile bereitgestellt sein können, können angepasst an die Struktur
eines jeweils aufzubauenden Wärmetauschergehäuses angepasst ausgewählt werden, so
dass letztendlich ein modulares System bereitgestellt werden kann, bei welchen für
verschiedene Heizgerätetypen beispielsweise auch verschiedene dritte Gehäuseteile
mit entsprechend geformten Verbrennungsbaugruppenträgerbereichen kombiniert werden
können mit verschieden dimensionierten ersten Gehäuseteilen bzw. auch verschieden
gestalteten zweiten Gehäuseteilen.
1. Wärmetauschergehäuse, insbesondere für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät
zur Erwärmung von Luft, umfassend:
- einen in Richtung einer Gehäuselängsachse (L) langgestreckten, einen Gehäuseinnenraum
(16) radial außen umgebenden Umfangswandungsbereich (14),
- einen in einem ersten axialen Endbereich (62) des Umfangswandungsbereichs (14) an
den Umfangswandungsbereich (14) anschließenden und den Gehäuseinnenraum (16) in axialer
Richtung abschließenden Bodenwandungsbereich (18),
- einen in einem zweiten axialen Endbereich (72) des Umfangswandungsbereichs (14)
an den Umfangswandungsbereich (14) anschließenden Verbrennungsbaugruppenträgerbereich
(28),
dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauschergehäuse (12) wenigstens drei Gehäuseteile (56, 58, 60) umfasst,
wobei ein erstes Gehäuseteil (56) im Wesentlichen den Umfangswandungsbereich (14)
bereitstellt, ein zweites Gehäuseteil (58) im Wesentlichen den Bodenwandungsbereich
(18) bereitstellt und ein drittes Gehäuseteil (60) im Wesentlichen den Verbrennungsbaugruppenträgerbereich
(28) bereitstellt.
2. Wärmetauschergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Gehäuseinnenraum (16) zugewandten Innenseite (20) des Umfangswandungsbereichs
(14) in Richtung der Gehäuselängsachse (L) sich erstreckende erste Wärmeübertragungsrippen
(22) vorgesehen sind, oder/und dass an einer von dem Gehäuseinnenraum (16) abgewandten
Außenseite (24) des Umfangswandungsbereichs (14) in Richtung der Gehäuselängsachse
(L) sich erstreckende zweite Wärmeübertragungsrippen (26) vorgesehen sind, wobei wenigstens
ein Teil der, vorzugsweise alle ersten Wärmeübertragungsrippen (22) oder/und wenigstens
ein Teil der, vorzugsweise alle zweiten Wärmeübertragungsrippen (26) in Richtung der
Gehäuselängsachse (L) eine im Wesentlichen konstante Querschnittsgeometrie aufweisen,
vorzugsweise wobei der Umfangswandungsbereich (14) wenigstens im Längserstreckungsbereich
der daran vorgesehenen Wärmeübertragungsrippen (22, 26) in Richtung der Gehäuselängsachse
(L) eine im Wesentlichen konstante radiale Abmessung oder/und Wandungsstärke aufweist.
3. Wärmetauschergehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem axialen Endbereich (62, 72) der Umfangswandungsbereich (14) eine
nach radial innen oder nach radial außen orientierte, vorzugsweise im Wesentlichen
vollständig um die Gehäuselängsachse (L) umlaufende Verbindungsfläche (78, 98) aufweist.
4. Wärmetauschergehäuse nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei nach radial innen orientierter Verbindungsfläche im axialen Erstreckungsbereich
der Verbindungsfläche an der Außenseite des Umfangswandungsbereichs zweite Wärmeübertragungsrippen
vorgesehen sind, oder dass bei nach radial außen orientierter Verbindungsfläche (78,
98) im axialen Erstreckungsbereich der Verbindungsfläche (78, 98) an der Innenseite
(20) des Umfangswandungsbereichs (14) erste Wärmeübertragungsrippen (22) vorgesehen
sind.
5. Wärmetauschergehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (56) ein Strangpress-Bauteil ist, oder/und dass das zweite
Gehäuseteil (58) eine vorzugsweise im Wesentlichen ebene, den Bodenwandungsbereich
(18) bereitstellende Platte (64) umfasst.
6. Wärmetauschergehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Gehäuseinnenraum (16) zugewandten Innenseite (68) der Platte (64) oder/und
an einer von dem Gehäuseinnenraum (16) abgewandten Außenseite der Platte (64) keine
Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sind, ode/und dass in einem radial äußeren Randbereich
(66) einer dem Gehäuseinnenraum (16) zugewandten Innenseite (68) die Platte (64) mit
einer im Wesentlichen in Richtung der Gehäuselängsachse (L) orientierten Stirnfläche
(70) des Umfangswandungsbereichs (14) verbunden ist.
7. Wärmetauschergehäuse nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (58) eine im Wesentlichen kuppelartige, den Bodenwandungsbereich
(18) bereitstellenden Wandung (92) umfasst, vorzugsweise wobei an einer dem Gehäuseinnenraum
(16) zugewandten Innenseite (100) der Wandung (92) Wärmeübertragungsrippen (102) vorgesehen
sind oder/und an einer von dem Gehäuseinnenraum (16) abgewandten Außenseite (104)
der Wandung (92) Wärmeübertragungsrippen (106) vorgesehen sind.
8. Wärmetauschergehäuse nach Anspruch 2 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (100) der Wandung (92) vorgesehene Wärmeübertragungsrippen (102)
an der Innenseite (20) des Umfangswandungsbereichs (14) vorgesehene erste Wärmeübertragungsrippen
(22) in Richtung der Gehäuselängsachse (L) fortsetzen, oder/und dass an der Außenseite
(104) der Wandung (92) vorgesehene Wärmeübertragungsrippen (106) an der Außenseite
(24) des Umfangswandungsbereichs (14) vorgesehene zweite Wärmeübertragungsrippen (26)
in Richtung der Gehäuselängsachse (L) fortsetzen.
9. Wärmetauschergehäuse nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem radial äußeren Randbereich (94) der Wandung (92) eine nach radial außen
oder nach radial innen orientierte, vorzugsweise im Wesentlichen unterbrechungsfrei
um die Gehäuselängsachse (L) umlaufende Verbindungsfläche (96) vorgesehen ist.
10. Wärmetauschergehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (58) ein Stanz- oder Schneide-Bauteil oder ein Guss-Bauteil
ist, oder/und dass das dritte Gehäuseteil (60) in einem mit dem ersten Gehäuseteil
(56) zu verbindenden Verbindungsbereich (74) eine nach radial außen oder nach radial
innen orientierte, vorzugsweise im Wesentlichen unterbrechungsfrei um die Gehäuselängsachse
(L) umlaufende Verbindungsfläche (80) aufweist.
11. Wärmetauschergehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuseteil (60) in seinem Verbindungsbereich (74) eine im Wesentlichen
den Umfangswandungsbereich (14) axial fortsetzende Umfangswandung (76) aufweist, und
dass an einer Innenseite (82) der Umfangswandung (76) des Verbindungsbereichs (74)
Wärmeübertragungsrippen (84) vorgesehen sind.
12. Wärmetauschergehäuse nach Anspruch 2 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (82) der Umfangswandung (76) des Verbindungsbereichs (74) vorgesehene
Wärmeübertragungsrippen (84) an der Innenseite (20) des Umfangswandungsbereichs (14)
vorgesehene erste Wärmeübertragungsrippen (22) in Richtung der Gehäuselängsachse (L)
fortsetzen.
13. Wärmetauschergehäuse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (74) eine die Umfangswandung (76) durchsetzende Abgasauslassöffnung
(54) vorgesehen ist, oder/und dass das dritte Gehäuseteil (60) einen in einem radialen
Erweiterungsbereich (90) an den Verbindungsbereich (74) anschließenden Montagebereich
(86) mit einer bezüglich der Umfangswandung (76) des Verbindungsbereichs (74) wenigstens
bereichsweise nach radial außen versetzten Umfangswandung (88) umfasst.
14. Wärmetauschergehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuseteil (60) ein Guss-Bauteil ist, oder/und dass das erste Gehäuseteil
(56) mit dem zweiten Gehäuseteil (58) oder/und dem dritten Gehäuseteil (60) durch
Strahlschweißen, vorzugsweise Elektronenstrahlschweißen, verbunden ist.
15. Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Wärmetauschergehäuse (10) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei an dem Verbrennungsbaugruppenträgerbereich (28) ein Verbrennungsluftgebläse
oder/und eine Brennkammerbaugruppe getragen ist.