Wärmeübertrager, insbesondere gelöteter Heizkörper

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen gelöteten Heizkörper (1) für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem zwei Anschlussstutzen (3, 4) aufweisenden Sammelkasten (2), wobei in die Anschlussstutzen (3, 4), die benachbart in einem Abstand a zueinander angeordnet sind, ein brillenförmiger Flansch (7) zum Befestigen von Rohranschlussleitungen einsetzbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass der Flansch (7) aus Kunststoff herstellbar und zweiteilig ausgebildet ist, indem er im Wesentlichen in einer Ebene T geteilt ist, die zwischen, vorzugsweise auf halbem Abstand a zwischen den Anschlussstutzen (3, 4) angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen gelöteten Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie ein Rohranschlußelement.

[0002] Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper oder Heizungswärmeübertrager für Kraftfahrzeuge werden primärseitig von einem Fluid, insbesondere vom Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufes des Kraftfahrzeuges durchströmt, wobei der Anschluss an den Kühlmittelkreislauf über Anschlussstutzen am Heizkörper erfolgt, die mit Rohranschlussleitungen für das Kühlmittel verbunden werden. Je nach Bauart des Heizkörpers bzw. seines Sammelkastens, an weichem sich die Anschlussstutzen befinden, sind verschiedene Rohranschlussverbindungen bekannt. Durch die DE-A 35 17 488 der Anmelderin wurde ein Heizkörper mit Kunststoffwasserkasten mit angespritzten Anschlussstutzen bekannt, in welche Kühlmittelanschlussrohre eingesteckt und über eine Sicherungsklammer, eine so genannte Steckgabel gesichert sind. Ähnliche Rohranschlussverbindungen wurden durch die DE-C 197 37 704 der Anmelderin bekannt. Bei gelöteten Heizkörpern besteht auch der Wasserkasten aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium und ebenso die Anschlussstutzen, welche in den Wasserkasten eingelötet sind. Die für Kunststoffstutzen bekannte Steckgabelverbindung wurde in abgewandelter Form auf metallische Anschlussstutzen übertragen, wie in der DE-A 44 03 402, der DE-C 196 21 282 oder der DE-A 197 40 115 oder der DE-A 197 52 139 der Anmelderin vorgeschlagen.

[0003] Eine andere Form eines Rohranschlusses wurde durch die DE-A 196 48 162 der Anmelderin bekannt, und zwar für einen gelöteten Heizkörper mit in den Wasserkasten eingelöteten Anschlussstutzen. Die Kühlmittelanschlussrohre sind in die Anschlussstutzen eingesteckt und mittels O-Ringen abgedichtet, wobei eine axiale Fixierung des Anschlussrohres im heizkörperseitigen Anschlussstutzen durch einen so genannten Halteklammerring erfolgt, welcher einen Ringwulst am Anschlussrohr und einen Ringflansch am Anschlussstutzen übergreift. Diese Art von Steckverbindungen erlaubt eine schnelle Montage, d. h. einen schnellen Anschluss der Kühlmittelrohre an den Heizkörper im Fahrzeug. Um die Montage weiter zu vereinfachen ist es auch bekannt, die Kühlmittelanschlussrohre mit dem Heizkörper über einen Flansch zu verbinden, in welchem das Zufluss- und das Rückflussrohr zusammengefasst sind. Dabei ist ein erster Flansch am Heizkörper vorgesehen, der mit einem zweiten Flansch im Fahrzeug zur Herstellung des Kühlmittelanschlusses verbunden wird. Für gelötete Heizkörper ist es bekannt, den Flansch als Aluminiumteil herzustellen, welches mit dem Heizkörper verlötet wird. Diese Lösung ist relativ teuer.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager oder ein Rohranschlußelement der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Rohranschlussverbindung einfacher und kostengünstiger zu gestalten.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patenanspruches 1 oder des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Flansch in Kunststoff ausgeführt und zweiteilig ausgebildet ist. Durch die Wahl von Kunststoff als Werkstoff kann der Flansch mit geringeren Kosten hergestellt werden. Der Kunststoffflansch wird in Form von zwei Spritzteilen hergestellt, welche in die metallischen Anschlussstutzen des Wärmeübertragers gesteckt werden, der vorzugsweise als Heizkörper für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Da der gelötete Heizkörper mit seinen Anschlussstutzen aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium besteht, würden sich bei einem einstückigen Flansch beispielsweise aus Kunststoff oder auch aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung Toleranzprobleme bezüglich des Stutzenabstandes ergeben - dieses Problem ist durch die Teilung des Flansches in zwei Flanschhälften, welche in ihrem Abstand einstellbar sind, gelöst. Durch die Zweistückigkeit bzw. Teilung kann der Flansch mit seinen Verbindungsstutzen an den vorgegebenen Abstand der Heizkörperanschlussstutzen angepasst werden. Damit ergeben sich geringere Herstellkosten für den Heizkörper einschließlich Heizkörperflansch bei gleicher Funktion gegenüber dem Stand der Technik. Der fahrzeugseitige Gegenflansch, der mit dem Heizkörperflansch zur Befestigung der Kühlmittelanschlussrohre verbunden wird, kann somit auch in Kunststoff, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgeführt werden, was zu einer weiteren Kostenreduzierung im Heizungskreislauf führt.

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1

einen Ausschnitt eines Heizkörpers mit Anschlussstutzen und Heizkörperflansch und

Fig. 2

einen abgeänderten Heizkörper mit Anschlussstutzen und Heizkörperflansch.

[0007] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Heizkörpers 1 mit einem Sammelkasten 2, auch Wasserkasten genannt. Der Heizkörper 1 ist als gelöteter Ganzaluminiumwärmeübertrager ausgebildet und wird für die Erwärmung von Luft für einen nicht dargestellten Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges verwendet. Der Wasserkasten 2 weist zwei Anschlussstutzen 3, 4 auf, welche ebenfalls aus Aluminium bestehen und in entsprechende Durchzüge 2a, 2b am Wasserkasten 2 eingelötet sind. Zwischen den beiden Anschlussstutzen 3, 4 befindet sich im Wasserkasten 2 eine nicht dargestellte Trennwand, welche eine U-förmige Durchströmung des nicht vollständig dargestellten Heizkörpers 1 bewirkt (Umlenkung des Kühlmittels "in der Breite"). Einer der beiden Anschlussstutzen 3, 4 ist somit der Zufluss- und der andere der Rückflussstutzen. Die beiden Anschlussstutzen 3, 4 weisen jeweils einen hier nicht erkennbaren Ringflansch auf, über welchen jeweils eine als offener Ring ausgebildete Halteklammer 5, 6 greift, welche an sich bekannt ist, z. B. in ähnlicher Form durch die eingangs genannte DE-A 196 48 162 der Anmelderin. Beide Anschlussstutzen 3, 4 haben einen festen Abstand a (von Stutzenlängsachse zu Stutzenlängsachse). Soweit entspricht dieser Heizkörper dem Stand der Technik.

[0008] Erfindungsgemäß wird mit dem Heizkörper 1 ein brillenförmig ausgebildeter Flansch 7 (Doppelflansch) aus Kunststoff verbunden, welcher aus zwei gleich ausgebildeten Flanschhälften 8, 9 besteht, wobei die Flanschhälfte 9 nur unvollständig (gestrichelt) dargestellt ist. Die nachfolgende Beschreibung der Flanschhälfte 8 gilt somit sinngemäß auch für die Flanschhälfte 9. Jede Flanschhälfte 8, 9 weist eine Durchgangsbohrung 8a, 9a auf, welche einen dem Abstand a entsprechenden Abstand a' aufweisen, d. h. die Durchgangsbohrungen 8a, 9a fluchten mit den Anschlussstutzen 3, 4. Die Flanschhälfte 8 weist auf der dem Wasserkasten 2 zugewandten Seite einen Verbindungsstutzen 8b auf, welcher in nicht dargestellter Weise in den Anschlussstutzen 3 des Heizkörpers 1 gesteckt, durch nicht dargestellte Dichtmittel abgedichtet und durch die Halteklammer 5 axial fixiert wird. Hierfür ist am stirnseitigen Ende des Verbindungsstutzens 8b ein Ringflansch 8c (nur teilweise sichtbar) angeordnet, welcher von Teilen der Halteklammer 5 übergriffen wird. Auf diese Weise ist der Flansch 7 mit seinen beiden Flanschhälften 8, 9 mit dem Heizkörper 1 mechanisch und fluid-, d. h. kühlmitteldicht verbunden.

[0009] Der Flansch 7 ist in einer Teilungsebene T, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist und auf der Höhe des halben Abstandes a verläuft, geteilt. Die Flanschhälfte 8 weist in ihrem Umfangsbereich in der Nähe der Teilungsebene T eine Lasche 8d auf, während die gegenüberliegende Flanschhälfte 9 in ihrem korrespondierenden Umfangsbereich einen Rasthaken 9e aufweist, welcher in die Lasche 8d eingreift und mit dieser verrastet. Auf der gegenüberliegenden, nicht sichtbaren Seite beider Flanschhälften 8, 9 ist eine entsprechende Rastverbindung vorgesehen, wobei die Lasche an der Flanschhälfte 9 und der Rasthaken an der Flanschhälfte 8, also genau umgekehrt wie oben, vorgesehen ist. Durch diese beiderseitigen Rastverbindung werden beide Flanschhälften 8, 9 zusammengehalten. Im Bereich der Teilungsebene T ist zwischen beiden Flanschhälften 8, 9 eine Blechmutter 10 eingelegt, welche als Widerlager für eine Schraubverbindung mit einem nicht dargestellten Gegenflansch dient. Dieser Gegenflansch nimmt die Enden von nicht dargestellten Kühlmittelanschlussrohren auf und verbindet diese mit dem heizkörperseitigen Flansch 7. Damit ist eine einfache und schnelle Montage, d. h. ein schneller Kühlmittelanschluss möglich.

[0010] Beide Flanschhälften 8, 9 sind - wie erwähnt - als so genannte Gleichteile ausgebildet und können daher mit demselben Spritzwerkzeug hergestellt werden. Als Kunststoff wird vorzugsweise PPA, PA oder ein anderer Kunststoff verwendet.

[0011] Die Montage des Heizkörperflansches 7 erfolgt durch Einsetzen des Verbindungsstutzens 8b und des zweiten nicht dargestellten Verbindungsstutzens in die heizkörperseitigen Anschlussstutzen 3, 4 mit anschließender axialer Verriegelung durch die Halteklammern 5, 6. Bei dieser Montage ist der Abstand a' der beiden Flanschhälften 8, 9 bzw. ihrer Durchgangsbohrungen 8a, 9a noch etwas variabel, d. h. an den Abstand a der heizkörperseitigen Anschlussstutzen 3, 4 anpassbar. Die beiden Rastverbindungen sind somit noch nicht geschlossen - dies erfolgt erst, wenn beide Verbindungsstutzen der Flanschhälften 8, 9 zentrisch bzw. koaxial von den heizkörperseitigen Anschlussstutzen aufgenommen sind. Aufgrund dieser Variabilität des Abstandes a' des Flansches 7 können Toleranzprobleme zwischen dem Kunststoffflansch 7 und dem Aluminiumheizkörper 1 ausgeschaltet werden. Wäre der Kunststoffflansch 7 einstückig, d. h. nicht geteilt, müsste man mit fertigungs- und werkstoffbedingten Abweichungen der Maße a auf der Heizkörperseite und a' auf der Flanschseite rechnen, die bei nicht vorhandener Ausgleichsmöglichkeit zu Verkantungen, Verklemmungen, Spannungen und/oder Undichtigkeiten führen würden. Diese Probleme sind durch die erfindungsgemäße Teilung des Flansches behoben.

[0012] Fig. 2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Heizkörper 11, bestehend aus einem Netz 12 und zwei Wasserkästen 13, 14. In Abwandlung zum vorherigen Ausführungsbeispiel weist dieser Heizkörper 11 eine Längstrennwand 15 im Wasserkasten 14 auf, wobei sich beiderseits der Längstrennwand 15 Anschlussstutzen 16, 17 befinden. Das den Heizkörper 1 durchströmende Kühlmittel wird somit "in der Tiefe", d. h. in oder entgegen der Strömungsrichtung der das Netz 12 durchströmenden Luft umgelenkt. Die Anschlussstutzen 16, 17 sind somit "schräg" zueinander angeordnet. Auch bei dieser Anordnung ist ein zweiteiliger Flansch 18 aus Kunststoff zur Befestigung von nicht dargestellten Kühlmittelanschlussrohren vorgesehen, welcher prinzipiell gleich gegenüber dem Flansch 7 gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Der vorzugsweise aus PPA hergestellte Flansch besteht aus zwei Flanschhälften 19, 20, welche ebenfalls durch eine hier nicht näher bezeichnete, jedoch ähnlich ausgebildete Rastverbindung zusammengehalten werden. Um die beiden Flanschhälften 19, 20 besser fügen zu können, sind im Bereich der Teilungsebene Zentriermittel vorgesehen: Die Flanschhälfte 19 oder 20 weist daher einen angespritzten Passstift 19a und eine Passbohrung 19b auf - seitenversetzt sind an der anderen Flanschhälfte 20 (gestrichelt) ebenfalls ein Passstift und eine Passbohrung (nicht dargestellt) vorgesehen. Diese Zentriermittel erleichtern die Montage beider Flanschhälften und erlauben eine Anpassung der zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschriebenen Abstände a, a'. Auch in den Flansch 18 ist eine Blechmutter 21 zur Verschraubung mit dem nicht dargestellten Gegenflansch eingelegt.

Ansprüche

1. Wärmeübertrager, insbesondere gelöteter Heizkörper (1) für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem zwei Anschlussstutzen (3, 4) aufweisenden Sammelkasten (2), wobei in die Anschlussstutzen (3, 4), die benachbart in einem Abstand a zueinander angeordnet sind, ein brillenförmiger Flansch (7) zum Befestigen von Rohranschlussleitungen einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) aus Kunststoff herstellbar und zweiteilig ausgebildet ist, indem er im Wesentlichen in einer Ebene T geteilt ist, die zwischen, vorzugsweise auf halbem Abstand a zwischen den Anschlussstutzen (3, 4) angeordnet ist.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) aus zwei gleich ausgebildeten, miteinander verrastbaren Flanschhälften (8, 9; 19, 20) besteht.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschhälften (8, 9; 19, 20) als gleiche Spritzteile aus einem Werkzeug herstellbar sind.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) aus PPA herstellbar ist.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Flanschhälfte (8, 9) umfangseitig eine über die Teilungsebene T hinausragende Lasche (8d) und auf der diametral gegenüberliegenden Umfangsseite einen Rasthaken (9e) aufweist und dass beide Flanschhälfte (8, 9) über Lasche (8d) und Rasthaken (9e) verrastbar sind.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Teilungsebene T Passstifte (19a) und Passbohrungen (19b) angeordnet sind und dass beide Flanschhälften (19, 20) über die Passstifte und Passbohrungen zueinander positionierbar sind.

7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschhälften (8, 9) Verbindungsstutzen (8b) aufweisen, welche von den Anschlussstutzen (3, 4) aufnehmbar sind.

8. Wärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstutzen (8b) über Halteelemente, vorzugsweise elastisch verformbare Klammerelemente (5) in axialer Richtung fixierbar sind.

9. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) im Bereich der Teilungsebene T eine eingelegte Mutter (10, 21) zur Verschraubung mit einem Gegenflansch für die Rohranschlussleitungen aufweist.

10. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstutzen (8b) einen Abstand a' zueinander aufweisen, der dem Abstand a der Anschlussstutzen (3, 4) entspricht und durch die Rastmittel respektive Lasche und Rasthaken (8d, 9e) einstellbar ist.

11. Rohranschlußelement mit einem brillenförmiger Flansch (7) zum Befestigen von Rohranschlussleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) aus Kunststoff herstellbar und zweiteilig ausgebildet ist, indem er im Wesentlichen in einer Ebene T geteilt ist, die zwischen, vorzugsweise auf halbem Abstand a zwischen den Anschlussstutzen (3, 4) angeordnet ist.

12. Rohranschlußelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) aus zwei gleich ausgebildeten, miteinander verrastbaren Flanschhälften (8, 9; 19, 20) besteht.

13. Rohranschlußelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschhälften (8, 9; 19, 20) als gleiche Spritzteile aus einem Werkzeug herstellbar sind.

14. Rohranschlußelement nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) aus PPA herstellbar ist.

15. Rohranschlußelement nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Flanschhälfte (8, 9) umfangseitig eine über die Teilungsebene T hinausragende Lasche (8d) und auf der diametral gegenüberliegenden Umfangsseite einen Rasthaken (9e) aufweist und dass beide Flanschhälfte (8, 9) über Lasche (8d) und Rasthaken (9e) verrastbar sind.

16. Rohranschlußelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Teilungsebene T Passstifte (19a) und Passbohrungen (19b) angeordnet sind und dass beide Flanschhälften (19, 20) über die Passstifte und Passbohrungen zueinander positionierbar sind.

17. Rohranschlußelement nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschhälften (8, 9) Verbindungsstutzen (8b) aufweisen, welche von Rohranschlussstutzen aufnehmbar sind.

18. Rohranschlußelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstutzen (8b) über Halteelemente, vorzugsweise elastisch verformbare Klammerelemente (5) in axialer Richtung fixierbar sind.

19. Rohranschlußelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (7, 18) im Bereich der Teilungsebene T eine eingelegte Mutter (10, 21) zur Verschraubung mit einem Gegenflansch für die Rohranschlussleitungen aufweist.

20. Rohranschlußelement nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstutzen (8b) einen Abstand a' zueinander aufweisen, der dem Abstand a der Anschlussstutzen entspricht und durch die Rastmittel respektive Lasche und Rasthaken (8d, 9e) einstellbar ist.

Zeichnung