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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der Wasserkästen
beinhaltet, die durch Verstrebungen miteinander verbunden sind,
und der im wesentlichen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für
Lastkraftwagen, bestimmt ist.
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Wärmetauscher dieser Art sind bereits bekannt, die ein Bündel
aus Rohren umfassen, welche zwischen zwei Wasserkästen montiert
sind, sowie zwei Verstrebungen, die die beiden Wasserkästen
miteinander verbinden, wobei jede Verstrebung an beiden Enden
mit jeweils zwei gegenüberliegenden Seitenteilen versehen ist,
die dazu geeignet sind, jeweils zwei gegenüberliegende
Stützwandungen eines der Wasserkästen einzuspannen, und wobei
jedes Seitenteil mit wenigstens einer Öffnung versehen ist, die
gegenüber einer Bohrung der Stützwandung angeordnet werden
kann, um ein Befestigungsteil in Stellung zu bringen.
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Bei Wärmetauschern von diesem Typ haben die beiden
Verstrebungen im allgemeinen einen U-förmigen Querschnitt und erstrecken
sich in parallel zu den Rohren des Bündels liegenden
Richtungen, so dass sie diese umrahmen. Man kann folglich
Wärmetauscher mit großen Abmessungen und erhöhter Festigkeit
herstellen, wie im Falle von Wärmetauschern, die für Kraftfahrzeuge
und insbesondere für Lastkraftwagen bestimmt sind. Es ist
nämlich bekannt, dass solche Wärmetauscher im Betrieb erhöhten
mechanischen Beanspruchungen, im wesentlichen aufgrund von
Vibrationen des Motors und Unterschieden in der Wärmeausdehnung der
Rohre des Bündels, unterliegen.
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Bei Wärmetauschern von diesem Typ können die Befestigungsteile
der Verstrebungen an den Wasserkästen insbesondere auch Stifte
sein, wie es in der EP-A-0 115 795 gelehrt wird, oder
Schrauben, die in metallene Gewindebohrungen der Wasserkästen
greifen, wie es in der EP-A-0 112 251 gelehrt wird, oder auch
selbstschneidende Schrauben in dem Fall, wo die Wasserkästen
aus einem Kunststoffformteil gebildet sind, wie es in der EP-A-
504 034 gelehrt wird.
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Dennoch ist die Montage von Wärmetauschern von diesem Typ nicht
immer leicht zu bewerkstelligen, vor allem, wenn die
Verstrebungen große Abmessungen aufweisen, da man jede Verstrebung
gegen die Wasserkästen festhalten muss, bevor man die
Befestigungsteile anbringt.
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Dies erfordert zwei Arbeitsschritte, die die Montage erschweren
und die Kosten erhöhen.
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Aus der EP-A-0170952, die den nächstliegenden Stand der Technik
bildet, ist gleichfalls ein Wärmetauscher bekannt, bei dem die
Wasserkästen einen umlaufenden Rand aufweisen, der zur
Befestigung einer Sammelplatte geeignet ist, die dicht von Rohren des
Bündels durchquert wird und bei der die Stützflächen des
Wasserkastens eine Rastnase aufweisen, die in eine Aussparung des
entsprechenden Seitenteils der Verstrebung eingeführt werden
kann, derart, dass eine Vorpositionierung der Verstrebung
sichergestellt ist, bevor die Befestigungsteile angebracht
werden.
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Wärmetauscher von diesem Typ besitzen die Unzuträglichkeit,
dass sie einerseits eine schwierige Montage der Verstrebung mit
sich bringen, da die Befestigungsmittel und die Rastnasen
gleichzeitig angebracht werden müssen, und andererseits
Rastnasen großer Höhe nötig sind, die dadurch geschwächt sind und
beim Hantieren mit dem Wärmetauscher zur Anbringung der
Verstrebung abbrechen können.
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Aufgabe der Erfindung ist die Lösung der oben genannten
Probleme.
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Sie schlägt zu diesem Zweck einen Wärmetauscher des oben
genannten Typs vor, bei dem jede Rastnase aus einem Vorsprung
herausragt, der sich seinerseits von der Stützwandung abhebt
und über den umlaufenden Rand hinausragt, und bei dem das
Befestigungsteil aus einer Schraube gebildet ist, die die Öffnung
durchquert und in eine Gewindebohrung geschraubt wird, deren
Mündungsöffnung sich in dem Vorsprung befindet.
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Es genügt folglich, die zwei Paare von Seitenteilen einer
Verstrebung in der Nähe der jeweiligen Stützwandung der zwei
Wasserkästen zu plazieren und sie anschließend soweit anzunähern,
bis die Rastnasen der Stützwandungen vollständig in die
Aussparungen der Seitenteile der Verstrebung eingedrungen sind.
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Die Rastnasen und die entsprechenden Aussparungen sind an
sinnvoll gewählten Stellen plaziert, damit, wenn sie sich in
Positionen gegenseitigen Zusammenwirkens befinden, die Öffnungen
der Seitenteile den entsprechenden Bohrungen der Stützwandungen
der Wasserkästen gegenüberliegen.
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Da die Seitenteile eines Paares eine Art U-förmige Gabel
bilden, genügt es, sie leicht zu spreizen, um das Anbringen der
Verstrebungen bis zu ihrer endgültigen Plazierung zu
erleichtern, in der die Seitenteile von neuem zueinander angenähert
werden können, und in der die Öffnungen der Seitenteile und die
Bohrungen der Stützwandung übereinanderliegen.
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Die Verstrebungen befinden sich daraufhin korrekt positioniert,
und es bedarf somit nur noch dem Anbringen der
Befestigungsteile, die z. B. selbstschneidende Schrauben sein können.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist jeder der
beiden Wasserkästen zwei Paare von gegenüberliegenden Rastnasen
auf, die jeweils an zwei Endteilen des Wasserkastens vorgesehen
sind.
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Vorteilhafterweise hat jede der Rastnasen eine Schräge oder
Rampe ausgebildet, derart, dass zwei gegenüberliegende
Rastnasen das zunehmende Entfernen der beiden gegenüberliegenden
Seitenteile und anschließend, wenn die beiden Rastnasen in die
Aussparungen der beiden Seitenteile eingedrungen sind, ihre
Annäherung erlauben.
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Das Entfernen der beiden Seitenteile geschieht folglich
automatisch durch die Wirkung der Schrägen, die die beiden Rastnasen
aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jede
Rastnase die Form eines T auf, mit einem Querteil, das sich in
einer zu den Rohren des Bündels parallelen Richtung erstreckt,
und einem Steg, der sich in einer zu den Rohren senkrechten
Richtung erstreckt.
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Dieser Steg hat idealerweise eine Schräge ausgebildet, die von
der Stützwandung zum Querteil hin zunehmend ansteigt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die
Aussparungen der Seitenteile, die einen der Wasserkästen einspannen,
wenigstens in einer zu den Rohren parallelen Richtung größer als
die Rastnasen, was eine Positionierung der Verstrebungen mit
Spiel an diesem Wasserkasten erlaubt.
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Dieses Spiel erlaubt es, den Unterschieden in der
Wärmeausdehnung, die die Rohre des Bündels erfahren, Rechnung zu tragen.
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In dem Fall, in dem die Rastnase wie oben definiert die Form
eines T aufweist, ist die entsprechende Aussparung
vorteilhafterweise allgemein trapezförmig gestaltet, mit einer großen
Basis, die parallel zu dem Querteil des T ausgerichtet und größer
ist als dieses.
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Die Aussparungen der Seitenteile, die den anderen Wasserkasten
einspannen, weisen Abmessungen auf, die an die Rastnasen
angepasst sind, um eine spielfreie Positionierung der Verstrebungen
an diesem Wasserkasten zu erlauben.
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In der folgenden Beschreibung, die als Beispiel dient, wird auf
die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
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Fig. 1 eine Teilansicht im Aufriss eines Wärmetauschers gemäß
der Erfindung;
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Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1
einer selbstschneidenden Befestigungsschraube, die die
verschiebbare Befestigung des Seitenteils am oberen Wasserkasten
sicherstellt;
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Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1
einer selbstschneidenden Befestigungsschraube, die die nicht
verschiebbare Befestigung des Seitenteils am unteren
Wasserkasten erlaubt;
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Fig. 4 eine Teilansicht im Aufriss des oberen Wasserkastens des
Wärmetauschers nach Fig. 1;
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Fig. 5 eine Ansicht von oben des Wasserkastens nach Fig. 4, die
im unteren Teil eine Rastnase zeigt, die selbst auf einem
Vorsprung angeordnet ist, der sich von der Stützwandung abhebt;
und
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Fig. 6 eine Ansicht des Endes des Wärmetauschers, die auf der
rechten Seite der Figur eine Verstrebung zeigt, dessen
Seitenteil an die Rastnase angepasst ist, die auf einem Vorsprung der
Stützwand gebildet ist.
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Der Wärmetauscher, der in Fig. 1 teilweise dargestellt ist,
umfasst ein Bündel 10 aus einer Vielzahl von Rohren 12 mit
parallelen Achsen, die eine Vielzahl von Lamellen 14 durchqueren.
Das Bündel 10 ist zwischen zwei Wasserkästen 16 und 18
montiert, die jeweils am oberen bzw. unteren Teil des
Wärmetauschers angeordnet sind.
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Der Wasserkasten 16 beinhaltet ein aus Kunststoff geformtes
Gehäuse 20, das einen umlaufenden Rand 22 aufweist, welcher eine
offene, rechteckige Vorderseite begrenzt und der Befestigung
einer Sammelplatte 24, auch "Löcherplatte" genannt, dient, die
dicht von den oberen Enden der Rohre 12 durchquert wird.
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Entsprechend beinhaltet der Wasserkasten 18 ein geformtes
Gehäuse 26, das mit einem umlaufenden Rand 28 versehen ist, auf
den eine Sammelplatte 30 passt, die dicht von den unteren Enden
der Rohre 12 durchquert wird.
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Der Wasserkasten 16 beinhaltet einen ersten Endblock 32, der
sich auf der linken Seite von Fig. 1 befindet, und einen
symmetrisch dazu angeordneten, in Fig. 1 nicht sichtbaren Endblock.
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Entsprechend beinhaltet der Wasserkasten 18 einen Endblock 34,
der sich auf der linken Seite von Fig. 1 befindet, und einen
auf der rechten Seite, symmetrisch dazu angeordneten und in
Fig. 1 nicht sichtbaren Endblock.
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Die Endblöcke 32 und 34 dienen insbesondere der Befestigung
einer Verstrebung 36, die die Verbindung der beiden Wasserkästen
erlaubt. Der Wärmetauscher beinhaltet zudem eine weitere
Verstrebung, die in Fig. 1 nicht sichtbar ist und der Verbindung
der beiden anderen Endblöcke der beiden Wasserkästen 16 und 18
dient.
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Die Verstrebung 36 erstreckt sich, ebenso wie die andere
Verstrebung, in einer zu den Rohren des Bündels parallelen
Richtung und umfasst einen mittleren Teil 38, von dem zwei Flügel
40 abstehen, derart, dass ein U-förmiges Profil gebildet wird,
das das Bündel 10 umrahmt.
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Die Verstrebung 36 ist mit einem ersten Paar von Seitenteilen
42 zur Befestigung am Block 32 des Wasserkastens 16 versehen
sowie mit einem zweiten Paar von Seitenteilen 44 zur
Befestigung am Block 34 des Wasserkastens 18. Die beiden Seitenteile
42 sind parallel zueinander und dienen dazu, den Block 32
einzuspannen, und die Seitenteile 44 sind parallel zueinander, um
den Block 42 einzuspannen. Die Seitenteile 42 und die
Seiten
teile 44 können ganzteilig mit der Verstrebung 38 gebildet oder
auch an dieses angesetzt sein.
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Die beiden Seitenteile 42 weisen jeweils zwei längliche
Öffnungen 48 auf, deren große Achse sich in einer zu den Rohren 10
parallelen Richtung erstreckt, und die über zwei Bohrungen 50
liegen sollen, die in dem einen der zwei gegenüberliegenden
Stützwandungen 52 ausgebildet sind, die der Block 32 aufweist.
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Jedes der Seitenteile 42 ist an dem Block 32 mittels zweier
selbstschneidender Schrauben 54, wie sie in Fig. 2 dargestellt
sind, fixiert. Jede der Schrauben 54 besitzt einen hexagonalen
Kopf 56, mit einem Telleransatz 58, einem Ring 60 und einem mit
einem selbstschneidenden Gewinde versehenen Stift 62. Der Ring
60 besitzt einen äußeren Durchmesser, der kleiner ist als die
kleinste Abmessung der Öffnung 48, um ein begrenztes Spiel der
Seitenteile 42 in Bezug auf den Endblock 32 zu ermöglichen.
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Die zwei Seitenteile 44 sind jeweils mit zwei kreisförmigen
Öffnungen 64 versehen, die jeweils über einer der beiden
Bohrungen 66 angeordnet werden können, die in der einen der beiden
Stützwandungen 68 vorgesehen sind, welche den Endblock 34 des
Wasserkastens 18 bilden. Die Befestigung von jedem Flügel 44
wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist, durch zwei
selbstschneidende Schrauben 54, identisch mit den in Fig. 2 dargestellten,
bewerkstelligt.
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Die kreisförmigen Öffnungen 64 besitzen einen inneren
Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Ringes 60 der
Schraube 54, so dass kein Spiel der Seitenteile 44 in Bezug auf
den Block 34 existiert.
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Der Wärmetauscher, wie er bisher beschrieben wurde, ist aus der
genannten EP-A-0504304 allgemein bekannt.
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Gemäß der Erfindung beinhaltet jede der beiden
gegenüberliegenden Stützwandungen 52 des Wasserkastens 16 eine Rastnase 70,
die in eine Aussparung 72 des entsprechenden Seitenteils 42
eingeführt werden kann, so dass eine Vorpositionierung der
Seitenteile 42 und somit der Verstrebung bezüglich des
Wasserkastens 16 gewährleistet ist, bevor die selbstschneidenden
Schrauben 54 eingesetzt werden.
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In der in Fig. 1 dargestellten vorläufigen Position befindet
sich die Rastnase 70 mittig in der Aussparung 72, und die
beiden Öffnungen 48 befinden sich über den beiden Bohrungen 50.
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Jede der beiden Stützwandungen 68 des Wasserkastens 18 weist
eine Rastnase 74 auf, die in eine Aussparung 76 des
entsprechenden Seitenteils 44 eingeführt werden kann, um eine
Vorpositionierung der Seitenteile 44 und somit der Verstrebung 36
sicherzustellen, bevor die selbstschneidenden Schrauben 54
eingesetzt werden. In dieser vorpositionierten Lage befinden sich
die Öffnungen 64 über den Bohrungen 66.
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Wie es in Fig. 1 ersichtlich ist, besitzt die Rastnase 70 ein
Querteil 70-1 und einen Steg 70-2, die sich in einer zu den
Rohren 12 des Bündels parallelen bzw. senkrechten Richtung
erstrecken. Entsprechend besitzt die Rastnase 74 ein Querteil 74-
1 und einen Steg 74-2, die sich in einer zu den Rohren 12
parallelen bzw. senkrechten Richtung erstrecken.
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Die Aussparung 72 ist allgemein trapezförmig gestaltet mit
einer großen Basis 78, die parallel zu dem Querteil 70-1
ausgerichtet ist, und die länger ist als letztere, um ein begrenztes
Spiel des Seitenteils 42 in Bezug auf den Block 32 in einer zu
den Rohren parallelen Richtung zu erlauben.
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Im Gegensatz dazu besitzt die Aussparung 76 jedes der
Seitenteile 44 eine allgemein rechteckige Form, die eine Seite 80
aufweist, die sich parallel zu dem Querteil 74-1 erstreckt, und
die im wesentlichen dieselbe Länge wie letztere besitzt, um
jegliche Verschiebungsmöglichkeit auszuschließen.
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Wie man in Fig. 4 und der unteren Hälfte von Fig. 5 sehen kann,
ragt die Rastnase 70 aus einem Vorsprung 82 heraus, der
allge
mein eben ist und über den umlaufenden Rand 22 des
Wasserkastens 16 hinausragt. Die Mündungsöffnungen der beiden Bohrungen
50 befinden sich in dem Vorsprung 82, der zur Abstützung eines
der Seitenteile 42 dient.
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Wie man in der unteren Hälfte von Fig. 5 erkennen kann, weist
der Steg 70-2 der Rastnase 70 eine Schräge auf, die, ausgehend
von der Stützwandung, in dem Maße zunehmend ansteigt, wie man
sich dem Querteil 70-1 annähert.
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Die auf diese Weise durch zwei gegenüberliegende Rastnasen 70
dargebotenen Schrägen erleichtern die Spreizung der beiden
Seitenteile 42 bis zum Eindringen der beiden Rastnasen 70 in die
beiden entsprechenden Aussparungen 72.
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Wir beziehen uns jetzt auf Fig. 6. Wenn die Rastnase 70, wie
weiter oben gezeigt wurde, aus einem Vorsprung 82 herausragt,
ist, wie im rechten Teil von Fig. 6 dargestellt ist, jedes der
Seitenteile mit den entsprechenden Flügeln 40 der Verstrebung
36 über einen Absatz 84 verbunden. Daraus folgt, dass der
Abstand der zwei Seitenteile 42 größer als der der zwei Flügel 40
der Verstrebung 36 und somit größer als die Breite der
Verstrebung sein muss.
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Man wird verstehen, dass die Erfindung die Vorpositionierung
der beiden Verstrebungen, die die beiden Wasserkästen eines
Wärmetauschers verbinden, und somit einen provisorischen Halt
der beiden Träger erlaubt.
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Anschließend müssen nur noch die selbstschneidenden Schrauben
in Stellung gebracht werden.
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Wie schon bemerkt, findet die Erfindung insbesondere bei
Wärmetauschern großer Abmessungen Anwendung, wie z. B. bei
Wärmetauschern für Lastkraftwagen, bei denen die Verstrebungen eine
Länge erreichen können, die über 1,20 m liegt.