DE2302855C2

DE2302855C2 - Wärmetauscheranordnung

Info

Publication number: DE2302855C2
Application number: DE2302855A
Authority: DE
Inventors: Robert C. Los Angeles Calif. Perpall
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1973-01-20
Publication date: 1983-03-10
Also published as: DE2302855A1; US3775972A; IT977145B; GB1418767A; JPS4884341A; FR2173976B1; FR2173976A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmetauscheranordnung, insbes. für Fahrzeugmotoren.

Es sind Wärmetauscheranordnungen mit einem Wärmetauscherkern und mit mit dem Wärmetauscherkern verbundenen Anschlußleitungen für ein erstes und ein zweites Strömungsmedium bekannt, die an Ein- und Auslaßöffnungen des Wärmetauscherkerns angeschlossen sind, wobei sich die Ein- und Auslaßöffnungen für das erste bzw. zweite Strömungsmedium jeweils an ω gegenüberliegenden Seiten des Wäfmetäüschefkerns befinden, and je eine Ringdichtung zwischen einem Flansch der Anschlußleitungen und der Ein- und Auslaßöffnung für das erste Strömungsmedium vorgesehen sind (DE-AS 1079892).

Des weiteren sind Wärmetauscher bzw. Kühler bekannt, bei denen die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung eines Wärmetauscherkerns über Dichtungen mit den entsprechenden äußeren Anschlußleitungen verbunden ist, Hierbei ist jedoch lediglich eine Einlaß- bzw, Auslaßleitung für ein Strömungsmittel vorgesehen und keine Einlaßleitung für das zweite Strömungsmittel, die ebenfalls über eine Dichtung mit dem Wärmetauscherkern in Verbindung steht (DE-PS 3 04 850 bzw. CH-PS 1 14976).

Aufgabs der Erfindung ist es, eine Wärmetauscheranordnung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß auf einfache Weise mit den gleichen Dichtungen eine Verbindung des Wärmetauscherkeois mit den Anschlußleitungen für das Hochdruck- und Niederdruckströmungsmittel hergestellt werden kann und der Wärmetauscherkern gleichzeitig in jeder Raumachse elastisch gegenüber den Anschlußleitungen gehaltert ist

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Auf diese Weise benötigt der Wärmetauscherkern Bearbeitungsvorgänge vor seinem Einsatz. Ferner können die Kanäle, in die der Wärmetauscherkern eingesetzt werden soll, aus gegossenem Material bestehen und erfordern vor dem Einsatz keine Bearbeitungsvorgänge.

Eine derartige Befestigung des Wärmetauschers bringt mit sich, daß die Einlaß- und Auslaßkanäle weitgehend die gesamte bauliche Belastung aufnehmen. Der Wärmetauscherkern braucht somit keine weitere Belastung zu führen. Diese Methode der Wärmetauscherbefestigung nimmt auf einfache Weise jede thermische Ausdehnung entweder im Wärmetauscherkern oder in den Einlaß- und Auslaßkanälen auf.

Die sich zur Seite erstreckenden Teile der Dichtung ergeben einen hohen Widerstand gegen Vibration in allen Richtungen. Dieses »Umwickeln« ist außerordentlich wichtig bei Anwendungen für Fahrzeuge. Um zu gewährleisten, daß die Resonanzvibrationsfrequenz des Wärmetauscherkernes stets höher *tls jede vorhandene Antriebsfrequenz ist, soll der Druck auf die Dichtung gesteuert werden.

Wärmetauscher, die gemäß der Erfindung befestigt sind, ergeben eine gute Dichtung für das Hochdruckoder Heißströmungsmedium, während Beanspruchungen, die durch Vibration, thermische Expansion oder durch das Montieren bedingt sind, wirksam daran gehindert werden, daß sie auf den zerbrechlichen Wärmetauscherkern übertragen werden. Zusätzlich werden die Kosten für die Befestigung erheblich herabgesetzt, da keine Bearbeitungsvorgänge notwendig sind. Des weiteren kann der Wärmetauscherkern einfach ausgetauscht oder zu Reinigungszwecken entfernt werden, ohne daß die teueren Kanäle beschädigt oder ersetzt werden müssen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung besteht insbesondere darin, daß mit nur zwei Ringdichtungen und den an diesen Ringdichtungen angeformten, um die Kanten des Wärmetauscherkerns herum greifenden Ansätzen eine ausreichend dichte Verbindung zwischen dem Wärmetauscherkern und den Zuführungs- bzw. Abführungsleitungen für das Hochdruck- und Niederdruckströmungsmittel erreicht wird. Insbesondere ist die Montage des Wärmetauscherkerns im Falle der Erfindung besonders einfach, da dieser Wärmetauscherkern, der an der Einlaß- bzw. Auslaßöffnung für das I lochdruckströmungsmittel jeweils mit der besonderen Ringdichtung versehen ist, lediglich in den Raum zwischen den jeweils im rechten Winkel

^einander angeordnete;·! Mündungen der AnschluBleitungen eingesetzt werden muß und dort durch Anziehen weniger Schrauben, die beispielsweise die Mündungen der Zuführungs- bzw, Abführungsleitung for das Hochdruckmedium gegen den Wärmetausenerkern anpressen, derart gehaltert wird, daß nicht nur for das Hochdruckströmungsmittel, sondern gleichzeitig auch für das Niederdruckströmungsmittel eine dichte Verbindung zwischen Wärmetauscberkern und den zugehörigen Anschlußleitungen sowie eine elastische Halterung des Wärmetauscherkerns in allen drei Raumachsen erreicht wird. Gleichzeitig wird mit der erfindungsgemäßen Ausführung sichergestellt, daß der Wärmetauscherkem jederzeit bequem ausgewechselt werden kann, wozu lediglich die die Anschlußleitungen für das Hochdruckströmungsmittel bzw. die Mündungen dieser Leitungen gegen den Wärmetauscherkern anpressenden Schrauben gelöst werden müssen. Weitere Halteschraubeti und insbes. Halteschrauben an der Niederdruckseite des Wärmetauscherkerns sind nicht vorhanden und brauchen aus diesem Grunde beim Austauschen des Kernes nicht entfernt bzw. gelockert werden.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figuren zeigen

F i g. 1 eine Vorderansicht des Wärmetauscherkernes gemäß Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Wärmetauscherkernes gemäß Ausführungsbeispiel,

Fig.3 eine Aufsicht auf den Wärmetauscherkern gemäß Ausführungsbeispiel,

F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht der Wärmetauscherdichtung längs der Linie 4-4 nach F i g. 1,

Fig.5 eine Ansicht der Dichtung nach Fig.4 in teilweise zusammengepreßtem Zustand,

F i g. 6 eine Ansicht der Dichtung nach F i g. 4 in voll zusammengepreßtem Zustand, und

Fi g. 7 eine schematische Aufsicht auf den Wärmetauscher, der mit einem turboaufgeladenen Fahrzeugmotor befestigt ist

Die Wärmetauscherbefestigung ist auf alle Arten von Wärmetauschern, z. B. Tangentialfluß-, Gegenfluß-, rohrförmige, Plattenrippentauscher verwendbar. Zu Darstellungszwecken zeigen die Fig. 1, 2 und 3 einen herkömmlichen Tangential-PIattenrippen- Wärmetauscher, der versetzte gewellte Rippen in getrennten Strömungsmitteldurchflußwegen besitzt. Die Vorderansicht nach F i g. 1 zeigt die Einlaßfläche der Hochdruckseite oder Heißströmungsmittelseite des Wärmetauscherkernes 10. Die Heißströmungsmittelkanäle 12, die durch Kopfteile 14 voneinander getrennt sind, welche verhindern, daß heißes Strömungsmittel in die Kaltströmungsmittelkanäle fließt, sind ebenfalls dargestellt. Das nachgiebige Material oder die elastische Ringdichtung 16 ist so dargestellt, daß sie sich um den gesamten Umfang der EinlaEfläche 11 des Wärmetauscherkernes

10 erstreckt. Wie in den F i g. 2 und 3 klarer dargestellt ist, weist die Ringdichtung 16 einen Ansatz 18 auf, der sich um die entgegengesetzten Ränder der Einlaßfläche

11 erstreckt. Die Seitenansicht des Wärmetauscherkernes 10 nach F i g. 2 zeigt die Niederdruck-Einlaßstirnseit«, die Kaltströmungsmittelkanäle 20 und seitliche Kopfteile 22 besitzt. Die Aufsicht nach Fig.3 ist teilweise herausgebrochen dargestellt, damit Kaltströ-

mungsmUtelkanäle 20 und Heißströmungsmittelkanäle 12 sichtbar werden.

Die Ausgestaltung der Ringdichtung 16 ergibt sich deutlicher aus den Fig,4, 5 und 6. Die Ringdichtung weist eine erste ebene Stirnfläche 30 auf, die an der Einlaßfläche 11 des Wärmetauscherkemes anliegt, sowie eine zweite ebene Stirnfläche 32, die in einem Winkel von 90° zur ersten Stirnfläche angeordnet ist und sich längs der seitlichen Stirnseite 19 des Wärmetauscherkernes 10 in der Nähe der Einlaßfläche 11 erstreckt Der Hauptteil der Ringdichtung, der sich um die gesamte Einlaßfiäche 11 erstreckt, weist eine nach außen stehende Lippe 34 auf, die eine weitgehend ebene äußere Oberfläche besitzt, die in einem kleinen Winkel zur Ebene der Einlaßfläche 11 angeordnet ist

Wie aus den F i g. 5 und 6 zu entnehmen, weist die Einlaßleitung, die dem Wärmetauscherkern 10 zugeordnet ist, einen Flansch 40 auf, der eine ebene Stirnseite in etwa der gleichen Ebene wie die Einlaßfläche 11 des Wärmetauscherkernes 10 besitzt, so daß die Lippe 34 gegen die gleiche Ebene wie die Einlaßfläche 11 zusammengedrückt wird. Die Einlaf U'itung weist auch einen Flanschteil 42 auf, um den seitlichen Ansatz ie der Ringdichtung 16 längs der Stirnseite 19 des Wärmetauscherkernes 10 zusammenzudrücken. Dieser Flanschteil 42 erweitert sich etwas nach außen, damit die Einstellung des Wärmetauscherkemes 10 und das Zusammendrücken der Dichtung vereinfacht werden.

Wie F i g. 7 zeigt ist die Wärmetauscherbefestigung insbesondere anwendbar bei schwierigen Umgebungsbedingungen, z. B. bei einem Fahrzeugmotor. Der Wärmetauscherkern, der eine Ringdichtung 16 auf den Heißströmungsmitteleinlaß- und -auslaßseiten aufweist, ist zwischen einer komprimierte Luft führender Anschlußleitung 50, die die komprimierte Luft aus einem Motorturboladerkompressor 52 aufnimmt und der Motoreinlaßrohrleitung 54, die eine Anschlußleitung 56 aufweist angeordnet. Die komprimierte Luft führende Anschlußleitungen 50, 56 besitzen Flansche 58 und 60, die mit den Ringdichtungen 16 auf dem Wär.netatscherkern 10 in Eingriff kommen. Eine Vielzahl von Zugankern sind zusammen mit entsprechenden Anordnungen der Anschlußleitung 56 vorgesehen, um die Anschlußleitungen 50,56 mit dem Wärmetauscherkern 10 dazwischen zusammenzuspannen. Die Kühlluft kann durch die Niederdruckseite oder die kalte Seite des Wärmetauscherkemes 10 über ein von einer Tip-Turbine angetriebenes Gebläse 64 geführt werden, das von einem Teil der komprimierten Luft aus dem Motorturboladerkompressor 52 über den Nebenschlußkanal 66 angetrieben wird.

Die Ringdichtung 16 kann aus elastischem Material, z. B. Silikonelastomer bestehen. Das Dichtungsmaterial muß so ausgewählt sein, daß eine hohe Lebensdauer errei'ihi wird, wenn die Dichtung den Betriebesbedingungen ausgesetzt wird, unter denen der Wärmetauscher arbeitet. In dun meisten Fällen wird dis Dichtung mit den Einlaß- und Auslaßflächen in dem Wärmetauscherkern über ein bei Raumtemperatur vulkanisierendes Silikonelastomer (RTV) verbunden. Der Kern kann dann direkt in den Hohlraum in den Kanälen eingesetzt werden, die das zu kühlende Strömungsmittel führen. Hierauf werden die Flansche 58,60 durch Zuganker 62 zusammengedrückt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Wärmetawscberanordnung, msbes, for Fahrzeugmotoren, mit einem Wärmetauscherkern Hnd mit mit dem Wärmetauscberkern verbundenen Anscnlwßlettungen für ein erstes und zweites Strömungsmedium, die an Ein- und Auslaßöffnungen des Wärmetauscherkerns angeschlossen sind, wobei sich die Ein- und Auslaßöffnungen für das erste bzw, zweite Strömungsmedium jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauscherkerns befinden und mit je einer Ringdichtung zwischen einem Flansch der Anschlußleitungen und der Ein- bzw. Auslaßöffnung für das erste Strömungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (16) Ansätze (18) aufweisen, die die Kanten des Wärmeaustauscherkerns (10) umgreifen und die Verbindung zwischen den Anschlußleitungen (50,56) für das erste Strömungsmedium und den Ein- bzw., Auslaßöffnungen für das zweite Strömunesmediam durch Zusammendrücken der Ansätze mittels des Flanschteils (42) abdichten.

2. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (16) aus Silikonelastomer bestehen.

3. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscherkem (10) ein Tangential-Plattenaustauschkern ist

4. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (16) aus einem bei Raumtemperatur vulkanisierenden Silikoneiastomer bestehen.

5. Wärmetauscheranordnurig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßöffnungen des Wärmetauscherken is (10) rechteckförmig ausgebildet sind.

6. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtungen (16) eine ebene, umlaufende Stirnfläche (30) zur Anlage an den Dichtflächen der Ein- bzw. Auslaßöffnungen des Wärmetauscherkernes (10) für das erste Strömungsmedium aufweisen und daß dieser Stirnfläche (30) gegenüber eine schräge, mit einer Lippe (34) versehene Stirnfläche zur Anlage an den Dichtflächen der Anschlußleitungen (50,56) für das erste Strömungsmedium vorgesehen ist.