WO2002040928A1 - Wärmetauscher für ein fahrzeugzusatzheizgerät - Google Patents

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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger for a vehicle auxiliary heater according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention takes the path of not arranging the temperature sensor directly immersed in the heat transfer medium, but instead of arranging the temperature sensor in a recess in the outer wall of the heat exchanger or the outlet connector, which protrudes into the heat transfer medium and is washed by it.
  • This measure has the The advantage that the screw thread and the sealing seat, which have to be machined into the heat exchanger in the prior art, can be dispensed with because the temperature sensor does not penetrate the outer jacket of the heat exchanger, but is accommodated in a wall recess which is integral with the wall trained receiving member for the temperature sensor forms.
  • the arrangement according to the invention of the temperature sensor in a wall recess projecting into the heat transfer medium also has the advantage that sealing measures, as in the prior art, can be omitted.
  • Such a wall recess is produced in one piece with the casting of the heat exchanger, so that the temperature sensor only has to be inserted into the wall recess and fixed there. This fixation takes place, for example, directly at the manufacturer of the temperature sensor, using a sealing or potting compound.
  • the temperature sensor advantageously sits with its sensor end at the bottom or end of a blind hole through which the wall recess is formed.
  • the wall recess is arranged in the transition area of the outlet connector to the outer wall of the heat exchanger, in which case the wall of the outlet connector or the heat exchanger outer jacket forms part of the wall recess.
  • the wall recess is preferably surrounded on all sides by the heat transfer medium, so that the Heat from this medium is quickly transferred to the temperature sensor, which is inserted into the wall recess.
  • FIG. 1 a partial longitudinal section of a half of a heat exchanger 10 with a temperature sensor arranged in the region of a wall of the outlet connection
  • FIG. 2 a variant of FIG. 1 with a temperature sensor arranged in the region of a wall of the outer part of the heat exchanger.
  • the heat exchanger 10 consists of a cup-shaped heat exchanger outer part 11 and a cup-shaped heat exchanger inner part 12 which is inserted into the heat exchanger outer part 11 in such a way that an annular space 13 remains between the two parts 11, 12.
  • This annular space 13 serves to hold a liquid heat transfer medium, which is fed into the annular space 13 via an inlet connection (not shown) and is discharged from the latter via an outlet connection 14.
  • the two cup-shaped parts 11, 12 are fixed to one another by a clamping ring 15 with a V-shaped cross section.
  • the clamping ring 15 also encloses the flange end of a burner / blower unit, which is generally designated in the figure by the reference number 16 and comprises a burner with a combustion chamber 17 which is inserted coaxially into the heat exchanger 10 and is fixed relative to the latter.
  • the outlet connector 14 is formed in one piece as a cast part together with the heat exchanger outer part 11 of the heat exchanger 10.
  • a wall recess 18 is preferably formed in the transition region of the outlet connector 14 to the heat exchanger outer part 11 of the heat exchanger 10, which is preferably in the form of Blind hole is formed in an inwardly projecting wall part of the outlet connector 14 or that part of the heat exchanger outer part 11 of the heat exchanger 10 which is in the region of the outlet connector 14.
  • the wall recess 18 is fixed by a wall section 19 of the heat exchanger outer part 11, which projects approximately up to half into the free cross section of the outlet connector 14.
  • the wall recess 18 is delimited by a wall section 20, which forms part of the outlet connection 14, runs parallel to the wall section 19 of the heat exchanger outer part 11 and is united therewith by a bottom 21 running transversely to the two sections 19, 20.
  • This bottom 21 defines the blind hole end of the blind hole which is formed in the interior of the wall recess 18.
  • the blind hole provided in the wall recess 18 serves to receive a temperature sensor, which is generally designated by the reference number 22 and a z. B. includes spherical sensor member 23 which is adjacent to the blind hole end or the bottom 21 of the wall recess 18 when the temperature sensor is installed.
  • This position of the sensor element 23 and the position of the wall recess 18 immersed in the heat transfer medium ensures that the temperature sensor 22 is in contact with the heat transfer medium indirectly via the wall sections 19, 20 and the bottom 21 of the wall recess 18 and thus quickly detect its temperature capable, especially when the wall sections 19 and 20 concerned and the bottom 21 are formed relatively thin-walled.
  • the temperature sensor 22 is fixed in the blind bore of the wall recess 18 by means of a casting compound 26, which also represents protection against contamination for the sensor and also ensures a sealed enclosure of the temperature sensor 22 and the connection area 24, 25 against splash water.
  • a wall recess 26 for a temperature sensor 22 is arranged in a wall section 29 of the heat exchanger outer part 11 of the heat exchanger 10, which is essentially cylindrical, but alternatively is also cuboid or cube-shaped.
  • the recess 28 is spaced from the mouth of the outlet connector 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Heizgerät, insbesondere ein Fahrzeugzusatzheizgerät, dessen Brennkammer (17) von dem Wärmetauscher (10) begrenzt ist, mit einem durch einen durch ein Wärmetauscher-Innenteil (12) und ein Wärmetauscher-Aussenteil (11) begrenzten Ringraum (13), in welchen über einen Einlassstutzen ein flüssiger Wärmeträgermedium eingetragen und über einen Auslassstutzen (14) ausgetragen wird, und mit einem Temperatursensor (22) zur Erfassung der Temperatur des Wärmeträgermediums, der im Bereich der Einmündung des Auslassstutzens (14) in den Ringraum (13) angeordnet ist. Um Herstellungs- und Montagekosten einzusparen und spezielle Dichtungsmassnahmen zu vermeiden, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Temperatursensor (22) in einer Wandungseintiefung (18) des Auslassstutzens (14) und/oder des Wärmetauscher-Aussenteils (11) angeordnet ist, die in den Auslassstutzen (14) bzw. in den Ringraum (13) ragt.

Description

Wärmetauscher für ein Fahrzeugzusatzheizgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Fahrzeugzusatz- heizgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art, wie er beispielsweise aus der DE 38 39 244 A1 (Fig. 3) bekannt ist, war es bislang üblich, den Temperatursensor in ein Gewinde des Wärmetauschers so einzuschrauben, dass er mit sei- ner Fühlspitze in das Wärmeträgermedium ragt. Dieser Temperatursensor ist mittels eines O-Rings gegenüber dem Wärmetauscher gedichtet und er bildet ein fertig konfektioniertes Bauteil mit eigenem Gehäuse sowie darin eingebrachtem elektrischen Messfühler. Nachteilig ist, dass sowohl das Schraubgewinde wie der Dichtsitz für den O-Ring des Temperatursensors spanend in den Wärmetauscher eingebracht werden müssen. Von Nachteil ist ferner, dass der Temperatursensor fertig konfektioniert und mit eigenem Gehäuse verbaut werden muss, damit er an dem Wärmeträger montiert werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass der Wärmeträgermedium- Temperatursensor in einfacher Weise ohne gesonderte Dichtungsmaßnahmen montiert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Gegensatz zum Stand der Technik beschreitet die Erfindung den Weg, den Temperatursensor nicht unmittelbar in das Wärmeträgermedium eintauchend anzuordnen, sondern den Temperatursensor in einer Eintiefung der Außenwandung des Wärmetauschers bzw. des Auslassstutzens anzuordnen, die in das Wärmeträgermedium vorsteht und von diesem umspült ist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das Schraubgewinde und der Dichtsitz, die spanend in den Wärmeübertrager beim Stand der Technik eingebracht werden müssen, entfallen können, weil der Temperatursensor den Außenmantel des Wärmetauschers nicht durchsetzt, sondern in einer Wandungseintiefung aufgenommen ist, die das ein- stückig mit der Wandung ausgebildete Aufnahmeorgan für den Temperatursensor bildet. Die erfindungsgemäße Anordnung des Temperatursensors in einer in das Wärmeträgermedium ragenden Wandungseintiefung hat ferner den Vorteil, dass Dichtungsmaßnahmen, wie beim Stand der Technik, entfallen können.
Eine derartige Wandungseintiefung wird einstückig beim Gießen des Wärmetauschers gemeinsam mit diesem hergestellt, so dass der Temperatursensor lediglich noch in der Wandungseintiefung eingesteckt und dort fixiert werden muss. Diese Fixierung erfolgt beispielsweise direkt beim Hersteller des Temperatursensors, mittels Dicht- bzw. Vergussmasse.
Beim Gießen können Maßnahmen getroffen sein, um die Wandungseintiefung so dünnwandig zu gestalten, dass ein möglichst optimaler Wärmeübergang vom Wärmeträgermedium über die dünne Wandung der Eintiefung zum Temperatursensor erfolgt.
Vorteilhafterweise sitzt der Temperatursensor mit seinem Fühlerende am Boden bzw. Ende eines Sacklochs, durch das die Wandungseintiefung gebildet wird.
Die Wandungseintiefung ist im Übergangsbereich des Auslassstutzens zur Au- ßenwandung des Wärmetauschers angeordnet, in welchem Fall die Wandung des Auslassstutzens bzw. des Wärmetauscheraußenmantels einen Teil der Wandungseintiefung bildet.
Abgesehen vom Einführungsende für den Temperatursensor ist die Wandungs- eintiefung bevorzugt allseitig vom Wärmeträgermedium umflossen, so dass die Wärme dieses Mediums rasch auf den Temperatursensor übertragen wird, der in die Wandungseintiefung eingesetzt ist.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläu- teil; es zeigt
Fig. 1 : im Teil-Längsschnitt eine Hälfte eines Wärmetauschers 10 mit einem im Bereich einer Wand des Auslaßstutzens angeordneten Temperatursensor und Fig. 2: eine Variante zur Fig. 1 mit einem im Bereich einer Wand des Wärmetauscher-Außenteils angeordneten Temperatursensor.
Der Wärmetauscher 10 besteht aus einem becherförmigen Wärmetauscher- Außenteil 11 und einem becherförmigen Wärmetauscher-Innenteill 12, das in das Wärmetauscher-Außenteil 11 so eingesetzt ist, dass zwischen den beiden Teilen 11 , 12 ein Ringraum 13 verbleibt. Dieser Ringraum 13 dient zur Aufnahme eines flüssigen Warmetragermediums, das über einen nicht gezeigten Einlassstutzen in den Ringraum 13 eingespeist und über einen Auslassstutzen 14 aus diesem ausgetragen wird.
Im Bereich ihres Randes, der flanschartig gebildet ist, sind die beiden becherförmigen Teile 11 , 12 durch einen im Querschnitt V-förmigen Spannring 15 aneinander fixiert. Der Spannring 15 umschließt außerdem das Flanschende eines Brenner/Gebläse-Aggregats, das in der Figur allgemein mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet ist und einen Brenner mit einer Brennkammer 17 umfasst, die koaxial in den Wärmetauscher 10 eingesetzt und gegenüber diesem fixiert ist.
Der Auslassstutzen 14 ist einstückig als Gussteil gemeinsam mit dem Wärmetauscher-Außenteil 11 des Wärmetauschers 10 ausgebildet. Bevorzugt im Über- gangsbereich des Auslassstutzens 14 zum Wärmetauscher-Außenteil 11 des Wärmetauschers 10 ist eine Wandungseintiefung 18 gebildet, die bevorzugt als Sackloch in einem nach innen vorspringenden Wandteil des Auslassstutzens 14 bzw. des im Bereich des Auslassstutzens 14 liegenden Teils des Wärmetauscher-Außenteils 11 des Wärmetauschers 10 ausgebildet ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Wandungseintiefung 18 durch ei- nen Wandungsabschnitt 19 des Wärmetauscher-Außenteils 11 festgelegt, der etwa bis zur Hälfte in den freien Querschnitt des Auslassstutzens 14 hineinragt. Andererseits ist die Wandungseintiefung 18 durch einen Wandungsabschnitt 20 begrenzt, der einen Teil des Auslassstutzens 14 bildet, parallel zum Wandungsabschnitt 19 des Wärmetauscher-Außenteils 11 verläuft und mit diesem durch einen quer zu den beiden Abschnitten 19, 20 verlaufenden Boden 21 vereinigt ist. Dieser Boden 21 legt das Sacklochende des Sackloches fest, welches im Innern der Wandungseintiefung 18 gebildet ist.
Das in der Wandungseintiefung 18 bereitgestellte Sackloch dient zur Aufnahme eines Temperatursensors, der allgemein mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet ist und ein z. B. kugelförmiges Fühlerorgan 23 umfasst, das bei eingebautem Temperatursensor an das Sacklochende bzw. den Boden 21 der Wandungseintiefung 18 angrenzt. Durch diese Lage des Fühlerorgans 23 und die in das Wärmeträgermedium eintauchende Lage der Wandungseintiefung 18 wird erreicht, dass der Temperatursensor 22 mittelbar über die Wandungsabschnitte 19, 20 und den Boden 21 der Wandungseintiefung 18 im Kontakt mit dem Wärmeträgermedium steht und dessen Temperatur damit schnell zu erfassen vermag, zumal dann, wenn die betroffenen Wandungsabschnitte 19 bzw. 20 und der Boden 21 relativ dünnwandig gebildet sind.
Zur Fixierung ist der Temperatursensor 22 in der Sackbohrung der Wandeintie- fung 18 mittels einer Vergussmasse 26 fixiert, die auch einen Verschmutzungsschutz für den Sensor darstellt und außerdem einen dichtenden Einschluss des Temperatursensors 22 und des Anschlussbereichs 24, 25 gegenüber Spritzwas- ser gewährleistet. In der Variante gemäß Fig. 2 ist eine Wandeintiefung 26 für einen Temperatursensor 22 in einem Wandungsabschnitt 29 des Wärmetauscher-Außenteils 11 des Wärmetauschers 10 angeordnet, der im wesentlichen zylindrisch, alternativ dazu jedoch auch quader- oder würfelförmig ausgebildet ist. Die Eintiefung 28 ist dabei im Gegensatz zur Fig. 1 von der Ausmündung des Auslaßstutzens 14 beabstandet.
Bezugszeichenliste
10 Wärmetauscher
11 Wärmetauscher-Außenteil
12 Wärmetauscher-Innenteil
13 Zwischenraum
14 Auslassstutzen
15 Spannring
16 Brenner/Gebläseaggregat
17 Brennkammer
18 Wandungseintiefung
19 Wandungsabschnitt
20 Wandungsabschnitt
21 Boden
22 Temperatursensor
23 Fühlerorgan
24 Anschlussdraht
25 Anschlussdraht
26 Vergussmasse
28 Wandungseintiefung
29 Wandungsabschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Wärmetauscher für ein Fahrzeugzusatzheizgerät, dessen Brennkammer (17) von einem Wärmetauscher (10) umgeben ist, mit einem durch ein
Wärmetauscher-Außenteil (11) begrenzten Ringraum (13), in welchen ein flüssiges Wärmeträgermedium eingetragen und über einen Auslassstutzen (14) ausgetragen wird, und mit einem Temperatursensor (22) zur Erfassung der Temperatur des Warmetragermediums, der in wärmeleitender Verbindung zum flüssigen Wärmeträgermedium angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (22) in einer Wandungseintiefung (18) einer Wandung (19) des Auslassstutzens (14) oder einer Wandung (29) des Wärmetauscher-Außenteils (11) angeordnet ist, die in den Auslassstutzen (14) bzw. im Bereich der Ausmündung des Auslassstut- zens (14) in den Ringraum (13) ragt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungseintiefung (18) von einem Sackloch gebildet wird, an dessen Ende der Temperatursensor (22) mit einem Fühlerorgan (23) angrenzt.
3. Wärmetauschers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (22) mittels einer Vergussmasse (26) in der Wandungseintiefung (18) fixiert ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Auslassstutzen (14) ragende Wandungseintiefung (18) unmittelbar an die Außenseite der Wandung (19) des Wärmetauscher-Außenteils (11) angrenzt, die dort die Eintiefung (18) begrenzt und in den freien Querschnitt des Auslassstutzens vorsteht.
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