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Die
Erfindung betrifft einen Stapelscheibenwärmeübertrager mit einer Grundplatte
und einer mit der Grundplatte verbundenen Verstärkungsscheibe, auf der mehrere
Stapelscheiben aufeinander gestapelt sind.
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Bei
herkömmlichen
Stapelscheibenwärmeübertragern
wird die Verstärkungsscheibe
bei der Montage an der Grundplatte vorfixiert und dann damit verlötet. Aus
der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 200 10 816 U1 ist ein Stapelscheibenwärmeübertrager
mit einer Abschlussscheibe bekannt, die Teil eines nach einer Seite
herausgeprägten
Mittelbereichs einer stabilen Blechplatte ist, dessen Außenkontur
der Innenkontur des abgekanteten Randes der äußersten Wärmeübertragungsplatte entspricht. Aus
der europäischen
Patentschrift
EP 1
176 380 B1 ist ein Plattenwärmetauscher mit einem Anschlussflansch
bekannt, der an einer Seite über
einen Ein- oder Austrittskanal mit einer Deck- oder Grundplatte verbunden
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Stapelscheibenwärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu schaffen, der einfach herzustellen ist und eine hohe
Lebensdauer aufweist.
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Die
Aufgabe ist bei einem Stapelscheibenwärmeübertrager mit einer Grundplatte
und einer mit der Grundplatte verbundenen Verstärkungsscheibe, auf der mehrere
Stapelscheiben aufeinander gestapelt sind, dadurch gelöst, dass
die Grundplatte einstückig
mit der Verstärkungsscheibe
zu einer Grundscheibe mit einer definierten Verstärkungsstruktur verbunden
ist. Die Grundscheibe mit der Verstärkungsstruktur ist so ausgelegt,
dass sie sämtliche Kräfte, Momente
und Spannungen aufnimmt, die im Betrieb des Stapelscheibenwärmeübertragers
unerwünschte
Verformungen der Stapelscheiben bewirken könnten.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Grundscheibe Halteelemente,
insbesondere Befestigungslaschen, ausgebildet sind. Die Halteelemente
dienen dazu, den Stapelscheibenwärmeübertrager
an einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs zu montieren.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundscheibe Aufnahmen,
insbesondere Dome, Löcher
oder Durchzüge,
vorgesehen sind. Die Aufnahmen dienen zur Aufnahme von Schraubelementen,
mit deren Hilfe der Stapelscheibenwärmeübertrager an einer Tragstruktur
eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur mindestens eine
Sicke umfasst. Die Sicke ist so gestaltet und ausgerichtet, dass
sie die im Betrieb des Stapelscheibenwärmeübertragers auftretenden Kräfte, Momente
und Spannungen aufnimmt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Grundschweibe mindestens
ein Steckverbindungselement, insbesondere eine Steckverbindungslasche,
und mindestens ein Halteelement vorgesehen sind. Dadurch wird die Befestigung
eines erfindungsgemäßen Stapelscheibenwärmeübertragers
mit der Grundscheibe an einem oder mehreren fahrzeugfesten Bauteilen
erheblich vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement ein Durchgangsloch
für ein
Befestigungselement, insbesondere ein Schraubverbindungselement
oder Clipsverbindungselement, umfasst. Das Durchgangsloch dient
zum Durchführen
des Befestigungselements, das wiederum dazu dient, die Grundplatte
mit dem Halteelement an einem fahrzeugfesten Bauteil zu befestigen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass Steckverbindungselement und das
Halteelement jeweils komplementär
zu einem fahrzeugfesten Aufnahmeelement, Halte- und/oder Befestigungselement
ausgebildet sind, das an einem fahrzeugfesten Bauteil vorgesehen
ist. Bei dem fahrzeugfesten Aufnahme-, Halte- und/oder Befestigungselement
handelt es sich zum Beispiel um eine Auflagestelle, auf der das
Halteelement der Grundscheibe aufliegt und mit Hilfe eines Befestigungselements
befestigbar ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindungselement so
ausgebildet ist, dass es in einen Aufnahmeschlitz einsteckbar ist,
der an dem fahrzeugfesten Bauteil vorgesehen ist. Dadurch wird die
Montage eines erfindungsgemäßen Stapelscheibenwärmeübertragers
mit der Grundplatte an mindestens einem fahrzeugfesten Bauteil erheblich
vereinfacht. Vorzugsweise wird das Steckverbindungselement zunächst in
den Aufnahmeschlitz eingesteckt, wobei das Halteelement auf der
zugehörigen
Auflagestelle zum Aufliegen kommt. Zum Befestigen der Grundscheibe
ist es dann nur noch erforderlich, das Halteelement mit Hilfe eines
Befestigungselements auf der zugehörigen Auflagestelle oder Auflagefläche zu fixieren.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugfeste Aufnahme-, Halte-
und/oder Befestigungselement an einem Karosserieteil, einem Träger, einem
Kühlmittelkasten,
einer Lüfterhaube,
einer Blockabdeckung, einer Kunststoffabdeckung oder einem Frontendteil vorgesehen
ist. Die Aufnahme-, Halte- und/oder Befestigungselemente können auch
an unterschiedlichen fahrzeugfesten Bauteilen vorgesehen sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das an der Grundscheibe vorgesehene
Steckverbindungselement beziehungsweise Halteelement durch ein Schnellkupplungselement
oder ein insbesondere integriertes Clipsverbindungselement mit dem
fahrzeugfesten Aufnahme-, Halte- und/oder Befestigungselement zusammenwirkt,
um den Stapelscheibenwärmeübertrager
mit der Grundscheibe an dem fahrzeugfesten Bauteil zu befestigen.
Das Schnellkupplungselement oder das Clipsverbindungselement ist
vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall gebildet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Clipsverbindungselement in
das fahrzeugfeste Aufnahme-, Halte- und/oder Befestigungselement
integriert ist. Das Clipsverbindungselement kann aber auch in das
an der Grundscheibe vorgesehene Steckverbindungselement beziehungsweise
Halteelement integriert sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seite der Grundscheibe
mindestens zwei Steckverbindungselemente und an der gegenüberliegenden
Seite der Grundplatte mindestens ein Halteelement vorgesehen ist.
Die Grundscheibe hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines
Rechtecks. Vorzugsweise sind die Steckverbindungselemente und das
Halteelement oder mehrere Halteelemente an gegenüberliegenden Längsseiten
der Grundscheibe vorgesehen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur mindestens einen
aufgestellten oder abgewinkelten Randbereich umfasst. Durch den
aufgestellten oder abgewinkelten Randbereich wird die Festigkeit
der Grundscheibe deutlich erhöht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur mindestens einen
aufgestellten oder abgewinkelten Bord umfasst. Der Bord dient dazu,
die Grundscheibe an einem Bord eines weiteren Bauteils zu befestigen, insbesondere
zu verlöten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbindungselement beziehungsweise
das Halteelement einstückig
mit der Grundscheibe, insbesondere dem Bord, verbunden ist/sind.
Vorzugsweise sind das Steckverbindungselement und das Halteelement
auch mit der Verstärkungsstruktur
verbunden. Die Verstärkungsstruktur
kann zum Beispiel durch eine Prägung
realisiert werden, die sich von der Grundscheibe in das Halteelement
beziehungsweise das Steckverbindungselement erstreckt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe schalenförmig ausgebildet
ist und eine Lötfläche aufweist, die
stoffschlüssig
mit der darüber
angeordneten Stapelscheibe verlötet
ist. Über
die Lötfläche wird
ein Großteil
der im Betrieb auftretenden Kräfte,
Momente und Spannungen von den Stapelscheiben auf die Grundscheibe übertragen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe im Bereich der
Lötfläche eine
deutlich größere Dicke
als die Stapelscheiben aufweist. Vorzugsweise ist die Grundscheibe
im Bereich der Lötfläche doppelt
so dick wie die einzelnen Stapelscheiben.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Stapelscheibenwärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundscheibe eine deutlich
größere Dicke
als die Stapelscheiben aufweist. Vorzugsweise ist die gesamte Dicke
der Grundscheibe deutlich größer als
die Dicke der einzelnen Stapelscheiben.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind.
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Es
zeigen:
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1 eine
isometrische Darstellung einer Grundscheibe eines Stapelscheibenwärmeübertragers
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine ähnliche
Darstellung wie in 1 mit unterschiedlichen Halteelementen
beziehungsweise Steckverbindungselementen;
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3 eine
Schnittansicht der Grundscheibe aus 2 im montierten
Zustand;
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4 eine ähnliche
Darstellung wie in den 1 und 2 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
mit zwei Steckverbindungselementen und einem Halteelement und
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5 bis 7 ähnliche
Schnittansichten wie in 3 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
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Die 1 zeigt
eine isometrische Darstellung einer Grundscheibe 1. Die
Grundscheibe 1 ist schalenförmig ausgebildet und weist
eine Bodenfläche 26 mit
einer Oberseite 1a auf, wobei die Bodenfläche 26 im
Wesentlichen rechteckförmig
ausgebildet ist und abgerundete Ecken aufweist. An die Bodenfläche 26 schließt sich
eine Randfläche 25 an,
die im Wesentlichen umlaufend ausgebildet ist und die einen Winkel β zwischen
0 Grad und 150 Grad, insbesondere zwischen 90 Grad und 140 Grad,
mit der Bodenfläche 26 einschließt. Besonders
vorteilhaft ist ein Winkel β von
110 Grad. Die Bodenfläche 26 weist eine
erste Anschlussöffnung 2,
eine zweite Anschlussöffnung 3,
eine dritte Anschlussöffnung 11 und
eine vierte Anschlussöffnung 12 auf.
Die Anschlussöffnungen
werden auch als Aufnahmen bezeichnet. In einer ande ren (nicht dargestellten)
Ausführungsform weist
die Bodenfläche 26 weniger
oder mehr als vier Anschlussöffnungen
oder keine Anschlussöffnung auf.
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Die
Randfläche 25 weist
mindestens eine Bördelung 28 auf,
die rinnenförmig
ausgebildet ist und die zur Festigkeitssteigerung, insbesondere
umlaufend, in die Außenseite 29 der
Randfläche 25 eingebracht
ist. Die Bördelung 28 wird
auch als Sicke bezeichnet. Die Bördelung 28 unterteilt
die Randfläche 25 in
eine erste Teilrandfläche 25a und
in eine andere zweite Teilrandfläche 25b,
wobei die Teilrandfläche 25a benachbart
zur Bodenfläche 26 angeordnet
ist. Die Teilrandfläche 25a wird
auch als aufgestellter Rand bezeichnet. Die Teilrandfläche 25b wird auch
als Bord bezeichnet. Die erste Teilrandfläche 25a und die zweite
Teilrandfläche 25b schließen jeweils
den Winkel β zwischen
0 Grad und 150 Grad, insbesondere zwischen 90 Grad und 140 Grad,
mit der Bodenfläche 26 ein.
Besonders vorteilhaft ist ein Winkel β mit 110 Grad. In einer anderen
(nicht dargestellten) Ausführungsform
schließt
die erste Teilrandfläche 25a einen
anderen Winkel β mit
der der Bodenfläche 26 ein
als die zweite Teilrandfläche 25b mit der
Bodenfläche 26 einschließt. Der
Winkel β ist
bei dieser Ausführung
zwischen 0 Grad und 150 Grad, insbesondere zwischen 90 Grad und
140 Grad. Aus der Grundscheibe 1 sind drei Halte- oder Zungenelemente 30 ausgebildet.
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Die
Zungenelemente 30 sind mit der Randfläche 25 verbunden und
im Wesentlichen parallel zur Bodenfläche 26 angeordnet,
die auch als Lötfläche bezeichnet
wird. Zur Festigkeitssteierung weisen die Zungenelemente eine Bördelung
auf, wobei es sich insbesondere um die Bördelung 28 handelt.
Im Übergangsbereich
jeweils eines Zungenelements 30 in die Randfläche 25 ist
eine muldenförmige
Prägung 27 zur
Festigkeitssteierung eingebracht. Die Zungenelemente 30 weisen
eine Befestigungsbohrung 1c, insbesondere zur Befestigung
der Grundscheibe 1 des Wärmeübertragers 9 an einem
(nicht dargestellten) Antriebselement oder an einem (nicht dargestellten)
Wärmetauschermodul
oder an einem (nicht dargestellten) Radkasten auf. In einer nicht
dargestellten Ausführungsform
weist die Grundscheibe 1 mehr als drei Zungenelemente oder
weniger als drei Zungenelemente auf. In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform
weist das mindestens eine Zungenelement 30 keine Bördelung 28 und/oder
keine Prägung 27 auf.
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In
den 2 bis 7 sind ähnliche Grundscheiben 1 wie
in 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Zur
Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung
der 1 verwiesen. Im Folgenden wird hauptsächlich auf
die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
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Die
in 2 dargestellte Grundscheibe hat im Wesentlichen
die Gestalt einer rechteckigen Platte mit zwei langen Seiten und
zwei kurzen Seiten. An einer der kurzen Seiten ist ein zungenartiges
Halteelement 41, das auch als Haltezunge bezeichnet wird, einstückig mit
dem Bord 25b verbunden. Die Haltezunge 41 weist
ein Durchgangsloch 42 auf. An der gegenüberliegenden kurzen Seite der
Grundscheibe 1 ist ein zungenartiges Steckverbindungselement 44, das
auch als Steckverbindungszunge oder Steckverbindungslasche bezeichnet
wird, einstückig
mit dem Bord 25b verbunden. An einer der Längsseiten
der Grundscheibe 1 ist mittig ein Halte- oder Zungenelement 30 mit
einem Durchgangsloch 1c einstückig mit dem Bord 25b der
Grundscheibe 1 verbunden.
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Benachbart
zu dem Halte- oder Zungenelement 30 geht von der Grundscheibe 1 ein
Steckverbindungselement 45 aus. Das Steckverbindungselement 45 ist
einstückig
mit der Bodenfläche 26 der Grundscheibe 1 verbunden.
Auf der gegenüberliegenden
langen Seite der Grundscheibe 1 ist ein weiteres Steckverbindungselement 46 einstückig mit
der Grundscheibe 1 verbunden. Das Steckverbindungselement 46 umfasst
einen ersten Arm 47, der sich senkrecht von der zugehörigen Längsseite
der Grundscheibe 1 erstreckt und einstückig mit einem zweiten Arm 48 verbunden
ist, der an dem freien Ende des ersten Arms 47 im rechten
Winkel abgewinkelt ist. Die Steckverbindungselemente 44 bis 46 können in
komplementär
ausgebildete Aufnahmeschlitze eingesteckt werden, die an fahrzeugfesten Bauteilen
vorgesehen sind.
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In 3 ist
die Grundscheibe 1 aus 2 im Längsschnitt
im montierten Zustand dargestellt. Die Steckverbindungslasche 44 ist
in einen komplementär
ausgebildeten Aufnahmeschlitz 50 eingesteckt, der in einem
fahrzeugfes ten Bauteil 52 ausgespart ist. Die Haltezunge 41 liegt
auf einer Aufnahmestelle oder einer Auflagefläche 54 auf, die an
einem weiteren fahrzeugfesten Bauteil 55 vorgesehen ist.
Darüber
hinaus ist die Haltezunge 41 mit Hilfe eines Befestigungselements 56,
das ein Clipsverbindungselement 57 umfasst, an dem fahrzeugfesten
Bauteil 55 befestigt.
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Die
in 4 dargestellte Grundscheibe 1 weist an
einer ihrer Längsseiten,
wie bei den in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispielen,
ein Halte- oder Zungenelement 30 mit einem Durchgangsloch 1c auf,
das auch als Befestigungsbohrung bezeichnet wird. Im Übergangsbereich
zwischen dem Zungenelement 30 und der Randfläche 25 ist
eine muldenförmige
Prägung 27 ausgebildet, die
einen Teil der Verstärkungsstruktur
darstellt. An der gegenüberliegenden
langen Seite der Grundscheibe 1 sind zwei Steckverbindungslaschen 61, 62 einstückig mit
der Grundscheibe 1 verbunden. Im Übergangsbereich zwischen den
Steckverbindungslaschen 61, 62 und der Randfläche 25 ist
jeweils eine muldenförmige
Prägung 63, 64 ausgebildet.
Bei der Montage der in 4 gezeigten Grundscheibe 1 zusammen
mit einem zugehörigen
Stapelscheibenwärmeübertrager
werden zunächst
die beiden Steckverbindungslaschen 61, 62 in komplementär ausgebildete
Aufnahmeschlitze eingesteckt, die an einem oder mehreren fahrzeugfesten
Bauteilen vorgesehen sind.
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In
den 5 bis 7 ist die Grundscheibe 1 aus 4 jeweils
im Querschnitt und im montierten Zustand gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen
dargestellt. Allen Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, dass die Steckverbindungslasche 61 in einen
Aufnahmeschlitz 70 eingesteckt ist, der an einem fahrzeugsfesten
Bauteil 72 vorgesehen ist. Die Ausführungsbeispiele unterscheiden
sich in der Befestigung der Haltezunge 30, die auch als
Zungenelement bezeichnet wird.
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Bei
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Haltezunge 41 mit
Hilfe eines Befestigungselements 74 an der darunter befindlichen
Auflagestelle 75 des fahrzeugfesten Bauteils 76 befestigt.
Bei dem Befestigungselement 74 handelt es sich um eine
Schraube, die in das fahrzeugfeste Bauteil 76 eingeschraubt
ist.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Haltezunge 30 mit
Hilfe einer Clipsverbindung 78 an dem fahrzeugfesten Bauteil 76 befestigt.
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Bei
dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Haltezunge 30 mit
Hilfe einer Clipsverbindung 88 an einer Auflagestelle 85 eines
fahrzeugfesten Bauteils 86 befestigt. Im Unterschied zu
dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel
ist das Clipsverbindungselement 88 an dem fahrzeugfesten
Bauteil 86 angebracht, insbesondere in dieses integriert.