УСТРОЙСТВО ТЕПЛООБМЕННИКА
HEAT EXCHANGER DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройству теплообменника, которое может быть использовано, в частности, в составе автомобильного отопителя для передачи, например, выработанного в режиме сжигания тепла на протекающую через устройство теплообменника среду теплоносителя, в частности, жидкую среду теплоносителя.
Такого рода устройство теплообменника известно, например, из заявки DE 10 2012 220 792 А1. Это устройство теплообменника содержит имеющий форму стакана наружный корпус теплообменника с боковой стенкой и стенкой основания, а также вставленный в наружный корпус теплообменника, имеющий форму стакана внутренний корпус теплообменника с боковой стенкой и стенкой основания. Между обоими корпусами теплообменника образовано пространство протекания среды теплоносителя. В боковой стенке наружного корпуса теплообменника во входном патрубке корпуса или выходном патрубке корпуса выполнено впускное отверстие среды теплоносителя, а также выпускное отверстие среды теплоносителя. Впускной патрубок корпуса и выпускной патрубок корпуса расположены относительно продольной оси корпуса в одинаковом диапазоне длины, то есть расположены на одинаковом аксиальном расстоянии от стенки основания наружного корпуса теплообменника, и расположены в окружном направлении параллельно рядом друг с другом, в результате чего выполненные в них отверстия содержат взаимно параллельные продольные оси отверстий.
Для интеграции такого рода устройства теплообменника в циркуляционный контур выполненные, например, в виде шлангов линии насаживают на выполненные на корпусе патрубки и закрепляют их на них с помощью шланговых хомутов или т.п.
Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства теплообменника, в частности, для отопителя транспортного средства, которое при включении в циркуляционный контур среды теплоносителя обеспечивает более высокую гибкость.
В соответствии с изобретением эту задачу решают с помощью устройства теплообменника, в частности, для отопителя транспортного средства, содержащего корпус теплообменника с впускным отверстием среды теплоносителя и выпускным отверстием среды теплоносителя, содержащий, в присоединении к, по меньшей мере, одному из отверстий, впускному отверстию и выпускному отверстию среды теплоносителя вставленный или вставляемый в отверстие присоединительный патрубок, причем в присоединении, по меньшей мере, к одному присоединительному патрубку в корпусе теплообменника предусмотрена, по меньшей мере, одна выемка для зацепления фиксирующего элемента с корпусом, а в присоединительном патрубке предусмотрена, по меньшей мере, одна выемка для зацепления фиксирующего элемента с присоединительным патрубком, причем фиксирующий элемент, фиксирующий присоединительный патрубок на корпусе теплообменника, позиционирован или может быть позиционирован с зацеплением в, по меньшей мере, одной выемке для зацепления фиксирующего элемента с корпусом, и, по меньшей мере, в одной выемке для зацепления фиксирующего элемента с присоединительным патрубком.
За счет предоставления присоединительных патрубков, выполненных в виде отдельных конструктивных элементов, и их фиксации на корпусе теплообменника с помощью фиксирующего элемента, входящего с зацеплением в соответствующие выемки для зацепления, и обеспечивающего, тем самым, геометрическое замыкание, достигается, с одной стороны, возможность быстрого и надежного соединения такого рода присоединительных патрубков с корпусом теплообменника и, с другой стороны, возможность также их несложного отсоединения от корпуса теплообменника.
Для стабильного соединения присоединительных патрубков с корпусом теплообменника предложено, что корпус теплообменника выполнен в виде стакана с боковой стенкой и стенкой основания, что впускное отверстие среды теплоносителя выполнено в предусмотренном на боковой стенке впускном патрубке корпуса, а выпускное отверстие среды теплоносителя выполнено в предусмотренном на боковой стенке выпускном патрубке корпуса, и что в, по меньшей мере, одном из патрубков, впускном патрубке корпуса и выпускном патрубке корпуса предусмотрена, по меньшей мере, одна выемка для зацепления фиксирующего элемента с корпусом.
Надежная фиксация соответствующего присоединительного патрубка в принимающем его отверстии может быть обеспечена за счет того, что при, по меньшей мере, одном из патрубков, впускном патрубке корпуса и выпускном патрубке корпуса, предусмотрены две расположенные напротив друг друга выемки для зацепления фиксирующего элемента с корпусом.
Для достижения возможности задания определенного позиционирования для присоединительных патрубков при вставлении присоединительного патрубка в принимающее его отверстие может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, один, предпочтительно каждый присоединительный патрубок содержит вдвижной упор и что у присоединительных патрубков, вставленных в один из соответствующих патрубков, впускных патрубков корпуса и выпускных патрубков корпуса, вдвижной упор взаимодействует с предусмотренным на корпусе теплообменника вдвижным контрупором таким образом, что, по меньшей мере, одна предусмотренная на присоединительных патрубках выемка для зацепления фиксирующего элемента с присоединительным патрубком расположена на одной прямой с, по меньше мере, одной выемкой для зацепления фиксирующего элемента с корпусом и фиксирующий элемент позиционирован или может быть позиционирован с зацеплением, по меньшей мере, в одной выемке для зацепления фиксирующего элемента с присоединительным патрубком и, по меньшей мере, в одной выемке для зацепления фиксирующего элемента с корпусом.
Присоединение присоединительного патрубка к корпусу теплообменника может быть без затруднений облегчено, если у, по меньшей мере, одного, предпочтительно каждого присоединительного патрубка, по меньшей мере, одна выемка для зацепления фиксирующего элемента с присоединительным патрубком выполнена в виде окружного паза, проходящего предпочтительно по всему периметру присоединительного патрубка.
Для минимизации количества конструктивных элементов, необходимых для сооружения устройства теплообменника, предлагается, что присоединительный патрубок, который вставлен или может быть вставлен во впускное отверстие среды теплоносителя, и присоединительный патрубок, который вставлен или может быть вставлен в выпускное отверстие среды теплоносителя, зафиксированы или могут быть зафиксированы на корпусе теплообменника с помощью общего фиксирующего элемента, причем фиксирующий элемент в присоединении к каждому присоединительному патрубку имеет область фиксации присоединительного патрубка и область фиксации корпуса для фиксации фиксирующего элемента относительно корпуса теплообменника в состоянии фиксации, фиксирующем, по меньшей мере, один присоединительный патрубок на корпусе теплообменника.
Для этого может быть, например, предусмотрено, что предпочтительно каждая область фиксации присоединительного патрубка выполнена по существу U-образной формы и содержит два фиксирующих плеча, которые позиционированы или могут быть позиционированы с зацеплением в выемке для зацепления фиксирующего элемента с корпусом и в выемке для зацепления фиксирующего элемента с присоединительным патрубком.
Во избежание непреднамеренного отсоединения фиксирующего элемента от корпуса теплообменника область фиксации корпуса может быть выполнена U-образной, соединяя между собой обе области фиксации присоединительных патрубков. Далее, на корпусе теплообменника может быть предусмотрен фиксирующий выступ, охватывающий сзади в состоянии фиксации сопряженную область фиксации.
В случае конструкции, которая может быть реализована несложным образом, фиксирующий элемент может быть выполнен из предпочтительно изогнутого металлического материала.
Для несложного обеспечения взаимодействия фиксирующего элемента с двумя присоединительными патрубками предложено, что впускное отверстие среды теплоносителя и выпускное отверстие среды теплоносителя предусмотрены на корпусе с параллельными друг другу продольными осями отверстий.
Для дальнейшего облегчения интеграции устройства теплообменника в циркуляционный контур среды теплоносителя предложено, что, по меньшей мере, в одном из отверстий, впускном отверстии и выпускном отверстии среды установлен с возможностью поворота присоединительный патрубок при установленном фиксирующем элементе.
В последующем настоящее изобретение детально описано со ссылкой на приложенные фигуры. Фигуры показывают:
фиг. 1 показывает вид сбоку на корпус теплообменника;
фиг. 2 показывает изображенный в частичном сечении аксиальный вид на корпус теплообменника по фиг. 1, рассматриваемый в направлении II на фиг. 1;
фиг. 3 показывает соответствующий фиг. 1 вид на корпус теплообменника со вставленными в него присоединительными патрубками;
фиг. 4 показывает соответствующий вид на корпус теплообменника со вставленными в него присоединительными патрубками;
фиг. 5 показывает в изображениях а) и b) присоединительный патрубок на виде сбоку и в продольном сечении;
фиг. 6 показывает фиксирующий элемент;
фиг. 7 показывает корпус теплообменника по фиг. 3, рассматриваемый в направлении VII на фиг. 3.
Фиг. 1 и 2 показывают корпус 10 теплообменника 12 для работающего, например, на топливе отопителя транспортного средства. Изготовленный, например, из полимерного материала или металлического материала корпус 10 теплообменника имеет структуру в форме стакана с боковой стенкой 14 и примыкающей к ней или выполненной интегрально с ней стенкой 16 основания. Корпус 10 теплообменника образует внешний корпус теплообменника, в который может быть вставлен также выполненный в виде стакана внутренний корпус теплообменника, так что оба эти корпуса теплообменника образуют вместе пространство для протекания подлежащей нагреву среды теплоносителя, например, охлаждающей жидкости в контуре циркуляции охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания. На стороне, позиционированной справа на фиг. 1 и показанной на фиг. 2 на виде сверху, устройство 12 теплообменника открыто для приема конструктивной группы горелки или для соединения с ней.
На боковой стенке 14 на окружном расстоянии друг от друга и на одинаковом расстоянии от стенки 16 основания предусмотрены впускной патрубок 18 корпуса и выпускной патрубок 20 корпуса, предпочтительно в качестве интегральных составных частей корпуса 10 теплообменника. Во впускном патрубке 18 корпуса выполнено впускное отверстие 22 среды теплоносителя 22, к тому же открытое окружающим корпус 10 теплообменника объемом. В выпускном патрубке 20 корпуса выполнено выпускное отверстие 24 среды теплоносителя, к тому же открытое окружающим корпус 10 теплообменника объемом. Впускное отверстие 22 среды теплоносителя и выпускное отверстие 24 среды теплоносителя имеют параллельные друг другу продольные оси О1, О2 отверстий. Оба отверстия 22, 24 выполнены предпочтительно одинаковыми или с одинаковыми размерами.
Фиг. 3 и 4 показывают корпус 10 теплообменника со вставленными в оба отверстия 22, 24, изготовленными, например, из полимерного материала или металла присоединительными патрубками 26, 28. Присоединительные патрубки 26, 28, выполненные по существу одинаковыми, как и отверстия 22, 24, в частности, в их вставленных в эти отверстия 22, 24 областях, содержат соответственно также очевидный из фиг. 5 вдвижной упор 30, который при полностью вставленных в соответствующие отверстия 22, 24 присоединительных патрубках 26, 28 прилегает к сопряженному вдвижному упору 32. В этой взаимосвязи следует указать на то, что фиг. 5 в изображениях а) и b) показывает в виде примера для обоих имеющих одинаковую конструкцию присоединительных патрубков лишь присоединительный патрубок 26. Его взаимодействие с принимающим его впускным отверстием 22 среды теплоносителя соответствует взаимодействию принимающего присоединительный патрубок 28 выпускного отверстия 24 среды теплоносителя с ним.
В выполненном в корпусе впускном патрубке 18 и в выполненном в корпусе выпускном патрубке 20 на взаимно противолежащих относительно соответствующей продольной оси О1, О2 отверстия сторонах выполнены соответственно в виде шлицев в корпусе выемки 34, 36 или 38, 40 для зацепления фиксирующего элемента. На каждом из присоединительных патрубков 26, 28 в подлежащей установке в одно из отверстий 22, 24 продольной области выполнена в присоединительном патрубке выемка 42 для зацепления фиксирующего элемента. Она выполнена предпочтительно в виде паза, проходящего вокруг всего наружного периметра соответствующего присоединительного патрубка 26, 28. При вставленном в соответствующее отверстие 22, 24 присоединительном патрубке 26, 28 соответствующая выполненная в присоединительном патрубке выемка 42 для зацепления фиксирующего элемента расположена в направлении соответствующей продольной оси О1, О2 отверстия на одной прямой с выполненными в соответствующих патрубках из числа впускного патрубка 18 корпуса и выпускного патрубка 20 корпуса выемками 24, 36 или 38, 40 для зацепления фиксирующего элемента. Поскольку на каждом из присоединительных патрубков 26, 28 выполнена выемка 42 для зацепления фиксирующего элемента в виде окружного паза, можно не обращать внимания на специальное позиционирование поворота присоединительных патрубков 26, 28 для достижения этой соосной компоновки.
Фиг. 6 показывает фиксирующий элемент 44, полученный, например, из проволочного материала путем изгибания. Фиксирующий элемент 44 содержит при назначении для каждого подлежащего фиксации им присоединительного патрубка 26, 28 область 46, 48 фиксации присоединительного патрубка в основном U-образной формы. Каждая область 46, 48 фиксации присоединительного патрубка содержит два, например, расположенных параллельно друг другу фиксирующих плеча 50, 52 или 54, 56. В качестве продолжения фиксирующих плечей 52, 54, предусмотрена также U-образная область 58 фиксации корпуса фиксирующего элемента 44.
При сборке корпуса 10 теплообменника с обоими присоединительными патрубками 26, 28 сначала присоединительные патрубки 26, 28 вставляют во впускное отверстие 22 среды теплоносителя или в выпускное отверстие 24 среды теплоносителя до момента прилегания их вдвижных упоров 30 к сопряженным вдвижным упорам 32. Установленный в следующий окружной паз 60 присоединительного патрубка 26, 28 уплотнительный элемент, например, типа кольца круглого сечения, создает в этом состоянии герметизацию по флюиду. После установки обоих присоединительных патрубков 26, 28 во впускные патрубки 18 корпуса или выпускные патрубки 20 корпуса фиксирующий элемент 44 в соответствии с изображением на фиг. 1 насаживают справа его областью 46, 48 фиксации присоединительного патрубка на впускной патрубок 18 корпуса или выпускной патрубок 20 корпуса таким образом, что фиксирующие плечи 50, 52 входят с зацеплением в выполненные в корпусе выемки 34, 36 для зацепления фиксирующего элемента, а также в выполненную в присоединительном патрубке выемку 42 для зацепления фиксирующего элемента присоединительного патрубка 26, а фиксирующие плечи 54, 58 входят в зацепление в выполненные в корпусе выемки 38, 40 для зацепления фиксирующего элемента, а также в выполненную в присоединительном патрубке выемку 42 присоединительного патрубка 28. Тем самым с помощью областей 46, 48 фиксации корпуса образуется соединение с геометрическим замыканием присоединительных патрубков 26, 28 с корпусом 10 теплообменника.
При полностью насаженном фиксирующем элементе 44 и, таким образом, при прилегании области 46, 48 фиксации присоединительного патрубка в направлении оси L корпуса к впускному патрубку 18 корпуса или выпускному патрубку 20 корпуса предусмотренный, например, интегрально на боковой стенке 14 корпуса 10 теплообменника фиксирующий выступ подпирает область 58 фиксации корпуса, в результате чего фиксирующий элемент 44 не может перемещаться относительно корпуса 10 теплообменника в направлении продольной оси L корпуса. В это состояние фиксирующий элемент 44 может быть переведен за счет его отклонения поперечно направлению насаживания, то есть поперечно продольной оси L корпуса и перемещения своей областью 58 фиксации через фиксирующий выступ 62. Если фиксирующий элемент 44 переместился достаточно далеко через фиксирующий выступ 62, то может быть устранена отклоняющая его сила, так что под действием собственного предварительного натяжения фиксирующий элемент 44 возвращается к своей исходной форме и прилегает к фиксирующему скосу 64 фиксирующего выступа 62. Возвращающийся к своей исходной форме фиксирующий элемент 44 вырабатывает, тем самым, силу, перемещающую его в свое полностью насаженное положение или вырабатывающую предварительное натяжение.
С помощью соответствующей изобретению конструкции устройства теплообменника можно без труда присоединять, например, стационарно и стабильно соединенные с присоединительными линиями присоединительные патрубки 26, 28 к устройству 12 теплообменника после встраивания его или содержащего его отопительного устройства в транспортное средство. Таким же образом присоединительные патрубки и соединенные с ними присоединительные линии могут быть несложным образом отсоединены от устройства теплообменника, если это необходимо, например, для проведения ремонтных работ. Особенно предпочтительно то, что присоединительные патрубки 26, 28 также при установленном фиксирующем элементе 44 могут поворачиваться в принимающих их отверстиях 22, 24, в результате чего предотвращают работу соединенных с ними линий при стесненной деформации.
В завершение следует указать на то, что оба описанных выше и выполненных на корпусе теплообменника патрубка можно также менять местами в отношении подвода или отвода среды теплоносителя.