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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Wärmetauscher
und insbesondere Wärmetauscher,
welche einen integrierten Filter enthalten, um eine der Wärmetauscherflüssigkeiten
zu filtern die in einem System zirkuliert, welches den Wärmetauscher
umfasst.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Viele
Arten von Vorrichtungen, welche Öl
zur Schmierung oder Hydraulikflüssigkeit
zum Betrieb von Hydraulikmotoren o. ä. (im Folgenden gemeinsam als Öl bezeichnet)
verwenden, benutzen Wärmetauscher,
welche auch als Ölkühler bekannt
sind, um das Öl
zu kühlen,
während
es durch das System, für
welches es verwendet wird, zirkuliert. Ein sehr weit verbreitetes
Bespiel ist ein sog. Ölkühler, der
in Fahrzeuganwendungen verwendet wird. Durch die Verwendung von Ölkühlern wird
das Öl
bei einer Temperatur gehalten, welche unter der Temperatur ist,
bei welcher eine wesentliche Abnahme der gewünschten Qualitäten auftritt,
wodurch die Lebensdauer der Anlagen, in welchen das Öl verwendet wird,
verlängert
wird.
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Es
ist selbstverständlich
sehr wünschenswert,
dass das Öl
frei von Verunreinigungen gehalten wird, die eine beschleunigte
Abnutzung der Vorrichtungen, in denen das Öl verwendet wird, fördern könnte, und
es war im Allgemeinen üblich,
einen separaten Ölfilter
in dem System vorzusehen, um kleine Partikel u. ä. aus dem Öl zu filtern, während es
innerhalb des Systems zirkuliert.
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Eine
besondere Schwierigkeit mit Systemen dieser Art liegt in der Tatsache
begründet,
dass sie in relativ unkontrollierten Bedingungen zusammengebaut
werden, und aufgrund der Vielzahl von Teilen kann dies zu Leckagen
an Punkten führen,
wo verschiedene Komponenten mit anderen verbunden werden.
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Eine
weitere Schwierigkeit liegt in der Tatsache begründet, dass wenn separate Komponenten miteinander
zusammengebaut werden, diese typischerweise mehr Raum benötigen, als
der Fall wäre, wenn
bestimmte der Komponenten integriert miteinander konstruiert wären. Dies
ist ein besonderes Problem in Fahrzeuganwendungen, wo der Raum in
einem Fahrzeugmotorraum, worin ein Ölkühler typischerweise angeordnet
ist, knapp ist.
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Ein
weiteres Problem mit Systemen nach dem Stand der Technik, welche
mehrere Komponenten verwenden, ist, dass aufgrund der Notwendigkeit von
mehr Verbindungen als nötig
wären,
wenn bestimmte der Komponenten integriert ausgebildet wären, ein
größeres Potential
für einen
unsachgemäßen Zusammenbau
vorliegt.
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Die
vorliegende Erfindung soll eines oder mehrere der obigen Probleme
lösen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist das Hauptziel der Erfindung, einen neuen und verbesserten Ölkühler mit
einem integrierten Filter zu schaffen.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, einen derartigen Ölkühler mit einem integrierten
Filter zu schaffen, der unter den hochkontrollierten Bedingungen
gebaut werden kann, die typischerweise in der Wärmetauscherherstellung vorliegen,
um somit Potentiale für Leckagen
an den Verbindungen zwischen dem Ölfilter und dem Öl-kühler zu minimieren oder zu
eliminieren, und einen kompakten Zusammenbau zu schaffen, der sehr
gut zur Verwendung in Fahrzeuganwendungen geeignet ist, als auch
einen Zusammenbau zu schaffen, der die Möglichkeiten einer unsachgemäßen Installation
reduziert, indem eine Anzahl von Verbindungspunkten durch eine integrale
Konstruktion eliminiert wird. Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine
Vielzahl von verschiedenen Konfigurationen eines integrierten Ölkühler-Filterzusammenbaus
zu schaffen, um somit eine Vielzahl von Alternativen zu schaffen,
von denen eine Alternative gewählt
werden kann, die für
eine spezifische Anwendung am besten geeignet ist.
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Es
ist auch ein Ziel der Erfindung, einen integrierten Ölkühler-Filterzusammenbau
zu schaffen, worin nur ein kleiner Teil des zirkulierenden Stroms von Öl durch
einen Filter strömt,
wobei das übrige Öl durch
den Ölkühler strömt, so dass
selbst in dem Fall einer vollständigen
Filterverstopfung eine erhebliche Menge an Öl trotzdem durch das System
strömt,
um katastrophale Systemausfälle
zu verhindern.
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Im
Allgemeinen erreicht eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wenigstens
eines der vorhergehenden Ziele in einem Ölkühler mit einem integrierten
Filter, der erste und zweite längliche, rohrförmige Sammler
in beabstandeter, paralleler Beziehung enthält. In jedem der Sammler sind
Rohrschlitze vorgesehen, wobei die Rohrschlitze in dem ersten Sammler
in Richtung der Rohrschlitze in dem zweiten Sammler weisen und mit
diesen ausgerichtet sind. Längliche
Rohre sind mit ihren Enden in ausgerichteten Rohrschlitzen in dem
ersten und zweiten Sammler eingerichtet und daran abgedichtet und
erstrecken sich zwischen den Sammlern, um eine Fluidkommunikation
zwischen diesen bereit zu stellen. Kühlrippen erstrecken sich wenigstens
zwischen benachbarten Rohren und sind in wärmetauschender Beziehung zu
diesen eingerichtet. An einem der Sammler ist ein Öleinlass
vorgesehen. Ein Ölauslass an
einem der Sammler ist ebenfalls vorgesehen. Die Sammler, die Kühlrippen
und die Rohre definieren einen Ölkühler, der
einen ölkühlenden
Strömungsweg zwischen
dem Öleinlass
und dem Ölauslass
hat. Ein Filtergehäuse
ist an dem Ölkühler montiert
und ein Ölfilterelement
ist innerhalb des Filtergehäuses
angeordnet. An dem Filtergehäuse
ist ein Einlass vorgesehen und dieser ist in Fluidkommunikation
mit dem Öleinlass
für den Ölküh ler. Es
ist ein Auslass von dem Filtergehäuse vorgesehen, um gefiltertes Öl auszugeben,
welches mit Öl
kombiniert werden soll, welches in oder aus dem Strömungsweg
zur Ölkühlung fließt. Ein
Strömungswiderstand
ist stromabwärts
von dem Ölauslass
angeordnet, um einen erheblichen Großteil des Öls, welches in den Öleinlass zugeführt wurde,
dazu zu bringen, das Filtergehäuse zu
umgehen und im Wesentlichen direkt durch den Strömungsweg zur Ölkühlung zu
strömen,
wobei nur eine kleine Minderheit an Öl, welches in den Öleinlass
zugeführt
wurde, durch das Ölfilterelement
fließt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Filtergehäuse
an einem der Sammler montiert, wie zum Beispiel an dem ersten Sammler.
In einer Ausführungsform
ist das Filtergehäuse
in einer Kopf and Kopf bzw. Ende an Ende Beziehung an dem ersten
Sammler montiert, während
in einer anderen Ausführungsform
das Filtergehäuse
Seite an Seite, in einer im Wesentlichen parallelen Beziehung an
dem ersten Sammler montiert ist. In noch einer weiteren Ausführungsform
ist das Filtergehäuse an
beiden der Sammler montiert und erstreckt sich parallel zu den Rohren.
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In
einem Aspekt ist der Öleinlass
ein Anschluss in dem ersten Sammler, und eine Leitung verbindet
den ersten Sammler mit dem Einlass des Filtergehäuses.
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Die Ölkühlungsströmung kann
in einem einzelnen Durchlauf oder mehreren Durchläufen, wie gewünscht, strömen.
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In
einem Ölkühler mit
Einzeldurchlauf kann eine separate Leitung den Ölauslass oder den Strömungsweg
zur Ölkühlung mit
dem Auslass des Filtergehäuses
verbinden, wohingegen in Konfigurationen mit Mehrfachdurchläufen die
Einlässe
und Auslässe des
Strömungswegs
zur Ölkühlung direkt
an dem Einlass und dem Auslass des Filtergehäuses verbunden sein können, oder
darin durch Leitungen verbunden sein können.
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Gem.
einem Aspekt der Erfindung wird ein Ölkühler mit integriertem Filter
geschaffen, welcher einen Öleinlass,
einen Ölauslass,
erste und zweite längliche
rohrförmige
Sammler in beabstandeter, paralleler Beziehung zueinander enthält, Rohrschlitze in
jedem der Sammler, wobei die Rohrschlitze im ersten Sammler zu den
Rohrschlitzen in dem zweiten Sammler weisen und mit diesen in Ausrichtung
sind, längliche
Röhren
ihre Enden in den Rohrschlitzen der ersten und zweiten Sammler ausgerichtet
haben und daran abgedichtet sind, und sich zwischen den Sammlern
erstrecken, um eine Fluidkommunikation zwischen denselben bereit
zu stellen, und Kühlrippen erstrecken
sich wenigstens zwischen benachbarten Rohren und sind in wärmeleitender
Beziehung mit denselben. Die Sammler, die Kühlrippen und die Rohre definieren
einen Ölkühler, der
einen Strömungsweg
zur Ölkühlung zwischen
dem Öleinlass und
dem Ölauslass
hat. Der Ölkühler mit
integriertem Filter enthält
weiter ein Filtergehäuse,
welches an dem Ölkühler montiert
ist und einen Ölfilterströmungsweg
zwischen dem Öleinlass
und dem Ölauslass
definiert, ein Ölfilterelement,
welches innerhalb des Gehäuses
in dem Ölfilterströmungsweg
angeordnet ist, und wenigstens einen Strömungswiderstand, welcher stromabwärts von
dem Öleinlass
angeordnet ist, um einen erheblichen Großteil des Öls, welches in den Öleinlass
zugeführt
wurde, dazu zu bringen, das Filtergehäuse zu umgehen und im Wesentlichen
direkt durch den Strömungsweg
zur Ölkühlung zu
strömen,
wobei nur eine kleiner Minderheit des in den Öleinlass zugeführten Öls durch
das Ölfilterelement
strömt.
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In
einem Aspekt ist das Filtergehäuse
in einer im Wesentlichen parallelen Ausrichtung zu den Rohren montiert.
In einem weiteren Aspekt ist das Filtergehäuse an beiden der Sammler und/oder
einer Komponente in dem Ölkühler montiert,
welche sich zwischen den Sammlern erstreckt.
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In
einem Aspekt enthält
das Filtergehäuse eine
Kammer, um das Ölfilterelement
aufzunehmen und einen Ölrückführdurchgang,
welcher sich parallel zu der Kammer erstreckt, zwischen dem Ölfilterströmungsweg
und dem Ölauslass.
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Gem.
einem Aspekt enthält
das Filtergehäuse
ein Aluminiumprofil, und der Ölrückführdurchgang und
die Kammer zur Aufnahme des Ölfilterelements sind
in dem Aluminiumprofil eingeformt.
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In
einem Aspekt erstreckt sich ein Rohr zwischen einer stromabwärts gelegenen Öffnung in
dem Filtergehäuse
und einer stromabwärts
gelegenen Öffnung
in einem der Sammler, und ein weiteres Rohr erstreckt sich von dem Öleinlass
zu dem Filtergehäuse,
um die kleine Minderheit von Öl
dorthin zu lenken.
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Gem.
einem Aspekt ist das Filtergehäuse
an der Komponente des Ölkühlers montiert,
welche sich zwischen den Sammlern erstreckt, und die Komponente
enthält
ein Seitenteil, welches sich parallel zu den Rohren erstreckt.
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In
einem Aspekt ist das Filtergehäuse
direkt an jedem der Sammler montiert. In einem weiteren Aspekt ist
ein offenes Ende eines der Sammler direkt mit einer Öffnung in
dem Filtergehäuse
verbunden, und ein offenes Ende des anderen der Sammler ist direkt
mit einer weiteren Öffnung
in dem Filtergehäuse
verbunden.
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In
einem Aspekt enthält
der wenigstens eine Strömungswiderstand
eine Öffnung,
welche in Nachbarschaft zu einem stromabwärts gelegenen Ende des Filtergehäuses angeordnet
ist.
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Gem.
einem Aspekt enthält
der wenigstens eine Strömungswiderstand
wenigstens eine Öffnung, welche
in Nachbarschaft mit einem stromaufwärts gelegenen Ende des Filtergehäuses angeordnet
ist.
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In
einem Aspekt enthält
der wenigstens eine Strömungswiderstand
wenigstens eine Öffnung,
welche benachbart zu einem stromabwärts gelegenen Ende des Filtergehäuses angeordnet
ist, und wenigstens eine Öffnung,
welche benachart zu einem stromaufwärts gelegenen Ende des Filtergehäuses angeordnet
ist.
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Gem.
einem Aspekt der Erfindung ist ein Ölkühler mit integriertem Filter
vorgesehen, welcher einen Öleinlass
beinhaltet, einen Ölauslass,
erste und zweite längliche
rohrförmige
Sammler in beabstandeter, paralleler Ausrichtung, Rohrschlitze in
jedem Sammler, wobei die Rohrschlitze in dem ersten Sammler in Richtung
der Rohrschlitze in dem zweiten Sammler weisen und mit diesen ausgerichtet
sind, wobei längliche
Rohre mit ihren Enden in ausgerichteten Rohrschlitzen in den ersten
und zweiten Sammlern eingerichtet und daran abgedichtet sind, wobei sich
die Rohre zwischen den Sammlern erstrecken, um eine Fluidkommunikation
zwischen denselben bereit zu stellen, und wobei sich Kühlrippen
zwischen wenigstens benachbarten Rohren erstrecken und in wärmeleitender
Beziehung mit diesen sind. Die Sammler, die Kühlrippen und die Rohre definieren
einen Ölkühler, der
einen Strömungsweg
zur Ölkühlung zwischen
dem Öleinlass
und dem Ölauslass
hat. Der Ölkühler mit
integriertem Filter enthält
weiter ein Filtergehäuse,
welches an dem Ölkühler montiert
ist, ein Ölfilterelement,
welches innerhalb des Filtergehäuses
angeordnet ist, und wenigstens ein Strömungswiderstandselement in
dem Filtergehäuse.
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Das
Filtergehäuse
definiert einen Ölfilterströmungsweg
zwischen dem Öleinlass
und wenigstens einem der ersten und zweiten Sammler, und ein Ölfilterbypassströmungsweg
zwischen dem Öleinlass und
dem wenigstens einen der ersten und zweiten Sammler. Das Ölfilterelement
ist in dem Ölfilterströmungsweg
angeordnet. Das wenigstens eine Strömungswiderstandselement verursacht,
dass ein erheblicher Großteil
des Öls,
welches in den Öleinlass zugeführt wurde,
das Ölfilterelement
umgeht, indem es durch den Bypassströmungsweg des Ölfilters strömt, wobei
nur eine kleine Minderheit des Öls,
welches in den Öleinlass
zugeführt
wurde, durch das Ölfilterelement über den Ölfilterströmungsweg
strömt.
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In
einem Aspekt enthält
das wenigstens eine Strömungswiderstandselement
eine Öffnungsplatte, wobei
die Öffnungsplatte
wenigstens eine ölsteuernde Öffnung in
dem Strömungsweg
enthält,
welcher den Ölfilter
umgeht. In einem weiteren Aspekt ist die Öffnungsplatte stromabwärts von
dem Ölfilterelement
angeordnet.
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Die
Erfindung betrifft verschiedene neue Mittel, um das Filtergehäuse an einem
Sammler des Ölkühlers zu
montieren, verschiedene neue tragende Strukturen, um einen Filter
innerhalb des Filtergehäuses
anzuordnen, und einen verbesserten Verschluss für das Filtergehäuse.
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Andere
Ziele und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine etwas schematische, perspektivische Ansicht eines Ölkühler-Filterzusammenbaus mit
Einzeldurchlauf welcher gem. der Erfindung hergestellt wurde;
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2 ist
eine ähnliche
Ansicht, aber mit einer alternativen Einzeldurchlaufkonstruktion;
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3 ist
eine zu 1 und 2 ähnliche Ansicht,
aber von einer Ausführungsform
der Erfindung mit Mehrfachdurchlauf;
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4 ist
eine vergrößerte, fragmentarische, geschnittene
Ansicht, welche eine Verbindung zwischen dem Auslass des Strömungswegs
zur Ölkühlung und
dem Auslass des Filtergehäuses
illustriert, wie sie in der in 3 gezeigten
Ausführungsform angewandt
ist, und wie sie in einer etwas modifizierten Form mit der in 5 gezeigten
Ausführungsform
angewandt ist;
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5 ist
eine ähnliche
Ansicht wie in 1 bis 3, aber
von einer weiteren Ausführungsform eines Ölkühler/Filter-Zusammenbaus
mit Mehrfachdurchlauf;
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6 ist
eine vergrößerte, fragmentarische, Explosionsansicht,
welche eine etwas schematische Ansicht der Verbindung des Filtergehäuseausgangs mit
dem Ausgang des Strömungswegs
zur Ölkühlung enthält;
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7 ist
eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform
mit Mehrfachdurchlauf;
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8 ist
eine Ansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform mit Mehrfachdurchlauf,
welche zwei Filtergehäuse
verwendet.
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9 ist
eine fragmentarische Ansicht eines Sammlers mit einem Filtergehäuse, welches
daran mittels einer bevorzugten Art von Montagemittel angebaut ist,
und zusätzlich
einen bevorzugten Verschluss für
das Filtergehäuse
illustriert;
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10 ist
eine vergrößerte Ansicht
der in 9 illustrierten Komponenten, in Explosionsansicht
gezeigt;
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11 ist
ein vertikaler Schnitt von einem Sammler und dem Filtergehäuse der
in 9 gezeigten Ausführungsform;
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12 ist
eine fragmentarische Draufsicht auf die Ausführungsform von 9;
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13 ist
ein fragmentarischer vertikaler Schnitt entlang der Linie 13-13
von 12;
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14 ist
eine Frontalansicht einer weiteren Ausführungsform eines Ölkühler-Filterzusammenbaus,
welcher gem. der Erfindung hergestellt wurde, wobei Teile im Schnitt
gezeigt sind;
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15 ist
eine vergrößerte, perspektivische, fragmentarische
Ansicht, wobei Teile eines Teils der Struktur der in 14 gezeigten
Ausführungsform
im Schnitt gezeigt sind;
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16 ist
ein fragmentarischer, vertikaler Schnitt einer alternativen Ausführungsform
für die Montage
und Fluidverbindung zwischen dem Filter und einem Sammler der in 14 gezeigten
Ausführungsform;
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17 ist
eine fragmentarische, perspektivische Ansicht von einer Form einer
Konstruktion eines Filterelementsitzes, die beim Ausüben der
Erfindung genutzt werden kann;
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18 ist
eine zu 17 ähnliche Ansicht, zeigt aber
eine modifizierte Ausführungsform
der Filtersitzstruktur;
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19 ist
eine zu 17 und 18 ähnliche
Ansicht, zeigt aber noch eine weitere modifizierte Ausführungsform
der Filtersitzstruktur;
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20 ist
eine zu 17 bis 19 ähnliche
Ansicht, aber von einer weiteren Ausführungsform der Filtersitzkonstruktion;
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21 ist
eine perspektivische Ansicht von einem weiteren Ölkühler mit integriertem Filter,
welcher die vorliegende Erfindung realisiert;
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22 ist
eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ölkühlers mit integriertem Filter,
welcher die vorliegende Erfindung realisiert;
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23 ist
eine perspektivische Ansicht, wobei einige Komponenten nur teilweise
gezeigt sind, von noch einem weiteren Ölkühler mit integriertem Filter,
welcher die vorliegende Erfindung realisiert;
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24 ist
eine entlang von Linie 24-24 in 23 genommene
Ansicht;
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25 ist
eine perspektivische Ansicht von noch einem weiteren Ölkühler mit
integriertem Filter, welcher die vorliegende Erfindung realisiert;
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26 ist
eine entlang von Linie 26-26 in 25 genommene
Ansicht;
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27 ist
eine geschnittene Ansicht, welche von Linie 27-27 in 26 genommen
ist;
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28 ist
eine perspektivische Explosionsansicht des Ölkühlers mit integriertem Filter
von 25;
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29 ist
eine etwas schematische Draufsicht von noch einem weiteren Ölkühler mit
integriertem Filter, welcher die vorliegende Erfindung realisiert.
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30 ist
eine vergrößerte Ansicht,
gesehen von Linie A-A in 30, welche
eine Öffnungsplatte
des Zusammenbaus zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Während die
Erfindung hierin häufiger
hinsichtlich eines integrierten Ölkühler-Filterzusammenbaus
zur Verwendung in Fahrzeugen beschrieben werden wird, soll es ausdrücklich klar
gestellt werden, dass die Erfindung nicht derart begrenzt ist. Dieselbe
kann in jeder Anwendung verwendet werden, wo ein Schmieröl oder eine
Hydraulikflüssigkeit
o. ä. während des
Betriebs des Systems Kühlung
benötigt und
wo es zusätzlich
wünschenswert
ist, die Flüssigkeit
zu filtern. Dementsprechend ist keine Begrenzung auf eine spezielle
Anwendungsumgebung oder bestimmte Zusammensetzungen oder Art von
Wärmetauscherfluid,
welches gekühlt
und gefiltert wird, beabsichtigt, es sei denn, es ist ausdrücklich in
den beigefügten
Ansprüchen
angegeben.
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Alle
Komponenten von Ölkühler-Filterzusammenbauten,
welche gem. der Erfindung hergestellt sind, sind üblicherweise
aus Metall gebildet, mit der Ausnahme des Filterelements und elastischen Dichtungen,
wo benötigt.
Im Allgemeinen ist Aluminium ein bevorzugtes Metall, aufgrund seiner
hohen thermischen Leitfähigkeit,
relativ ökonomischen
Kosten, geringem Gewicht und der Lötfähigkeit. Der letzte Faktor
stellt einen stabilen Zusammenbau sicher und exzellente Abdichtung
der Schnittstellen von verschiedenen Verbindungen zwischen Komponenten, durch
welche eine Wärmetauscherflüssigkeit
strömt. Außerdem,
da verwendete konventionelle Lötprozesse
genau gesteuert werden und eine Inspektion der fertigen Produkte
einfach durchgeführt
werden kann, ist die Wahrscheinlichkeit, ein defektes Produkt herzustellen
und abzuliefern, praktisch null.
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Nun
Bezug nehmend auf 1, ist eine Ausführungsform
eines Ölkühler-Filterzusammenbaus mit
Einzeldurchlauf dargestellt, und der Zusammenbau enthält erste
und zweite, im Wesentlichen zylindrische, rohrförmige Sammler 10 bzw. 12.
Die Sammler 10 und 12 haben ausgerichtete Rohrschlitze
(in 1 nicht abgebildet), um längliche, abgeflachte Rohre 14 aufzunehmen.
Die Enden der abgeflachten Rohre sind in den Rohrschlitzen in beiden der
Sammler 10 und 12 aufgenommen und daran angelötet, um
einen mechanischen Zusammenbau als auch eine Dichtung zu schaffen.
Zur zusätzlichen Stärkung können Seitenplatten 16 an
beiden Seiten des Kerns angeordnet sein und Kühlrippen, üblicherweise sich schlängelnde
Kühlrippen
bzw. Serpentinenrippen 18, erstrecken sich zwischen benachbarten
Rohren 14 und benachbarten Seitenplatten 16, nahe
der Seiten des Kerns. Allerdings können, falls gewünscht, auch
plattenförmige
Kühlrippen
verwendet werden.
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Der
erste Sammler 10 nimmt an einem Ende 20 desselben
einen rohrförmigen
Einlassanschluss 22 auf. Das entgegengesetzte Ende des
ersten Sammlers 10 ist auf bekannte Weise, wie z. B. durch einen
Stopfen, abgedichtet und in 1 nicht
gezeigt.
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Der
zweite Sammler 12 enthält
einen Auslassanschluss 24 an einem Ende 26 desselben.
Das entgegengesetzte Ende ist durch einen Stopfen auf bekannte Weise
abgedichtet.
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Ein
längliches,
rohrförmiges
Filtergehäuse 28 ist
Seite an Seite mit dem ersten Sammler 10 und im Allgemeinen
parallel dazu angeordnet. Das Filtergehäuse 28 ist zylindrisch
und in der in 1 gezeigten Ausführungsform
an dem ersten Sammler 10 mittels eines Paars von beabstandeten
Sattelblöcken 30 und 32 montiert.
Der Sattelblock 30 enthält
eine innere Leitung oder einen Anschluss 34, welcher mit
einem Ende in Fluidkommunikation mit dem Inneren des ersten Sammlers
steht, über
eine Öffnung 36 in der
Wand des ersten Sammlers 10 und eine Öffnung 38 in einer
Wand in dem Filtergehäuse 10.
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Innerhalb
eines im Wesentlichen zylindrischen Hohlraums 39 des Filtergehäuses 28 ist
ein längliches
Filterelement 40 eingerichtet, welches einen im Wesentlichen
zylindrischen Aufbau hat und ein offenes Zentrum 42. Eine
entfernbare Kappe 44, welche detaillierter später beschrieben
werden wird, bietet einen Zugang zu dem Inneren des Filtergehäuses 28,
um das Filterelement 40 einzusetzen und zu entfernen, um
es zu ermöglichen,
dass dasselbe gewechselt oder zur Reinigung etc. entfernt werden kann.
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Im
Allgemeinen wird das Filterelement 40 locker innerhalb
des Gehäuses 28 sitzen,
wenn die Kappe 44 nicht vorhanden ist. Wenn die Kappe allerdings
angebracht ist, wird das Filterelement fest in einer vorbestimmten
Position innerhalb des Gehäuses 28 gehalten
sein. Somit kann zu kühlendes
und zu filterndes Öl
in den Zusammenbau über
den Einlassanschluss 22 eintreten, um in den ersten Sammler 10 einzutreten
und durch die Rohre 14 zu dem zweiten Sammler 12 zu
strömen,
um dann zu dem Auslassanschluss 24 zu strömen. Zusätzlich kann
das Öl durch
die Leitung 34 zu dem Inneren des Filtergehäuse 28 an
der radialen äußeren Seite
des Filterelements 40 strömen. Dann kann es durch das
Filterelement zu dem hohlen Zentrum 42 strömen und
von dem Grund des Filterelements 40, wie durch einen Pfeil 46 angedeutet,
austreten.
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Ein
geeigneter Sitz- und Abstandhalter (in 1 nicht
abgebildet, aber detaillierter im Folgenden beschrieben) kann in
dem unteren Ende des Filtergehäuses 28 angeordnet
werden, so dass Öl,
welches in das Filtergehäuse 28 über den
Anschluss 38 eintritt, nicht über das untere Ende des Filters 42 hinwegströmen kann,
sondern gezwungen wird, durch den Filter 40 zu dem hohlen
Zentrum 42 desselben zu strömen.
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Ein
Rückführrohr 48 erstreckt
sich von dem Auslassanschluss 24 zu dem Filtergehäuse 28,
um sich darin an einem Punkt unter dem Ende des Filters 40 und
dem Abstandshalter (nicht abgebildet) zu entleeren, um sich mit
dem durch den Pfeil 46 dargestellten Strom zu kombinieren.
Ein Sattelblock 50 an dem unteren Ende des Filtergehäuses 28 enthält einen
internen Durchgang 52, welcher in Fluidkommunikation mit
dem unteren Ende des Gehäuses 28 steht
und den kombinierten Strom aufnimmt, welcher dann einem Auslassrohr 54 zugeführt wird.
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Ein
Strömungswiderstand
ist in dem Teil des Kreislaufs vorgesehen, welcher sich von dem
ersten Sammler durch das Filtergehäuse 28 zu dem Punkt erstreckt,
wo sich der Auslassstrom von der Leitung 48 und der Filterstrom,
welcher durch den Pfeil 46 dargestellt wird, wieder zu
vereinigen. Der Widerstand ist derart ausgebildet, dass etwa 10
% des Öls, welches
in den Einlassanschluss 22 eintritt, durch das Filterelement 40 strömt, während etwa
90 % des so eintretenden Öls
durch den Ölkühler strömt, welcher
durch die Sammler 10, 12, Rohre 14 und
Kühlrippen 18 definiert
ist. Der Strömungswiderstand kann
vielfältig
ausgebildet sein. Zum Bespiel kann durch entsprechendes Auswählen der
Querschnittsfläche
des Durchgangs 34 der gewünschte Strömungswiderstand erreicht werden.
Alternativ könnte eine
separate Öffnung
verwendet werden. In manchen Fällen
kann der durch das Filterelement 40 auf die Strömung ausgeübte Widerstand
selbst ausreichend sein, um die gewünschte Aufteilung zu erreichen.
Als noch eine weitere Alternative kann eines der Rohre 14 als
ein Strömungswiderstand
dienen. Eine Bezugnahme auf einen Strömungswiderstand soll somit
nicht eine bestimmte Struktur bedeuten, da es viele Optionen gibt,
um den gewünschten
Widerstand zu erreichen, inklusive der drei oben erwähnten Punkte.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Ölkühlers/Filters
mit Einzeldurchlauf welcher gem. der Erfindung hergestellt ist.
Um es kurz zu halten werden gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen
versehen und nicht erneut beschrieben.
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In
der Ausführungsform
von 2 ist der Sattelblock 50 weggelassen
und das Rohr 48 erstreckt sich durch ausgerichtete Öffnungen 56 (von denen
nur eine gezeigt ist) in entgegengesetzte Teile der Wand des Filtergehäuses 28,
um sich von der Seite desselben entgegengesetzt zu dem Ausgangsanschluss 24 zu
erstrecken und eine Verlängerung 58 zu
bilden, welche dieselbe Funktion hat wie das Auslassrohr 54.
Eine Öffnung 60 kann
an einer Stelle in ein Teil von Leitung 48 geschnitten
werden, die innerhalb des Filtergehäuses 28 angeordnet
sein wird, um ein Zugangsmittel für gefiltertes Öl zu schaffen, wie
durch einen Pfeil 62 angezeigt, welches durch das Filtergehäuse 28 und
das Filterelement 40 darin strömt (in 2 nicht
abgebildet). Somit vereinigen sich die Ströme des gekühlten Öls und des gefilterten Öls wieder
an der Öffnung 60.
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Bezug
nehmend auf 3, ist ein Ölkühler/Filterzusammenbau mit
Mehrfachdurchläufen dargestellt.
Genauer gesagt ist der Ölkühler eine
Einheit mit zwei Durchläufen
und, um dies zu erreichen, ist eine Trennwand 64 auf halbem
Wege entlang der Länge
des ersten Sammlers 10 angeordnet, so dass durch den Einlass 22 eintretendes Öl in einen
oberen Bereich 66 des ersten Sammlers 10 strömt, und
dann durch die Rohre 14 zu dem zweiten Sammler 12.
Das Öl
strömt
dann darin nach unten und kehrt durch die Rohre 14 an der
unteren Seite der Trennwand 64 zu einem unteren Bereich 68 des
ersten Sammlers 10 zurück.
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In
dieser Ausführungsform
ist das untere Ende des Filtergehäuses 28 an dem ersten
Sammler 10 mittels eines Sattelblocks 70 montiert,
welcher im Wesentlichen identisch zu dem Sattelblock 30 konstruiert
sein kann, d. h., derselbe enthält
einen internen Durchgang 34 in Fluidkommunikation mit sowohl dem
Inneren des unteren Bereichs 68 des ersten Sammlers 10 als
auch dem unteren Teil des Filtergehäuses 28.
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Nun
Bezug nehmend auf die 4, sind die Details des unteren
Endes des Filtergehäuses 28 und
des ersten Sammlers 10 detaillierter abgebildet. Das Filtergehäuse 28 ist
durch eine Kappe 72 verschlossen und an einer Stelle gerade über den
entgegengesetzten Öffnungen 38 und 56 in
dem Gehäuse 28 ist
ein schneckenförmiger
(slug-like seat) Sitz 74 eingerichtet. Der Sitz 74 enthält einen
zentralen Vorsprung 76, der eine Öffnung 78 hat, die
in dem hohlen Zentrum 42 des Filterelements 40 angeordnet
ist, welcher dazu dient, das untere Ende des Filterelements 40 innerhalb
des Gehäuses
zu zentrieren und einen Kurzschluss von nicht gefiltertem Öl in einen kreisförmigen Raum 80 zu
verhindern, welcher radial auswärts
von dem Filterelement 40 innerhalb des Filtergehäuses 28 vorliegt.
Somit wird eine Mischkammer 81 zwischen der Kappe 72 und
dem Sitz 74 gebildet.
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Gekühltes Öl, welches
zu dem ersten Sammler 10 durch den zweiten Durchlauf zurückgeführt wurde,
tritt in den Raum 80 über
die Öffnungen 36, 38 und
die Leitung oder den Durchgang 34 ein, um sich mit gefiltertem Öl zu mischen,
welches die Kammer 80 durch Öffnung 78 in dem Sitz 74 eintritt.
Das wieder vereinigte Öl
wird dem System dann über
den Anschluss 56 und das Filtergehäuse 28 und die Auslassleitung 54 zurückgeführt.
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Wie
mit allen schon beschriebenen Ausführungsformen und denen, die
noch beschrieben werden, ist es bevorzugt, dass ein erheblicher
Großteil des Öls durch
den Ölkühler ungefiltert
strömt,
wobei etwa 10 % oder weniger des Öls gefiltert wird, bevor es
mit dem gekühlten Öl wieder
vereinigt wird. Daher enthalten die Ausführungsformen von 3 und 4,
genau wie die Ausführungsformen
von 1 und 2, einen Strömungswiderstand zwischen dem
Einlass des Filtergehäuses
und dem Auslass des Filtergehäuses,
um die gewünschte
Strömungsbalance
zu erreichen.
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Falls
gewünscht,
können
andere Verhältnisse
gewählt
werden. Allerdings ist für
viele Verwendungen ein 90/10 Verhältnis wünschenswert. Sollte z. B. das
Filterelement 40 verstopfen o. ä. und eine Ölströmung durch das Filtergehäuse 28 enden,
oder erheblich reduziert werden, würde immer noch 100 % des Öls dem System
zur Verfügung
stehen und dadurch katastrophale Geräteausfälle verhindert, insbesondere
dort, wo das Öl
zur Schmierung verwendet wird.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Ölkühler/Filterzusammenbaus
mit Mehrfachdurchlauf insbesondere einem Zweifachdurchlauf. In dieser
Ausführungsform
sind der Sattelblock 52 und der Auslassanschluss 54 weggelassen,
während
der Sattelblock 70 mit seiner inneren Leitung beibehalten wird.
Das untere Ende des ersten Sammlers 10 ist mit einem Auslassanschluss 82, ähnlich dem Einlassanschluss 22,
versehen. Dadurch wird gefiltertes Öl, welches durch das Filtergehäuse 28 strömt, mit
gekühltem Öl in dem
unteren Bereich 68 des ersten Sammlers 10 wieder
vereinigt und dem System durch den Auslassanschlusses 82 wieder
zurückgeführt.
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6 ist
eine Explosionsansicht, welche bestimmte Details der in 5 gezeigten
Ausführungsform
an der Auslassseite derselben darstellt, als auch die Art des Sattelblocks 70 und
Sitzes 74.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, die einen Kombinationssattelblock verwendet, und einen
Sitz 84 statt der zwei Sattelblöcke 52 und 70,
die in der Ausführungsform
von 3 verwendet werden. In dieser Ausführungsform
enthält
der Sattelblock 84 eine kreisförmige Aussparung 86,
welche das untere Ende des Filtergehäuses 28 aufnimmt.
Der Boden der Aussparung 86 dient als Sitz 74 (4)
und ein Durchgang 88 erstreckt sich durch den Boden der
Aussparung 86 zu einem Anschluss 90, welcher in
Fluidkommunikation mit dem unteren Ende 68 des ersten Sammlers 10 und
auch mit dem Auslassrohr 54 steht. Somit dient der Boden der
Aussparung 86 als ein Sitz, um einen Kurzschluss von ungefiltertem Öl zu dem
Auslass zu verhindern, während
gefiltertes Öl
durch den Durchgang 88 zu dem Anschluss 90 strömen kann,
um sich mit gekühltem Öl zu mischen
und den Zusammenbau über
das Auslassrohr 54 zu verlassen.
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Die
Verwendung des Sattelblocks 84 hat einige Vorteile gegenüber dem
in 4 gezeigten Zusammenbau, da nur ein Teil benötigt wird,
um die Funktionen des Sattelblocks 50, des Sattelblocks 70, der
Kappe 72 und des Sitzes 74 bereit zu stellen.
Somit wird der Zusammenbau von Komponenten erheblich vereinfacht.
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8 zeigt
eine weitere Ausführungsform ähnlich der
in 7 gezeigten. Allerdings wird in dieser Ausführungsform
ein Sattelblock 92 statt des Sattelblocks 84 verwendet.
Der Sattelblock 92 ist gegenüber dem von Sattelblock 84 etwas
vergrößert und enthält zwei
der Aussparungen 86 in einer Seite an Seite Beziehung, so
dass zwei Filtergehäuse 28 darin
ungefähr
parallel installiert werden können.
Somit können
zwei Filterelemente verwendet und die Filterkapazität erhöht werden.
Natürlich
muss auch der in der Ausführungsform
von 7 verwendete Sattelblock 30 ersetzt werden,
so wie mit einem Sattelblock 94, der eine Fluidkommunikation
mit sowohl den Filtergehäusen 28 als
auch dem oberen Bereich 66 des ersten Sammlers 10 herstellt.
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Während die
Verwendung von Sattelblöcken,
wie den oben beschriebenen Sattelblöcken, eine Reihe von Vorteilen
beim Produktzusammenbau bietet, können sie in einigen Fällen relativ
teuer sein, da eine Bearbeitung nötig ist, um Anschlüsse, Leitungen
und Aussparungen darin zu formen, wo sie benötigt sind. Es kann auch notwenig
sein, den Sattelblock mittels Löten
zu verkleiden oder andere Komponenten mittels Löten zu verkleiden, um mit diesen Sattelblöcken verbunden
zu werden, die ansonsten keine Verkleidung durch Löten benötigen würden, wodurch
die Kosten erhöht
werden. Weiter kann es in manchen Zusammenbauarbeiten notwendig
sein, den Sattelblock in der gewünschten
Position mittels einer Heftschweißung zu fixieren, um ihn während eines
Lötvorgangs
an seiner Position zu halten.
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9–11 zeigen
ein Montagemittel, das viele dieser Nachteile eliminiert. Insbesondere
wird ein relativ dünner
Streifen 100 aus Metall, typischerweise Aluminium, bereit
gestellt, in dem er mit alternierenden, entgegengesetzt gerichteten
konkaven Bereichen geprägt
ist, wie in 9 und 10 gezeigt.
Die konkaven Bereiche 102, 104 sind zu dem ersten
Sammler 10 gerichtet, während
die konkaven Bereiche 106, 108 zu dem Filtergehäuse 28 gerichtet sind.
Der Radius der Krümmung
der Bereiche 102, 104 passt zu dem des ersten
Sammlers 10, während der
Radius der Krümmung
der Bereiche 106, 108 zu dem des Filtergehäuses 28 passt.
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Der
oberste konkave Bereich 102 enthält einen Anschluss 110,
welcher von einem umlaufenden Flansch oder Kragen 112 umgeben
ist. Wie es am besten in 11 gesehen
werden kann, ist der Flansch 112 so dimensioniert, um gut
in eine Öff nung 114 zu
passen, welche durch einen Flansch 115 umgeben ist, in
der Seite des ersten Sammlers 10, gegenüber den Rohren 14.
Das Filtergehäuse 28 enthält einen
Einlassanschluss 116, welcher wiederum durch einen umlaufenen
Flansch oder Kragen 118 umgeben ist, welcher dimensioniert
ist, um gut innerhalb des Anschlusses 110 aufgenommen zu
werden. Somit wird ein Mittel zur Fluidkommunikation von dem ersten
Sammler 10, welcher zu dem Einlass 22 benachbart
ist, zu dem Inneren des Filtergehäuses 28 erreicht.
Die Flansche 112, 115 und 118 werden durch
Pressen, Stanzen oder Kerben geformt.
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Ein
separates Auslassteil 119 kann gegen den Flansch 118 angeordnet
sein, um den gewünschten
Strömungswiderstand
zu schaffen, da die Größe der Anschlüsse 110, 116 und
die Öffnung 114 eine
Funktion des äußeren Durchmessers
ihrer entsprechenden Flansche 112, 115 und 118 sein
werden.
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Zum
Zusammenbau ist es nur notwendig, den Streifen wie eine Montageklammer 100 an
dem ersten Sammler 10 anzuwenden, so dass der Flansch 112 in
die Öffnung 114 eintritt
und dann das Filtergehäuse 28 an
dem streifenähnlichen
Montageklammer 100 anzuwenden, so dass der Flansch 116 in
den Anschluss 110 eintritt. Klammern, die integriert mit
der streifenähnlichen
Montageklammer 100 ausgebildet sein können, aber in den Zeichnungen
nicht abgebildet sind, können
verwendet werden, um sich zum Zwecke des Zusammenbaus während des
Lötens
sowohl an dem ersten Sammler 10 als auch an dem Filtergehäuse 28 anzurasten.
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Im üblichen
Fall wird die Außenseite
des ersten Sammlers 10 eine Lötverkleidung tragen, die verwendet
wird, um abgedichtete Verbindungen mit den Enden der Rohre 14 zu
bilden. Vorzugsweise, um Kosten zu minimieren, wird das Filtergehäuse 28 allerdings
nicht lötverkleidet.
Um den Zusammenbau zu unterstützen,
ist die streifenähnliche
Montageklammer 100 nur an einer Seite lötverkleidet, nämlich auf
der Seite, welche zu dem Filtergehäuse 28 weist. Somit
wird eine Lötverkleidung
an dem ersten Sammler eine Bindung mit den Bereichen 102, 104 bilden,
und die Lötverkleidung
an der Seite des Montageelements 100, welches von dem ersten
Sammler 10 entfernt ist, wird sich mit dem Filtergehäuse 28 verbinden,
um dieses an seiner Lage zu halten. Indem die Öffnung 110 und der
Kragen 112 in der bestimmten, in den Zeichnungen abgebildeten
Richtung ausgebildet werden, wird das Lötverkleidungsmaterial an der
Innenseite des Flansches 112 sein, um sich schnell mit
der äußeren Oberfläche des
Flansches 118, welcher den Anschluss 116 umgibt,
zu verbinden und sich gegen diese abzudichten. Auf ähnliche
Weise wird die Lötverkleidung
an dem Sammler 10 an der Innenseite des Flansches 115 sein,
um eine gute Dichtung und Verbindung mit dem Flansch 112 an
der Klammer 100 zu bilden. Selbstverständlich werden die Kosten des
Lötverkleidens von
Komponenten reduziert, da nur eine Seite der Klammer 100 lötverkleidet
werden muss und keine irgendwie geartete Lötverkleidung an dem Filtergehäuse 28 benötigt wird.
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10, 12 und 13 zeigen
auch eine neue Struktur zum Bereitstellen der entfernbaren Kappe,
die schematisch irgendwo bei 44 dargestellt ist. Insbesondere
ist das obere Ende 120 des Filtergehäuses leicht nach außen aufgeweitet
und, wie am besten in 13 zu sehen, enthält es eine nach
innen gerichtete, umlaufende Lippe 122 von einem Durchmesser,
welcher nur etwas geringer ist als der innere Durchmesser des Filtergehäuses 28 an dem
aufgeweiteten Ende 120. Eine stopfenförmige Kappe 124 passt
gut in das obere Ende des Gehäuses 28,
welches wiederum mit zwei beabstandeten, umlaufenden, radial nach
innen öffnenden
Nuten 126 versehen ist, welche O-Ringdichtungen 128 aufnehmen,
um eine gute Dichtung an dieser Stelle zu schaffen. Ein entfernbarer
C-förmiger
Sprengsicherungsring 130 ist unterhalb der Lippe 112 angeordnet und
oberhalb des Stopfens 124, um denselben sicher an seinem
Platz zu halten.
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Der
Stopfen 124, gegenüber
dem Sicherungsring 130, enthält vorzugsweise eine Feder 134, die
gegen ein Endstück 136 an
dem Filterelement 40 angelagert ist, um das Filterelement 40 fest
nach unten gegen den zuvor beschriebenen Sitz zu zwingen. Das Endstück 136 enthält auch
einen Vorsprung 138, der sich in das offene Zentrum 42 des
Filterelements 40 erstreckt, um das Filterelement 40 richtig
inner halb des Gehäuses 28 auszurichten
und einen Kurzschluss der Fluidströmung zu verhindern.
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Eine
weitere Ausführungsform
ist in 14 dargestellt. In dieser Ausführungsform
ist das Filtergehäuse
wieder relativ zylindrisch, aber es enthält ein unteres Ende 140,
welches mit dem oberen Ende eines Ölsteueranschlusses 142 verbunden
ist, welcher wiederum an dem oberen Ende des ersten Sammlers 10 montiert
ist. Der Anschluss 142 enthält einen Anschluss 144,
mit welchem der Einlassanschluss 22 verbunden sein kann.
In dieser Ausführungsform wird
das einkommende Öl
wie vorher in zwei Ströme dividiert.
Ein Strom, welcher den erheblichen Großteil des Öls bildet, wird in der Richtung
von Pfeil 156 zu dem Inneren des ersten Sammlers 10 geführt und durch
die Rohre 14 zu dem Sammler 12 und dann zu der
Auslassleitung 48. Der andere Strom strömt in der Richtung eines Pfeils 148 zu
dem kreisförmigen Raum
zwischen der Außenwand
des Filterelements 40 und der Innenwand des Filtergehäuses 28,
um letztendlich durch das Filterelement 40 zu strömen und
durch das offene Zentrum 42 durch eine Öffnungskonstruktion 150 abzusteigen
und zurück
zu dem ersten Sammler 10. Wie am besten in 15 zu sehen,
sind die Strömung
zu dem Inneren des Sammlers 10, welche durch den Pfeil 146 dargestellt ist,
und die Strömung
die durch das Filtergehäuse 28 strömt, welche
durch den Pfeil 148 dargestellt ist, durch ein Trennmittel 152 getrennt.
Das Trennmittel 152 enthält ein erstes Teil 154,
welches länglich
ist und von dem Boden eines Sitzes 156 für das Filterelement 40 herunterhängt, um
sich in den ersten Sammler 10 zu einer Stelle, zwischen
die ersten obersten und die zweiten obersten Rohre 14 zu
erstrecken. Das oberste Rohr 14 erhält die zusätzliche Bezeichnung 158 zur
Klarheit.
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Das
Trennelement 154 endet an seinem unteren Ende, wie oben
erwähnt,
an einer Stelle zwischen zwei Rohren 14, und an dieser
Stelle erstreckt sich ein Querstück 160 in
das Rohr, ähnlich
einem halben Leitblech, um sich gegen das Innere des Sammlers 10 und
auch gegen das Ende des Trennelements 154 abzudichten.
Somit sind die zwei Strömungen
isoliert, und in dieser Ausführungsform
wird der geringere Prozentsatz des Öls, welches Öl durch den
Pfeil 148 dargestellt ist, und durch das Filtergehäuse 28 gerichtet
ist, wieder durch den ersten Sammler 10 zurückgeführt, um
durch das oberste Rohr 158 zu dem zweiten Sammler 12 zu
strömen, um
sich mit dem gekühlten Öl zu Mischen,
welches durch die übrigen
der Rohre 14 strömt.
Somit wird in dieser Ausführungsform
der kleinere Anteil des gefilterten Öls auch gekühlt, indem es durch den Ölkühlerteil
der Struktur strömt
und der kleine, freie Strömungsbereich
des Rohrs 148, in Verhältnis
zu dem der verbleibenden Rohre 14, dient als ein Strömungswiderstand
für das
gefilterte Öl.
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16 zeigt
eine alternative Ausführungsform
die dasselbe erreicht. In dieser Ausführungsform ist das zweiteilige
Trennmittel 152 der Ausführungsform der 15 durch
ein einzelnes, integriertes Trennmittel 170 ersetzt, welches
ein Montageende 172 enthält, welches durch ein geeignetes
Mittel an der Öffnungskonstruktion 150,
an dem oberem Ende derselben eingerichtet ist, und einen länglichen Trennbereich 174,
der sich nach unten in den ersten Sammler 10 erstreckt, über wenigstens
das Rohr 158 hinweg, um in einem Querbereich 176 zu
enden. Die Seiten des Trennmittels 170 sind an dem Anschluss 142 abgedichtet
und an der inneren Wand des ersten Sammlers 10 und auch
an einem Ende 180, falls gewünscht, des Rohrs 158.
Die flache Seite des Rohrs 158, welche zu dem Filtergehäuse 28 weist,
kann ein ausgeschnittenes Teil 182 beinhalten, oder eine
andere Entlastungsquelle, sodass es Öl, welches in der Richtung
des Pfeils 148 strömt,
ermöglicht
wird, in das Rohr 158 einzutreten, nachdem es durch das
Filtergehäuse 28 geströmt ist,
während
es die ganze Zeit von dem, durch den Pfeil 146 dargestellten Strom
isoliert ist. Somit wird wiederum gefiltertes Öl auch in dieser Ausführungsform
der Erfindung gekühlt.
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Es
sollte festgehalten werden, dass es in einer Ausführungsform,
wo das Filtergehäuse 28 und der
erste Sammler 10 Ende an Ende bzw. Kopf an Kopf angeordnet
sind, nicht notwendig ist, gefiltertes Öl durch Rohrbereiche 158 durch
den Ölkühler zurück zu führen. Wie
schematisch in 17 und 18 dargestellt,
kann das Filtergehäuse 28 mit
einem oberen Auslass so verbunden sein, dass er mit dem offe nen
Zentrum 42 des Filterelements 40 ausgerichtet
ist, um das gefilterte Öl
aufzunehmen und es zu der Auslassleitung 48 zurückzuführen, zur
Mischung mit dem gekühlten,
ungefilterten Öl.
Es wird wieder ein Befestigungsmittel 142 verwendet, um eine
Montage des Filtergehäuses 28 an
einem oberen Ende des ersten Sammlers 10 vorzusehen, welcher
einen geeigneten Öleinlass
hat, wie nur schematisch in den 17 und 18 dargestellt.
In der in 17 dargestellten Ausführungsform
enthält
das Befestigungsmittel 142 eine integrierte Kuppel 188, welche
einen zentralen Vorsprung 190 hat, der in dem offenen Zentrum 42 des
Filterelements 40 zu Ausrichtungszwecken aufnehmbar ist.
Der Vorsprung 190 ist von einem Sitz 192 umgeben,
gegen welchen das Filterelement 40 vorgespannt ist, um
einen Kurzschluss zu verhindern. Von dem Sitz 192 hängen Beine 194 herab
und sind durch Öffnungen 196 zu
dem Inneren des Befestigungsmittels 142 getrennt, so dass
es zu filterndem Öl
ermöglicht
wird, in den kreisförmigen
Raum zwischen der Außenwand des
Filterelements 40 und der Innenwand des Filtergehäuses 28 einzutreten.
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Eine
alternative Ausführungsform
ist in 18 dargestellt. In diesem Fall
wird ein spinnenförmiges
Element 198 verwendet, welches den zentralen Vorsprung 190 aufweist
und beabstandete, sich nach unten erstreckende und radial nach außen gerichtete
Beine 200 hat. Ein Sitz 202 ist zwischen dem Vorsprung 190 und
den Beinen 200 angeordnet, wieder um einen Kurzschluss
zu verhindern.
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19 zeigt
noch eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. In diesem Fall ist die Kuppel 188 nicht
integral mit dem Befestigungsmittel 142 ausgebildet, sondern
als ein separates Teil, welches gegen eine Schulter 204 an
dem Befestigungsmittel 142 angrenzt. Es wird wieder ein
zentraler Vorsprung 190 verwendet, welcher von einem umlaufenden
Sitz 192 umgeben ist, welcher wiederum nach unten hängende,
beabstandete Beine 194 hat, um Öffnungen 196 zu definieren,
durch welche zu filterndes Öl
in das Filtergehäuse 28 eintreten
kann, und insbesondere in den kreisförmigen Raum zwischen dem Inneren
des Filtergehäuses 28 und
der Außenwand
des Filterelements 40.
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20 zeigt
noch eine weitere Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
ist eine relativ flache Scheibe 206, die spinnenähnlich ist,
an der inneren Seite des sich nach unten verjüngenden Bereichs 140 des
Filtergehäuses 28 angeordnet.
Die Scheibe hat einen zentralen Vorsprung 190, welcher
von einem umlaufenden Sitz 192 umgeben ist, von welchem
sich eine Vielzahl von beabstandeten, im Wesentlichen horizontalen
Beinen 194 erstrecken. Die Beine 194 enden in
elastischen, nach oben gedrehten Füßen 208, welche gegen
die innere Wand des Gehäuses 28 sperren.
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Es
soll natürlich
festgehalten werden, dass die in den 8 bis 20 gezeigten
Konstruktionen für
den Sitz und die Anordnung nicht auf die Verwendung in einer Konstruktion
limitiert sind, wo das Filtergehäuse 28 und
der erste Sammler 10 in einer Ende an Ende Beziehung sind,
sie könnten
auch für die
zuvor beschriebenen Ausführungsformen
verwendet werden, wo das erste Filtergehäuse 28 und der erste
Sammler 10 in einer Seite an Seite, im Wesentlichen parallelen
Beziehung angeordnet sind.
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Es
soll festgehalten werden, dass während die
hier speziell dargestellten Ausführungsformen alle
eine entfernbare Kappe an dem oberen Ende des Filtergehäuses 28 vorsehen,
es auch falls gewünscht möglich ist,
die entfernbare Kappe an dem untersten Teil des Filtergehäuses 28 anzuordnen.
Darüber
hinaus, während
das Filtergehäuse
hier immer als parallel oder mit einem der Sammler ausgerichtet
dargestellt wurde, können
auch andere Orientierungen vorgesehen sein. Zum Bespiel ist es möglich, das
Filtergehäuse 28 so
zu orientieren, dass es parallel zu und an den Seitenteilen 16 und
den Rohren 14 gesichert ist, falls gewünscht, wie es z. B. in 21 gezeigt
ist. In der Ausführungsform
von 21 werden Ölrohre oder
Leitungen 220 verwendet, um das Öl von einem Öleinlassanschluss 22 zu
dem Verteiler 10 und dem Filtergehäuse 28 zu leiten,
wobei eine T-Verbindung 222 die Aufteilung des Ölstroms
zwischen dem Einlasssammler 10 und dem Filtergehäuse 28 erlaubt. Ähnlich sind
geeignete Ölleitungen
oder Rohre 224 vorgesehen, um den Ölstrom von dem Auslasssammler 12 und
dem Filtergehäuse 28 zu
leiten, wobei eine T-Verbindung 226 es den zwei Strömen ermöglicht,
sich zu kombinieren und zu einem Ölauslassanschluss 54 geleitet
zu werden.
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22 zeigt
eine weitere Ausführungsform, ähnlich zu 21,
worin das Filtergehäuse 28 sich parallel
zu den Seitenteilen 16 und Rohren 14 erstreckt
und daran gesichert ist, aber darin abweicht, dass der Körper des
Filtergehäuses 28 eine
einteilige Konstruktion ist, vorzugsweise ein einteiliges Extrusionsprofil,
welches einen internen Durchgang 230 hat, welcher die Länge des
Gehäuses
parallel zu dem Hohlraum 39 für den Filter 40 verlängert. Der
Durchgang 230 dient als ein Ölrückführdurchgang der Leitung, welcher
die Leitungen 224 von 21 ersetzt, mit
der Ausnahme einer Leitung 232, welche den Ölstrom von
dem Auslasssammler 12 zu dem Filtergehäuse 28 überträgt.
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Zwei
zusätzliche
Ausführungsformen,
worin das Filtergehäuse 28 parallel
zu den Rohren 14 und den Seitenteilen 16 montiert
ist, sind in den 23 und 24 bzw.
den 25 bis 28 abgebildet. Diese
Ausführungsformen
sind dahingehend zu der von 22 ähnlich,
dass sie einen einteiligen Körper für das Filtergehäuse 28 nutzen,
der vorzugsweise ein einteiliges Extrusionsprofil ist, und welcher
einen Ölrückführdurchgang 230 enthält. Diese
Ausführungsformen
unterscheiden sich allerdings von der von 22, indem
sie direkt an den entsprechenden Enden der Sammler 10 und 12 in
Fluidkommunikation mit denselben montiert sind, wodurch die Strömungsleitungen 220 und 232 von 22,
als auch jede Montageklammer zur Verbindung mit einem Seitenteil 16 eliminiert
werden. Insbesondere enthält das
Filtergehäuse 28,
unter Bezugnahme auf 23 und 24 und 25 und 26,
eine Öffnung 236,
welche damit verbunden ist, und in Fluidkommunikation mit einem
Ende des Einlasssammlers 10 ist, und eine Öffnung 238,
welche mit einem Ende des Auslasssammlers 12 verbunden
und in Fluidkommunikation ist. Vorzugsweise sind die Öffnungen 236 und 238 jeweils
so dimensioniert, um ein offenes Ende der entsprechenden Sammler 10 und 12 aufzunehmen,
und damit verbunden zu werden, wie z. B. durch Löten. Zusätzlich zu der Eliminierung
der Flu idleitungen 220 und 232 von 22,
erlaubt diese Konstruktion die Eliminierung von einem der Seitenteile 16.
Insbesondere erstreckt sich eine flache Oberfläche 240, wie sie am
besten in 23 gesehen werden kann, zwischen
den Öffnungen 236 und 238,
wobei die unterste Kühlrippe 18 zwischen
der Oberfläche 240 und
dem untersten Rohr 14 angeordnet ist. Während diese Konstruktion bevorzugt
ist, kann es in einigen Ausführungsformen
immer noch ein Vorteil sein, ein Seitenteil 16 vorzusehen,
das zwischen der Oberfläche 240 der
Kühlrippe 18,
etwas von der Oberfläche 240 beabstandet,
angeordnet ist.
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Die
Ausführungsform
der 23 und 24 unterscheidet
sich von der Ausführungsform
der 25 und 26 darin,
dass die Mittellinie 242 für das Filterelement 40 und
dessen Hohlraum 39 in den 23 und 24 von
den zentralen Achsen 244 und 246 der Sammler 10 und 12 derart
versetzt ist, dass das Filtergehäuse 28 sich
nicht über
eine Ebene erstreckt (schematisch durch gestrichene Linien 248 in 24 dargestellt),
die eine hinterste oder vorderste Ebene des Ölkühlers ist. Dies erlaubt die
Montage von anderen Komponenten oder Strukturen benachbart zu der
Ebene 248, wohingegen in der Ausführungsform der 25 und 26 die
zentrale Achse 242 mit den Achsen 244 und 246 der
Sammler 10 und 12 ausgerichtet ist, was dazu führt, dass
das Filtergehäuse 28 sich über die
Ebene 248 erstreckt.
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Die
Details für
das Filtergehäuse 28 und
den dazugehörenden
Komponenten werden in Verbindung mit den 27 und 28 für beide
der in den 23 und 24 und
in den 25 und 26 gezeigten
Ausführungsformen
beschrieben. Die Komponenten enthalten eine Einlassrohrkappe 250, eine(n)
Strömungswiderstand/Filtersitzkappe 252, ein
Filterelement 40, einen Filtersitz/Dichtungsringsträger 254,
eine Druckfeder 256 (vorzugsweise eine spiralförmige Druckfeder),
eine Federsitz/Sitzkappe 258 und ein Rückhaltering 260.
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Die
Kappe 250 enthält
eine Öffnung 262 zur Aufnahme
eines Endes des Einlassrohres 22 und um damit verbunden
zu werden, z. B. durch Löten.
Die Kappe 252 enthält
eine Filtersitzoberfläche 264,
die an eine Endoberfläche
des Filters 40 an grenzt, und einen Stutzen 266,
der sich in die zentrale Öffnung 42 des
Filters 40 erstreckt, um den Filter 40 relativ
zu der Kappe 252 und dem Filtergehäuse 28 anzuordnen. Die
Kappen 252 enthalten auch einen Öffnung 267, die einen
Teil der Kappe 252 aufnimmt, so dass die zwei Komponenten
verbunden werden können,
z. B. durch Löten.
Die Kappe 252 enthält
weiter einen radial sich nach außen erstreckenden Flansch 268,
der gegen eine Endoberfläche
des Filtergehäuses 28 anliegt,
um damit, z. B. durch Löten,
verbunden zu werden, und eine Vielzahl von Strömungswiderständen in
der Form von Öffnungen 270,
welche in einer ringförmigen
Seitenwand angeordnet sind, die sich zwischen Oberfläche 264 und
dem Flansch 268 erstreckt.
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Der
Filtersitz/Dichtungsringträger 254 enthält eine
Oberfläche 272,
die ein anderes Ende des Filters 40 angreift, und einen
Stutzen 274, der in der zentralen Öffnung 42 des Filters 40 aufgenommen ist,
um den Filter 40 relativ zu dem Filtersitz/Dichtungsringträger 254 und
dem Filtergehäuse 28 anzuordnen.
Der Filtersitz/Dichtungsringträger 254 enthält weiter
eine ringförmige
Nut 276, die eine O-Ringdichtung 278 aufnimmt,
welche eine zylindrische Seitenwand 280 des Hohlraums 39 ergreift,
um einen Ölverlust
zwischen der zylindrischen Oberfläche 280 und dem Filtersitz/Dichtungsringträger 254 zu
verringern oder zu verhindern. Der Filtersitz/Dichtungsringträger 254 enthält weiter
einen Federsitz 282, der innerhalb des inneren Durchmessers
der Feder 256 aufgenommen ist, um die Feder 256 relativ
zu dem Filtersitz/Dichtungsringträger 254 anzuordnen.
Es sollte dargestellt werden, dass der Federsitz 282 in
der Form einer ringförmigen
Wand vorgesehen sein kann, die einen Außendurchmesser der Feder 256 aufnimmt,
um die Feder 256 relativ zu dem Filtersitz/Dichtungsringträger 254 anzuordnen.
Ein Strömungswiderstand
in der Form einer zylindrischen Öffnung 283 erstreckt
sich durch den Stutzen 274 und den Federsitz 282 des
Filtersitz/Dichtungsringträgers 254,
um den durch den Filter 40 strömenden Strom weiterhin zu regulieren,
um die gewünschte Aufteilung
in dem Ölstrom
zu erreichen, wobei vorzugsweise 10 % oder weniger des Öls gefiltert
wird, bevor es mit dem gekühlten Öl wieder
vereint wird.
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Die
Kappe 258 enthält
einen ringförmigen Federsitz 284,
der den Außendurchmesser
der Feder 256 aufnimmt, um die Feder 256 relativ
zu der Kappe 258 und dem Filtergehäuse 28 anzuordnen.
Es sollte verstanden werden, dass der Federsitz 284 ein
ringförmiger
Stutzen, ähnlich
zu dem Sitz 282 sein kann, um in dem Innendurchmesser der
Feder 256 aufgenommen zu werden, um dieselbe anzuordnen.
Die Kappe 258 enthält
auch eine ringförmige
Nut 286, die eine O-Ringdichtung 288 aufnimmt,
welche gegen die zylindrische Oberfläche 280 abdichtet,
um ein Auslaufen des Öls
von dem Filtergehäuse 28 zu
verhindern.
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Der
Sprengring 260 ist in einer Sprengringnut 290 aufgenommen,
die in der Oberfläche 280 des Filtergehäuses 28 eingeformt
ist, um den Filter 40, den Filtersitz/Dichtungsringsträger 254,
die Feder 256 und die Kappe 258 in dem Filtergehäuse 28 zurückzuhalten,
wobei die Feder 256 in einem gespannten, zusammengepressten
Zustand ist, um den Filtersitz/Dichtungsringsträger 254 gegen den
Filter 40 zu zwingen und um den Filter 40 gegen
die Kappe 252 zu zwingen.
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Unter
Bezugnahme auf 27 enthält das Filtergehäuse 28 eine
Querbohrung 292, welche den Durchgang 230 mit
dem Hohlraum 39 verbindet. In der dargestellten Ausführungsform
ist die Querbohrung 292, z. B. durch eine Bohrung, von
der Außenseite
des Filtergehäuses 28 eingearbeitet,
um sich durch den Durchgang 230 in den Hohlraum 39 zu
erstrecken und benötigt
einen Dichtungstopfen 294, der einen Presssitz hat und/oder
z. B. durch Löten
mit dem inneren Durchmesser der Bohrung 292 verbunden ist.
Ein ähnlicher
Stopfen 296 ist in dem Ende des Durchgangs 230 vorgesehen,
um denselben zu schließen.
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Das
Auslassrohr 254 ist über
die Kappe 252 an dem entgegengesetzten Ende des Filtergehäuses 28 von
dem Stopfen 296 verbunden. Das Rohr ist in einer Öffnung 296 aufgenommen,
welche in dem Flansch 268 der Kappe 252 eingeformt
ist. In diesem Zusammenhang kann ein ringförmiger Stützflansch 298, der
das Rohr 254 aufnimmt, als ein integriertes einheitliches
Teil der Kappe 252 vorgesehen sein, wie in 27 abgebildet,
oder als ein separates Teil, das z. B. durch Löten mit der Kappe 252 verbunden ist,
die in 28 gezeigt wird.
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Das
Strömungssystem
des Öls
wird in Verbindung mit 27 erläutert. Das Öl wird von dem Einlassanschluss 22 in
einen ringförmigen
Hohlraum 300 geleitet, welcher zwischen den Kappen 250 und 252 ausgebildet
ist, und dann über
die Strömungswiderstände 270 von
der Kammer 300 in den Filterhohlraum 39 und das
Innere des Sammlers 10 geleitetet. In diesem Zusammenhang
kann eine Öffnung 270A, die
größer ist
und weniger Strömungswiderstand
aufweist als der Rest der Öffnungen 270,
mit dem Inneren des Sammlers 10, falls benötigt, ausgerichtet werden,
um die gewünschte
proportionale Aufteilung zwischen dem Ölstrom zu erreichen, welcher
durch die Rohre 14 gerichtet ist, und dem Ölstrom,
welcher durch den Filter 40 gerichtet ist. Wie durch die
schattierten Pfeile A in 27 gezeigt,
welche einen Strömungsweg
für die Ölkühlung repräsentieren,
wird ein Teil des Ölstroms
und, wie für
alle vorhergehenden Ausführungsformen
diskutiert, vorzugsweise der größere Teil
des Ölstroms, über die
Rohre 14 von dem Inneren des Sammler 10 zu dem
Inneren des Sammlers 12 geleitet, wobei der Rest des Ölstroms
(vorzugsweise 10 % oder weniger des Gesamtölstroms) durch den Filter 40 und
dann durch die Öffnung 283 in
dem Filtersitz/Dichtungsringträger 254 strömt, wie durch
die schattierten Pfeile B in 27 gezeigt,
welche einen Strömungsweg
von gefiltertem Öl
repräsentieren.
Die zwei Ströme
verbinden sich in einer Kammer 302, welche zwischen dem
Filtersitz/Dichtungsringträger 254 und
der Kappe 258 gebildet ist, und werden dann davon in einen
Durchgang 230 über
die Querbohrung 292 geleitet. Die kombinierte Ölströmung wird
dann zu dein Auslassanschluss 54 über den Durchgang 230 geleitet.
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Die 29 und 30 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Die Ausführungsform
unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
dadurch, dass der Öleinlassanschluss 22 den
gesamten Ölstrom
zu dem Filtergehäuse 28 leitet,
anstatt einen Teil des Ölstroms
zu dem Filtergehäuse 28 zu
leiten und den verbleibenden Großteil des Ölstroms zu dem Ölkühler zu
leiten, wie es in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Fall ist.
Das Filtergehäuse 28 definiert
einen Strömungsweg
zum Umgehen des Ölfilters,
wie schematisch durch Pfeile 304 dargestellt, welcher in der
dargestellten Ausführungsform
durch einen ringförmigen
Spalt zwischen dem äußeren Durchmesser des
Filterelements 40 und dem Innendurchmesser des Gehäuses 28 definiert
ist. Ein Strömungsweg
für gefiltertes Öl ist ebenfalls
vorgesehen und schematisch durch Linien 306 gezeigt, worin
ein kleiner Prozentsatz des Öls
durch den Filter strömt,
wie in den vorherigen Ausführungsformen.
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Die
gewünschte
prozentuale Aufteilung zwischen den zwei Strömungswegen ist vorzugsweise, zumindest
teilweise, durch wenigstens ein Element für den Strömungswiderstand vorgesehen,
welches in der dargestellten Ausführungsform eine Öffnungsplatte 308 ist,
die stromabwärts
an einem Ausgangsende des Filters angeordnet ist. Die Platte 308 enthält eine Öffnung 310 für das Öl, welches
durch den Filter 40 strömt,
und eine Vielzahl von strömungssteuernden Öffnungen 312 für das Öl, welches
den Filter 40 umgeht, wobei die Anzahl und Größen der Öffnungen 312 zumindest
teilweise die prozentuale Aufteilung zwischen den zwei Ölströmen steuert.
Die Öffnung 310 korrespondiert
vorzugsweise in ihrer Größe mit dem
offenen Zentrum 42 des Filterelements 40. Die
zwei Ölströme verbinden
sich dann innerhalb des Filtergehäuses 28 stromabwärts von
der Platte 308 und werden zu einem der Verteiler 10, 12 durch
eine geeignete Leitung oder Verbindung, welche schematisch bei 314 abgebildet
ist, geleitet. Es sollte klargestellt werden, dass alle Montagekonfigurationen
für das
Filtergehäuse 28 zu
dem Rest des Ölkühlers, welche
in den vorhergehenden Ausführungsformen
gezeigt wurden, einfach an die in den 29 und 30 gezeigte
Ausführungsform
angepasst werden können.
Es sollte weiter verstanden werden, dass der Wärmetauscher der 29 und 30 ein
Wärmetauscher
mit Einzeldurchlauf oder Mehrfachdurchlauf sein kann.
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Während die
Rohre 14 hier in der Form von abgeflachten Rohren dargestellt
sind, und die Kühlrippen 18 in
der Form von sich schlängelnden
Kühlrippen
bzw. von Serpentinenrippen abgebildet sind, sollte es klargestellt
werden, dass es in einigen Anwendungsfällen wünschenswert sein kann, dass
die Rohre 14 in anderen geeigneten Formen bereit gestellt
werden, wie z. B. runde Rohre, und/oder, dass die Kühlrippen 18 in
anderen geeigneten Formen vorgesehen werden, wie z. B. plattenförmige Kühlrippen,
die sich quer zu der Längsausrichtung
der Rohre 14 erstrecken würden, wobei die Rohre durch
diese hindurch gesteckt wären.
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Von
dem Vorhergehenden sollte es klar sein, dass ein integrierter Ölkühler/Filterzusammenbau, welcher
in Übereinstimmung
mit der Erfindung hergestellt ist, die für ihn gesetzten Ziele erreicht.
Derselbe ist kompakt und hat ein relativ kleines Volumen, wodurch
er für
eine Vielzahl von Verwendungen, inklusive einer Verwendung in Fahrzeugen,
wo Raum knapp ist, geeignet ist. Darüber hinaus bietet die integrale
Konstruktion, welche vorzugsweise durch Löten hergestellt ist, ein Mittel,
um potentielle Leckagepunkte und andere Produktdefekte zu eliminieren aufgrund
der Möglichkeit,
dieselben unter genau gesteuerten Bedingungen herzustellen. Und
da so viele Komponenten eines Ölkühlungssystems
in einer integrierten Konstruktion realisiert sind, werden die Potentiale
von unsachgemäßen Installationen
in dem System reduziert.
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Verschiedene,
oben beschriebene spezielle Aspekte minimieren die Kosten des Zusammenbaus auf
eine Vielzahl von Arten, so dass ein ökonomischer, zuverlässiger Ölkühler mit
geringem Volumen mit einem integrierten Filter resultiert.