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Die
Erfindung betrifft ein Wärmetauschmodul gemäß des Patentansprüche 1 und
6 und ein Getriebe nach Patentanspruch 22.
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Aus
der
US 3 029 661 A ist
ein Altzweck-Getriebe bekannt, bei dem eine Pumpe aus dem Ölsumpf über eine
Rohrleitung an der Außenwand Öl an einen
extern angebrachten Wärmetauscher pumpt
zur Kühlung
des Öls.
Das gekühlte Öl fließt über ein
weiteres Rohr zurück
in den Ölsumpf.
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Aus
der
DE 20 36 326 A ist
eine Antriebsvorrichtung für
Luft- bzw. Gasförderelemente
bekannt, bei der in einer Flüssigkeitszufuhr-
bzw. Abflussleitung zum Wärmetauscher
ein Gehäuse
mit etwa tangentialer Zuströmöffnung zu
einem im Gehäuse
befindlichen Flügelrad
zugeordnet ist, das mit einem dem Wärmetauscher zwecks Intensivierung
von dessen äußerer Luft-
bzw. Gasströmung
zugeordneten Lüfter
gekoppelt ist, oder mit einem kleinen Stromerzeuger.
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Aus
der
DE 1 091 588 A ist
eine Vorrichtung für
Getriebeölkühlung mit
Hilfe einer am Getriebe angeordneten Pumpe und eines ventilatorgekühlten Kühlers bekannt,
die zur Anwendung bei Standgetrieben mit der Anordnung eines den
Ventilator antreibenden Ölmotors
im Kreislauf zwischen Ölpumpe und Ölkühler zur
Ausnutzung der Ölströmungsenergie
für die Ölkühlung vorgesehen
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schmierkreislauf eines
Getriebes zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem Wärmetauschmodul
nach den in Anspruch 1 und 6 und bei dem Getriebe nach den in Anspruch
22 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Wärmetauschmoduls
sind, dass ein Fußteil
mit einer Grundplatte und mindestens ein an der Grundplatte befestigtes
Wärmetauschelement,
durch das eine Flüssigkeit
strömt,
umfasst sind, wobei ein erstes Flügelrad vorgesehen ist, mit
dem die Wärmetauschleistung
des Wärmetauschmoduls
erhöhbar
ist, das Wärmetauschmodul
durch eine Gehäuseöffnung eines
Getriebegehäuses
in einen Ölsumpf
einführbar ist
und die Gehäuseöffnung mittels
der Grundplatte abdeckbar ist, die Grundplatte Mittel zur Befestigung an
der Gehäuseöffnung aufweist
und das Wärmetauschelement
durch die Gehäuseöffnung führbar ist.
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Hierbei
können
ein erstes Medium und ein zweites Medium vorgesehen sein, wobei
das zweite Medium durch eine Trennwand zumindest teilweise begrenzt
ist, und wobei zwischen erstem Medium und zweitem Medium über einen
ersten Bereich der Trennwand Wärme
austauschbar ist, wobei
ein Umwälzelement oder ein Strömungsantriebselement
vorgesehen ist zum Umwälzen
oder Bewegen des zweiten Mediums, und ein Antriebselement vorgesehen
ist, wobei das Umwälzelement
oder Strömungsantriebselement
mit dem Antriebselement durch einen zweiten Bereich der Trennwand
berührungslos
gekoppelt ist und von dem Antriebselement antreibbar ist. Von Vorteil
ist dabei, dass einerseits eine Trennwand als Abgrenzung verwendbar
ist, die eine Durchmischung von erstem und zweiten Medium verhindert,
und andererseits das zweite Medium durchmischbar ist durch ein Umwälzelement,
für das ein
Antriebselement außerhalb
der Trennwand, also getrennt vom zweiten Medium und vor diesem geschützt, angeordnet
ist. Das erste Medium ist vorteilhaft als Fluid eines Kühl- und/oder Heizkreislaufs
verwendbar, das zweite Medium als Schmiermittel eines Getriebes
oder als Flüssigkeit
in einem Reservoir oder als Gas in einer Klimaanlage. Im Falle eines
Getriebes ist der Schmierkreislauf verbessert, da die Kühlung durch
einen verbesserten Wärmeübergang leistungsfähiger ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Antriebselement durch
das erste Medium bewegt, also angetrieben. Von Vorteil ist dabei,
dass eine zusätzliche
Antriebseinheit mit beispielsweise elektrischem Antrieb verzichtbar
ist. Vielmehr ist Bewegungsenergie aus einem strömenden ersten Medium teilweise
nutzbar zur Umwälzung
des zweiten Mediums. Ist das zweite Medium ein Schmieröl eines
Getriebes, so ist der Schmierkreislauf verbessert, da die Schmierölkühlung robuster
ausgebildet ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Umwälzelement oder Strömungsantriebselement
als Flügelrad
ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Mittel zum
Durchmischen des zweiten Mediums bereitgestellt ist. Allgemein wird
unter Flügelrad
ein direkt oder über
eine Getriebe angetriebenes, rotierendes Bauteil verstanden, das
aufgrund seiner geometrischen Ausformung, insbesondere das Vorhandensein
von Flügeln
und/oder Schaufeln, durch die Drehbewegung eine Flüssigkeit
oder ein Gas in strömende
Bewegung versetzt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Fußteil mit einer Grundplatte
und mindestens ein an der Grundplatte befestigtes Wärmetauschelement umfasst,
durch das eine Flüssigkeit
strömt,
wobei eine Gehäuseöffnung durch
die Grundplatte abdeckbar ist und wobei ein erstes Flügelrad vorgesehen
ist, mit dem die Wärmetauschleistung
des Wärmetauschmoduls
erhöhbar
ist. Somit ist die Kühlung
eines Schmieröls
in einem Getriebe verbesserbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Grundplatte Mittel zur
Befestigung an der Gehäuseöffnung auf,
insbesondere ein Gewinde zum Einschrauben in die Gehäuseöffnung,
und wobei das Wärmetauschelement
durch die Gehäuseöffnung führbar. Somit
ist ein Wärmetauschmodul
bereitgestellt, das einfach nachrüstbar und integrierbar ist
in den Kühlkreislauf
eines Getriebes oder in den Wärmetauschkreislauf
einer Heiz- oder Kühlanlage.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Flügelrad mit
einer Antriebseinheit berührungslos,
insbesondere magnetisch, gekoppelt. Von Vorteil ist dabei, dass
eine Kopplung beschrieben ist zum Antrieb des Umwälzelements,
wobei die Antriebseinheit getrennt und geschützt ist vor einem Kontakt mit einem
zweiten Medium.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antriebseinheit zumindest
teilweise im Inneren einer Ausformung des Wärmetauschmoduls angeordnet, wobei
zumindest ein Teil des ersten Flügelrads
die Ausformung auf der Außenseite
umschließt.
Somit ist vorteilhaft eine kompakt ausgebildete Koppeleinrichtung
bereitgestellt, die robust ist und nach außen geschützt ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ausformung auf der Außenseite
ein Aufnahmeteil, insbesondere einen Aufnahmezapfen, auf, auf dem
das erste Flügelrad
drehbar gelagert ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompaktes,
aktives Wärmetauschmodul
bereitgestellt ist, das ein Umwälzelement
umfasst zur Erhöhung
des Wärmeübergangs von
einem ersten Medium auf ein zweites Medium oder umgekehrt, insbesondere
von einem Kühlmittel auf
ein Schmiermittel oder von einem Kühlmittel oder einer Heizflüssigkeit
an die in einer Klimaanlage beförderte
Luft.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kopplung durch zwei konzentrisch
angeordnete, magnetische Bauteile bewirkt. Von Vorteil ist dabei,
dass eine kompakte Koppeleinrichtung für Drehbewegungen ausgebildet
ist, mit dem ein Umwälzelement
in Drehbewegung versetzbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die konzentrisch angeordneten,
magnetischen Bauteile jeweils in Umfangsrichtung abwechselnde Abschnitte
unterschiedlicher, insbesondere gegensätzlicher, magnetischer Orientierung
auf, wobei die hierdurch in beiden konzentrisch angeordneten, magnetischen
Bauteilen aufeinander abgestimmt sind. Somit ist auf einfache Weise
sichergestellt, dass eine Drehbewegung des einen magnetischen Bauteils eine
Drehbewegung des jeweils anderen nach sich zieht, da sich entgegengesetzt
orientierte Abschnitte jeweils anziehen. Ein mit dem einen magnetischen Bauteil
verbundenes Strömungsantriebselement
ist somit durch ein mit dem anderen magnetischen Bauteil verbundenen
Antriebselement berührungslos
antreibbar, ohne dass eine zwischen den magnetischen Bauteilen angeordnete,
dicht abschließende
Trennwand merklich stören
würde.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen den magnetischen
Bereichen eine nichtmagnetische Trennwand, insbesondere ein Spalttopf,
angeordnet, die den Flüssigkeitskreislauf
abschließt und
begrenzt. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Mittel, ein
Spalttopf oder eine zylinderförmige, topfförmige Ausstülpung, verwendbar
ist zur Behausung des Antriebselements und zur Abgrenzung gegen
das zweite Medium.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Antriebseinheit einen
Elektromotor. Von Vorteil ist dabei, dass ein Umwälzen des
zweiten Mediums elektrisch steuerbar ist, zum Beispiel als Stellglied
einer Temperaturregelung.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Antriebseinheit ein
zweites Flügelrad,
das von der Strömung
der Flüssigkeit
angetrieben wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein elektrischer Antrieb verzichtbar
ist, insbesondere also eine Zuführung elektrischer
Energie. Insbesondere kann somit die Antriebseinheit vollständig gekapselt
im Inneren des zweiten Mediums angeordnet werden, und der Wärmetauschkreislauf
ist autark, also ohne zusätzliche Beeinflussung
von außen,
betreibbar. Beispielsweise ist ein derart ausgebildetes Wärmetauschmodul
zur Kühlung
eines mit Wasserkraft betriebenen Getriebes einsetzbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Flügelrad in
einer durch das Wärmetauschelement
geformten Aufweitung des Strömungsbereichs der
Flüssigkeit
angeordnet, wobei die Ausformung an der Aufweitung ausgebildet ist.
Somit ist vorteilhaft eine kompakte Kopplungseinrichtung geschaffen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Fußteil einen Anschlussdeckel
mit Anschlusselementen für
einen Flüssigkeitskreislauf, wobei
der Anschlussdeckel mit der Grundplatte einen Hohlraum bildet, und
dass ein Kopfteil vorgesehen ist, der einen Hohlraum aufweist, und
dass Wärmetauschelemente
als Röhren
ausgebildet sind, wobei die Röhren
die Ausnehmung der Grundplatte mit dem Hohlraum des Kopfteils verbinden
und wobei im Hohlraum des Kopfteils das zweite Flügelrad angeordnet
ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompaktes Wärmetauschmodul mit einfach
und robust aufgebautem Fußteil
ausgebildet ist, an dem ein erfindungsgemäßes Umwälzelement einsetzbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Anschlussdeckel eine Trennwand
ausgebildet, die den Hohlraum des Fußteils in zwei Kammern unterteilt,
wobei in jede Kammer ein Anschlusselement mündet. Vorteilhaft weist der
Kopfteil eine Grundplatte und einen Abschlussdeckel auf, wobei am
Anschlussdeckel eine Trennwand ausgebildet ist, die den Hohlraum
des Kopfteils in zwei Kammern unterteilt, wobei das zweite Flügelrad in
einem durch die Trennwand ausgebildeten Verbindungskanal der Kammern
des Kopfteils angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass Wärmetauschelement
bereitgestellt ist, dessen Wärmetauschmittel-Kreislaufsystem
zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen Antriebsmittel für ein Umwälzelement
angeordnet werden können.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Grundplatte des Fußteils und
die Grundplatte des Kopfteils Bohrungen auf, in denen die Röhren befestigt
sind, insbesondere durch Einrollen und/oder stoffschlüssig. Von
Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Fertigungsverfahren für ein erfindungsgemäßes Wärmetauschmodul
einsetzbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Grundplatte des Fußteils und
die Grundplatte des Kopfteils identisch ausgebildet. Von Vorteil
ist dabei, dass ein Wärmetauschmodul
aus einer geringen Anzahl von Bauteilen zusammensetzbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Röhren einen Käfig, in
dem das erste Flügelrad angeordnet
ist. Von Vorteil ist dabei, dass das erste Flügelrad geschützt angeordnet
ist und dass ein kompaktes Wärmetauschmodul
bereitgestellt ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Flügelrad in
einem Bereich außerhalb
des von Wärmetauschelementen
umschlossenen Bereichs angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das
erste Flügelrad
ein zweites Medium aus vom Wärmetauschmodul
entfernt liegenden Bereichen auf das Wärmetauschelement zu bewegen
kann.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ragen die Wärmetauschelemente durch eine
Getriebegehäuse-Öffnung in
den Ölsumpf
eines Getriebes und sind von einer Kühlflüssigkeit durchströmt, wobei
die strömende
Kühlflüssigkeit
das zweite Flügelrad
antreibt, das berührungslos,
insbesondere magnetisch, an das erste Flügelrad gekoppelt ist. Von Vorteil
ist dabei, dass eine Schmieröl-Kühlung an
einem Getriebe in Form eines kompakten, aktiven Moduls nachrüstbar ist.
Aktiv bezieht sich in dieser Schrift auf die Fähigkeit des Moduls, das zweite
Medium über den
Umfang einer Konvektionsströmung
hinaus zu bewegen. Somit ist der Wärmeübergang zwischen erstem und
zweiten Medium verbessert.
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Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Getriebes sind durch die Merkmale des
Anspruchs 22 beschrieben.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, dass als Wärmetauschmodul
eine Kühlpatrone
vorgesehen ist, und dass ein erstes Medium eine Kühlflüssigkeit
ist, und ein zweites Medium ein Ölsumpf
ist und ein erstes Flügelrad
den Ölsumpf
umwälzt.
Somit wird vorteilhaft das Festfrieren des zu kühlenden Öls verhindert. Insbesondere
wird somit durch den Kühlkreislauf
selbst ein Flügelrad
angetrieben, welches heißes Öl auf das
Kühlelement
der Kühlpatrone
leitet und somit an dem Kühlelement
festgefrorenes, wärmeisolierendes
und somit funktionshinderndes Öl
von den Rohren des Kühlelements
zu lösen.
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Die
Erfindung ist vorteilhaft einsetzbar bei Vorrichtungen mit einem
Wärmetausch
zwischen einem ersten und einem zweiten Medium, bei dem das erste
Medium in einem Kreislauf oder einem Teil eines Kreislaufs strömt und bei
dem das zweite Medium durch ein Umwälzelement durchmischt werden soll.
Der Antrieb des Umwälzelements
ist dabei geschützt
vor dem zweiten Medium angeordnet. Insbesondere ist bei Ausgestaltungen
ein elektrischer Antrieb verzichtbar. Die beschriebenen Kopplung
verhindert, dass das antreibende, strömende erste Medium etwa durch
Undichtigkeiten in Lagern in das zweite Medium gelangt.
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Eine
nicht erschöpfende
Liste der Einsatzmöglichkeiten
eines erfindungsgemäßen Wärmetauschmoduls
umfasst Getriebe mit Kühlpatronen
im Ölsumpf,
Flüssigkeitsbehälter mit
Heizpatrone im Flüssigkeitstank,
Heizungsanlagen, Kühlanlagen
mit Kühlelementen
im Umluftkreislauf, wobei der Umluftkreislauf insbesondere durch
das Umwälzelement antreibbar
ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht
auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich
weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten
von Ansprüchen
und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung
und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder
der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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- 1
- Fußteil
- 2
- Wärmetauschelement
- 3
- umschlossener
Bereich
- 4
- Wärmetauschelement
- 5
- Aufweitung
- 6
- Flügelrad
- 8
- magnetischer
Bereich
- 9
- magnetischer
Ring
- 10
- Flügelrad
- 11
- Flügel
- 12
- Spalttopf
- 13
- Aufnahmezapfen
- 14
- Nabe
- 16
- Grundplatte
- 17
- Dichtelement
- 18
- Anschlusselement
- 19
- Antriebseinheit
- 20
- Anschlussdeckel
- 21
- Trennwand
- 22
- Kammer
- 23
- Kammer
- 24
- Anschlussstutzen
- 25
- Anschlussstutzen
- 30
- passives
Wärmetauschelement
- 31
- Kopfteil
- 32
- Abschlussdeckel
- 40
- Befestigungsbereich
- 50
- Welle
- 51
- Motor
- 52
- Wellenabdichtung
- 53
- Turbinenschaufel
- 54
- Bogenrohr
- 60
- Kammer
- 61
- Kammer
- 62
- Trennwand
- 63
- Flügelrad
- 64
- Bohrung
- 65
- Leitwand
- 66
- Röhre
- 67
- Röhre
- 68
- Grundplatte
- 69
- Abschlussdeckel
- 70
- Getriebegehäuse
- 71
- Innenbereich
- 72
- Außenbereich
-
Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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Es
zeigt
-
1 ein
erfindungsgemäßes Wärmetauschmodul,
-
2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wärmetauschmoduls
mit Anschlussdeckel,
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wärmetauschmoduls
mit geschütztem
Außenrotor,
-
4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wärmetauschmoduls
mit quer gerichtetem Außenrotor,
-
5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wärmetauschmoduls
mit Motorantrieb,
-
6a ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wärmetauschmoduls
mit Kopfteil in Seitenansicht,
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6b die
Grundplatte des Kopfteils aus 6a in
Draufsicht,
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6c die
Grundplatte des Fußteils
aus 6a in Draufsicht.
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In
den Figuren sind Teile mit ähnlichen
Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die
Figuren zeigen jeweils ein Wärmetauschmodul
am Beispiel eines Kühlmoduls,
das durch eine Öffnung
in einem Getriebegehäuse
in einen Ölsumpf
ragt. Das Wärmetauschmodul
weist Wärmetauschelemente
auf, die von einer Flüssigkeit, einem
Kühlmittel
wie beispielsweise Wasser oder Ammoniak, durchströmt werden
zur Kühlung
des Öls im Ölsumpf.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist das ein erfindungsgemäßes Wärmetauschmodul
einsetzbar zur Beheizung eines Flüssigkeitsbehälters. In
diesem Fall werden die Wärmetauschelemente des
Wärmetauschmoduls
von einer Flüssigkeit durchströmt, dessen
Temperatur über
der Temperatur des Flüssigkeit
im Behälter
liegt, in die das Wärmetauschmodul
hineinragt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist ein erfindungsgemäßes Wärmetauschmodul
als Heiz- und/oder als Kühlmodul
betreibbar abhängig vom
Anwendungsbereich.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 1 ist ein erfindungsgemäßes Wärmetauschmodul in montierter
Position in einem Getriebe gezeigt.
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Ein
Fußteil 1 des
Wärmetauschmoduls
umfasst eine Grundplatte 16, die in einer Öffnung des Getriebegehäuses 70 angeordnet
ist. Das Wärmetauschmodul
ragt somit in den Innenbereich 71 des Getriebegehäuses 70 hinein.
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Die
Grundplatte 16 weist ein Gewinde auf, das in ein Gewinde
der Öffnung
des Getriebegehäuses 70 eingeschraubt
wird.
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Der
Fußteil 1 umfasst
weiter ein Dichtelement 17, das die Öffnung des Getriebegehäuses 70 und
somit den Innenbereich 71 gegen den Außenbereich 72 des
Getriebegehäuses 70 dicht
abschließt.
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Das
Dichtelement 17 ist vorzugsweise einstückig mit der Grundplatte 16 ausgebildet
und weist an seiner Außenseite
nicht dargestellte Oberflächen auf,
die ein sechskantiges Prisma bilden und als Ansatzflächen für einen
Maulschlüssel
bieten.
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An
der Grundplatte 16 ist in einer Bohrung ein Wärmetauschelement 2 angebracht.
Das Wärmetauschelement 2 mündet auf
der einen Seite in ein Anschlusselement 18 und auf der
anderen Seite in eine Aufweitung 5, die ihrerseits mit
einem weiteren Wärmetauschelement 4 verbunden
ist. Das weitere Wärmetauschelement 4 ist
ebenfalls in einer Bohrung in der Grundplatte 16 angeordnet
und mündet
in ein weiteres Anschlusselement 18.
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An
die Anschlusselemente 18 ist ein Flüssigkeitskreislauf anschließbar. Somit
ist das Wärmetauschmodul
als Kühlmodul
oder als Heizmodul betreibbar. Im Betrieb strömt eine Flüssigkeit durch die Anschlusselemente 18 und
durch die Wärmetauschelemente 2 und 4.
Vorzugsweise ist der Innenbereich 71 mit Getriebeöl gefüllt, das
gekühlt
oder erwärmt werden
soll. Das Wärmetauschmodul
ragt somit in den Ölsumpf
des Getriebes hinein. Die Wärmetauschelemente 2 und 4 umschließen einen
Bereich 3, in dem der Wärmeübergang
vom Getriebeöl
an die Flüssigkeit
im Flüssigkeitskreislauf
im Wesentlichen erfolgt.
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Die
Aufweitung 5 geht in einen zylinderförmigen Spalttopf 12 über, der
mit einem Aufnahmezapfen 13 versehen ist. Auf dem Aufnahmezapfen 13 ist eine
Nabe 14 eines Flügelrads 10 drehbar
gelagert. Die Flügel 11 des
Flügelrads 10 sind
derart gestaltet, das bei einer Drehbewegung des Flügelrads 10 Getriebeöl zu dem
umschlossenen Bereich 3 hin oder von diesem weg bewegt
wird.
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In
der Aufweitung 5 und im Inneren des Spalttopfs 12 ist
eine Antriebseinheit 19 angeordnet, die ein zweites Flügelrad 6 mit
einer Nabe mit magnetischem Bereich 8 aufweist. Das Flügelrad 6 ist drehbar
gelagert und im Strömungsverlauf
des Flüssigkeitskreislaufs
angeordnet. Die Flügel
des Flügelrads 6 sind
derart gestaltet, dass in der Aufweitung 5 vorbeiströmende Flüssigkeit
das Flügelrad 6 in
Drehbewegung versetzt.
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Die
Nabe 14 weist einen ringförmigen magnetischen Bereich 9 auf,
der magnetisch an den magnetischen Bereich 8 des zweiten
Flügelrads 6 gekoppelt
ist. Somit bewirkt eine Drehbewegung des zweiten Flügelrads 6 eine
Mitbewegung des ersten Flügelrads 10.
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Der
Spalttopf 12 schließt
den Bereich mit Flüssigkeit
des Flüssigkeitskreislaufs
dicht ab gegen den Innenbereich 71 des Getriebegehäuses 70.
Somit sind Undichtigkeiten und Leckagen, etwa durch die Lager einer
Drehmomentkopplungseinrichtung, vermieden. Der Spalttopf ist aus
unmagnetischem Material, vorzugsweise Aluminium, Messing oder austenitischem
Stahl gefertigt.
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Die
Aufbauten auf der Grundplatte 16, insbesondere die Wärmetauschelemente 2 und 4 sowie das
Flügelrad 10,
sind in Querrichtung des Wärmetauschmoduls
so bemessen, dass das Wärmetauschmodul
durch die Öffnung
der Gehäusewand 70 einführbar ist.
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2 zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
eines Wärmetauschmoduls. Eine
Grundplatte 16 mit einem Dichtelement 17 ist einsetzbar
in eine Öffnung
eines Getriebegehäuses. Grundplatte 16 und
Dichtelement 17 sind einstückig ausgebildet. An dem Dichtelement 17 ist
ein Anschlussdeckel 20 lösbar angebracht und durch Schrauben
befestigt. Am Anschlussdeckel 20 ist ein erster Anschlussstutzen 24 und
ein zweiter Anschlussstutzen 25 ausgeformt zum Anschluss
eines Flüssigkeitskreislaufs.
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Grundplatte 16,
Dichtelement 17 und Aufsetzdeckel 20 sind Bestandteile
des Fußteils
des Wärmetauschmoduls.
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An
der Innenseite des Anschlussdeckels 20 ist eine Trennwand 21 vorgesehen,
die den von Anschlussdeckel 20 und Grundplatte 16 mit
Dichtelement 17 gebildeten Hohlraum in eine erste Kammer 22 und
eine zweite Kammer 23 unterteilt. In die erste Kammer 22 mündet der
erste Anschlussstutzen 25, in die zweite Kammer 23 der
zweite Anschlussstutzen 24.
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Alternativ
ist an der Grundplatte 16 auf der Seite des Anschlussdeckels 20 eine
Ausnehmung vorgesehen, die mit dem Anschlussdeckel 20 einen Hohlraum
bildet, und es ist an der Grundplatte 16 eine Trennwand
ausgeformt, die den Hohlraum in eine erste Kammer und eine zweite
Kammer unterteilt.
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Ein
Wärmetauschelement 2 und
ein Wärmetauschelement 4 ist
in 2 jeweils in einer Bohrung in der Grundplatte 16 befestigt
und mit je einer Kammer verbunden. Das Wärmetauschelement 2 ist
mit dem Wärmetauschelement 4 über eine
Aufweitung 5 verbunden. Somit ist der Flüssigkeitskreislauf
zwischen Anschlussstutzen 24 und Anschlussstutzen 25 geschlossen.
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In
weiteren Bohrungen in der Grundplatte 16 sind weitere,
nicht dargestellte Wärmetauschelemente
eingebracht, durch die Flüssigkeit
des Flüssigkeitskreislaufs
strömt.
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In
der Aufweitung 5 ist eine Antriebseinheit 19 angeordnet
und drehbar gelagert, dass ein Flügelrad 6 und einen
magnetischen Bereich 8 umfasst. Der magnetische Bereich
ragt in einen zylindrisch geformten Spalttopf 12 aus nichtmagnetischem
Material. Der Spalttopf 12 ist an seiner Außenseite
mit einem Aufnahmezapfen 13 versehen, auf dem ein Flügelrad 10 gelagert
ist. Die Nabe des Flügelrads 10 weist
einen magnetischen Bereich 9 auf, der mit dem magnetischen
Bereich der Antriebseinheit 19 gekoppelt ist zur Drehmomentübertragung.
Die magnetischen Bereiche des Flügelrades 10 und
der Antriebseinheit 19 weisen jeweils in Umfangsrichtung
sich abwechselnde Abschnitte mit unterschiedlichen Mag netisierungsrichtungen
auf, wobei die entstehenden Muster der magnetischen Bereiche derart
zueinander passen, dass eine Drehmomentübertragung bewirkt ist.
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Somit
bewegt durch die Aufweitung 5 strömende Flüssigkeit die Antriebseinheit 19 und über die
magnetische Kopplung das Lüfterrad 10.
Die Flügel 11 des
Lüfterrads 10 sind
so ausgebildet, dass eine Drehbewegung des Lüfterrads 10 um den
Aufnahmezapfen 13 Öl
in der Umgebung des Wärmetauschmoduls
an den Wärmetauschelementen 2 und 4 vorbei
bewegt. Das Lüfterrad 10 mit
den Flügeln 11 und
der den magnetischen Bereich 9 umfassenden Nabe mit Lagerung
auf dem Aufnahmezapfen 13 bilden somit einen Außenrotor,
der eine Flüssigkeit,
in diesem Fall das Öl
des Ölsumpfs,
bewegt zur Verbesserung des Wärmeübergangs
von der Flüssigkeit in
der Umgebung des Wärmetauschmoduls
an die Flüssigkeit
in den Wärmetauschelementen
oder umgekehrt.
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3 zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
eines Wärmetauschmoduls. Eine
Grundplatte 16 formt mit einem Anschlussdeckel 20 einen
Hohlraum, der durch eine Trennwand 21 in zwei Kammern 22 und 23 unterteilt
wird. Ein erster Anschlussstutzen 25 mündet in die erste Kammer 22,
von der in Bohrungen in der Grundplatte 16 befestigte Wärmetauschelemente 4 und 30 abgehen. Das
Wärmetauschelement 4 ist
mit einem Kopfteil 31 verbunden, das eine Antriebseinheit 19 umschließt und ein
Flügelrad 10 auf
einem Aufnahmezapfen 13 trägt. Das Flügelrad 10 ist über magnetische
Bereiche 9 und 8 an die Antriebseinheit 19 gekoppelt,
und die Antriebseinheit 19 wird durch vorbeiströmende Flüssigkeit
angetrieben, die von dem Wärmetauschelement 4 zu
einem weiteren Wärmetauschelement 2 und
von dort in die zweite Kammer 23 und über den Anschlussstutzen 24 zurück in den
Kreislauf strömt.
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Das
weitere Wärmetauschelement 30 ist
direkt in die zweite Kammer 23 geführt.
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Die
Antriebseinheit 19 ist teilweise in einer Aufweitung 19 in
dem Kopfteil 31 angeordnet, wobei die Aufweitung 19 durch
einen Abschlussdeckel 32 verschlossen ist.
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Die
Strömung
einer Flüssigkeit
in dem die Wärmetauschelemente 2 und 4 umfassenden
Kreislauf bewirkt somit eine Drehbewegung des Flügelrads 10 mit den
Flügeln 11.
Die Pfeile deuten eine resultierende Strömung des das Wärmetauschmodul umgebenden Öls an. Es
wird somit auch Öl über das weitere
Wärmetauschelement 30 bewegt,
das nicht am Antrieb des Flügelrads
beteiligt ist.
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Die
Wärmetauschelemente 2, 4 und 30 sind vorzugsweise
als teilweise gebogene Röhren
ausgebildet. Die Anordnung der Wärmetauschelemente 2, 4 und 30 sowie
deren Ausformung ist zur Verdeutlichung des Prinzips dargestellt
und hat keine beschränkende
Wirkung für
die Erfindung.
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4 zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
eines Wärmetauschmoduls,
bei dem die Wärmetauschelemente
alternativ geführt sind
und bei dem die Flügel 11 des
Flügelrads 10 Öl quer zum
Wärmetauschmodul
bewegt.
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Die
Wärmetauschelemente 2, 4 und 30 sind mit
den Enden in Bohrungen der Grundplatte 16 eingesteckt und
anschließend
von der Seite des Anschlussdeckels 20 her eingerollt, d.
h. in Befestigungsbereichen 40 mit einem Werkzeug derart
aufgeweitet, dass eine feste kraftschlüssige Verbindung hergestellt
ist.
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5 zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
eines Wärmetauschmoduls,
bei dem die Antriebseinheit 19 vom Fußteil umfasst ist. Der Spalttopf 12 ist
an der Grundplatte 16 ausgeformt. Auf dem Spalttopf 12 ist
ein Aufnahmezapfen 13 vorgesehen, der das Flügelrad 10 trägt. Das
Flügelrad 10 ist über magnetische
Bereiche 8 und 9 mit einer Welle 50 gekoppelt,
die durch einen elektrisch betriebenen Motor 51 betrieben
wird. Die Welle 50 ist durch Wellenabdichtungen 52 gegen
die Kammern 22 und 23 abgeteilt, die ihrerseits
jeweils mit einem Anschlussstutzen 24 und 25 verbunden
sind.
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In
die Grundplatte 16 ist ein Bogenrohr 54 eingerollt,
das als Wärmetauschelement
verwendbar ist.
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Weitere,
vorzugsweise bogenförmig
verlaufende Bogenrohre sind vorgesehen und der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellt.
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Das
Flügelrad 10 bewirkt
eine Strömung
des Öls
im Ölsumpf
in Richtung der Pfeile.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung sind an der Krümmung des Bogenrohrs 54 und
an den Anschlussstutzen 24 und 25 jeweils Temperatursensoren
angebracht, durch die die Kühlleistung
oder Heizleistung des Wärmetauschmoduls überwachbar
ist. Das Flügelrad 10 ist
somit bei Bedarf elektrisch zuschaltbar zur Verbesserung der Funktion
des Wärmetauschmoduls.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel ist
statt des Motors 51 ein Turbinenrad mit auf der Welle 50 angebrachten
Turbinenschaufeln 53 in dem Hohlraum zwischen Anschlussdeckel 20 und
Grundplatte 16 angeordnet, durch das das Flügelrad 10 antreibbar
ist. In diesem Ausführungsbeispiel
strömt
die antreibende Flüssigkeit
parallel zu der Drehachse der Antriebseinheit 19, während sie
in den übrigen Beispielen
tangential zur dem antreibenden Flügelrad 6 strömt.
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6a zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
eines Wärmetauschmoduls,
bei dem Röhren 66 und 67 in
Grundplatten 16 und 68 eingerollt sind.
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Die
Grundplatten 16 und 68 weisen hierzu auf einem
Kreis angeordnete Bohrungen 64 auf.
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Auf
die Grundplatte 16 ist ein Anschlussdeckel 20 aufgesetzt,
der eine Trennwand 21 aufweist. Somit sind eine erste Kammer 22 und
eine zweite Kammer 23 gebildet.
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Auf
die Grundplatte 68 ist ein Abschlussdeckel 69 aufgesetzt,
der eine Trennwand 62 aufweist. Somit sind eine dritte
Kammer 61 und eine vierte Kammer 60 gebildet.
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Die
Röhren 67 verbinden
die erste Kammer 22 mit der dritten Kammer 61,
die Röhren 66 verbinden
die vierte Kammer 60 mit der zweiten Kammer 23.
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6b zeigt
eine Draufsicht auf die Grundplatte 68. Die Trennwand 62,
die als Bestandteil des Abschlussdeckels 69 ausgeformt
ist und daher gestrichelt dargestellt wurde, bildet eine Öffnung, über die
die dritte Kammer 61 mit der vierten Kammer 60 verbunden
sind. In der Öffnung
ist das Flügelrad
einer Antriebseinheit 19 angeordnet. Eine Leitwand 65 bewirkt,
dass eine Flüssigkeitsströmung von
der dritten Kammer 61 in die vierte Kammer 60 eine
definierte Drehung der Antriebseinheit 19 entgegen dem Uhrzeigersinn
hervorruft.
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Die
Röhren 66 und 67 bilden
einen zylinderförmigen
Käfig,
in dessen Innerem ein Lüfterrad 10 angeordnet
ist. Das Lüfterrad 10 ist
berührungslos magnetisch
an die Antriebseinheit 19 gekoppelt und wird von dieser
bewegt.
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6c zeigt
eine Draufsicht auf die Grundplatte 16. Die Trennwand 21,
die als Bestandteil des Anschlussdeckels 20 ausgeformt
ist und daher gestrichelt dargestellt wurde, teilt die erste Kammer 22 von
der zweiten Kammer 23 ab.
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In
die erste Kammer 22 mündet
ein erster Anschlussstutzen 25 des Anschlussdeckels 20,
in die zweite Kammer 23 ein zweiter Anschlussstutzen 24.
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Somit
ist ein Flüssigkeitskreislauf
vom zweiten Anschlussstutzen 25 zum ersten Anschlussstutzen 24 gebildet,
in dem Flüssigkeit
zum Kühlen
oder Heizen wie durch Pfeile angedeutet zirkulieren kann.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist an der Grundplatte 68 auf der Seite des Abschlussdeckels 69 eine
Ausnehmung vorgesehen, die mit dem Abschlussdeckel 69 einen
Hohlraum bildet, und es ist an der Grundplatte 68 eine
Trennwand ausgeformt, die diesen Hohlraum in eine erste Kammer und eine
zweite Kammer unterteilt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist ein Spalttopf und ein Aufnahmezapfen an der Grundplatte 16 ausgebildet,
und es ist eine Antriebseinheit mit Turbinenschaufeln wie in 5 gezeigt
in dem Hohlraum zwischen Anschlussdeckel 20 und Grundplatte 16 drehbar
gelagert. Somit ist ein Flügelrad 63 zusätzlich oder
alternativ zum Flügelrad 10 in 6a betreibbar.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind die Grundplatte 16 und die Grundplatte 68 identisch ausgebildet,
insbesondere hinsichtlich des Bohrbilds für die Bohrungen 64.
Vorzugsweise ist an beiden Grundplatten ein Spalttopf mit einem
Aufnahmezapfen ausgebildet, und es ist je nach Bedarf an einem oder
an beiden Aufnahmezapfen ein Flügelrad
montierbar, das durch eine im jeweiligen Spalttopf angeordnete,
magnetisch gekoppelte Antriebseinheit drehbewegbar ist.