DE102008020609A1

DE102008020609A1 - Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler

Info

Publication number: DE102008020609A1
Application number: DE102008020609A
Authority: DE
Inventors: Herbert Jainek
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2009130125A1

Abstract

Ein Wärmetauscher, insbesondere ein Ölkühler, ist mit in einem Gehäuse angeordneten Kühlungskanälen und einem Bypass versehen, der von einem Bypassventil zu verschließen ist. Der Ventilkörper des Bypassventils ist durch eine Öffnung im Gehäuse geführt und ragt in Querrichtung in den Bypasskanal ein.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der EP 1 780 384 A2 wird ein Ölkühler für eine Verbrennungskraftmaschine beschrieben, der zur Kühlung beispielsweise von Schmieröl für den Motor dient. Der Ölkühler umfasst in einem Gehäuse eine Mehrzahl parallel verlaufender Kühlungskanäle, durch die das herangeführte Öl strömt. Für den Fall kalten und dadurch zähflüssigen Öls ist ein Bypass im Ölkühler vorgesehen, bestehend aus einem parallel zu den Kühlungskanälen verlaufenden Bypasskanal, der zu einer Austrittsöffnung mit darin angeordnetem Bypassventil geführt ist. Der Ventilkörper des Bypassventils wird über eine Schließfeder in der Schließposition gehalten, wobei der Druck des zähflüssigen Öls den Ventilkörper gegen die Kraft der Feder öffnet.
Bei dieser Ausgestaltung bildet das außen auf das Gehäuse des Ölkühlers aufgesetzte Bypassventil den Abschluss des Bypasskanals. Je nach gewünschter Position der Bypassaustrittsöffnung muss daher an entsprechender Stelle ein Bypassventil vorgesehen werden, was jedoch aufgrund des Überstandes des Ventils über die Gehäuseaußenseite zu konstruktiven Einschränkungen führt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen variabel einsetzbaren Wärmetauscher zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher eignet sich insbesondere zur Anwendung in Kraftfahrzeugen, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen. Es handelt sich bei dem Wärmetauscher beispielsweise um einen Ölkühler, mit dem das im Kreislauf geführte Öl einer Brennkraftmaschine gekühlt wird.
Der Wärmetauscher weist ein Gehäuse mit darin angeordneten Kühlungskanälen für das zu kühlende Medium auf sowie einen Bypasskanal, dem ein Bypassventil zugeordnet ist, das vorteilhafterweise in den Wärmetauscher integriert ist. Das Bypassventil hält den Bypasskanal unter regulären Bedingungen geschlossen. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen und entsprechend zähflüssigem Medium reicht der Druck des Mediums aus, um den Ventilkörper des Bypassventils gegen die Kraft einer Schließfeder zu öffnen und hierdurch den Bypasskanal freizugeben, so dass das Medium insbesondere unter Umgehung der regulären Kühlungskanäle unmittelbar über eine Abströmöffnung aus dem Gehäuse abgeleitet wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ventilkörper des Bypassventils in der Schließstellung durch eine Öffnung im Gehäuse geführt ist und in Querrichtung in den Bypasskanal einragt, wobei in Öffnungsstellung der Ventilkörper zumindest teilweise aus dem Bypasskanal zur Freigabe der Bypassströmung herausgezogen ist. Da der Ventilkörper nunmehr quer zur Strömungsrichtung in den Bypasskanal einragt und somit nicht mehr zwangsläufig den Abschluss des Bypasskanals bildet, ist es möglich, die Austrittsöffnung des Bypasskanals unabhängig von der Position des Bypassventils anzuordnen. Damit werden zusätzliche konstruktive Freiheiten geschaffen hinsichtlich der Positionierung von Bypassventil und Abströmöffnung des Bypass. In bevorzugter Ausführung liegt das Bypassventil auf Abstand zur Bypassaustrittsöffnung. Diese funktionale Trennung von Bypassaustrittsöffnung und Bypassventil ermöglicht es beispielsweise, das in der Regel über die Gehäuseaußenseite überstehende Bypassventil an einer Stelle des Wärmetauschergehäuses anzuordnen, an der in Einbaulage am Motor oder an sonstigen Bauteilen ein ausreichender Einbauraum zur Verfügung steht. Außerdem kann die Bypassaustrittsöffnung im Prinzip an beliebiger Stelle des Gehäuses des Wärmetauschers angeordnet werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Bypasskanal innerhalb des Gehäuses in einen Abströmkanal mündet, in den auch die Kühlungskanäle einmünden, durch die das zu kühlende Medium im Regelfall geführt ist. Die Gehäuseaustrittsöffnung des Bypass fällt in diesem Fall mit der Austrittsöffnung des Abströmkanals zusammen. Außerdem genügt es, lediglich einen einzigen Abströmkanal im Gehäuse vorzusehen, dem die Aufgabe eines Sammelkanals zukommt und der das gekühlte Fluid aus allen Kühlungskanälen und auch aus dem Bypass sammelt und schließlich aus dem Gehäuse ableitet. Die Austrittsöffnung ist beispielsweise an der gleichen Gehäuseseite wie die Eintrittsöffnung zum Einführen des zu kühlenden Mediums in den Wärmetauscher angeordnet. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispieles ist vorgesehen, dass das Bypassventil der Eintrittsöffnung axial gegenüberliegt, also auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet ist.
Der Bypasskanal verläuft vorzugsweise benachbart zur Gehäuseinnenwand. Diese wird zweckmäßigerweise von einer Abdeckplatte gebildet, die mit der Gehäusewandung identisch ist, so dass der Bypasskanal parallel zur Abdeckplatte verläuft. Soweit der Bypasskanal in den gemeinsamen Abströmkanal mit den Kühlungskanälen einmündet, ist der Abströmkanal zweckmäßigerweise senkrecht zum Bypasskanal und damit auch zur Abdeckplatte gerichtet.
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung ist das Bypassventil separat vom Gehäuse des Wärmetauschers ausgebildet und von außen an das Gehäuse angeflanscht und mithilfe geeigneter Maßnahme mit dem Gehäuse verbunden. Die Verbindung zwischen Bypassventil und der Außenseite des Gehäuses erfolgt beispielsweise durch Löten, was im gleichen Arbeitsschritt durchgeführt werden kann wie der vorzugsweise im Lötverfahren herzustellende Kühler. Grundsätzlich kommt aber auch eine einteilige Ausführung von Ventilgehäuse und Gehäuse des Wärmetauschers in Betracht.
Die Bypasseintrittsöffnung ist zweckmäßigerweise in eine Trennwand zwischen einem der Kühlungskanäle und dem Bypasskanal eingebracht. Diese Bypasseintrittsöffnung wird vorteilhafterweise von dem Ventilkörper des Bypassventils beaufschlagt und dadurch in der Schließstellung des Ventils verschlossen. Das Medium strömt in Querrichtung über die Bypasseintrittsöffnung in den Bypasskanal ein, wobei die Bewegung des Ventilkörpers ebenfalls in Querrichtung erfolgt. Das Ventil liegt vorzugsweise auf der der Bypasseintrittsöffnung abgewandten Außenseite des Bypasskanals.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch einen als Ölkühler ausgeführten Wärmetauscher, der in einem Gehäuse eine Mehrzahl parallel verlaufender Kühlungskanäle für das zu kühlende Medium aufweist, wobei an der Gehäuseaußenseite ein Bypassventil angeordnet ist,
2 eine detaillierte Darstellung des Bypassventils einschließlich des Bypasskanals und eines parallel zum Bypasskanal verlaufenden Kühlungskanals,
3 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher in einer weiteren Ausführung,
4 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach 3.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
Bei dem in 1 dargestellten Wärmetauscher 1 handelt es sich insbesondere um einen Ölkühler zur Kühlung von Öl einer Brennkraftmaschine. Der Wärmetauscher 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das eine Grundplatte 3 und eine parallel zur Grundplatte angeordnete Abdeckplatte 4 umfasst. Im Gehäuse 2 des Wärmetauschers 1 sind eine Mehrzahl plattenförmiger und parallel zueinander verlaufender Wärmetauscherelemente 5 angeordnet, die parallel zur Grundplatte 3 und zur Abdeckplatte 4 liegen und zwischen denen Kühlungskanäle 9 für das zu kühlende Medium gebildet sind. Unmittelbar parallel zur Abdeckplatte 4 verläuft auf der Innenseite ein Bypasskanal 10, der gegenüber dem nächstliegenden, parallelen Kühlungskanal 5 strömungssepariert ist.
In die Grundplatte 3 ist eine Eintrittsöffnung 6 eingebracht, über die das zu kühlende Medium in das Innere des Gehäuses 2 eingeleitet wird. Das Medium strömt zunächst in einen mit der Einstrittsöffnung 6 verbundenen Eintrittskanal 7, der vertikal zur Ebene der Grundplatte 3 bzw. der Abdeckplatte 4 gerichtet ist. Von dem Einströmkanal 7 verzweigt im Normalfall das Fluid in die Kühlungskanäle 9, die sich senkrecht zum Einströmkanal 7 erstrecken.
Abströmseitig münden die Kühlungskanäle 5 in einen Abströmkanal 11, der mit einer Austrittsöffnung 8 in der Grundplatte 3 verbunden ist und parallel zum Einströmkanal 7 verläuft.
Der Bypasskanal 10 kommuniziert mit entsprechenden Öffnungen sowohl mit dem Einströmkanal 7 als auch mit dem Abströmkanal 11. Dem Bypasskanal 10 ist ein Bypassventil 12 zugeordnet, das auf der Außenseite des Gehäuses 2 aufsitzt und als separates Bauteil ausgeführt ist. Das Bypassventilgehäuse ist mit der Gehäuseaußenseite des Gehäuses 2 verbunden, beispielsweise an das Gehäuse 2 angelötet. Der Ventilkörper 14 des Bypassventils 12 ist zwischen einer den Strömungsdurchfluss durch den Bypasskanal 10 verschließenden Schließposition, in der der Ventilkörper quer in den Bypasskanal 10 einragt, und einer Öffnungsposition zu verstellen, in der der Bypasskanal 10 freigegeben ist. Über eine Umlenkplatte 13, die auf der Innenseite der Abdeckplatte 4 im Bereich der Stirnseiten des Bypasskanals 10 angeordnet ist, erfolgt eine Umlenkung der in den Bypasskanal 10 hineinführenden bzw. der aus dem Bypasskanal herausgeführten Strömung.
2 zeigt eine Darstellung des Bypassventils 12. Die Längsachse des Ventilkörpers 14 und die Bewegungsrichtung des Ventilkörpers verlaufen quer zur Längsrichtung des Bypasskanals 10. Der Ventilkörper 14 ragt durch eine Öffnung 21 hindurch, die in die Abdeckplatte 4 als Bestandteil des Gehäuses 2 eingebracht ist. Die Verstellrichtung des Ventilkörpers 14 liegt somit quer zur Ebene der Abdeckplatte 4 und zugleich in Achsrichtung des Einströmkanals 7. Die Längsachse des Ventilkörpers 14 liegt koaxial zur Längsachse des Einströmkanals 7, dementsprechend befindet sich die Öffnung 21 in der Abdeckplatte 4 axial bzw. diametral gegenüberliegend zur Einströmöffnung 6 in der Grundplatte 3. Möglich ist aber auch eine gegenüber der Längsachse des Einströmkanals 7 verschobene Position der Öffnung 21, in der die Öffnung 21 aber noch mit dem Einströmkanal 7 kommuniziert.
Ebenfalls in Achsrichtung liegend sind eine Kanaleintrittsöffnung 19 im Übergang zwischen dem Einströmkanal 7 und dem Wärmetauscherelement 5 sowie eine Bypasseintrittsöffnung 20 vorgesehen, über die das über den Einströmkanal 7 herangeführte Medium in den Bypasskanal 10 einzuleiten ist. Der Ventilkörper 14 verschließt in seiner Schließposition die Bypasseintrittsöffnung 20. Hierzu ist der Ventilkörper 14 stempelförmig ausgebildet, wobei der verbreiterte Stempelfuß in der Schließposition auf der Bypasseintrittsöffnung 20 aufliegt, so dass kein Medium aus dem Einströmkanal 7 in den Bypasskanal 10 überströmen kann.
Der einen Stößel bildende Ventilkörper 14 wird von der Kraft einer Ventilfeder 16 in die Schließposition beaufschlagt. Der Fußpunkt der Ventilfeder 16 stützt sich an einer Verschlussschraube 17 ab, die im Ventilgehäuse 15 aufgenommen ist. Das Ventilgehäuse 15 bildet somit einen Sitz für die Verschlussschraube 17, wobei auf der der Abdeckplatte 4 zugewandten Seite zwischen Verschlussschraube 17 und einem Absatz auf der Innenseite des Ventilgehäuses 15 ein Dichtring 18 eingesetzt ist.
Zur Freigabe der Bypasseintrittsöffnung muss der Ventilkörper 14 gegen die Kraft der Ventilfeder 16 aus der Schließposition angehoben werden. In der angehobenen Position ist die Bypasseintrittsöffnung 20 freigegeben und das Medium kann in den Bypasskanal 10 einströmen.
Das Bypassventil 12 mit dem Ventilkörper 14, dem Ventilgehäuse 15, der Ventilfeder 16, der Verschlussschraube 17 und dem Dichtring 18 wird vormontiert und auf das Gehäuse des Kühlers aufgeschraubt.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Wärmetauscher 1 dargestellt. Die Abdeckplatte 4 ist im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit einer erhaben ausgeführten Sicke 22 ausgebildet, die Raum schafft für den auf der Innenseite der Abdeckplatte 24 verlaufenden Bypasskanal 10. Zu erkennen ist in 3 auch die Kanalaustrittsöffnung 23 sowie die hierzu koaxial liegende Bypassaustrittsöffnung 24, über die das Fluid jeweils in den Abströmkanal im Gehäuse geleitet wird.
In 4 ist die Sicke 22 in Draufsicht dargestellt, die in die Abdeckplatte 4 eingebracht ist. Die Breite der Sicke ist auf die Breite des darunter liegenden Bypasskanals beschränkt.
Den Bypasskanal durch die Sicke in der Abeckplatte zu bilden hat den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Ausführung. Es ist keine zusätzliche Umlenkplatte erforderlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1780384 A2 [0002]

Claims

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, mit in einem Gehäuse (2) angeordneten Kühlungskanälen (9) für das zu kühlende Medium und einem Bypasskanal (10), der von einem Bypassventil (12) zu verschließen ist, dessen Ventilkörper (14) zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Bypassventils (12) in der Schließstellung durch eine Öffnung (21) im Gehäuse (2) geführt ist und in Querrichtung in den Bypasskanal (10) einragt, wobei der Ventilkörper (14) in der Öffnungsstellung zumindest teilweise aus dem Bypasskanal (10) zur Freigabe der Bypassströmung herausgezogen ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (12) auf Abstand zur Bypassaustrittsöffnung (24) angeordnet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (10) innerhalb des Gehäuses (2) in einen Abströmkanal (11) mündet, in den auch die Kühlungskanäle (9) münden.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (6) für das Medium und die Austrittsöffnung (8) an der gleichen Gehäuseseite angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (12) axial gegenüberliegend zur Eintrittsöffnung (6) positioniert ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (10) von einer Abdeckplatte (4) begrenzt ist, die eine Gehäuseaußenwand bildet.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abdeckglatte (4) eine den Bypasskanal (10) formende Sicke (22) eingebracht ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (12) als separates Bauteil ausgeführt und an das Gehäuse (2) angeflanscht und mit diesem verbunden ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Bypassventils (12) in der Schließstellung die Bypasseintrittsöffnung (20) des Bypasskanals (10) verschließt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Bypasseintrittsöffnung (20) in eine Trennwand zwischen einem Kühlungskanal (9) und dem Bypasskanal (10) eingebracht ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungskanal (9) und der Bypasskanal (10) parallel zueinander verlaufen.