DE19539255A1

DE19539255A1 - Kühler mit Filteranschluß

Info

Publication number: DE19539255A1
Application number: DE19539255A
Authority: DE
Inventors: Victor Dipl Ing Brost
Original assignee: Laengerer and Reich GmbH and Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 1995-10-21
Filing date: 1995-10-21
Publication date: 1997-04-24

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühler mit Filteranschlußmöglichkeit insbesondere zur Kühlung und Filtration von Ölen in Automobilen mit den weiteren Merkmalen im Oberbegriff des Anspruch 1.

Die gattungsbildenden Merkmale gehen beispielsweise aus den EP 208 957 und 273 462 sowie aus der US-PS 4 708 199 hervor. Die gehäuselosen Kühler setzen sich wegen ihrer relativ günstigen Herstellungskosten bei gleichzeitig guten Kühleigenschaften immer mehr durch. Außerdem kann die Kühlleistung für den jeweiligen Einsatzfall durch Hinzufügen oder Entfernen von Wärmetauscherplatten angepaßt werden, wobei die anderen zugehörigen Bauteile nicht verändert werden müssen.

Das obere Deckblech und die untere Grundplatte dieser vorbekannten Kühler, die den Wärmetauscherblock oben und unten begrenzen, sind jedoch immer noch relativ aufwendig herzustellende Bauteile, weil sie wegen ihrer recht tiefen Ausprägungen teure Ziehwerkzeuge erfordern. Darüber hinaus werden die Bauhöhe, die Stabilität und Kompaktheit des Ölkühlers beziehungsweise der Baueinheit Kühler-Filter nachteilig beeinflußt. Die den Wärmetauscherblock durchsetzende Zentralhülse überragt deutlich die Bauhöhe des Kühlers, wodurch sich fertigungstechnische Nachteile, insbesondere beim Löten einstellen. Die US-PS 4 708 199 und das EP 273 462 zeigen zwar auch die Möglichkeit, die Kühlmittel stutzen seitlich des Wärmetauscherblockes anzuordnen, jedoch ist dies, wie oben erwähnt, nur mit teuer herzustellenden und die Bauhöhe beeinflussenden Merkmalen der Grundplatte erreicht worden. Beim Einsatz derartiger Kühler in sehr engen Motorräumen von Automobilen könnten sich Platz - bzw. Anordnungsprobleme einstellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen stabilen, kompakten und günstig herstellbaren Kühler mit Filteranschluß zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen niedergelegten Merkmale gelöst. Sämtliche in den Patentansprüchen enthaltenen Merkmale können erfindungswesentlich sein und sollen als an dieser Stelle ausdrücklich genannt gelten. Durch die feste Verbindung von oberer und unterer Grundplatte mit dem Zentralrohr ist ein Kühler hoher Stabilität geschaffen worden, der sich in hervorragender Weise für den Filteranbau eignet, da er in der Lage ist, die vom Filter herrührenden Kräfte aufzunehmen, die auch durch die vorherrschenden hohen Öldrücke erzeugt werden. Die Erfindung beschreibt im Anspruch 1 die bevorzugte Form, bei der die Wärmetauscherplatten mit ihren Böden nach oben weisend angeordnet sind, wodurch oben eine günstige ebene Fläche vorhanden ist.

Der Anspruch 2 sieht aber auch alternativ eine Lösung vor, mit nach unten angeordneten Böden der wannenförmigen Wärmetauscherplatten, bei der die obere Grundplatte eine weitere Grundplatte trägt, die mit einem Kragen und mit einem abgewinkelten Rand ver sehen ist und eine solche Gestaltung besitzt, die es ermöglicht, auch ohne zusätzliche Einlegeteile über das Niveau des Randes der oberen Wärmetauscherplatte zu gelangen. Eine entsprechend angepaßte Randgestaltung besitzt auch die obere Deckplatte. Hierbei kann die erstgenannte Grundplatte in der Blechdicke reduziert sein.

Die abgestufte Randgestaltung der Wärmetauscherplatten trägt darüber hinaus zur exakten Positionierung der einzelnen Wärmetauscherplatten bei und erleichtert das Stapeln mit hoher Genauigkeit. Weitere fertigungstechnische Vorteile stellen sich durch die vergrößerte Verbindungsfläche ein. Die Wärmetauscherplatten können sich während des Lötprozesses beispielsweise nicht undefinierbar verschieben.

Durch die sehr flach gehaltene Ausbildung sowohl der oberen und unteren Grundplatten als auch der oberen und unteren Deckplatten, teilweise mit Medienführungkanälen, wird eine gedrungene, kompakte Kühlerform realisiert. Die Möglichkeit des seitlichen Kühlmittelanschlusses gemäß den Ansprüchen 7 und 8, ohne wesentlich größere Bauhöhe zu beanspruchen, zielt auf einen geringen Platzbedarf im Motorraum eines Automobils, bzw. stellt eine weitere alternative Anordnungsvariante zur Verfügung.

Das Zentralrohr, das eine Hohlschraube zur Befestigung sowohl des Kühlers als auch des Filters aufnimmt, endet zumindest auf der Filterseite auf dem gleichen Niveau mit dem Kragen der oberen Grundplatte. Dadurch wird eine einheitliche Auflagefläche geschaffen, die fertigungstechnisch, insbesondere beim Löten, vorteilhaft ist.

Die bevorzugte Form des Kühlers ist rechteckig, wobei die zum Einsatz gelangenden Filter meist Zylinderform aufweisen werden. Nichtsdestotrotz können nach der erfinderischen Lehre jedoch auch zylindrische Kühlerformen zum Einsatz kommen. Die Frage, welche Form im Einzelfall angewendet wird, ist ebenfalls abhängig vom zur Verfügung stehenden Platz und von der geforderten Kühlleistung.

In der unteren Deckplatte sowie der oberen Grundplatte sind lediglich langloch- bzw. lochartige Öffnungen für den Öldurchtritt vorgesehen, während die untere Grundplatte und die oberen Deckplatte mit Öleinlaß- bzw. - auslaßschlitzen versehen sind. Diese schlitzartigen Öffnungen gewährleisten im Bereich der Dichtungen eine bessere Abstützung und sichere Abdichtung.

Nach Anspruch 9 kann die obere Deckplatte außerdem wahlweise eine flache Ausprägung aufweisen, in der ein Überdruckventil angeordnet ist. Mit der Ausprägung wird auch ein gegen Dichtungskräfte abstützender Fuß ausgebildet. Bei kaltem Motor und relativ zähflüssigem Öl wird der in dieser Phase vorliegende höhere Öldruck das Ventil öffnen, damit das Öl, ohne den gesamten Ölkühler zu durchfließen, in den Ölfilter gelangt und danach sofort wieder dem Ölkreislauf zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen.

Es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch ein etwa rechteckiges Plattenpaket mit nach oben weisenden Böden der Wärmetauscherplatten und Wasseranschlußstutzen auf dem Plattenpaket

Fig. 2 Draufsicht auf Fig.

Fig. 3 Eine Variante mit seitlich des Plattenpaketes liegenden Wasseranschlußstutzen

Fig. 4 Draufsicht auf Fig. 3

Fig. 5 Ähnlich Fig. 1, jedoch mit angedeutetem Überdruckventil, Hohlschraube und Filter

Fig. 6 Eine weitere Draufsicht mit Verstärkungsrippen in der oberen Abdeckplatte

Fig. 7 Ein Querschnitt von Fig. 5

Fig. 8 Kühler mit nach unten weisenden Böden der Wärmetauscherplatten im Querschnitt

Fig. 9 Kühler von Fig. 8 im Längschnitt

Fig. 10 Draufsicht auf Fig. 9.

Die Längsschnitte in den Fig. 1 und 5 zeigen das Innere des Ölkühlers 1. In Fig. 5 ist der aufgesetzte und befestigte Ölfilter 2 sowie die Befestigung der Baueinheit an einem nicht weiter dargestellten Motorblock eines Automobils dargestellt. Das Innere des Ölkühlers 1 besteht aus einem Plattenpaket 7, gebildet aus Wärmetauscherplatten 8, die mit ihren Bö den 83 nach oben weisend angeordnet sind. Dadurch ergibt sich am oberen Abschluß des Plattenpaketes 7 eine ebene Fläche. Die Wärmetauscherplatten 8 sind so ausgeformt, daß sie voneinander getrennte Strömungskanäle 81 für Öl und für Wasser 82 bilden. Das Plattenpaket 7 besitzt eine zentral durchgehende Öffnung 71, in der das Zentralrohr 9 angeordnet ist. Das obere Ende 91 des Zentralrohres 9 liegt auf einem Niveau mit dem ausgeformten Kragen 31 der oberen Grundplatte 3. Das untere Ende 92 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem kleinen Versatz zum Kragen 41 versehen. Dieser nicht weiter hinderliche Versatz ergibt sich beim Lötprozeß, in dem die Wärmetauscherplatten durch das Auf schmelzen der Lotschicht in ihrer Stapelhöhe verringert werden. Auf den relativ dicken, stabilen und weitgehend ebenen Grundplatte 3; 4 befindet sich die obere Deckplatte 5 bzw. die untere Deckplatte 6. Aus der oberen Grundplatte 3 treten die Wasserein- und -austrittsstutzen 10; 11 aus. Sämtliche Teile bestehen vorzugsweise aus einer geeigneten Aluminiumlegierung und sind, soweit erforderlich, mit einer Lotschicht versehen, so daß sämtliche Verbindungsstellen abdichtend und fest im Lötofen verbunden werden können. Die untere Deckplatte 6 ist mit einer Ringnut 62 versehen, die einen Dichtring 63 auf nimmt, wodurch die Abdichtung zum Motorblock gewährleistet ist. In der unteren Deck platte 6 ist ferner eine langlochförmige Öffnung 61 vorgesehen, die sich genau unterhalb der in der unteren Grundplatte 4 eingestanzten Einlaßschlitze 42 (Fig. 2) befindet, wobei die Schlitze 42 für eine gute Abstützung im Dichtungsbereich sorgen. Das Öl tritt aus dem Motorraum in den Ölkühler 1 ein, durchströmt diesen gemäß den angedeuteten Pfeilen 12 und verläßt das Innere des Kühlers 1 durch die in der oberen Grundplatte 3 eingestanzte Ausstrittsöffnung 32, um in den die Austrittsöffnung 32 überdeckenden Strömungskanal 52 der oberen Deckplatte 5 zu gelangen, von wo es innerhalb des Dichtungsbereiches über in der oberen Deckplatte 5 vorgesehene Austrittsschlitze 51 den Ölfilter 2 erreicht. Nach Durchströmen des Ölfilters 2 gelangt das Öl durch das Zentralrohr 9 bzw. die darin angeordnete Hohlschraube 14 wieder in den Ölkreislauf innerhalb des Motorblockes. Typisch ist die Randgestaltung 84 der Wärmetauscherplatten 8 mit der horizontalen Abstu fung 85, die die Positionierung und Maßhaltigkeit verbessert.

Die Fig. 2 zeigt die etwa rechteckige Form des Ölkühlers 1 mit der oberen Grundplatte 3, deren Ecken angeschnitten sind und die obere kreisförmigen Deckplatte 5. Auf der linken Seite der Fig. 2 ist der in der oberen Deckplatte 5 eingeformte flache Strömungskanal 52 mit den anschließenden Austrittsschlitzen 51 eingezeichnet. Auf der rechten Seite dieser Fig. sind in gestrichelter Ausführung die unten liegenden Einlaßschlitze 42 und langlochförmige Öffnung 61 zu erkennen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die in bestimmten Fällen sehr vorteilhafte Variante mit seitlich des Plattenpaketes 7 angeordneten Wasseraustrittsstutzen 11. Dazu ist die obere Grundplatte 3 in diesem Anschlußbereich eben weitergeführt, überragt das Plattenpaket 7 und weist eine Wasseraustrittsöffnung 35 auf. Im Anschlußbereich ist die obere Deckplatte 5 mit einem Wasserströmungskanal 53 ausgebildet. Der Wasseraustrittsstutzen 11 ist in der Wasseraus trittsöffnung 35 dicht verlötet. Ebenfalls sind die Ränder 33; 54 der oberen Grundplatte 3 und der oberen Deckplatte 5 abdichtend verbunden.

Die Fig. 5 weist im Unterschied zu Fig. 1 in der oberen Deckplatte 5 eine weitere flache Ausprägung 55 auf, in der ein Überdruckventil 15 angeordnet ist. Die Ausprägung 55 besitzt abstützende Füße 56, die prinzipiell ebenfalls schlitzartige Öffnungen bilden und geeignet sind, die von oben wirkenden Dichtungskräfte aufzunehmen. Der Pfeil 16 soll die Dichtungskräfte oben anzeigen und die Pfeile 17 und 18 unten. Die Öffnungsstellung des Ventils 15 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Auch hier befindet sich das obere Ende 91 des Zentralrohres 9 auf einem Niveau mit dem Kragen 31 der oberen Grundplatte 3.

Im Unterschied zu Fig. 2 zeigt die Fig. 6 beispielsweise die Ausbildung der oberen Deckplatte 5 mit speichenartigen Versteifungssicken 57 zur weiteren Stabilitätsverbesserung. Diese Maßnahme kann im Rahmen der Blechdickenoptimierung vorgesehen werden. Die Fig. 7 läßt die überstehende Randgestaltung erkennen, die in dieser Ausführung recht einfach sein kann. Der flache Rand 33 der oberen Grundplatte 3 bildet mit dem Rand 54 der oberen Abdeckplatte 50 die umlaufende Verbindungsfläche 34.

Bei der Fig. 7 und der Fig. 8 kann es sich ebenso um einen Kühler 1 mit rundem Querschnitt handeln. Wobei für diesen Fall die obere Grundplatte 3 und die obere Deckplatte 5 mit seitlich überkragenden Bereichen zur Aufnahme von Wasseranschlußstutzen 11 ausgerüstet sein müßten, wie das in Fig. 3 und 4 gezeigt ist.

Die Fig. 8 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Wärmetauscherplatten 8 mit den Böden 83 unten liegend angeordnet sind. Dies erfordert, zur Erzielung fertigungstechnischer Vorteile, die obere Grundplatte 30 sowie die obere Deckplatte 50 randseitig so zu verformen, daß sie über das Niveau des Randes 84 der Wärmetauscherplatten 8 reichen. Deshalb ist der Rand 36 der oberen Grundplatte 30 aufgerichtet und geht in eine etwa horizontale Verbindungsfläche 34 über, zur Verbindung mit dem Rand 58 der in gleicher Weise ausgeformten oberen Deckplatte 50. Die obere Grundplatte 30 ist mit der oberen Grundplatte 3 fest verbunden. Die obere Grundplatte 3 kann hier etwas dünner ausgebildet sein, weil die zusätzliche Grundplatte 30 ebenfalls einen wesentlichen Beitrag zur Stabilität leistet.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen Längsschnitt und eine Draufsicht auf den Kühler 1 mit unten liegenden Böden 83 der Wärmetauscherplatten 8. Auf der dünner ausgebildeten oberen Grundplatte 3 befindet sich eine weitere Grundplatte 30, deren Rand 36 in gleicher Weise wie Fig. 8 ausgebildet ist, um mit dem Rand 58 der Deckplatte 50 verbunden zu werden.

Bezugszeichenliste

1 Ölkühler
2 Ölfilter
3 obere Grundplatte
30 obere Grundplatte (Variante)
31 Kragen
32 Ölauslaßöffnung (Loch)
33 Rand (flach)
34 Verbindungsfläche
35 Wasseraustrittsöffnung
36 Rand (aufgerichtet)
4 untere Grundplatte
41 Kragen
42 Öleinlasschlitze
5 obere Deckplatte
50 obere Deckplatte (Variante)
51 Ölausschlitze
52 Strömungskanal (Öl)
53 Strömungskanal (Wasser)
54 Rand (flach)
55 Ausprägung
56 Stützfuß
57 Versteifungssicke (speichenartig)
58 Rand
6 untere Deckplatte
61 Öleinlaßöffnung (Langloch)
62 Ringnut
63 Dichtring
7 Plattenpaket
71 Durchgangsöffnung
8 Wärmetauscherplatte
81 Strömungskanal (Öl)
82 Strömungskanal (Wasser)
83 Boden
84 Rand
85 horizontale Abstufung bei 84
9 Zentralrohr
91 oberes Ende
92 unteres Ende
10 Wassereintrittsstutzen
11 Wasseraustrittsstutzen
12 Pfeil (Öl)
13 Pfeil (Wasser)
14 Hohlschraube
15 Überdruckventil
16 Pfeil (Dichtungskräfte am Filter)
17 Pfeil ( = am Aggregat)
18 Pfeil (wie 17)

Claims

1. Kühler mit Filteranschluß, insbesondere zur Kühlung und Filtration von Ölen in Auto mobilen, mit einem gehäuselosen Kühler, bestehend aus den geforderten Parametern an paßbaren Zahl von wannenförmigen Wärmetauscherplatten, die mit dem Boden nach oben weisend angeordnet und unter Bildung von getrennten Strömungskanälen für mindestens zwei Medien ineinander stapelbar und abdichtend verbunden sind, wobei das Paket von Wärmetauscherplatten eine Grundplatte und eine Deckplatte aufweist, sowie von mindestens einem vertikalen Zentralrohr durchsetzt ist, das der abdichtenden Befestigung der Baueinheit an einem Motorblock sowie der Befestigung des Filters auf dem Kühler dient und gleichzeitig zum Rücklauf des gekühlten und gefilterten Öles vorgesehen ist, wobei der Kühler Ein-und Auslässe für das Kühlmittel und für das Öl aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
die obere (3; 30) und die untere Grundplatte (4) im wesentlichen ebene Bauteile hoher Stabilität sind, die um die zentrale Durchgangsöffnung (7) einen angeformten Kragen (31, 41) aufweisen, der sich zumindest mit dem Ende (91) des durch das Plattenpaket (7) gehenden Zentralrohres (9) etwa auf einem Niveau befindet, wobei obere (3; 30) und untere Grundplatte (4) mit ihren Kragen (31; 41) an dem Zentralrohr (9) verbunden sind,
daß auf der Ölauslaßöffnung (32) aufweisenden oberen Grundplatte (3), der Abdichtung zum Filter (2) dienende und Strömungskanal (52) bildende, entsprechende Ausprägungen mit Ölauslaßschlitzen (51) aufweisende obere Deckplatte (5) um das Zentralrohr (9) angeordnet ist,
daß die ebenfalls um das Zentralrohr (9) angeordnete und der Abdichtung zum Motorblock dienende untere Deckplatte (6) an der Öleinlaßschlitze (42) besitzenden unteren Grundplatte (4) zumindest eine Öleinlaßöffnung (61) aufweist und,
daß das Zentralrohr (9) eine Hohlschraube (4) zur Befestigung des Kühlers (1) auf einem Motorblock und zur Befestigung des Filters (2) auf dem Kühler (1) aufnimmt.

2. Kühler mit Filteranschluß nach Anspruch 1, bei dem die wannenförmigen Wärmetauscherplatten mit dem Boden nach unten weisend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ohne Kragen (31) ausgeführten oberen Grundplatte (3) ein zusätzliche Grundplatte (30) mit einem Kragen (31) und einem aufgerichteten und abgewinkelten Rand (36) angeordnet ist, der den Rand (84) der oberen Wärmetauscherplatte (8) überragt, wobei der abgewinkelte Abschnitt des Randes (36) die Verbindungsfläche (34) mit dem Rand (58) der mit Filterauflage- bzw. -abdichtkontur ausgeformten oberen Deckplatte (50) bildet.

3. Kühler mit Filteranschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere (3) und die untere Grundplatte (4) den Abmessungen des Plattenpaketes (7) etwa entsprechen.

4. Kühler mit Filteranschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grundplatte (30) etwa den Abmessungen der oberen Deckplatte (50) entspricht.

5. Kühler mit Filteranschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatten (8) einen vertikal aufgerichteten umlaufenden äußeren Rand (84) mit einer anschließenden umlaufenden horizontalen Abstufung (85) besitzen.

6. Kühler mit Filteranschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenpaket (7) etwa rechteckige oder runde Grundform aufweist und die obere (5) und untere Deckplatte (6) kreisförmig, mit überkragenden Anschlußbereichen ausgebildet sind.

7. Kühler mit Filteranschluß nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die obere Grundplatte (3; 30) und die Kühlmittelführungskanäle (53) aufweisende obere Deckplatte (5; 50) zumindest partiell über das Äußere des Plattenpaketes (7) ragen und in diesem überkragenden Bereich Kühlmittelanschlußstutzen (11), aufnehmen.

8. Kühler mit Filteranschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelanschlußstutzen (11) vorzugsweise als Bogenstück ausgebildet und vorzugsweise von der oberen Grundplatte (3; 30) nach unten weisend angeordnet sind.

9. Kühler mit Filteranschluß nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Deckplatte (5; 50) zur Aufnahme eines Überdruckventiles (15) eine weitere Ausprägung (55) besitzt, die einen abstützenden Fuß (56) enthält.

10. Kühler mit Filteranschluß nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere (5; 50) und/oder die untere Deckplatte (6) um das Zentralrohr (9) speichenartig verlaufende Versteifungssicken (57) aufweist.