DE19624358B4

DE19624358B4 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE19624358B4
Application number: DE19624358A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Dr. Moser; Olaf Dr. Weber
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2016-06-20
Also published as: DE19624358A1; ZA975278B; WO1997048956A1

Abstract

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus mehreren parallel zueinander angeordneten Wärmetauscherplatten, zwischen denen jeweils abwechselnd das zu kühlende Öl und das Kühlmittel hindurchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ölführenden Wärmetauscherplatten (10) Kanäle (28, 29, 30) angeordnet sind, deren Begrenzungswände aus einem Metallfaservlies oder einem Filterwerkstoff (31) zum Filtrieren des Öls ausgebildet sind und die Filtrierung derart erfolgt, daß das zu reinigende und zu kühlende Öl in die Kanäle (28, 29, 30) einströmt, wobei das Öl durch die Begrenzungswände in den Reinflüssigkeitsbereich gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler für Verbrennungskraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuste DE 93 18 635 U1 ist ein Plattenwärmetauscher, insbesondere ein Ölkühlmittelkühler bekannt. Dieser besteht aus mehreren aufeinandergestapelten wannenförmigen Wärmetauscherplatten sowie Zu- und Ablaufleitungen für ein erstes Fluid und Zu- und Abfuhrleitungen für ein zweites Fluid, wobei zwischen den einzelnen Platten jeweils abwechselnd das zu kühlende Medium und das Kühlmedium hindurchgeführt werden. Solche Plattenwärmetauscher finden insbesondere Anwendung bei dem Kühlen von Öl einer Verbrennungskraftmaschine. Das Kühlmittel ist zweckmäßigerweise das Kühlwasser des Kühlwasserkreislaufs der Maschine.

Die bekannten Wärmetauscher sind kompakt aufgebaut und bestehen im wesentlichen aus wannenförmigen Platten, die aufeinandergestapelt und miteinander verlötet sind. Gerade im Automobilbau ist man bestrebt, gewichtsoptimiert zu arbeiten, d. h. möglichst einen Teil mulifunktionell auszugestalten, um die Anzahl der Teile in einem Fahrzeug zu reduzieren.

Der DE-533 732 C ist ein Ölfilter mit Kühler für eine Brennkraftmaschine zu entnehmen, wobei ein doppelwandiges Gehäuse vorgesehen ist und im inneren Bereich eine Filtereinrichtung und im äußeren Bereich eine Kühlvorrichtung vorgesehen ist.

Der EP 0 384 612 A2 ist ein Wärmetauscher zu entnehmen, insbesondere ein Ölkühler für Verbrennungskraftmaschinen, der mehrere parallel zueinander angeordnete Wärmetauscherplatten aufweist, zwischen denen abwechselnd das zu kühlende Öl und das Kühlmittel hindurchströmt, wobei zwischen den ölführenden Wärmetauscherplatten Turbulatoren vorgesehen sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Plattenwärmetauscher zu verbessern und die Funktionalität zu optimieren.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Wärmetauscher eine Filterfunktion für das zu kühlende Medium übernimmt. Üblicherweise handelt es sich um das Öl, welches als Motorenöl der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Ölfilters aufbereitet wird. Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß ein zusätzliches Ölfilterelement entfällt. Damit werden Kosten und Bauraum gespart.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, Turbulenzflächen und Filtermittel nebeneinander anzuordnen. Dies hat denn Vorteil eines besonders einfachen Aufbaus, da in ein bestehendes Wärmetauscherelement lediglich das Filtermittel integriert werden muß.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das Filtermittel aus gesintertem Kunststoffgranulat zu bilden. Solches Kunststoffgranulat ist bezüglich seiner Porosität auf die geforderte Filterwirkung einstellbar. Außerdem kann das Kunststoffgranulat mit metallischen Inhaltsstoffen versehen werden, so daß auch hier eine gute Wärmeleitfähigkeit erzielbar ist.

Weiterbildungsgemäß ist der Wärmetauscher aus mehreren aufeinandergestapelten wannenförmigen Platten aufgebaut. Zwischen diesen Platten befinden sich das Filtermittel sowie evtl. erforderliche Abstandshalter. Sowohl die Platten als auch das Filtermittel sind jeweils einzelne identische Elemente, die in eine nahezu beliebige Höhe aufeinander stapelbar sind, so daß sowohl die Kapazität des Filters als auch die Kapazität des Wärmetauschers an die Erfordernisse der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine angepaßt werden kann.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
1 die schematische Ansicht eines Wärmetauschers,
2 eine Detaildarstellung des in 1 gezeigten Wärmetauschers mit einem integrierten Filtermedium,
3 eine weitere Darstellung eines Wärmetauschers,
4 die Detaildarstellung des in 3 gezeigten Wärmetauschers.
In 1 ist schematisch ein Wärmetauscher gezeigt, der aus mehreren, parallel zueinander angeordneten und von einem Wärmetauschmittel durchflossenen plattenförmigen Wärmetauschelementen 10 besteht. Die Wärmetauschelemente 10 sind an den umlaufenden Außenkanten 11 abgebogen und lamellenartig zu einem Wärmetauscherpaket aufeinandergestapelt. Den oberen Abschluß des Wärmetauscherpakets bildet eine Abdeckplatte 12, den unteren Abschluß bildet ein Adapterelement 13 in Kombination mit einer Befestigungsplatte 14. Adapterelement 13 und Befestigungsplatte 14 können aus einem Stück hergestellt sein. Es besteht aber auch die Mögichkeit, dieses zweistückig aus zwei Stanzteilen zu bilden. Die Verbindung der einzelnen Wärmetauscherelemente 10 miteinander sowie mit der Abdeckplatte 12 und dem Adapterelement 13 erfolgt durch Löten. Hierzu sind die einzelnen Bauelemente beschichtet. Das gesamte Paket mit den Einzelteilen einschließlich der hier dargestellten Abdichtringe 17, 19 wird erwärmt und damit die Einzelteile miteinander verlötet.
Das zu kühlende Medium, beispielsweise Öl, strömt über die Bohrung 15 in die Befestigungsplatte 14 und das Adapterelement 13 in den Wärmetauscher ein, verteilt sich dort auf die einzelnen Ebenen gemäß den Pfeilen 16 und verläßt den Wärmetauscher über die Bohrung 18. Zwischen den Wärmetauscherplatten sind Filterelemente eingefügt, die in der Detaildarstellung gemäß 2 sichtbar sind.
2 zeigt den Wärmetauscher gemäß 1 in der Schnittebene A-A. Das ungereinigte und zu kühlende Öl strömt über die Bohrung 15 in die Rohflüssigkeitskanäle 20, 21. Diese Kanäle sind beispielweise aus Metallvlies gebildet, wobei das Metallvlies lediglich die Wände der Kanäle darstellt, die von oben und unten durch die Wärmetauscherplatten begrenzt sind. Die Kanäle sind an ihrem dem Flüssigkeitsaustritt zugewandten Ende verschlossen. Das Öl tritt an den Wänden der Kanäle in den Reinflüssigkeitsbereich 22 des Wärmetauschers ein und fließt von dort zu der Ölablauföffnung 18. Die Anordnung der Kanäle 20, 21 sorgt für eine gute Verteilung des zu kühlenden Öls über die gesamte Fläche des Wärmetauschers. Aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des Metallvlieses der Begrenzungswände der Kanäle 20, 21 wird ein guter Wärmeübergang zu den Wärmetauscherplatten und damit zu dem Kühlmedium gewährleistet.
3 zeigt eine weitere Darstellung eins Wärmetauschers. Das zu kühlende und zu filtrierende Öl gelangt über den Anschluß 23 in den Wärmetauscher und verläßt diesen über den Anschluß 24. Das Kühlmedium, d. h. das Kühlwasser strömt über den Anschluß 25 in den Wärmetauscher und verläßt diesen über Anschluß 26.
Der Wärmetauscher besteht ebenfalls aus Wärmetauscherplatten 21, welche die Trennung zwischen dem Öl und dem Kühlmedium vornehmen. Zwischen diesen Platten befinden sich Kanäle 28, 29, 30, die jeweils an den Stirnseiten wechselweise verschlossen sind. In den Ebenen, die das Kühlmedium führen, sind Turbulenzbleche 32, 33 angeordnet, welche die Wärmeaufnahme verbessern.
4 zeigt eine Detaildarstellung des in 3 dargestellten Wärmetauschers. Das zu reinigende und zu kühlende Öl strömt in die Kanäle 28, 29, 30 und selbstverständlich in die weiteren parallel angeordneten Kanäle ein. Die Kanäle weisen Begrenzungswände aus Metallfaservlies oder aus einem anderen Filterwerkstoff 31 auf. An dem in Fließrichtung gesehenen vorderen Ende des Wärmetauschers sind die Kanäle für die Rohflüssigkeit verschlossen. Dies bedeutet, daß das Öl durch die Wände in den Reinflüssigkeitsbereich gelangt und dort über die offenen Reinflüssigkeitskanäle zu dem Austritt 24 strömt. Selbstverständlich können zur Unterstützung der Wärmeübertragung Turbulenzbleche in den Kanälen angeordnet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Turbulenzbleche selbst als Filterelemente auszugestalten oder umgekehrt die Filterelemente, d. h. das Filtervlies so zu gestalten, daß eine Turbulenzwirkung zusätzlich zu der Filterwirkung erzielt wird.
Anstelle eines Metallfaservlieses kann das Filterelement auch aus Kunststoffgranulat, welches zu einem Sinterwerkstoff gebunden wurde, bestehen. Die Porosität wird entsprechend der Partikelgröße des Kunststoffgranulats eingestellt, so daß eine optimale bzw. eine angepaßte Filterwirkung erzielt wird. Dabei kann ein Kunststoffmaterial Anwendung finden, das eine Wärmeleitfähigkeit von Aluminium oder Metall besitzt.

Claims

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus mehreren parallel zueinander angeordneten Wärmetauscherplatten, zwischen denen jeweils abwechselnd das zu kühlende Öl und das Kühlmittel hindurchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ölführenden Wärmetauscherplatten (10) Kanäle (28, 29, 30) angeordnet sind, deren Begrenzungswände aus einem Metallfaservlies oder einem Filterwerkstoff (31) zum Filtrieren des Öls ausgebildet sind und die Filtrierung derart erfolgt, daß das zu reinigende und zu kühlende Öl in die Kanäle (28, 29, 30) einströmt, wobei das Öl durch die Begrenzungswände in den Reinflüssigkeitsbereich gelangt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wärmetauscherplatten (10) Turbulenzbleche (32–34) vorgesehen sind und zwischen oder neben den Turbulenzblechen das Filtermittel angeordnet ist.
Wärmetauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel ein gesintertes Kunststoffgranulat ist, dessen Porosität entsprechend der erforderlichen Filterfeinheit eingestellt ist.
Wärmetauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatten (10) aus mehreren aufeinander gestapelten wannenförmigen Platten bestehen, welche am Rande fügetechnisch dicht verbunden, insbesondere verlötet sind.