DE19753823A1 - Plattenwärmetauscher mit integriertem Filter für die Ölkühlung - Google Patents

Plattenwärmetauscher mit integriertem Filter für die Ölkühlung

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Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit integriertem Filter für die Kühlung von Öl, insbeson­ dere des Schmieröls, das heißt des Motoröls und/oder des Getriebeöls, eines Kraftfahrzeugs.
Sie betrifft insbesondere einen Plattenwärmetauscher, der ein Paket von Halbplatten umfaßt, die miteinander verbunden sind, um erste Kammern für den Umlauf des zu kühlenden Öls und zweite Kammern für den Umlauf einer Kühlflüssigkeit zu bilden, wobei dieses Paket ein erstes Ende, das mit einem Gestell verbunden wer­ den kann, und ein zweites Ende umfaßt, das durch eine zylindrische Umhüllung verlängert wird, die einen austauschbaren Ölfiltereinsatz aufnehmen kann und die eine offene Seite umfaßt, die durch einen Deckel ver­ schlossen werden kann.
Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der französi­ schen Patentanmeldung Nr. 96 04470 bekannt, die un­ längst durch die Anmelderin eingereicht wurde.
Dieser bekannte Wärmetauscher bildet eine auch als "Modul" bezeichnete einteilige Baugruppe, die die Kühl- und Filterfunktionen für das Schmieröl in sich vereinigt. Daraus folgt, daß dieser Wärmetauscher so­ wie die zylindrische Umhüllung und ihr Deckel dauer­ haft zu dem Fahrzeug gehören, in dem sie eingebaut sind.
Es ist daher lediglich erforderlich, bei einem Öl­ wechsel am Fahrzeugmotor den Filtereinsatz auszuwech­ seln. Da dieser Filtereinsatz im wesentlichen aus ei­ nem Filtermedium, wie etwa Papier oder ähnlichem, besteht, läßt er sich besonders einfach entsorgen, beispielsweise durch Verbrennung.
Da die zylindrische Umhüllung fest mit dem Halbplat­ tenpaket verbunden ist, läßt sich außerdem jedes Ri­ siko von Ölaustritten ausschließen, weil keine Über­ gangsflächen mehr zwischen dem Wärmetauscher und dem Filter bestehen, wie dies bei den früheren Lösungen der Fall ist.
Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf eine Verbesserung des Plattenwärmetauschers mit integrier­ tem Filter nach der vorerwähnten französischen Pa­ tentanmeldung. Dabei bezieht sie sich insbesondere auf eine Verbesserung der Befestigung des Deckels so­ wie auf die Ausführung der zylindrischen Umhüllung.
Dazu schlägt sie einen Plattenwärmetauscher der ein­ gangs genannten Art vor, bei dem der Deckel an der Umhüllung durch Bajonettverriegelungsmittel befestigt werden kann und bei der eine Druckfeder zwischen dem Deckel und einem ersten Ende des Filtereinsatzes ein­ gefügt ist.
Die Befestigung des Deckels erfolgt somit anhand von Bajonettverriegelungsmitteln, wodurch der Ausbau und der Wiedereinbau des Deckels erleichtert werden.
Darüber hinaus trägt das Vorhandensein der Druckfeder zur Halterung des Deckels in seiner Verriegelungspo­ sition sowie zur Halterung des Filtereinsatzes bei, was eine einwandfreie Abdichtung an der Anschlußstel­ le zwischen dem Filtereinsatz und dem Wärmetauscher im Bereich des zweiten Endes des Halbplattenpakets gewährleistet.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung enthalten die Bajonettverriegelungsmittel mindestens ein Paar von gegenüberliegenden Stiften, die fest mit einer zylindrischen Außenwand des Deckels verbunden sind und in mindestens ein Paar von L-förmigen Öff­ nungen eingreifen können, die in eine zylindrische Wand der Umhüllung eingearbeitet sind und jeweils zu an der offenen Seite der Umhüllung münden.
Vorteilhafterweise sind vier in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete Stifte und vier ebenfalls in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete L-förmige Öffnungen vorgesehen.
Die Druckfeder ist vorteilhafterweise in Form einer Schraubenfeder ausgeführt, die um einen Vorsprung, der zu einer Innenseite des Deckels gehört, und um einen Vorsprung, der zum Filtereinsatz gehört, zur Auflage kommt.
Das Vorhandensein dieser beiden Vorsprünge trägt zu einer einwandfreien Halterung der Feder im Innern der Umhüllung bei.
Nach einem anderen Merkmal umfaßt der Wärmetauscher einen Dichtungsring, der zwischen einem zweiten Ende des Filtereinsatzes und einem mittleren Ölrücklei­ tungskanal eingefügt ist, der durch das Halbplatten­ paket des Wärmetauschers hindurchgeht, um die Abdich­ tung zwischen dem ungefilterten Öl, das in der Umhüllung umläuft, und dem gefilterten Öl, das durch den Filtereinsatz hindurchgeströmt ist, sicherzustel­ len.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Umhüllung, die den Filtereinsatz enthält, mittels Lö­ ten mit einem Gehäuse verbunden, das das Halbplatten­ paket enthält.
Die Umhüllung und das Gehäuse sind vorzugsweise durch zugehörige Böden aneinander befestigt, die mit gegen­ überliegenden Öffnungen versehen sind, um den Durch­ fluß des ungefilterten gekühlten Öls, das vom Gehäuse kommt, zu dem Behältnis für seine Filterung zu ermög­ lichen.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Umhüllung ein einteiliges Gehäuse, das mit einer Quertrennwand versehen ist, um beiderseits dieser Trennwand einen Raum, der die Halbplatten enthält, und einen Raum, der den Filtereinsatz enthält, zu bilden.
Dadurch wird die Verwendung eines einzigen Gehäuses möglich, das sowohl zur Aufnahme der Halbplatten des Wärmetauschers als auch zur Aufnahme des Ölfilterein­ satzes dient.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist die vor­ erwähnte Quertrennwand mit einer Öffnung versehen, um den Durchfluß des ungefilterten gekühlten Öls, das vom Gehäuse (dem Raum, der die Halbplatten enthält) kommt, zur Umhüllung für seine Filterung zu ermögli­ chen.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung umfaßt das Gehäuse, das das Halbplattenpaket enthält, zwei seit­ liche Stutzen für den Einlaß und den Auslaß der Kühl­ flüssigkeit.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Ge­ häuse, das das Halbplattenpaket enthält, durch einen Flansch unter Einfügung von Dichtungen am Gestell be­ festigt.
In der nachstehenden, nur als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Be­ zug genommen. Darin zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines Plattenwär­ metauschers mit integriertem Filter nach einer Aus­ führungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher von Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Behältnisses zur Veranschaulichung der Verriegelungsmittel des Deckels; und
Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 zu einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, die einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 10 mit in­ tegriertem Filter für die Kühlung des Öls des Motors eines Fahrzeugs darstellen. Der Wärmetauscher 10 ist an einem Gußteil 12 befestigt, das ein Bestandteil des Motorblocks oder an diesem befestigt sein kann. Im dargestellten Beispiel enthält das Gußteil 12 ei­ nen (mit gestrichelten Linien dargestellten) Kanal 14 und einen Kanal 16, die beide an einer Seite 18 des Gußteils 12 münden und als Auslaß bzw. als Rücklei­ tung für das Öl dienen, wie dies durch die Pfeile an­ gedeutet wird.
Der Wärmetauscher 10 ist an der Seite 18 des Gußteils 12 durch einen Befestigungsflansch 20 befestigt.
Der Wärmetauscher 10 umfaßt ein Gehäuse 22, das eine zylindrische Wand 24 in rotationssymmetrischer Aus­ führung um eine Achse X-X aufweist und mit einem kreisförmigen Boden 26 versehen ist. Das Gehäuse 22 weist eine offene Seite 28 auf, die zur Seite 18 des Gußteils 12 gerichtet ist.
Das Gehäuse 22 enthält innen ein Paket 30 von Halb­ platten 32, die in Richtung der Achse X-X um einen zylindrischen Kanal 34 aufeinandergeschichtet sind, der ein Ende 36 aufweist, das unter Einfügung einer Dichtung 38 an der Seite 18 zur Anlage kommt. Der Ka­ nal 34 umfaßt ein gegenüberliegendes Ende 40, das durch den Boden 26 des Gehäuses 22 hindurchgeht.
Die Halbplatten 32 sind nach einer hinreichend be­ kannten Technik paarweise und abwechselnd angeordnet. Das Plattenpaket wird auf einer Seite durch den Boden 26 des Gehäuses und auf der anderen Seite durch eine Endplatte 42 gehalten, die das Ende 36 des Kanals 34 umgibt und unter Einfügung einer Dichtung 44 an der Seite 18 des Gußteils 12 zur Anlage kommt. Die End­ platte 42 ist mit einem mittigen Loch 44 versehen und liegt unter Einfügung einer Zwischenplatte 46 am Ende des Pakets 30 an.
Die Halbplatten begrenzen erste Kammern 50 für den Umlauf des Öls und zweite Kammern 52 für den Umlauf einer Kühlflüssigkeit. Dazu ist das Gehäuse 22 mit zwei Stutzen 54 und 56 versehen (Fig. 2), die als Einlaß bzw. als Auslaß der Kühlflüssigkeit dienen, bei der es sich üblicherweise um die Kühlflüssigkeit des Fahrzeugmotors handelt.
Das Öl verläßt daher das Gußteil 12 durch den Kanal 14 und zirkuliert anschließend in den Kammern 50 des Wärmetauschergehäuses 22, wo ein Wärmeaustausch mit der vorerwähnten Kühlflüssigkeit stattfindet.
Das so gekühlte Öl wird anschließend durch ein inte­ griertes Filter gefiltert, das eine Umhüllung 58 um­ faßt, die eine zylindrische Wand 60 mit der Achse X-X und einen kreisförmigen Boden 62 aufweist, der mit­ tels Löten am Boden 26 des Gehäuses 22 befestigt ist. Die Böden 26 und 62 enthalten zwei gegenüberliegende Öffnungen 64 und 66 (Fig. 1), um das Einströmen des gekühlten Öls in das Innere der Umhüllung 58 zu er­ möglichen.
Diese Umhüllung enthält einen Filtereinsatz 68, der einen mittigen zylindrischen Schaft 70 mit der Achse X-X umfaßt, die von einem ringförmigen Körper 72 um­ geben ist, der aus einem Filtermedium, beispielsweise auf Papierbasis, besteht.
Der Schaft 70 umfaßt ein erstes Ende 74, das unter Einfügung einer ringförmigen Dichtung 76 am Ende 40 des Kanals 34 zur Anlage kommt. Außerdem umfaßt der Schaft 70 ein gegenüberliegendes Ende 78, das mit ei­ nem kuppelförmigen Vorsprung 80 versehen ist.
Die Umhüllung 58 umfaßt eine kreisförmige Kante, die eine offene Seite 82 begrenzt, die durch einen ab­ nehmbaren Deckel 84 verschlossen wird, der eine zy­ lindrische Außenwand 86 umfaßt, die an der Innenseite der Wand 60 der Umhüllung 58 unter Einfügung einer Dichtung 87 zur Anlage kommen kann, die in eine ring­ förmige Auskehlung der Wand 60 eingesetzt ist. Der Deckel 84 umfaßt außerdem einen Außengriff 88, wäh­ rend er innen mit einem zylindrischen Vorsprung 90 versehen ist, der axial und gegenüber dem Vorsprung 80 angeordnet ist. Eine Schraubendruckfeder 92 ist zwischen dem Deckel und dem Filtereinsatz eingefügt, so daß ihre beiden Enden die Vorsprünge 80 bzw. 90 umgeben.
Die Befestigung des Deckels erfolgt durch Bajonett­ verriegelungsmittel.
Diese Mittel umfassen zwei Paare von gegenüberliegen­ den Stiften 94 (Fig. 1 und 3), die in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und die außen an der Wand 86 des Deckels vorstehen. Diese Stifte kön­ nen mit vier L-förmigen Öffnungen 96 zusammenwirken, die in die zylindrische Wand 86 der Umhüllung einge­ arbeitet sind und jeweils an der offenen Seite 82 der Umhüllung münden.
Dadurch läßt sich der Ein- und Ausbau des Deckels be­ sonders einfach, ohne besondere Anstrengungen und oh­ ne Notwendigkeit von Spezialwerkzeug ausführen. Die Feder 92 trägt sowohl zur Halterung des Deckels in verriegelter Position als auch zur Halterung des Fil­ tereinsatzes bei, dessen Ende 74 die Dichtung 76 zu­ sammendrückt.
Die Funktionsweise der in den Fig. 1 und 2 darge­ stellten Vorrichtung läßt sich wie folgt beschreiben.
Das Öl strömt aus dem Kanal 14 in das Gehäuse, zirku­ liert anschließend in den durch die Halbplatten 32 begrenzten Kammern 50 und erfährt einen Wärmeaus­ tausch mit der Kühlflüssigkeit, die in den Kammern 52 des Gehäuses umläuft.
Das so gekühlte Öl gelangt anschließend durch die ge­ genüberliegenden Öffnungen 64 und 66 in die Umhüllung 58 und zirkuliert dann im Innern einer ringförmigen Kammer 98, die im Innern der Umhüllung ausgebildet ist. Von dort aus strömt es durch den Körper 72 des Filtereinsatzes 68, um in das Innere des Schafts 70 des Filtereinsatzes zu gelangen und anschließend in den Kanal 34 zu strömen, von dem aus es durch den Ka­ nal 16 zum Motorblock zurückfließt.
In der Ausführungsform von Fig. 4, auf die nun Bezug genommen wird, ist der Wärmetauscher praktisch iden­ tisch mit dem Wärmetauscher von Fig. 1, bis auf die Tatsache, daß er ein einziges Gehäuse 100 umfaßt, das einteilig mit einer Quertrennwand 102 ausgeführt ist, die die Böden 26 und 62 des Gehäuses 22 bzw. der Um­ hüllung 58 des Wärmetauschers von Fig. 1 ersetzt.
Die Quertrennwand 102 ist mit einer Queröffnung 104 versehen, die die Aufgabe der aufeinander ausgerich­ teten Öffnungen 64 und 66 des Wärmetauschers von Fig. 1 übernimmt.
Das Gehäuse 100 von Fig. 4 begrenzt daher beider­ seits der Trennwand 102 einen Raum 106, der die Halb­ platten 32 enthält, und einen Raum 108, der den Fil­ tereinsatz 68 enthält.
Das Gehäuse 100 und seine Trennwand 102 werden vor­ teilhafterweise durch Bearbeitung aus einem geeigne­ ten Metallwerkstoff, beispielsweise aus einer Legie­ rung auf Aluminiumbasis, hergestellt. Im übrigen funktioniert der Wärmetauscher von Fig. 4 genau in der gleichen Weise wie der Wärmetauscher der Fig. 1 und 2.
In beiden Ausführungsarten erfolgt die Öffnung der Umhüllung für die Entnahme des Filtereinsatzes durch die Kombination einer geradlinigen axialen Bewegung und einer Drehbewegung in einem kleinen Winkelbe­ reich. Die Kombination dieser Bewegungen bewirkt das Zusammendrücken der Feder 92, die zum Zusammendrücken des Filtereinsatzes und anschließend zur Freigabe der Stifte 94 dient, die aus den L-förmigen Öffnungen 96 austreten.
Die Feder 92 bewirkt dabei ein Zusammendrücken der Dichtung 97, wodurch eine Abdichtung zwischen dem ge­ kühlten Öl, das in die Umhüllung gelangt, die den Filtereinsatz enthält, und dem gefilterten Öl gewähr­ leistet wird, das aus dem Filtereinsatz ausströmt und in den Kanal 34 des Wärmetauschers gelangt.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Ausfüh­ rungsformen beschränkt, die vorstehend als Beispiel beschrieben wurden, sondern sie erstreckt sich auch auf andere Varianten.
So sind Varianten an der Struktur des Deckels mög­ lich, insbesondere was die Struktur der Bajonettver­ riegelungsmittel betrifft.

Claims (10)

1. Plattenwärmetauscher, der ein Paket (30) von Halb­ platten (32) umfaßt, die miteinander verbunden sind, um erste Kammern (50) für den Umlauf des zu kühlenden Öls und zweite Kammern (52) für den Umlauf einer Kühlflüssigkeit zu bilden, wobei dieses Paket (30) ein erstes Ende, das mit einem Gestell (12) verbunden werden kann, und ein zweites Ende umfaßt, das durch eine zylindrische Umhüllung (58; 100) verlängert wird, die einen austauschbaren Ölfiltereinsatz (68) aufnehmen kann und die eine offene Seite (82) umfaßt, die durch einen Deckel (84) verschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (84) an der Umhüllung (58; 100) durch Bajo­ nettverriegelungsmittel (94; 96) befestigt werden kann und daß eine Druckfeder (92) zwischen dem Deckel (84) und einem ersten Ende (78) des Filtereinsatzes (68) eingefügt ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bajonettverriege­ lungsmittel mindestens ein Paar von gegenüberliegen­ den Stiften (94) enthalten, die fest mit einer zylin­ drischen Außenwand (86) des Deckels (84) verbunden sind und in mindestens ein Paar von L-förmigen Öff­ nungen (96) eingreifen können, die in eine zylindri­ sche Wand (60) der Umhüllung (58; 100) eingearbeitet sind und jeweils an der offenen Seite (82) der Umhül­ lung münden.
3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (92) eine Schraubenfeder ist, die um einen Vorsprung (90), der zu einer Innenseite des Deckels (84) gehört, und um einen Vorsprung (80), der zum Filtereinsatz (68) gehört, zur Auflage kommt.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Dichtungsring (76) umfaßt, der zwischen einem zweiten Ende (74) des Filtereinsatzes (68) und einem mittleren Ölrückleitungskanal (34) eingefügt ist, der durch das Halbplattenpaket (32) des Wärmetauschers hindurchgeht, um die Abdichtung zwischen dem unge­ filterten Öl, das in der Umhüllung umläuft, und dem gefilterten Öl, das durch den Filtereinsatz hindurch­ geströmt ist, sicherzustellen.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (58), die den Filtereinsatz (68) enthält, mittels Löten mit einem Gehäuse (22) verbunden ist, das das Halbplattenpaket (32) enthält.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umhüllung (58) und das Gehäuse (22) durch zugehörige Böden (62, 26) an­ einander befestigt sind, die mit gegenüberliegenden Öffnungen (66, 64) versehen sind, um den Durchfluß des ungefilterten gekühlten Öls, das vom Gehäuse (22) kommt, zur Umhüllung (58) für seine Filterung zu er­ möglichen.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (100) ein einteiliges Gehäuse ist, das mit einer Quertrennwand (102) versehen ist, um beider­ seits dieser Trennwand (102) einen Raum (106), der die Halbplatten (32) enthält, und einen Raum (108), der den Filtereinsatz (68) enthält, zu bilden.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Quertrennwand (102) mit einer Öffnung (104) versehen ist, um den Durch­ fluß des ungefilterten gekühlten Öls, das vom Gehäuse kommt, zur Umhüllung für seine Filterung zu ermögli­ chen.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22; 100), das das Halbplattenpaket (32) ent­ hält, zwei seitliche Stutzen (54, 56) für den Einlaß und den Auslaß der Kühlflüssigkeit umfaßt.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22; 100), das das Halbplattenpaket (32) ent­ hält, durch einen Flansch (20) unter Einfügung von Dichtungen (38; 44) am Gestell (12) befestigt ist.
DE19753823A 1996-12-18 1997-12-05 Plattenwärmetauscher mit integriertem Filter für die Ölkühlung Withdrawn DE19753823A1 (de)

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