DE19814029A1 - Wärmetauscher mit integriertem Ausgleichsbehälter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell einen Wärmetauscher für einen Verbren­ nungsmotor. Insbesondere betrifft die Erfindung einen integrierten Wärmetauscher und Ausgleichsbehälter zum Kühlen eines Schiffsmotors.

Flüssigkeitsgekühlte Verbrennungsmotoren für Schiffsanwendungen verwenden für gewöhnlich einen Wärmetauscher, wobei Wärme von einem flüssigen Motorkühlmit­ tel an Meerwasser übertragen wird. Zur Erleichtung dieses Wärmeaustausches dient ein Wärmetauscherkern, der aus einem oder mehreren Meerwasserrohren besteht, durch welche kontinuierlich Meerwasser geleitet wird. Das Motorkühlmittel wird au­ ßen über den Kern geleitet, so daß Wärme von dem Kühlmittel an das kühlere Meer­ wasser abgegeben wird. Das Kühlmittel wird dann durch einen Kühlmittelkreis zum Kühlen des Motorblocks und in einigen Anwendungen zum Kühlen eines Turbola­ ders und/oder einer Abgassammelleitung zurückgeführt bzw. rezirkuliert.

Manchmal tauchen Dampf- und Luftblasen in dem flüssigen Kühlmittel eines Kühlsy­ stems auf. Der Dampf steigt auf und sammelt sich an bestimmten Stellen, wenn dies möglich ist. Das Vorhandensein von Dampf und Luft im Kühlkreis verringert in uner­ wünschter Weise die Wärmeaustauschkapazität in der Nähe bzw. im Bereich des ein­ geschlossenen Dampfes. Daher ist es wünschenswert, das flüssige Kühlmittel im Wärmetauscher zu entlüften, so daß der Dampf und die Luftblasen gesammelt und aus dem Kühlkreis entfernt werden können. Zusätzlich ist es wünschenswert, auch Dampftaschen bzw. -blasen an entfernt liegenden Stellen des Kühlkreises zu "entlüf­ ten".

Ein herkömmliches Kühlsystem weist gewöhnlich eine Ausgleichskammer auf, die ein mit dem Kühlkreis in Verbindung stehendes Luftvolumen enthält. Dies ermöglicht Volumenschwankungen in dem flüssigen Kühlmittel, ohne das System unter Über­ druck zu setzen oder zu beschädigen. Im Idealfall werden Dampf und Luft aus dem Kühlkreis in der Ausgleichskammer gesammelt. Eine Ausgleichskammer kann des weiteren als Zusatzbehälter dienen, der zusätzliches Kühlmittel für den Ausgleich von Kühlmittelverlusten in dem System enthält.

Herkömmliche Kühlsysteme enthalten einzelne, diskrete Wärmetauscher- und Aus­ gleichsbehälterbauteile. Diese einzelnen Bauteile müssen durch Schläuche, Schlauch­ schellen und Rohre fluidisch miteinander verbunden werden. Ferner wird manchmal in herkömmlichen Systemen ein eigener Kühlmittelsammelbehälter als drittes zusätzli­ ches Bauteil vorgesehen, das ebenso mit Schläuchen angeschlossen und an dem Mo­ tor befestigt werden muß. Leider treten bei diesen herkömmlichen Anordnungen häufig Schäden an den Schläuchen oder Lecks an den festgeklemmten Schlauch­ verbindungen auf. Ferner ist es bekannt, daß die getrennten Wärmetauscher-, Aus­ gleichsbehälter- und Sammelbehälterbauteile andere Motorteile aufgrund ihres Volu­ mens störend blockieren und zusätzlich dem Motor ein unschönes sperriges oder überladenes Aussehen verleihen.

Maschinen- oder Motorräume in Schiffen sind gewöhnlich begrenzte Räume. Daher ist eine kompakte Motorkonstruktion wünschenswert, um den Raum, der den Motor in einem bestehenden Motorraum umgibt, zu maximieren oder die Größe des Motor­ raums zu minimieren.

Im Laufe der Zeit und Verwendung sammelt sich in einem Schiffs-Wärmetauscherkern Schmutz aus dem Meerwasser an, so daß eine Reinigung zur Optimierung der Wärme­ leitung und des Wasserstroms notwendig ist. Die Reinigung der Kernrohre wird für gewöhnlich durch ein Verfahren ausgeführt, das als "Rohreinigen mittels Stangen" bzw. "rodding" bekannt ist, wobei ein stangenartiges Werkzeug von Hand durch die Rohre geführt wird, so daß sämtlicher Schmutz aus den Rohren herausgeschoben wird. Leider sind herkömmliche Schiffswärmetauscher wegen des unzureichenden Zugangs schwierig zu reinigen. Bei herkömmlichen Wärmetauschern muß der Kern aus dem Wärmetauschergehäuse entfernt werden, so daß eine Reinigung der Meer­ wasserrohre mittels Stangen bzw. rodding möglich ist.

Insbesondere ist ein herkömmlicher Kern als eine Einheit ausgebildet, an deren einem Ende ein Verteilerkopf zur Beförderung des Meerwasserstroms zu und von dem Kerninneren angebracht ist. Dieser Kern wird durch eine einzige Öffnung in das Wärmetauschergehäuse eingesetzt, wobei der Kern durch Befestigen der Verteiler­ kappe an der Gehäuseöffnung in seiner Lage gesichert wird. Um Zugang zu dem Kerninneren zur Reinigung zu erlangen, muß der Verteilerkopf zunächst von dem Gehäuse abmontiert werden, der Kern mit dem daran befestigten Verteilerkopf aus dem Gehäuse herausgezogen und der Verteilerkopf von dem Kern entfernt werden.

Dies ist nachteilig, da die Entfernung des Kerns die Motorkühlmittelseite des Kühlsy­ stems freilegt, so daß das Motorkühlmittel von dem Wärmetauscher ausläuft und die Gefahr einer Verunreinigung des Gehäuseinnenraums mit Schmutz besteht. Ferner kann in vielen Fällen das Herausziehen des Kern aus dem Wärmetauschergehäuse an Ort und Stelle aufgrund einer Blockierung durch ein Motorbauteil oder die Wand des Motorraums unmöglich sein. Daher ist eine Wärmetauscherkonstruktion erforderlich, die eine Rohreinigung des Kerns mittels Stangen ermöglicht, ohne den Kern aus dem Gehäuse zu entfernen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und insbesondere einen kompakten, wenig störanfälligen Motorkühlkreisaufbau ermöglicht.

Die obige Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, 11 oder 17 bzw. durch die Verwendung eines derartigen Wärmetauschers gemäß Anspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Insbesondere ist eine verbesserte Motorkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Er­ findung vorgesehen, die in einem Ausführungsbeispiel eine Wärmetauscher- und Ausgleichsbehälterkombination ist, die mit einem einstückigen Gehäuse ausgebildet ist. Diese Vorrichtung ist vorzugsweise zur Verwendung in einem Schiffsverbren­ nungsmotor ausgebildet. Die einstückige Gehäusekonstruktion verringert die Anzahl von Teilen, bietet eine kompakte und raumsparende Konstruktion und verzichtet auf die zuvor erforderlichen Schläuche zur Verbindung des Ausgleichsbehälters mit dem Wärmetauschergehäuse. Vorzugsweise enthält die vorliegende Erfindung ferner eine untere Kühlmittelsammelkammer, die in demselben einstückigen Gehäuse ausgebildet ist.

Zusätzlich weist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Ausgleichsbehälter Entlüftungsöffnungen auf, die einen "Entlüftungsstrom" aufnehmen, der von Teilen des Kühlkreises abgeleitet wird, die besonders anfällig für eine Dampfansammlung sind. Insbesondere wird Kühlmittel von dem Turbolader und/oder den Abgassammel­ leitungsteilen des Kühlkreises entlüftet, indem ein Entlüftungsrohr von jedem dieser Bauteile zu den Luftlöchern in dem Ausgleichsbehälter geführt wird.

Das einstückige Wärmetauscher- und Ausgleichsbehältergehäuse besteht vorzugs­ weise aus Aluminium und der Wärmetauscherkern besteht vorzugsweise aus einer Kupfer-Nickel-Legierung.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine Entlüftungskonstruktion bereit, mit welcher Kühlmittel in Kanälen um den Wärmetauscherkern geführt wird, wobei flüssiges Kühlmittel in die untere Sammelkammer fällt, während Dampf nach oben durch den Kanal steigt und sich in der Ausgleichskammer ansammelt. Die Aus­ gleichskammer ist durch vertikale Seitenwände begrenzt, die dazu beitragen, Blasen aus dem Kühlmittel zu entlüften.

Zusätzlich sorgt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine größere Wartungs­ freundlichkeit, da der Kern endseitig zwischen zwei Öffnungen in dem Gehäuse befe­ stigt ist. Durch diese Öffnungen ist ein Zugang zu dem Inneren des Kern von gegen­ überliegenden Enden möglich, so daß die Meerwasserdurchlässe in dem Kern gerei­ nigt werden können, ohne den Kern aus dem Gehäuse zu entfernen.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine verbesserte Motor­ kühlvorrichtung bereitstellt, die einen Wärmetauscher und einen Ausgleichsbehälter in einem gemeinsamen bzw. integrierten Gehäuse kombiniert.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß auf die Schlauch­ verbindungen zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Wärmetauscher verzichtet wird, so daß es zu keinen Schlauchdefekten und keinem Lecken kommt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein Mittel zum Entlüften eines Kühlmittels in einem Wärmetauschsystem bereitstellt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie einen Wärme­ tauscher für eine Schiffsmaschine bzw. einen Schiffsmotor mit einer verbesserten Wartungsfreundlichkeit bereitstellt. Insbesondere ist jedes Ende des Wärmetauscher­ kerns über entsprechende, mit Kappen abgedeckte Öffnungen zugänglich, so daß das Innere des Kerns einer Rohrreinigung mittels Stangen unterzogen werden kann, ohne den Kern von dem Gehäuse zu entfernen. Dies ist insbesondere in beengten Motor­ räumen von Vorteil, wo der Raum ein Herausziehen des Kerns aus dem Gehäuse nicht zuläßt. Ein damit verbundener Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Motorkühlmittelseite des Kühlsystems durch die vorliegende Erfindung nicht ge­ stört wird, da nur das Innere des Kerns freigelegt wird, wenn die Kappen entfernt werden; die äußere Kühlmittelseite des Kerns wird nicht freigelegt, wenn die Kappen entfernt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der ausführli­ chen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der Zeichnung dargestellt und offensichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einer Wär­ metauscher- und Ausgleichsbehälterkombination gemäß einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine explosionsartige, perspektivische Ansicht der Wärmetauscher- und Ausgleichsbehälterkombination gemäß dem Ausführungsbeispiel der Er­ findung, die den Wärmetauscherkern und andere Teile zeigt;

Fig. 3 einen Seitenriß eines einstückigen bzw. gemeinsamen Gehäuses einer Wärmetauscher- und Ausgleichsbehälterkombination gemäß dem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht von oben des einstückigen Gehäuses von Fig. 3 im wesentlichen entlang der Linie IV-IV von Fig. 3 durch die Ausgleichs­ kammer;

Fig. 5 eine Schnittansicht von vorne des einstückigen bzw. gemeinsamen Ge­ häuses von Fig. 3 im wesentlichen entlang der Linie V-V von Fig. 3; und

Fig. 6 einen Aufriß des einstückigen bzw. gemeinsamen Gehäuses von einer gegenüberliegenden Seite zu der Ansicht von Fig. 3.

Mit Bezugnahme auf die Figuren, in welchen dieselben Bezugszeichen dieselben Teile bezeichnen, zeigt Fig. 1 eine integrierte Wärmetauscher- und Ausgleichsbehäl­ tervorrichtung 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die an einem Motor 12 befestigt ist. Insbesondere ist der dargestellte Motor 12 ein Schiffsdieselmotor. Die Vorrichtung 10 ist an den Kühlkreis des Motors 12 ange­ schlossen (der aus Strömungshohlräumen innerhalb von Kühlmänteln usw. besteht). Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Vorrichtung 10 schlicht bzw. ordentlich, kompakt und praktisch an dem Motor angeordnet und ist ein gefälliger Motorbauteil.

Die explosionsartige Ansicht von Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 10 ausführlicher. Die Vorrichtung 10 weist ein gemeinsames und/oder einstückiges Gehäuse 14 auf, das vorzugsweise aus Aluminium besteht. Das Gehäuse 14 weist einen Innenraum auf, der in der Folge in Verbindung mit Fig. 3-5 beschrieben ist. Mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 enthält das Gehäuse 14 einen Haupteinlaßkanal 16, der Kühlmittel von dem Motor 12 aufnimmt, und einen Auslaßkanal 18, von dem Kühlmittel zu dem Motor 12 zurückströmt.

In Fig. 2 ist auch ein Wärmetauscherkern 20 dargestellt, der in das Gehäuse einbaubar ist. Wie dargestellt, ist der Wärmetauscherkern 20 im wesentlichen zylindrisch und begrenzt einen Innenraum, der einen oder mehrere gerade Meerwasserdurchlässe bil­ det. Der Kern 20 besteht wegen der Korrosionsbeständigkeit und der Wärmeleitei­ genschaften vorzugsweise aus einer Kupfer-Nickel-Legierung. Der Kern 20 weist annähernd dieselbe Länge wie das Gehäuse 14 auf, und der Kern 20 kann zwischen einer ersten Öffnung 22 und einer zweiten Öffnung 24 befestigt bzw. eingebaut werden (Fig. 4). Der Innenraum des Kerns 20 ist durch jede der gegenüberliegenden Öffnungen 22, 24 zugänglich, aber die Enden des Kerns 20 sind um ihren bzw. an ih­ rem Umfang gegen das Gehäuse 14 abgedichtet.

Eine erste Kappe 26 und eine zweite Kappe 28 sind abdichtend über der ersten und zweiten Öffnung 22 bzw. 24 befestigbar. Wie dargestellt, ist die zweite Kappe 28 ein Verteilerelement mit einer Meerwassereinlaßöffnung 30 und einer Meerwasserauslaß­ öffnung 32, welche Meerwasser in die bzw. aus den Meerwasserdurchlässen in dem Kern 20 leiten. Die zweite Kappe 28 enthält eine Zinkelektrode 34 (die in der Tech­ nik als "Opferlamm" bzw. "Opferelektrode" bekannt ist), die entbehrlich ist und an­ stelle des Kerns 20 von dem Meerwasser korrodiert wird.

Fig. 2 zeigt eine Mehrzahl querliegender Bolzenröhren 36, die sich durch das Ge­ häuse 14 erstrecken. Diese nehmen Schrauben bzw. Bolzen (nicht dargestellt) zur Befestigung der Vorrichtung 10 am Motor 12 auf.

In bezug auf Fig. 3-6 weist das einstückige bzw. gemeinsame Gehäuse 14 einen In­ nenraum mit einer Entlüftungskonstruktion auf. Eine Ausgleichskammer 38 ist in ei­ nem oberen Teil des Gehäuses 14 ausgebildet, und ein Kühlmittelbehälter oder eine Sammelkammer 40 ist in einem unteren Teil des Gehäuses 14 ausgebildet. Die obere Ausgleichskammer 38 und die untere Sammelkammer 40 stehen miteinander über einen Kühlmittelkanal C, der in dem Gehäuse 14 ausgebildet ist, in Fluidverbindung. Ein Teil des Kanals C ist ein zylindrischer Raum (siehe Fig. 2, 4 und 5), der im wesent­ lichen eine Außenseite des Kerns 20 in koaxialer Weise (Fig. 2) zwischen den Enden des Kerns umgibt.

Die Vorrichtung 10 weist eine kompakte Konstruktion auf, da die Ausgleichskammer 38, die Sammelkammer 40 und der Wärmetauscherkern 20 alle in dem einstückigen und/oder gemeinsamen Gehäuse 14 enthalten sind. Ferner sind keine herkömmlichen Schlauchverbindungen zwischen diesen gemeinsam aufgenommenen Elementen er­ forderlich, da eine Fluidverbindung zwischen diesen durch den Kanal C erleichtert ist, der in dem Gehäuse 14 ausgebildet ist, wie in der Folge beschrieben wird.

Kühlmittel strömt wie folgt durch die Vorrichtung 10. Mit Bezugnahme auf Fig. 4 kommt ein Hauptkühlmittelstrom, der durch einen Pfeil M angezeigt ist, von dem Mo­ tor über den Haupteinlaßkanal 16. Dieser Hauptstrom M tritt in den Kanal C neben dem Kern 20 ein, im allgemeinen an einem vorderen Ende des Kerns 20. Das Kühlmit­ tel bewegt sich dann durch den zylindrischen Teil des Kanals C entlang einer Außen­ seite des Kerns 20, wie durch den Strömungspfeil T angedeutet. Die Wärmeübertra­ gung des Kühlmittels findet entlang dem Strom T statt, wo Wärme durch den Kern 20 in das Meerwasser übertragen wird, das durch den Innenraum des Kerns 20 strömt.

Mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 4 enthält der Kanal C einen Durchlaß 42, der un­ terhalb des Kerns angeordnet ist. Dieser Durchlaß 42 ist nahe einem gegenüberlie­ genden Ende des Kühlmitteleinlaßkanals 16 angeordnet, so daß der Kühlmittelstrom T sich im wesentlichen entlang der Länge des Kerns zur maximalen Kühlung erstreckt. Das Kühlmittel mit verringerter Temperatur fällt bzw. läuft durch den Durchlaß 42 in die Sammelkammer 40 (Fig. 5).

Dampfblasen, die in dem Kühlmittelstrom T vorhanden sein können, neigen dazu, in dem Kanal C aufzusteigen und in einen Teil des Kanals C zu gelangen, der zu der Ausgleichskammer 38 führt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Somit ist der Kanal C so aus­ gebildet, daß er alle diese Dampfblasen in die Ausgleichskammer 38 leitet, wo das Kühlmittel entlüftet wird, so daß der Dampf in der Ausgleichskammer 38 gesammelt wird.

Das Gehäuse 14 enthält vorzugsweise eine vertikale Trennwand 44, die sich inner­ halb der Ausgleichskammer 38 erstreckt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Wand 44 weist zumindest eine Öffnung 46 auf, durch welche flüssiges Kühlmittel und Dampf strömen kann. Es hat sich gezeigt, daß die Wand 44 das Kühlmittel in der Ausgleichs­ kammer 38 wirksam entlüftet.

Die Ausgleichskammer 38 enthält ein Dampfvolumen, das Volumsschwankungen des Kühlmittels zuläßt. Auch dient in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Aus­ gleichskammer 38 des weiteren als Zusatzbehälter zur Aufnahme einer zusätzlichen Menge an flüssigem Kühlmittel. Wenn flüssiges Kühlmittel aus dem Kühlkreis verlo­ ren geht, wird das Kühlmittel, das in der Ausgleichskammer 38 enthalten ist, einfach durch Schwerkraft nach unten befördert, um eine ausreichende Menge an zirkulie­ renden Kühlmittel aufrechtzuerhalten. Im Idealfall liegt die Kühlmittelwasserlinie ir­ gendwo zwischen der Oberseite und dem Boden der Ausgleichskammer 38, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Eine Füllkappe 48 und eine Überdruckhalterung 50 sind in Fig. 2 an einer Oberseite der Ausgleichskammer 38 angeordnet dargestellt, durch welche Kühlmittel hinzugefügt werden kann.

Wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 dargestellt, enthält die Ausgleichskammer 38 mindestens eine Entlüftungsöffnung 52, die sich durch das Gehäuse 14 öffnet, um einen Entlüftungsstrom von entfernt liegenden Motorkomponenten, wie einem Tur­ bolader 56 (Fig. 1) und/oder einem ummantelten Abgaskrümmer o. dgl., zuzuführen. Die Entlüftungsöffnungen bzw. -stutzen 52 sind an Entlüftungsrohre an einer Außenseite des Gehäuses 14 anschließbar, wobei diese Entlüftungsrohre mit den je­ weils entfernt liegenden Komponenten in Verbindung stehen.

Die Entlüftungsöffnungen 52 sind so konstruiert, daß sie den Entlüftungsstrom von einer "hohen" Stelle oder Position in dem Kühlmittelkanal der entfernt liegenden Mo­ torkomponenten ableiten, wo sich, abhängig von der Form des Hohlraums in dem Kühlmantel an dieser Stelle, leicht Dampf ansammelt. Ein Entlüftungsrohr ist zwi­ schen einer solchen Dampfsammelstelle und dem Ausgleichsbehälter 38 über eine der Entlüftungsöffnungen 52 befestigt, so daß ein schwacher "Entlüftungsstrom" des Kühlmittels zusammen mit evtl. angesammelten Luft- bzw. Dampfblasen zu dem Ausgleichsbehälter 38 abgeleitet wird. Dieser Entlüftungsstrom hat für gewöhnlich eine relativ geringe Strömungsrate im Vergleich zu dem Hauptkühlmittelstrom durch die Komponente.

Die Entlüftungsströme, die durch die Entlüftungsöffnungen 52 in die Ausgleichs­ kammer 38 gelangen, sind durch Pfeile V1 und V2 in Fig. 4 dargestellt. Alle Luft. bzw. Dampfblasen, die in den Entlüftungsströmen V1 und V2 vorhanden sind, steigen in das Luft- bzw. Dampfvolumen der Ausgleichskammer 38 auf, während das flüssige Kühlmittel von den Entlüftungsströmen V1 und V2 frei durch die Öffnung 46 in der dazwischenliegenden Trennwand 44 der Ausgleichskammer 38 laufen kann und vielleicht wieder in den Kühlmittelstrom in Kanal C gelangt, durch den Durchlaß 42 in die untere Sammelkammer 40 fällt und wieder durch den Kühlkreis zirkuliert.

Wie in Fig. 3, 5 und 6 dargestellt, kann wahlweise ein Hilfskühlmitteleinlaß 58 in dem Gehäuse 14 vorgesehen sein, durch den ein Kühlmittelstrom von dem Kühlkreis in die Sammelkammer 40 eintreten kann, anstatt durch den Haupteinlaßkanal 16 in das Ge­ häuse zu gelangen. Ein solcher Hilfseinlaß 58 kann insbesondere zweckdienlich sein, um einen Kühlmittelstrom von dem Turbolader 56 zuzuleiten.

Das Kühlmittel, das sich in der unteren Sammelkammer 40 ansammelt, verläßt das Ge­ häuse 14 durch den Auslaßkanal 18, der vorzugsweise an einem Boden der Sammel­ kammer 40 angeordnet ist, wie in Fig. 6 dargestellt.

Es versteht sich, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen der bevorzug­ ten Ausführungsbeispiele für den Fachmann offensichtlich sind. Zum Beispiel wird hierin der Begriff "Meerwasser" verwendet, aber es kann statt dessen auch Süßwasser oder ein anderes strömungsfähiges Kühlmedium verwendet werden. Solche offen­ sichtlichen Änderungen und Modifizierungen können durchgeführt werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung Abstand zu nehmen und ohne deren begleitenden Vorteile zu schmälern. Daher sollen die beiliegenden Ansprüche solche Änderungen und Modifizierungen einschließen.

Claims (24)

1. Wärmetauscher, der aufweist:
einen Wärmetauscherkern (20);
eine Ausgleichskammer (38), die zumindest teilweise oberhalb des Wärmetau­ scherkerns (20) angeordnet ist;
einen Kühlmittelkanal (C), der zur Leitung eines Motorkühlmittelhauptstroms über den Wärmetauscherkern (20) ausgebildet ist, wobei ein oberer Teil des Ka­ nals (C) mit der Ausgleichskammer (38) in Verbindung steht, so daß Luft- und/oder Dampf in dem Kanal (C) sich oben in der Ausgleichskammer (38) ansammelt; und
mindestens eine Entlüftungsöffnung (52), die in die Ausgleichskammer (38) mündet, um einen Entlüftungsstrom von Kühlmittel und Luft bzw. Dampf in die Ausgleichskammer (38) von außerhalb dem Wärmetauscher (10) zuzuführen, so daß flüssiges Kühlmittel des Entlüftungsstroms von der Ausgleichskammer (38) nach unten in den Kanal (C) läuft.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetau­ scher (10) ferner eine Sammelkammer (40) aufweist, die unterhalb des Wärme­ tauscherkerns (20) angeordnet ist, wobei ein unterer Teil des Kühlmittelkanals (C) mit der Sammelkammer (40) in Verbindung steht, so daß Kühlmittel von dem Kanal (C) in die untere Sammelkammer (38) fällt bzw. läuft.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichs­ kammer (38), die Sammelkammer (40), der Kern (20) und der Kanal (C) in einem gemeinsamen, insbesondere einstückigen Gehäuse (14) angeordnet oder einge­ schlossen sind.

4. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichskammer (38) durch eine Mehrzahl vertikaler Wände (44) definiert ist, wobei mindestens eine Wand (44) eine Öffnung (46) aufweist, die mit dem Kühlmittelkanal (C) in Fluidverbindung steht.

5. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kern (20) zwei gegenüberliegende Enden aufweist und daß der Wärmetauscher (10) ferner einen Kühlmitteleinlaß (16), der Motorkühlmittel in den Kanal (C) nahe einem Ende des Kerns (20) abgibt, und einen Durchlaß (42) in dem Kanal (C) nahe einem gegenüberliegenden Ende des Kerns (20), durch welchen Kühlmittel in eine Sammelkammer (40) abfließt bzw. fällt, auf­ weist.

6. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kanal (C) innerhalb eines Gehäuses (14) ausgebildet ist und daß der Kern (20) endseitig zwischen zwei Öffnungen (22, 24) in das Gehäuse (14) eingebaut ist, so daß gegenüberliegende Enden des Kerns (20) jeweils durch die Öffnungen (22, 24) zugänglich sind.

7. Wärmetauscher mit einer integrierten Ausgleichskammer (38) und einem ge­ meinsamen, insbesondere einstückigen Gehäuse (14), insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Ausgleichskammer (38) in einem oberen Teil des Gehäuses ausgebildet ist und wobei der Wärmetauscher (10) aufweist:
eine Kühlmittelsammelkammer (40), die in einem unteren Teil des Gehäuses (14) ausgebildet ist;
einen Wärmetauscher (20), der in dem Gehäuse (14) oberhalb der Sammelkam­ mer (40) und mindestens teilweise unterhalb der Ausgleichskammer (38) einge­ baut ist;
einen Kühlmittelkanal (C), der im wesentlichen eine Außenseite des Wärmetau­ scherkerns (20) umgibt, wobei der Kanal (C) in Fluidverbindung mit der Ausgleichskammer (38) und mit der Sammelkammer (40) steht; und
mindestens eine Entlüftungsöffnung (52), die in die Ausgleichskammer (38) mündet, wobei die Entlüftungsöffnung (52) zur Zuführung eines Entlüftungs­ kühlmittelstroms in die Ausgleichskammer (38) von außerhalb des Gehäuses (14) ausgebildet ist.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetau­ scher (10) ferner einen Hauptkühlmitteleinlaßkanal (16), der neben dem Kern (20) in den Kühlmittelkanal (C) mündet, und einen Durchlaß (42) in dem Kanal (C) aufweist, der unter dem Kern (20) angeordnet ist und nach unten in die Sammelkammer (40) mündet.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (20) in dem Gehäuse (14) in einer im wesentlichen horizontalen Weise eingebaut ist und daß der Hauptkühlmitteleinlaßkanal (16) und der Durchlaß (42) im wesentli­ chen an gegenüberliegenden Enden des Kerns (20) angeordnet sind.

10. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (10) zwei Entlüftungsöffnungen (52) aufweist, wobei eine der Entlüftungsöffnungen (52) dazu ausgebildet ist, einen Entlüf­ tungskühlstrom von einem Turbolader (56) aufzunehmen und das andere dazu ausgebildet ist, einen Entlüftungskühlmittelstrom von einer Abgassammelleitung aufzunehmen.

11. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichskammer (38) mindestens eine im wesentlichen verti­ kale Trennwand (44) aufweist, die sich innerhalb der Ausgleichskammer (44) er­ streckt, wobei die Trennwand (44) mindestens eine Öffnung (46) aufweist, die mit dem Kühlmittelkanal (C) in Verbindung steht.

12. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kern (20) einen Innenraum aufweist, der mindestens einen im wesentlichen geraden Meerwasserdurchlaß umfaßt, daß der Kern (20) endseitig zwischen zwei äußeren Öffnungen (22, 24) in das Gehäuse einbaubar ist und daß der Wärmetauscher (10) ferner zwei Kappen (26, 28) umfaßt, die jeweils über den äußeren Öffnungen (22, 24) befestigbar sind.

13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kap­ pen (26, 28) eine Meerwassereinlaßöffnung (30) und eine Meerwasserauslaß­ öffnung (32) in Verbindung mit dem Innenraum des Kerns (20) aufweist.

14. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (10) ferner einen Kühlmitteleinlaßkanal (58) aufweist, der in die untere Sammelkammer (40) mündet.

15. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (10) ferner einen Kühlmittelauslaßkanal (18) aufweist, der an einem Boden der unteren Sammelkammer (40) angeordnet ist.

16. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (10) ferner eine Mehrzahl von Bolzenrohren (36) aufweist, die sich quer durch das Gehäuse (14) erstrecken.

17. Wärmetauscher für einen Schiffsmotor, insbesondere nach einem der voranste­ henden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (10) aufweist:
ein gemeinsames, vorzugsweise einstückiges Gehäuse (14);
einen Wärmetauscherkern (20), der in dem Gehäuse (14) angeordnet ist, wobei ein Innenraum des Kerns (20) mindestens einen im wesentlichen geraden, längli­ chen Meerwasserkanal aufweist;
einen Kühlmittelkanal (C), der zumindest teilweise durch einen Raum in dem Gehäuse (14) begrenzt ist, der im wesentlichen eine Außenseite des Kerns (20) umgibt; und
erste und zweite Öffnungen (22, 24) in dem Gehäuse (14), die einen Zugang zu gegenüberliegenden Enden des Meerwasserkanals bereitstellen.

18. Wärmetauscher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (10) ferner zwei Kappen (26, 28) aufweist, die über der ersten bzw. zweiten Öffnung (22, 24) befestigbar sind.

19. Wärmetauscher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kap­ pen (26, 28) eine Meerwassereinlaßöffnung (30) und eine Meerwasserauslaß­ öffnung (32) in Verbindung mit dem Innenraum des Kerns (20) aufweist.

20. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (10) ferner eine Ausgleichskammer (38) auf­ weist, die in dem Gehäuse (14) zumindest teilweise oberhalb des Kerns (20) aus­ gebildet ist, wobei die Ausgleichskammer (38) mit dem Kanal (C) in Verbindung steht.

21. Wärmetauscher nach Anspruch 20, der Wärmetauscher (10) ferner eine Trenn­ wand (44) aufweist, die sich innerhalb der Ausgleichskaminer (38) erstreckt.

22. Wärmetauscher nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) ferner eine Entlüftungsöffnung (52) in der Ausgleichskam­ mer (38) aufweist, die zur Zuführung eines Entlüftungskühlmittelstroms von ei­ ner entfernt liegenden Stelle außerhalb des Gehäuses (14) in die Kammer (38) ausgebildet ist.

23. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) ferner eine Kühlmittelsammelkaminer (40) aufweist, die in dem Gehäuse (14) im wesentlichen unterhalb des Kerns (20) ausgebildet ist, wobei der Kühlmittelkanal (C) unterhalb des Kerns (20) in die Sammelkam­ mer (40) mündet.

24. Verwendung eines Wärmetauschers nach einem der voranstehenden Ansprüche als einzigen Ausgleichsbehälter und/oder Kühlmittelvorratsbehälter in einem Motorkühlkreislauf.