DE202008014212U1

DE202008014212U1 - Wärmetauscher mit Umgehungsventil

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Publication number: DE202008014212U1
Application number: DE202008014212U
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2018-10-25
Also published as: DE102009050696A1; US20100116465A1; DE102009050696B4; US20130277011A1; US8469083B2; US9664462B2

Abstract

Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur Kühlung einer Flüssigkeit, umfassend einem Zulauf (11) und einen Ablauf (15) für die zu kühlende Flüssigkeit, sowie einen Bypass (16), der den Wärmetauscher (3) umgeht, und ein Ventil (17) zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes in den Wärmetauscher (3) bzw. in den Bypass (16), wobei das Ventil einen Ventilsitz (21), einen Ventilkegel (22) und mindestens eine Feder aus einem Formgedächtniswerkstoff (18) beinhaltet, welche dem Flüssigkeitsdruck im Zulauf (11) entgegenwirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für den Schmierölkreislauf von Verbrennungsmotoren.
Stand der Technik
Bei Verbrennungsmotoren kann zur Ölkühlung ein Wärmetauscher verwendet werden, um das Schmieröl des Verbrennungsmotors zu kühlen. Der Wärmetauscher umfasst üblicherweise ein Wärmetauscherelement und Zu- und Abläufe für das Schmieröl sowie Zu- und Abläufe für eine Kühlflüssigkeit. Der Wärmetauscher ist meistens durch den Schmierölkreislauf mit einem Flüssigkeitsfilter verbunden. Der Flüssigkeitsfilter kann dabei entfernt von dem Wärmetauscher angeordnet oder direkt in einer Wärmetauscher-Einheit integriert sein. Der gesamte Wärmetauscher wird an einen Motorblock angeflanscht, wobei das ungereinigte, erhitzte Rohöl vom Motorblock über einen Zulauf zunächst in den Wärmetauscher eingeleitet und dort gekühlt wird und diesen anschließend über einen Ablauf wieder verlässt. Anschließend kann das Öl der Rohseite des Filterelementes zugeführt und im Filterelement gereinigt werden. Über die Reinseite des Filterelementes wird das gereinigte und gekühlte Öl wieder in den Ölkreislauf im Motorblock eingeleitet. Der Wärmetauscher kann auch auf der Reinseite des Filters angeordnet sein.
Um zu verhindern, dass insbesondere nach einem Kaltstart bei großen Kältegraden das in den Wärmetauscher einfließende Öl auf Grund seiner bei niedrigen Temperaturen stark erhöhten Viskosität verblockt und eine stationäre Durchströmung des Wärmetauschers erschwert, kann z. B. vom Zulauf zum Wärmetauscher ein Bypass abzweigen, der zum Ablauf des Wärmetauschers oder bei vorhandenem Filter direkt zur Rohseite des Filters führt. Der Bypass kann unabhängig vom Betriebszustand offen und durch eine Verjüngung gedrosselt sein. Bei anderen Wärmetauschern ist in ihm ein Überdruckventil angeordnet, welches regulär in Schließposition steht und damit den Bypass versperrt. Überschreitet der Druck z. B. bei geringen Temperaturen aufgrund eines blockierten Wärmetauschers einen zulässigen Grenzwert, öffnet das Sperrventil und das Öl kann unmittelbar abströmen. Auf diese Weise blockiert ein zugesetzter Wärmetauscher nicht den gesamten Flüssigkeitskreislauf. Dadurch wird insbesondere ein besseres Kaltstartverhalten erreicht.
Aus der DE 102 45 005 A1 ist eine Flüssigkeitsfilter-Wärmetauscher-Einheit bekannt, bei der ein Bimetallelement abhängig von der Temperatur der Flüssigkeit den Zustrom zum Wärmetauscher bzw. durch den Bypass regelt, indem es sich bei Überschreiten bzw. Unterschreiten einer spezifischen Schalttemperatur selbsttätig zwischen zwei Schaltpositionen verstellt, wobei es den Bypass unterhalb der Schalttemperatur öffnet und oberhalb der Schalttemperatur verschließt.
Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass damit nur ein relativ geringer Durchfluss bei gleichzeitig großem Strömungswiderstand ermöglicht wird. Auch ist diese Lösung nicht dazu geeignet, den Bypass im Falle eines Überdrucks bei hohen Betriebstemperaturen zu öffnen.
Aus der DE 102 05 518 A1 ist ein thermostatgesteuertes Ventil mit einem integrierten Bimetallelement bekannt, bei welchem das Bimetallelement ab einer bestimmten Grenztemperatur den Ventilkegel öffnet.
Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass im Vergleich zu einem reinen Druckregelventil das Bimetallelement als zusätzliches Bauteil nötig ist. Ferner ermöglicht es nur einen geringen Schaltweg.
Aus der US 6,746,170 ist ein Ölmodul für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei welchem ein Bypass durch ein Thermostatventil gesteuert wird, welches eine Feder aus einem Formgedächtniswerkstoff und eine entgegenwirkende konventionelle Feder aufweist. Dabei dient die konventionelle Feder als Rückstellfeder für die Formgedächtnisfeder. Hierbei wirkt die Feder aus Formgedächtniswerkstoff in die gleiche Richtung wie der Flüssigkeitsdruck der Rohseite, die konventionelle Feder wirkt dem Flüssigkeitsdruck entgegen und bringt die Kraft zum Öffnen des Ventils auf.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der das Kaltstartverhalten eines Verbrennungsmotors verbessert.
Insbesondere ergibt sich das Problem, einen Wärmetauscher mit konstruktiv einfachen Maßnahmen und ohne steuernden Eingriff von außen in der Weise auszubilden, dass bei niedrigen Temperaturen und geringem Flüssigkeitsdruck ein Bypass geöffnet wird und bei offenem Bypass ein höherer Volumenstrom durch den Bypass ermöglicht und der Strömungswiderstand gesenkt wird.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur Kühlung einer Flüssigkeit. Er umfasst einen Zulauf und einen Ablauf für die zu kühlende Flüssigkeit sowie einen Bypass, der unter Umgehung des Wärmetauschers den Zulauf mit dem Ablaufkanal verbindet, und ein Ventil zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes in den Wärmetauscher und/oder in den Bypass.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Ventil zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes in den Wärmetauscher und/oder in den Bypass eine Feder aus einem Formgedächtniswerkstoff. Diese kann dem Flüssigkeitsdruck im Zulaufkanal entgegenwirken.
Der Vorteil der Integration einer Feder aus Formgedächtniswerkstoff in das Ventil ist, dass damit der Öffnungsdruck des Ventils abhängig von der Temperatur wird, wodurch auf einfache Weise eine temperatur- und druckabhängige Regelung des Durchflusses realisiert werden kann.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmetauscher einen Flansch, der zur Befestigung der Einheit am Motorblock dient und Zu- und Ablaufkanäle aufweist, welche mit korrespondierenden Kanälen des Motorblocks in Verbindung bringbar sind.
Der Wärmetauscher kann optional einen integrierten Flüssigkeitsfilter aufweisen, welcher zur Reinigung der Flüssigkeit dient.
In einer Ausführungsform befindet sich ein Ventil in oder vor oder nach dem Bypass, welcher unter Umgehung des Wärmetauschers den Zulauf des Wärmetauschers mit dem Ablauf des Wärmetauschers verbinden kann.
Der Bypass kann auch unmittelbar vom Zulauf des Wärmetauschers zur Roh- oder Reinseite eines in den Wärmetauscher integrierten Filterelementes des Flüssigkeitsfilters führen.
In einer Ausführungsform ist der Bypass in einer Baugruppe mit dem Wärmetauscher angeordnet. Dies ermöglicht vorteilhaft einen hohen Integrationsgrad.
In einer Ausführungsform ist der Bypass separat von der Baugruppe des Wärmetauschers, zum Beispiel im Motorblock, insbesondere im Kurbelgehäuse, in der Ölwanne oder in der Zylinderkopfhaube, oder zum Beispiel separat im Motorraum angeordnet.
Das Ventil kann vorteilhaft einen Ventilsitz, einem Ventilkegel und mindestens eine Feder umfassen, welche das Verschließen des Ventils bewirkt, wobei mindestens eine Feder in einem Formgedächtnis-Werkstoff (z. B. aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder einem Formgedächtnis-Polymer, z. B. umfasst der Werkstoff Nickel-Titan, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Aluminium, Kupfer-Aluminium-Nickel oder Eisen-Nickel-Aluminium) ausgeführt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Feder aus Formgedächtnis-Werkstoff die einzige Feder im Ventil. Damit kann das Bauvolumen, die Komplexität und der Preis des Ventils gering gehalten werden.
Der Formgedächtnis-Werkstoff ist vorteilhaft so ausgelegt, dass sich die mechanischen Eigenschaften der Feder innerhalb des Temperaturbereichs ändern, in welchem das Umschalten zwischen der Durchströmung des Bypass und des Wärmetauschers erfolgen soll.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Ventil von einem konventionellen Federventil abgeleitet sein, wobei die konventionelle Feder durch eine Formgedächtnisfeder ersetzt wird.
Bei ansteigender Flüssigkeitstemperatur kann beim Überschreiten einer Grenztemperatur zum Beispiel eine Gefügeänderung im Federwerkstoff stattfinden, welche ohne entgegenwirkende Kraft zu einer reversiblen Dehnung des Materials führt. Die Feder weist so eine Kaltform und eine Warmform auf. Bei unterbundener Dehnung ändert sich die Federkonstan te und/oder die Spannung der Feder und damit der Schließdruck des Ventils.
In einer Ausführungsform ist die Feder aus Formgedächtniswerkstoff unbelastet in ihrer Warmform länger als in ihrer Kaltform. In einer anderen Ausführungsform ist die Feder aus Formgedächtniswerkstoff unbelastet in ihrer Warmform kürzer als in ihrer Kaltform.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Ventil mit der Feder in Kaltform bei geringen Öltemperaturen unterhalb der Grenztemperatur eine geringe Schließkraft auf, bei höheren Temperaturen oberhalb der Grenztemperatur mit der Feder in Warmform eine höhere Schließkraft.
Das Ventil ist so angeordnet, dass es bei geringen Temperaturen wie beispielsweise beim Kaltstart eines Verbrennungsmotors schon bei geringem Flüssigkeitsdruck öffnet bzw. leicht geöffnet ist und damit der Flüssigkeitsstrom unter Umgehung des Wärmetauschers durch den Bypass auf die Rohseite des Filterelementes geleitet wird.
Auf diese Weise blockiert ein zugesetzter Wärmetauscher nicht den gesamten Flüssigkeitskreislauf. Dadurch wird insbesondere ein besseres Kaltstartverhalten erreicht.
Wird im Normalbetrieb die optimale Flüssigkeitstemperatur erreicht, ist das Ventil ganz oder teilweise geschlossen, wodurch der gesamte Volumenstrom oder ein großer Teil des Volumenstroms durch den Wärmetauscher geleitet wird. Dies geschieht beim Ölkreislauf von Verbrennungsmotoren vorteilhaft ab einer Grenz-Öltemperatur in einem Bereich zwischen ca. 60–100°C, besonders vorteilhaft zwischen 80 und 90°C. Im Falle eines Druckanstiegs im Flüssigkeitskreislauf z. B. durch einen zugesetzten Wärmetauscher oder Druckspitzen von der Ölpumpe öffnet sich das Ventil. Auf diese Weise erfüllt das Ventil eine Temperatur- und Druckregelfunktion, für welche kein Eingriff von außen notwendig ist.
Die Anordnung des Ventils erfolgt vorteilhaft so, dass die Feder aus Formgedächtniswerkstoff dem Flüssigkeitsdruck auf der Seite des Zulaufs entgegenwirkt. Sie kann dabei entweder stromauf oder stromab vom Ventilsitz angeordnet sein. Sie kann sowohl als Druckfeder als auch als Zugfeder eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform wird eine Feder mit äußerem Zweiwegeverhalten verwendet. Hierbei kann eine konventionelle Feder als Rückstellfeder verwendet werden. Diese kann nach dem Abkühlen durch Aufbringen einer äußeren Kraft die Feder aus Formgedächtniswerkstoff wieder in ihre Kaltform überführen.
Vorteilhaft wird das Ventil hierbei so ausgeführt, dass allein der Flüssigkeitsdruck die Rückstellkraft für die Wiederherstellung der Kaltform aufbringt, und so auf eine Rückstellfeder verzichtet werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird für die Formgedächtnisfeder eine Feder mit intrinsischem Zweiwegeffekt verwendet, wodurch beim Ab kühlen keine äußere Rückstellkraft erforderlich ist, sondern der Werkstoff ohne äußere Einflüsse seine Kaltform einnimmt.
In einer Ausführungsform befindet sich die Formgedächtnisfeder in ihrer Kaltform nicht unter Spannung, wodurch bereits bei sehr geringem Flüssigkeitsdruck ein Durchfluss möglich ist.
In einer anderen Ausführungsform ist die Formgedächtnisfeder in ihrer Kaltform im Ventil vorgespannt, wodurch auch im kalten Zustand ein Öffnungsdruck überwunden werden muss.
In einer Ausführungsform liegt der Öffnungsdruck des Ventils bei einer Öltemperatur unter der Grenz-Öltemperatur bei ca. 0–0.4 bar (vorteilhaft 0.2 oder 0.3 bar) und bei einer Öltemperatur oberhalb der Grenztemperatur bei ca. 0.4–1.0 bar (vorteilhaft 0.6–0.8 bar).
Eine Ausführungsform sieht die Verwendung von mindestens 2 Federn vor. Diese können jeweils entweder als Druck- oder Zugfeder ausgeführt sein. Die Federn können in Reihe und/oder parallel und/oder entgegengesetzt angeordnet sein. Auf diese Weise können die Federeigenschaften verschiedener Federn mit oder ohne Formgedächtnis-Werkstoff kombiniert werden, um die gewünschte Ventilcharakteristik zu erzielen.
Mindestens eine Formgedächtnis-Feder kann dabei entweder stromauf oder stromab vom Ventilsitz angeordnet sein.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das gesamte Ventil als eine bauliche Einheit zu gestalten. Dies hat den Vorteil, dass das Ventil außer halb des eingebauten Zustands geprüft werden kann und in einfacher Weise als Modul in das System einsetzbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird in einem bestehenden Druckregelventil die konventionelle Feder durch eine Formgedächtnisfeder ersetzt. Auf diese Weise können bestehende Wärmetauscher ohne konstruktive Änderungen zu erfindungsgemäßen Wärmetauschern umgerüstet werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Regelung des Durchflusses eines Bypasskanals zur Umgehung eines Wärmetauschers für den Schmierölkreislauf von Verbrennungsmotoren mit den Verfahrensschritten

a. Eintreten des Schmieröls in einen Sammelraum oder Kanal, von welchem ein Zulauf zum einem Wärmetauscher und ein Bypass zur Umgehung des Wärmetauschers abzweigen,
b. Beaufschlagung eines Ventils, welches eine Feder aus Formgedächtnislegierung aufweist und in oder vor dem Bypass angeordnet ist mit dem Flüssigkeitsdruck und der Temperatur der in den Sammelraum einfließenden Flüssigkeit, wobei die Feder aus Formgedächtniswerkstoff die Schließkraft des Ventils entgegen dem Flüssigkeitsdruck aufbringt,
c. Änderung der Federkonstante und der Schließkraft der Ventilfeder aus Formgedächtniswerkstoff durch eine Gefügeänderung, die ein tritt, wenn die Temperatur des Gefüges eine Grenztemperatur über- oder unterschreitet,
d. Öffnen oder Schließen des Ventils abhängig vom Flüssigkeitsdruck und dem Schließdruck des Ventils,

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Umrüstung eines Wärmetauschers oder eines Ölkühlers, wobei ein Ventil mit einer Feder aus Formgedächtnis-Werkstoff in den Wärmetauscher oder den Ölkühler integriert wird, wobei ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher oder Ölkühler gebildet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Schnitt durch eine Wärmetauscher-Einheit, die zur Reinigung und Kühlung von Öl an einen Motorblock eines Verbrennungsmotors angeflanscht werden kann,
2 zeigt einen Schnitt des Ventils mit Feder aus Formgedächtnismaterial zur Verwendung in im Bypass einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher.
3 zeigt schematisch und beispielhaft den Dehnungsverlauf eines trainierten Materials sowie die Länge einer daraus bestehenden Feder mit Zweiwege-Formgedächtnisverhalten. Das gezeigte Verhalten kann für ein in Zugrichtung der Feder schließendes Ventil verwendet werden.
4 zeigt schematisch und beispielhaft den Dehnungsverlauf eines anderen trainierten Materials sowie die Länge einer daraus bestehenden Feder mit Zweiwege-Formgedächtnisverhalten. Das gezeigte Verhalten kann für ein in Druckrichtung der Feder schließendes Ventil verwendet werden.
5 zeigt schematisch zwei Ventilvarianten mit Federn aus Formgedächtnis-Werkstoff. Auf der linken Seite ist ein in Druckrichtung der Feder schließendes Ventil, auf der rechten Seite ein in Zugrichtung der Feder schließendes Ventil dargestellt.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die in 1 dargestellte Wärmetauscher-Einheit 1 dient zum Kühlen und Reinigen von Schmieröl in einem Verbrennungsmotor und umfasst einen Flüssigkeitsfilter 2 und einen Wärmetauscher 3, wobei Flüssigkeitsfilter 2 und Wärmetauscher 3 zwar als eigenständige Bauteile ausgeführt sind, jedoch fest miteinander verbunden sind. Der Filter kann ebenso außerhalb der Wärmetauscher-Einheit angeordnet und mit dieser über den Flüssigkeitskreislauf verbunden sein. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der Flüssigkeitsfilter 2 in einem Filtergehäuse 4 ein als Hohlzylinder ausgeführtes Filterelement 5 auf, dessen radiale Außenseite die von der zu reinigenden Rohflüssigkeit radial anzuströmende Rohseite 6 und dessen zylindrischer Innenraum die Reinseite 7 bildet, über die die gereinigte Flüssigkeit axial abgeführt wird. Das Filterelement 5 ist in einen Aufnahmeraum im Filtergehäuse 4 eingesetzt, wobei der zylindrische Innen raum des Filterelementes auf einen Gehäusestutzen 8 aufgesetzt ist, der Teil eines Ableitungsrohrs zur Ableitung der gereinigten Flüssigkeit in Pfeilrichtung 9 ist.
Die Zufuhr der zu reinigenden, verschmutzten Flüssigkeit erfolgt in Pfeilrichtung 10 in einen im Filtergehäuse 4 ausgebildeten Zulaufkanal 11, in welchem ein Rücklaufsperrventil 12 zur Vermeidung eines unerwünschten Rückfließens der zu reinigenden Flüssigkeit entgegen Pfeilrichtung 10 angeordnet ist. Der Zulaufkanal 11 kommuniziert mit einer Einlassöffnung 13 im Gehäuse des seitlich am Filtergehäuse 4 angeordneten Wärmetauschers 3. Im regulären Betrieb – oberhalb einer Schalt- bzw. Grenztemperatur der Flüssigkeit – strömt die zu reinigende Flüssigkeit durch den Zulaufkanal 11 und über die Einlassöffnung 13 in den Wärmetauscher 3, wird in diesem gekühlt und fließt anschließend über eine Auslassöffnung 14 im Gehäuse des Wärmetauschers 3 und einen Verbindungskanal 15 im Filtergehäuse in den äußeren, das Filterelement 5 umgreifenden Ringraum und trifft radial auf die Rohseite 6 des Filterelementes. Nach dem radialen Durchströmen des Filterelementes wird über die Reinseite 7 und den Gehäusestutzen 8 die gereinigte und gekühlte Flüssigkeit in Pfeilrichtung 9 abgeleitet.
Gemäß 1 und 2 ist der Zulaufkanal 11 über einen Bypass 16 in der Wandung des Filtergehäuses – welcher der Einlassöffnung 13 zum Wärmetauscher 3 gegenüberliegt – unmittelbar mit dem das Filterelement 5 umgreifenden Ringraum sowie der Rohseite 6 des Filterelementes verbunden. Die Bypassöffnung ist von einem im Bereich des Zulaufkanals 11 angeordneten Ventil 17 zu verschließen bzw. zu öffnen, wobei das Ventil 17 eine Feder aus Formgedächtniswerkstoff 18 umfasst, welche bei Überschreiten und Unterschreiten einer spezifischen Schalttemperatur ihre mechanischen Eigenschaften ändert.
In 2 ist das Ventil (entsprechend dem Ventil 17 im Filtergehäuse 4 gemäß 1) in seiner Öffnungsposition dargestellt. Die Feder aus Formgedächtniswerkstoff 18 ist zwischen Ventilkegel 22 und Ventilhaube 24 eingespannt, wobei die Ventilhaube 24 mit Durchbrüchen 25 versehen ist, durch welche das Öl abströmen kann. Der in den Zulaufkanal 11 einströmende Flüssigkeitsstrom wird unmittelbar in Pfeilrichtung 23 über den Bypass 16 unter Umgehung des Wärmetauschers 3 zur Rohseite 6 des Filterelementes 5 geführt. Unterhalb seiner spezifischen Schalttemperatur, die im Falle einer Ölfilterung bzw. Ölkühlung beispielsweise bei 80°C liegt, weist die Feder aus Formgedächtniswerkstoff 18 ihre Kaltform auf. Die Feder 18 ist so ausgelegt, dass sie in diesem Zustand so stark gespannt ist, dass ein geringer Druck des Venitlkegels 22 auf dem Ventilsitz 21 erzeugt wird. Das Ventil weist in diesem Zustand einen geringen Öffnungsdruck auf. Dabei reicht der normale Flüssigkeitsdruck beim Betrieb des Verbrennungsmotors in kaltem Zustand aus, um das Ventil zu öffnen. So lässt sich verhindern, dass die bei niedrigen Temperaturen erhöhte Viskosität der zu reinigenden Flüssigkeit zu einem Blockieren und Verstopfen des Wärmetauschers 3 führt. Bei Überschreiten der Schalttemperatur ändert sich das Gefüge der Feder aus Formgedächtniswerkstoff 18, wodurch sich ihre Länge in unbelastetem Zustand vergrößern würde. Durch die Einspannung der Feder 18 im Ventil 17 und die dadurch vorgegebene Länge bildet sich jedoch eine höhere Vorspannung der Feder aus, wodurch die Federkraft und damit der Öffnungsdruck des Ventils ansteigen. Bei Überdruck im Zulaufkanal 11 wird jedoch die Schließkraft des Ventils überwunden. So ist der Bypass 16 bei Flüssigkeitstemperaturen oberhalb der Schalttemperatur und bei normalen Druckverhältnissen abgesperrt, so dass der gesamte Flüssigkeitsstrom über die Einlassöffnung 13 durch den Wärmetauscher 3 geführt wird. Bei Flüssigkeitstemperaturen unter der Schalttemperatur und normalen Druckverhältnissen ist der Bypass hingegen geöffnet, ebenso bei Flüssigkeitstemperaturen oberhalb der Schalttemperatur und gleichzeitigen Druckspitzen von der Ölpumpe im Zulaufkanal 11.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10245005 A1 [0004]
- DE 10205518 A1 [0006]
- US 6746170 [0008]

Claims

Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zur Kühlung einer Flüssigkeit, umfassend einem Zulauf (11) und einen Ablauf (15) für die zu kühlende Flüssigkeit, sowie einen Bypass (16), der den Wärmetauscher (3) umgeht, und ein Ventil (17) zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes in den Wärmetauscher (3) bzw. in den Bypass (16), wobei das Ventil einen Ventilsitz (21), einen Ventilkegel (22) und mindestens eine Feder aus einem Formgedächtniswerkstoff (18) beinhaltet, welche dem Flüssigkeitsdruck im Zulauf (11) entgegenwirkt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (16) unter Umgehung des Wärmetauschers den Zulauf (11) unmittelbar mit dem Ablauf (15) verbindet.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Flüssigkeitsfilter, der in einem Filtergehäuse (4) ein Filterelement (2) aufweist, wobei die Rohseite (6) des Filterelements (2) mit dem Ablauf des Wärmetauschers (14) in Verbindung steht, wobei der Bypass (16) den Zulaufkanal (11) mit der Rohseite (6) des Filterelements (2) verbindet.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend einen Flüssigkeitsfilter, der in einem Filtergehäuse ein Filterelement aufweist, wobei die Reinseite des Filterelements mit dem Zulauf des Wärmetauschers in Verbin dung steht, wobei der Bypass die Reinseite des Filterelements mit dem Rücklauf des Wärmetauschers verbindet.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend einen Flüssigkeitsfilter, der in einem Filtergehäuse (4) ein Filterelement (2) aufweist, wobei die Rohseite (6) des Filterelements (2) mit dem Ablauf des Wärmetauschers (14) in Verbindung steht, wobei der Bypass (16) unter Umgehung des Wärmetauschers (3) den Zulaufkanal (11) mit dem Ablaufkanal (15) verbindet.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Feder aus einem Formgedächtniswerkstoff ein äußeres Zweiwegverhalten aufweist.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei die Rückstellkraft für eine Feder aus Formgedächtniswerkstoff durch den Flüssigkeitsdruck aufgebracht wird.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Feder aus einem Formgedächtniswerkstoff einen intrinsischen Zweiwegeffekt aufweist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Feder aus Formgedächtniswerkstoff alleine die Schließkraft des Ventils aufbringt.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Feder aus Formgedächtniswerkstoff die einzige Feder im Ventil zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes in den Bypass darstellt.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Formgedächtnisfeder in ihrer Kaltform im Ventil nicht unter Spannung befindet.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formgedächtnisfeder in ihrer Kaltform im Ventil vorgespannt ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil unterhalb einer Grenztemperatur von ca. 60–100°C einen Öffnungsdruck von ca. 0–0.4 bar aufweist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil oberhalb einer Grenztemperatur von ca. 60–100°C einen Öffnungsdruck von ca. 0.4–1.0 bar aufweist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Formgedächtniswerkstoff der Feder im Bereich von ca. 60–100°C eine Änderung der mechanischen Eigenschaften stattfindet.
Ölkühler, insbesondere zur Kühlung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche.