DE202009004725U1

DE202009004725U1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE202009004725U1
Application number: DE200920004725
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: DE102010012661A1

Abstract

Wärmetauscher 1, insbesondere zum Kühlen des Schmieröls von Brennkraftmaschinen, umfassend
a. einen Einlass und einen Auslass für ein Kühlmedium,
b. einen Einlass 5 und zwei Auslässe 6, 14 für das zu kühlende Medium,
c. Kanäle 9 für das Kühlmedium und Kanäle 8a, b für das zu kühlende Medium, welche voneinander durch Wandungen 7 getrennt sind, über welche der Wärmeaustausch zwischen den Medien stattfindet,
d. eine erste, durch diese Kanäle 8a, b; 9 gebildete Kühlstufe 2a, die mit dem Einlass 10 und dem ersten Auslass 11 für das zu kühlende Medium verbunden ist und
e. eine zweite Kühlstufe 2b zur weiteren Kühlung eines Teils des Volumenstroms, wobei der Einlass 13 der zweiten Kühlstufe 2b mit dem Auslass 11 der ersten Stufe 2a verbunden ist und der Auslass 15 der zweiten Kühlstufe 2b mit dem zweiten Auslass 14 des Wärmetauschers verbunden ist,
f. einen Flansch...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Um die strenger werdenden Abgasgesetze weltweit zu erfüllen, werden Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge bei zunehmend höheren Temperaturen betrieben. Dies bedingt auch höhere Öltemperaturen, wodurch verschiedene hitzeempfindliche Bauteile in ihrer Funktion beeinträchtigt werden können.
Aus dem Stand der Technik ist ein an einem Ölfiltermodul angeflanschter Ölkühler für eine Brennkraftmaschine bekannt, welcher über eine zweite Kühlstufe verfügt, die einen Teil des zugeführten Öls nach dem Durchfließen der ersten Kühlstufe noch weiter abkühlt. Der kühlere Volumenstrom verlässt auf der dem Kühlerflansch entgegen gesetzten Seite den Wärmetauscher und wird über eine Schlauchleitung zu den Stellen der Brennkraftmaschine geführt, an welchen Schmieröl mit geringerer Temperatur benötigt wird. Dies können beispielsweise Lager oder sonstige Elemente aus Kunststoff sein. Die Schlauchleitung muss dabei um das Ölfiltermodul herum zum Motorblock geführt werden. Dies bedeutet einen zusätzlichen Montageaufwand, Mehrkosten gegenüber einem einstufigen Kühler und zusätzlichen Bauraumbedarf im Motorraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölkühler und ein Ölfiltermodul zu finden, welcher die Funktion eines zweistufigen Kühlers bietet und Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Dies wird durch einen Ölkühler nach Anspruch 1 gelöst.
Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher umfasst einen Einlass und einen Auslass für das Kühlmedium sowie einen Einlass und zwei Auslässe für das zu kühlende Medium. Er umfasst weiter Kanäle für das Kühlmedium und Kanäle für das zu kühlende Medium, welche voneinander durch Wandungen getrennt sind, über welche der Wärmeaustausch zwischen den Medien stattfindet. Der Kühler umfasst weiter eine erste und eine zweite Kühlstufe und ist dabei vorteilhaft so ausgebildet, dass der gesamte Volumenstrom des zu kühlenden Mediums durch die erste Stufe geleitet wird. Anschließend wird verlässt ein größerer Teil des Volumenstroms durch den ersten Auslass den Kühler und ein kleiner Teil wird abgezweigt und durchläuft die zweite Stufe, bevor er den Kühler durch den zweiten Auslass verlässt. So kann ein einstückiger, zweiteiliger Kühler realisiert werden.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmetauscher einen Flansch, in welchem eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für das Kühlmedium sowie eine Einlassöffnung und jeweils eine Auslassöffnung für das aus der ersten Stufe und das aus der zweiten Stufe ausfließende zu kühlende Medium.
In einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher als Plattenwärmetauscher ausgebildet, bei welchem die Medien durch Platten getrennt sind, wobei mehrere Platten übereinander in abwechselnden Lagen Kanäle für das Kühlmedium und das zu kühlende Medium bilden. Die Platten bestehen aus Metall, insbesondere aus einer Eisen-, Aluminium- oder Kupferlegierung. Die Platten sind untereinander durch Schweiß-, Klebe- oder Lötverbindungen verbunden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere übereinander angeordnete Kanallagen des zu kühlenden Mediums jeweils auf der einen Seite mit dem Einlass und auf der anderen Seite mit dem ersten Auslass verbunden. Diese bilden die erste Stufe des Wärmetauschers. Mindestens eine darüber angeordnete Kanallage des zu kühlenden Mediums ist einseitig mit dem Auslass der ersten Stufe und auf der anderen Seite mit dem zweiten Auslass des Wärmetauschers verbunden und bildet somit die zweite Stufe.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher so auf einem Befestigungsflansch angeordnet, dass sich die Öffnungen für den Einlass der Medien und die Öffnungen für den Auslass der ersten Stufe und den Auslass des Kühlmediums überdecken.
In einer Ausführungsform befindet sich der Auslass der zweiten Stufe des Plattenwärmetauschers auf der dem Flansch entgegen gesetzten Seite.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Auslass der zweiten Stufe des Plattenwärmetauschers durch eine Rohrleitung mit der Auslassöffnung des Flansches für die zweite Stufe verbunden. Die Rohrleitung kann dabei durch eine Schweiß-, Klebe- oder Lötverbindung mit Wärmetauscher und Flansch verbunden sein.
Die Erfindung betrifft weiter ein Ölfiltermodul mit einem Wärmetauscher, welches einen Flansch zur Befestigung an einer Brennkraftmaschine, einen Flüssigkeitsfilter und einen Flansch für die Aufnahme des Wärmetauschers aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Ölmodul Verbindungskanäle, welche die beiden Ablauföffnungen des Wärmetauschers mit korrespondierenden Öffnungen am Flansch zum Motorblock verbinden, wobei der Auslass der ersten Kühlstufe zuerst einen Ölfilter durchströmt und anschließend der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiter eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Befestigungsflansch für ein Ölfiltermodul mit Wärmetauscher. Der Befestigungsflansch umfasst motorseitig einen Ein- und einen Auslass für das Kühlmedium sowie einen Auslass für zu filterndes und zu kühlendes Schmieröl und zwei Einlässe für gekühltes Schmieröl, wobei ein Schmieröleinlass zur Aufnahme des einstufig gekühlten Öls und der zweite Ölein lass für die Aufnahme des zweistufig gekühlten Öls dient. Die Brennkraftmaschine umfasst weiter ein Ölfiltermodul mit einem zweistufigen Wärmetauscher, wobei das Ölfiltermodul am motorseitigen Befestigungsflansch mit dem Motorflansch korrespondierende Öffnungen aufweist. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher.
2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Brennkraftmaschine mit einem Ölfiltermodul und einem zweistufigen Plattenwärmetauscher.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die in 1 gezeigte Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers (1) umfasst ein Wärmetauscherelement (2), einen Anschlussflansch (3) und eine Rohrleitung (4). Das Wärmetauscherelement (2) ist aus mehreren Platten (7) aufgebaut, deren Zwischenräume Kanäle für das Kühlmedium und das zu kühlende Öl bilden, wobei auf einen Ölkanal (8a, b) jeweils ein Kühlwasserkanal (9) folgt. Das zu kühlende Öl fließt durch die Einlassöffnung (5) des Anschlussflansches (3) und den mit der Einlassöffnung (5) korrespondierenden Einlass (10) des Wärmetauscherelements in den Wärmetauscher und verteilt sich auf die ölführenden Kanäle (8a) einer ersten Kühlstufe (2a). Das Öl durchströmt die erste Kühlstufe (2a) und verlässt diese zu einem Teil durch den ersten Auslass (11) des Wärmetauscherelements (2) und die korrespondierende erste Auslassöffnung (6) des Anschlussflansches (3) und zu einem anderen Teil durch eine Verbin dungsöffnung (13), welche die Ölkanäle (8a) der ersten Kühlstufe (2a) mit den Ölkanälen (8b) der zweiten Kühlstufe (2b) verbindet. Dieser Teil des Öls durchströmt die Kanäle (8b) der zweiten Kühlstufe (2b) und verlässt das Wärmetauscherelement (2) durch dessen zweiten Auslass (12), welcher mit dem Verbindungsrohr (4) verbunden ist. Das Verbindungsrohr (4) ist weiter stromabwärts mit der zweiten Auslassöffnung (14) des Anschlussflansches verbunden, durch welche das in der zweiten Stufe (2b) gekühlte Öl den Wärmetauscher verlässt. Die zwischen den ölführenden Kanälen (8a, b) liegenden Kanäle (9) werden von einem Kühlmedium durchströmt, der Wärmetauscher umfasst entweder flanschseitig oder auf der gegenüberliegenden Seite eine Einlass- und eine Auslassöffnung für das Kühlmedium (nicht dargestellt).
2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Brennkraftmaschine (100) mit einem Ölfiltermodul (200) und einem zweistufigen Wärmetauscher (300). Der Wärmetauscher umfasst eine erste Kühlstufe (310) und eine zweite Kühlstufe (320). Das Ölfiltermodul (200) umfasst einen Ölfilter (210). Der Kühlmittelstrom (A) wird von der Brennkraftmaschine (100) durch das Ölfiltermodul (200) zum Wärmetauscher (300) geleitet, durchströmt parallel die beiden Kühlstufen (310, 320) und anschließend wieder durch das Ölfiltermodul zurück zur Brennkraftmaschine. Der Schmierölstrom (B) wird von der Brennkraftmaschine (100) durch das Ölfiltermodul (200) zum Wärmetauscher geleitet und durchströmt vollständig die erste Kühlstufe (310). Ein Teil des Schmieröls verlässt anschließend den Wärmetauscher, durchströmt den Ölfilter (210) und wird wieder der Brennkraftmaschine zugeführt. Der andere Teil des Schmieröls wird von der ersten Kühlstufe (310) in die zweite Kühlstufe (320) geleitet, durchströmt anschließend das Ölfiltermodul (200) und wird wieder der Brennkraftmaschine (100) zugeführt.

Claims

Wärmetauscher 1, insbesondere zum Kühlen des Schmieröls von Brennkraftmaschinen, umfassend a. einen Einlass und einen Auslass für ein Kühlmedium, b. einen Einlass 5 und zwei Auslässe 6, 14 für das zu kühlende Medium, c. Kanäle 9 für das Kühlmedium und Kanäle 8a, b für das zu kühlende Medium, welche voneinander durch Wandungen 7 getrennt sind, über welche der Wärmeaustausch zwischen den Medien stattfindet, d. eine erste, durch diese Kanäle 8a, b; 9 gebildete Kühlstufe 2a, die mit dem Einlass 10 und dem ersten Auslass 11 für das zu kühlende Medium verbunden ist und e. eine zweite Kühlstufe 2b zur weiteren Kühlung eines Teils des Volumenstroms, wobei der Einlass 13 der zweiten Kühlstufe 2b mit dem Auslass 11 der ersten Stufe 2a verbunden ist und der Auslass 15 der zweiten Kühlstufe 2b mit dem zweiten Auslass 14 des Wärmetauschers verbunden ist, f. einen Flansch 3 zur Befestigung des Wärmetauschers 1 an einem Ölfiltermodul 200 oder einer Brennkraftmaschine 100, mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für das Kühlmedium sowie eine Einlassöffnung 5 und jeweils eine Auslassöffnung 6, 14 für das aus der ersten Stufe und das aus der zweiten Stufe ausfließende gekühlte Medium.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist, bei welchem die Medien durch Platten 7 getrennt sind, wobei mehrere Platten übereinander, vorteilhaft in abwechselnden Lagen, Kanäle 9 für das Kühlmedium und das zu kühlende Medium 8a, b bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten aus Metall, insbesondere aus einer Eisen-, Aluminium- oder Kupferlegierung bestehen und untereinander durch Schweiß-, Klebe- oder Lötverbindungen verbunden sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere übereinander angeordnete Kanallagen 8a des zu kühlenden Mediums jeweils auf der einen Seite mit dem Einlass 10 und auf der anderen Seite mit dem ersten Auslass 11 verbunden und mindestens eine darüber angeordnete Kanallage 8b des zu kühlenden Mediums einseitig mit dem Auslass 11 der ersten Stufe 2a und auf der anderen Seite mit dem zweiten Auslass 14 verbunden ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher 1 so auf dem Befestigungsflansch 3 angeordnet ist, dass sich die Öffnungen 5, 10 für den Einlass der Medien und die Öffnungen für den Auslass 6, 11 der ersten Stufe 2a und die Öffnungen für den Auslass des Kühlmediums überdecken.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass 15 der zweiten Stufe 2b des Plattenwärmetauschers auf der dem Flansch entgegen gesetzten Seite angeordnet ist und durch eine Rohrleitung 4 mit der Auslassöffnung 14 des Flansches für die zweite Stufe verbunden ist, welche durch eine Schweiß-, Klebe- oder Lötverbindung mit Wärmetauscherelement 2 und Flansch 3 verbunden ist.
Ölfiltermodul, aufweisend einen Flansch zur Befestigung an einer Brennkraftmaschine, einen Flüssigkeitsfilter 210, einen Flansch für die Aufnahme eines Wärmetauschers und einen Wärmetauscher 1, 300 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Ölfiltermodul nach Anspruch 7, umfassend Verbindungskanäle, welche eine oder mehrere Zu- und Ablauföffnungen des Wärmetauschers mit korrespondierenden Öffnungen am Befestigungsflansch der Brennkraftmaschine verbinden.
Ölfiltermodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der ersten Kühlstufe 310 des Wärmetauschers ablaufende Öl den Flüssigkeitsfilter 210 durchströmt und anschließend durch einen Verbindungskanal der Brennkraftmaschine 100 zugeführt wird.
Brennkraftmaschine, umfassend a. einen Befestigungsflansch für ein Ölfiltermodul mit Wärmetauscher, motorseitig aufweisend – einen Ein- und einen Auslass für das Kühlmedium sowie – einen Auslass für zu filterndes und zu kühlendes Schmieröl und – zwei Einlässe für gefiltertes Schmieröl, wobei ein Schmieröleinlass zur Aufnahme des einstufig gekühlten Öls und der zweite Öleinlass für die Aufnahme des zweistufig gekühlten Öls dient.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, umfassend ein Ölfiltermodul gemäß einem der Ansprüche 7. 8 oder 9.