DE3248395A1

DE3248395A1 - Fluessigkeitskuehleinheit fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3248395A1
Application number: DE19823248395
Authority: DE
Inventors: Roger David 47201 Columbus Ind. Sweetland
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1983-07-14
Also published as: US4423708A; JPS58144621A; DE3248395C2; JPH0328567B2; GB2112918B; BR8207495A; KR840002950A; GB2112918A

Description

HOEGER, StELLRECHT & PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 C · D 7000 STUTTGART 1

A 45 429 b Anmelder:

k - 189 Cummins Engine Company, Inc,

27. Dezember 1982 1000 Fifth Street

Columbus, Indiana 47201

USA

Flüssigkeitskühleinheit für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühleinheit für eine Brennkraftmaschine mit einem ersten inneren Teil, der mit einem äußeren Einlaß und einem äußeren Auslaß versehen ist und durch den im Betrieb eine erste Flüssigkeit zirkuliert, und mit einem zweiten inneren Teil, durch den im Betrieb eine zweite Flüssigkeit zirkuliert und der mit einer Zugriffsöffnung versehen ist.

Es ist seit vielen Jahren bekannt, bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Dieselmotoren, Ölkühler zu verwenden. Diese Kühler bzw. Kühleinheiten haben jedoch bisher gewisse Schwächen und insbesondere einen oder mehrere der folgenden Nachteiles a) sie sind mühsam und schwierig zu installieren, da sie eine übermäßige Anzahl von Fittings, Schläuchen, Rohren und dergleichen umfassen; b) siebenötigen viel Platz, sind kompliziert und teuer aufgebaut und können folglich nur an wenigen Stellen der Brennkraftmaschine montiert werden und c) die bei ihnen verwendeten Dichtungen sind im Betrieb dem hohen Öldruck ausgesetzt, so daß sich eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Leckströmen ergibt.

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Ausgehend vom Stande der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitskühleinheit anzugeben, welche unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Kühleinheiten bzw. Ölkühler eine technisch einfache und kostengünstige Führung der verschiedenen Flüssigkeitsströme ermöglicht und hinsichtlich der Größe, der Form und der Anordnung der verschiedenen miteinander zu verbindenden Öffnungen und der dieselben verbindenden Kanäle bei optimaler Kühlwirkung eine hohe Flexibilität bietet.

Diese Aufgabe wird bei einer Flüssigkeitskühleinheit der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Basis vorgesehen ist, welche über der Zugriffsöffnung an dieselbe umgebenden Oberflächenbereichen dichtend festlegbar ist, daß die Basis mit einem ersten Satz von Öffnungen versehen ist, welche fluchtend zu dem Einlaß und dem Auslaß des ersten inneren Teils der Brennkraftmaschine ausrichtbar sind, sowie einen zweiten Satz von öffnungen, die im Abstand von dem ersten Satz von Öffnungen angeordnet sind, daß an einer Seite der Basis und von dieser abstehend ein Wärmetauscherteil montiert ist, welcher in die Zugriffsöffnung des zweiten inneren Teils derart einsetzbar ist, daß seine Außenfläche in Kontakt mit der im Betrieb zirkulierenden zweiten Flüssigkeit bringbar ist, daß im Inneren des Wärmetauscherteils ein Kanal für die.erste Flüssigkeit vorgesehen ist, daß eine Abdeckung.vorgesehen ist, welche dichtend an der vom Wärmetauscherteil abgewandten Seite der Basis festlegbar ist und in der eine Anzahl von voneinander unabhängigen Kanälen vorgesehen ist und daß über den einen dieser Kanäle eine Öffnung des ersten Satzes

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von Öffnungen mit einer Öffnung des zweiten Satzes von Öffnungen verbindbar ist und daß über einen zweiten dieser Kanäle eine andere Öffnung des ersten Satzes mit einer anderen Öffnung des zweiten Satzes von Öffnungen verbindbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von ünteransprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung,werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Flüssigkeitskühleinheit gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Innenansicht einer Abdeckung der Xühleinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Innenansicht einer plattenförmigen Basis und einer damit verbundenen Wärmetauschereinheit der Kühleinheit gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Abdeckung

gemäß Fig. 2 längs der Linie 4-4 in dieser Figur.

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Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Flüssigkeitskühleinheit 10, welche zur Verwendung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine E, beispielsweise einem Dieselmotor/ geeignet ist. Die Maschine E ist mit einem Gehäuse H mit einem Kühlmantelteil 11 versehen, welcher geeignet ist, die verschiedenen Zylinder (nicht dargestellt) zu umgeben. Wasser oder ein anderes geeignetes Kühlmittel wird veranlaßt/ während des Betriebs der Maschine E durch den Kühlmantelteil 11 zu zirkulieren. Der Kühlmantelteil 11 ist mit einer großen Zugriffsöffnung 12 versehen.

Außer mit dem Kühlmantelteil 11 ist das Gehäuse H der Maschine E beim Ausführungsbeispiel mit mehreren freiliegenden Öffnungen 13, 14, 15 versehen, welche mit einer Öl-Druckleitung 16; mit einer Öl-Überdruckleitung 17 und mit einer Rücklaufleitung (nicht dargestellt) verbunden sind. Unter den normalen Betriebsbedingungen wird vom Öldruck in der Leitung 16 ein Wert von etwa 4,2 bar nicht überschritten. Die Öffnungen 13, 14 und 15 und die Zugriff söffnung 12 sind vorzugsweise benachbart, jedoch im Abstand voneinander vorgesehen.

Die verbesserte Kühleinheit 10 weist, eine plattenförmige Basis 12 auf, die über der Zugriffsöffnung 12 angebracht werden und diese verschließen kann.. Der Rand der Basis 18 kann mittels.geeigneter Befestigungseinrichtungen (nicht dargestellt) mit demjenigen Teil 12a des Gehäuses H verbunden werden, welcher die Zugriffsöffnung 12 umgibt. Dabei wird zwischen die Basis 18 und den Gehäuseteil 12a eine geeignete Dichtung gelegt/ die für die

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erforderliche Abdichtung sorgt» Die Basis 18 besitzt ein unteres Teilstück 18a, welches die Öffnungen 13, 14 und 15 überdecken kann und mit Öffnungen 13' 14" und 15' versehen ist, die mit den zugeordneten Öffnungen 13, 14 und 15 im Maschinengehäuse H fluchten können.

Die erwähnte Dichtung kann so ausgebildet sein, daß sie ein Teilstück umfaßt, welches zwischen dem unteren Teil 18a der Basis und dem die Öffnungen 13, 14 und 15 umgebenden Gehäuseteil angeordnet werden kann.

An einer Seite eines oberen Teilstücks 18b der Basis 18 ist ein davon in Richtung auf die Zugriffsöffnung 12 abstehender Wärmetauscherteil 20 befestigt. Das Innere des Wärmetauscherteils ist mit einem gewundenen Kanal (nicht dargestellt) versehen. Die beiden Enden des Kanals sind mit einem Einlaß und einem Auslaß bzw. mit Öffnungen 21, 22 im oberen Teilstück 18b der Basis 18 verbunden. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Öffnungen 21, 22 als Langlöcher bzw» Schlitze ausgebildet. Dabei verlaufen die Längsachsen der Öffnungen 21, 22 im Abstand voneinander und parallel zueinander. Aufgrund der länglichen Ausbildung der Öffnungen 21, 22 kann zwischen diesen ein maximaler Abstand vorhanden sein, so daß sich ein Laufweg maximaler Länge durch den gewundenen Kanal im Wärmetauscherteil 20 ergibt.

An der Außenseite des Wärmetauscherteils 20 sind rippenartige Elemente 20a vorgesehen, so daß sich eine beträchtliche Kühlfläche ergibt. Wenn die Basis 18 am Maschinengehäuse H befestigt ist, ragt der Wärmetauscher-

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teil 20 durch die Zugriffsöffnung 20 hindurch in den Kühlmantelteil 11 hinein, Dabei gelangt die Außenseite des Wärmetauscherteils 20 in Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel, welches im Kühlmantel des Gehäuses H zirkuliert.

Auf der anderen Seite bzw. der Außenseite der Basis ist eine Abdeckung 23 montiert, welche vorzugsweise aus einem Metall gegossen ist. Die in Fig. 1 nicht sichtbare Seite 21a der Abdeckung 23 besitzt einen umlaufenden Rand, der im wesentlichen dieselbe Form hat wie der umlaufende Rand der Außenseite der Basis 18. Zwischen der Basis 18 und der Abdeckung 23 ist zur Abdichtung eine geeignete Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet. Von der in Fig. 1 sichtbaren Seite der Abdeckung 23 steht ein Ansatz 22 ab, der einen länglichen Arm 22a und unterhalb desselben ein Verbindungsstück 22b aufweist. Im Inneren des Arms 22a sind zwei Kanäle 24a, 24b vorgesehen, die auf der nicht sichtbaren Seite 21a an der Abdeckung.23 einerseits und an der freien Stirnfläche des Verbindungsstückes 22b andererseits enden.

Das Verbindungsstück 22b besitzt einen umlaufenden, nach unten gerichteten Flansch mit einem Innengewinde, in welches das obere Ende eines konventionellen ölfilters (nicht dargestellt) dichtend eingeschraubt werden kann. Wenn die Flüssigkeitskühleinheit 10 am Maschinengehäuse H montiert ist, dann ist der Ansatz 22 bequem zugänglich, so daß bei Bedarf ein Auswechseln des Ölfilters möalich ist.

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Auf der in Fig. 1 nicht sichtbaren Seite 21a der Abdeckung 23 sind mehrere rinnenförmige Kanäle 25, 26 und 27 vorgesehen. Von diesen verbindet der Kanal 25 die Öffnung 21 im oberen Teil der Basis 18 mit den Öffnungen 13, 14 bzw. mit dem im unteren Teilstück 18a der Basis vorgesehenen Öffnungen 13' und 14'. Der weitere Kanal 26 verbindet die Öffnung 22 mit der Öffnung 15' des unteren Teils 18a der Basis 18 bzw. mit der Öffnung 15, an der die Rücklaufleitung angeschlossen ist. Die Kanäle 25 und 26 sind voneinander durch eine Trennwand 28 getrennt, die so hoch ist/ daß ihre freie Stirnseite 28a in einer Ebene mit der Rückseite 21a der Abdeckung 23- liegt. Auf der Außenseite der Kanäle 25, liegen hinter Trennwänden 30 Teile des Kanals 27. Der Kanal 27 dient als Überdruckkanal zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit (Öl), welche in Form von Leckströmen im Betrieb aus den Kanälen 25 und 26 austritt. Wegen des Vorhandenseins des Kanals 27 tritt folglich keine Kühlflüssigkeit auf der Außenseite der Abdeckung 23 aus. Der untere..Teil 27a des Kanals 27 steht mit einer Ablauföffnung 31 im unteren Teilstück 18a der Basis 18 in Verbindung. Die Ablauföffnung 31' fluchtet ihrer- ' seits mit einer entsprechenden Ablauföffnung 31 im Maschinengehäuse H, von wo die im Kanal· 27 gesammelte Kühlflüssigkeit zum Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine E zurückfließen kann. Der Kanal 27 dient nicht nur als tiberdruckkanal für die zirkulierende Kühlflüssigkeit, sondern ist außerdem so ausgebildet, daß für die Abdeckung weniger Material benötigt wird, wodurch Gewicht und Kosten für die Abdeckung veringert werden.

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Wie oben ausgeführt, steht das untere Ende des Kanals 25 mit den beiden Öffnungen 13' und 14' in Verbindung. Wenn der Druckmitteldruck in der Leitung 16 folglich den vorgegebenen Betriebsdruck von beispielsweise 4,2 bar übersteigt, Öffnet ein Überdruckventil (nicht dargestellt) in der Leitung 17., so daß die Kühlflüssigkeit an der Wärmetauschereinheit 10 und dem Filter vorbeifließen und von der Leitung 16 über die öf f nungen 1 3'., 14¹ direkt in die Leitung 17 gelangen kann.

Dadurch, daß die verschiedenen Kanäle 25 bis 27 direkt in der als Gußteil ausgebildeten Abdeckung 23 vorgesehen werden, entfällt die Notwendigkeit, besondere Leitungen und Verbindungsstücke vorzusehen, um die erforderlichen Verbindungen zwischen den einzelnen, vorstehend erwähnten Öffnungen zu schaffen. Hierdurch wird die Montage der Kühleinheit 10 an der Maschine E stark vereinfacht. Dadurch, daß man die Abdeckung selbst als Leiteinrichtung., für die zirkulierende Flüssigkeit (öl) verwendet, erhält man außerdem eine größere Freiheit bei der Auswahl der Größe, der Form und der Anordnung der verschiedenen Öffnungen, so daß bei vorgegebener Größe der Kühleinheit eine maximale Kühlwirkung erreichtbar ist.

Bei der Realisierung der Erfindung kommt es auf die Art. des verwendeten flüssigen Kühlmittels nicht an.

Claims

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27. Dezember 1982 1000 Fifth Street

Columbus, Indiana 47201

USA

Patentansprüche

Flüssigkeitskühleinheit für eine Brennkraftmaschine mit einem ersten inneren Teil, der mit einem äußeren Einlaß und einem äußeren Auslaß versehen ist '.und durch den im Betrieb eine erste Flüssigkeit zirkuliert, und mit einem zweiten inneren Teil, durch den im Betrieb eine zweite Flüssigkeit zirkuliert und der mit einer Zugriffsöffnung versehen ist, dadurch gekennz e ichnet, daß eine Basis (18) vorgesehen ist, welche über der Zugriffsöffnung (12) ah dieselbe umgebenden Oberflächenbereichen (12a) dichtend festlegbar ist, daß die Basis (18) mit einem ersten Satz von Öffnungen (13¹, 14', 15") versehen ist, welche fluchtend zu dem Einlaß (13) und dem Auslaß (15, 17) des ersten inneren Teils der Brennkraftmaschine (E) ausrichtbar sind, sowie einen zweiten Satz von öffnungen (21, 22), die im Abstand von dem ersten Satz von öffnungen (13', 14', 15') angeordnet sind, daß an einer Seite der Basis (18) und von dieser abstehend ein Wärmetauscherteil (20) montiert ist, welcher in die Zugriffsöffnung des zweiten inneren Teils derart einsetzbar ist, daß seine Außenfläche in Kontakt mit der im Betrieb zirkulierenden zweiten Flüssigkeit bringbar ist, daß im Inneren des Wärmetauscherteils (20) ein Kanal für die erste Flüssigkeit vorgesehen ist, daß eine Abdeckung (23)

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vorgesehen ist, welche dichtend an der vom Wärmetauscherteil (20) abgewandten Seite der Basis (18) festlegbar ist und in der eine Anzahl von voneinander unabhängigen Kanälen (24a, 24b, 25, 26, 27) vorgesehen ist und daß über den einen dieser Kanäle (25) eine Öffnung (13) des ersten Satzes von Öffnungen mit einer Öffnung (21) des zweiten Satzes von Öffnungen verbindbar ist und daß über einen zweiten dieser Kanäle (26) eine andere Öffnung (15¹) des ersten Satzes mit einer anderen Öffnung (22) des zweiten Satzes von Öffnungen verbindbar ist.
2. Kühleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (18) und der Wärmetauscherteil (20) zu einer einstückigen Baueinheit zusammengefaßt sind.
3. Kühleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Kanal (27) der Kanäle (25, 26, 27) in der Abdeckung (23) zur Aufnahme von Leckströmen aus dem ersten und dem zweiten Kanal (25 bzw. 26) vorgesehen ist und in Verbindung mit einer Ablauföffnung (31').. in der Basis (18) steht.
4. Kühleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (25, 26, 27) der Abdeckung (23) als einseitig offene Kanäle ausgebildet sind, welche durch die Oberfläche der angrenzenden Seite der Basis (18) zu geschlossenen Kanälen ergänzbar sind.

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5. Kühleinheit nach einem der Ansprüche, 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (23) mit Einrichtungen (22) zur Aufnahme eines Filters für die erste Flüssigkeit versehen ist, derart, daß das Filter in Verbindung mit dem einen Kanal (26) der Abdeckung (23) steht.
ο Kühleinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter mit demjenigen Kanal (26) der Abdeckung (23) in Verbindung.steht, welcher von der ersten Flüssigkeit durchflossen wird, nachdem diese den Wärmetauscherteil (20) passiert hat.
7. Kühleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21, 22) des zweiten Satzes von Öffnungen in der Basis (18) in einem erheblichen Abstand voneinander vorgesehen sind.
8· Kühleinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21, 22) des zweiten Satzes von Öffnungen länglich ausgebildet und derart angeordnet sind, daß ihre Längsachsen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
9. Kühleinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (23) als ein Gußteil ausgebildet ist.

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10. Kühleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit Dieselkraftstoff ist und daß die zweite Flüssigkeit ein Kühlmittel ist.