DE3248395C2

DE3248395C2 - Flüssigkeitskühleinheit für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3248395C2
Application number: DE3248395A
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: 1985-11-14
Also published as: US4423708A; DE3248395A1; GB2112918B; JPS58144621A; BR8207495A; KR840002950A; GB2112918A; JPH0328567B2

Abstract

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 in dem eine erste Flüssigkeit zirkuliert, und mit einem zweiten inneren Teil, in dem eine zweite Flüssigkeit zirkuliert. Dabei ist der zweite innere Teil mit einer Zugriffsöffnung versehen. Die Kühleinheit besitzt eine Basis, welche über der Zugriffsöffnung liegt und dichtend an Oberflächenbereichen befestigt ist, die die Zugriffsöffnung umgeben. Die Basis besetzt einen ersten Satz von Öffnungen, die mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen des ersten inneren Teils fluchten, sowie einen zweiten Satz von Öffnungen. An einer Seite der Basis ist ein Wärmetauscher montiert, der in die Zugriffsöffnung hineinragt und mit der zirkulierenden zweiten Flüssigkeit in Kontakt steht. Im Inneren des Wärmetauschers ist ein Kanal vorgesehen, durch den die erste Flüssigkeit zirkuliert. Auf der anderen Seite der Basis ist eine Abdeckung dichtend montiert, die mit mehreren rinnenförmigen Kanälen versehen ist. Einer dieser Kanäle verbindet eine der Öffnungen des ersten Satzes mit einer der Öffnungen des zweiten Satzes, während ein zweiter Kanal eine weitere Öffnung des ersten Satzes mit einer zweiten Öffnung des zweiten Satzes verbindet.

Description

öffnungen verbindbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Flüssigkeitskühleinheit;

Fig.2 eine perspektivische Innenansicht einer Abdeckung der Kuhleinheit gemäß F i g. 1;

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

Fig.4 einen Querschnitt durch die Abdeckung gemäß F i g. 2 längs der Linie 4-4 in dieser Figur.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Flüssigkeitskühleinheit 10, weiche zur Verwendung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine E, beispielsweise einem Dieselmotor, geeignet ist. Die Brennkraftmaschine Fist mit einem Gehäuse f/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 Brennkraftmaschine 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 Brennkraftmaschine 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 Öl-Druckleitung 16 ein Wert von etwa 4,2 bar nicht überschritten. Die Öffnungen 13,14 und 15 und die Zugriffsöffnung 12 sind vorzugsweise benachbart, jedoch im Abstand voneinander vorgesehen.

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

Die erwähnte Dichtung kann so ausgebildet sein, daß sie ein Teilstück umfaßt, welches zwischen dem unteren Teilstück 18a der Basis 18 und dem die Öffnungen 13,14 und 15 umgebenden Gehäuseteil 126 angeordnet werden kann.

An einer Seite eines oberen Teilstücks 186 der Basis 18 ist ein davon in Richtung auf die Zugriffsöffnung 12 abstehender Wärmetauscherteil 20 befestigt. Das Innere des Wärmctauscherteils 20 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 186 der Basis 18 verbunden. Wie Fig. 1 zeigt, sind die öffnungen 21,22 als Langiccher 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 Läi.ge durch den gewundenen Kanal im Wärmetauschertei! 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 Gehäuse H befestigt ist, ragt der Wärmetauscherteil 20 durch die Zugriffsöffnung 12 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 18 ist eine Abdeckung 23 montiert, welche vorzugsweise aus einem Metall gegossen ist Die in F i g. 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 (nichi dargestellt) angeordnet Von der in F i g. 1 sichtbaren Seite der Abdekkung 23 steht ein Ansatz ab, der einen länglichen Arm 23a und unterhalb desselben ein Verbindungsstück 236 aufweist Im Inneren des Arms 23a sind zwei Kanäle 24a, 246 vorgesehen, die auf der nicht sichtbaren Seite 21a an der Abdeckung 23 einerseits und an der freien Stirnfläche des Verbindungsstückes 236 andererseits enden.

Das Verbindungsstück 236 besitzt einen umlaufenden, nach unten gerichteten Flansch mit einem Innengewinde, in welches das obere Ende eines konventionellen Olfilters (nicht dargestellt) dichtend eingeschraubt werden kann. Wenn die Flüssigkeitskühleinheit 10 am Gehäuse H montiert ist, dann ist der Ansatz bequem zugänglich, so daß bei Bedarf ein Auswechseln des Ölfilters möglich ist

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 öfirnungen 13,14 bzw. mit dem im unteren Teilstück 18a der Basis 18 vorgesehenen öffnungen 13' und 14'. Der weitere Kanal 26 verbindet die Öffnung 22 mit der Öffnung 15' des unteren Teilstücks 18a de- 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 Seite 21a der Abdeckung 23 liegt. Auf der Außenseite der Kanäle 25,26 liegen hinter Trennwänden 30 Teile des Kanals 27. Der Kanal 27 dient als Überdruckkanal zur Aufnahm·; von Kühlflüssigkeit (öl), weiche in Form von Leckströrren '.m Betrieb aus den Kanälen 25 und 26 austritt. Wegen des Vorhandenseins des Kanals 27 tritt folglich keine Kühlflüssigkeit auf der Außenseite dür Abdekkung 23 aus. Der untere Teil des Kanals 27 steht mit einer Ablauföffnung 3Γ im unteren Teilstück 18a der Basis 18 in Verbindung. Die Ablauföffnung 31' fluchtet ihrerseits mit einer entsprechenden Ablauföffnung 31 im Gehäuse H, von wo die im Kanal 27 gesammelte Kühlflüssigkeit zum Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine E zurückfließen kann. Der Kanal 27 dient nicht nur als Überdruckkanal für die zirkulierende Kühlflüssigkeit, sondern ist außerdem so ausgebildet, daß für die Abdeckung 23 weniger Material benötigt wird, wodurch Gewicht und Kosten für die Abdeckung 23 verringert werden.

Wie oben ausgeführt, steht das untere Ende des Kanals 25 mit den beiden öffnungen 13' und 14' in Verbindung. Wenn der Druckmitteldruck in der Öl-Druckleitung 16 folglich den vorgegebenen Betriebsdruck von beispielsweise 4,2 bar übersteigt, öffnet ein Überdruckventil (nicht dargestellt) in der ölüberdruckleitung 17, so daß die Kühlflüssigkeit an der Flüssigkeitskühleinheit 10 und dem Filter vorbeifließen und von der Öl-Druckleitung 16 über die öffnungen 13', 14' direkt in die ölüberdruckleitung 17 gelangen kann.

Dadurch, daß die verschiedenen Kanäle 25 bis 27 direkt in der als Gußteil ausgebildeten Abdeckung 23 vorgesehen werden, entfällt die Notwendigkeit, besonders Leitungen und Verbindungsstücke vorzusehen, um die erforderlichen Verbindungen zwischen den einzelnen, vorstehend erwähnten öffnungen zu schaffen. Hierdurch wird die Montage der Flüssigkeitskühleinheit 10 an der Brennkraftmaschine E stark vereinfacht. Dadurch, daß man die Abdeckung 23 selbst ais 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 Flüssigkeitskühleinheit 10 eine maximale Kühlwirkung erreichbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitskühleinheit, insbesondere ölkühler, für eine Brennkraftmaschine, an deren Maschinengehäuse ein erster Gehäuseteil mit einer äußeren Einlaßöffnung und mindestens einer äußeren Auslaßöffnung für eine erste, im Betrieb zirkulierende Flüssigkeit vorgesehen ist und an deren Gehäuse ferner ein zweiter Gehäuseteil mit einer Zugriffsöffnung vorgesehen ist, in der im Betrieb eine zweite Flüssigkeit zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basis (18) vorgesehen ist, welche über der Zugriffsöffnung (12) an dem die Zugriffsöffnung (12) umgebenden zweiten Gehäuseteil (12a) dichtend festlegbar ist, daß die Basis (18) mit einem ersten Satz von öffnungen (13', 14', 15') versehen ist, welche fluchtend zu den Einlaß- und Auslaßöffnungen des ersten Gehäuseteils der Brennkraftmaschine (E) ausrichtbar sind, sowie mit einem 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, a) welcher in die Zugriffsöffnung (12) des zweiten Gehäuseteils (\2a) einsetzbar ist, und in dem ein Kanal für die erste Flüssigkeit vorgesehen ist, daß eine Ab- b) deckung (23) vorgesehen ist, welche dichtend an der vom Wärmetauscherteil (20) abgewandten Seite der Basis (18) festlegbar ist und in der eine Anzahl von 30 c) einander unabhängigen Kanälen (24a, 246,25,26,27) vorgesehen ist und daß über den einen dieser Kanäle (25) eine Öffnung (13') des erste' Satzes von öffnungen (13', 14', 15') mit einer öffnung (21) des zweiten Satzes von öffnungen (21,22) vei' indbar ist und daß über einen zweiten Kanal (26) eine andere Öffnung (Ϊ5'') des ersten Satzes von öffnungen (i3^;, i4'\ Ϊ5'') mit einer anderen öffnung (22) des zweiten Satzes von öffnungen (21,22) verbindbar ist.

2. Flüssigkeitskühleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (18) und der Wärmetauscherteil (20) zu einer einstückigen Baueinheit zusammengefaßt sind.

3. Flüssigkeitskühleinheit 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. Flüssigkeitskühleinheit 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.

5. Flüssigkeitskühleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdekkung(23) mit Einrichtungen 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.

6. Flüssigkeitskühleinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter mit der Auslaßseite (öffnung 22) des Wärmetauscherteils (20) über den Kanal (24b) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühleinheit, insbesondere ölkühler, für eine Brennkraftmaschine, an deren Maschinengehäuse ein erster Gehäuseteil mit einer äußeren Einlaßöffnung und mindestens einer äußeren Auslaßöffnung für eine erste, im Betrieb zirkulierende Flüssigkeit vorgesehen ist und an deren Gehäuse ferner ein zweiter Gehäuseteil mit einer Zugriffsöffnung vorgesehen ist, in der im Betrieb eine zweite Flüssigkeit zirkuliert.

Eine derartige Flüssigkeitskühleinheit ist aus der US-PS 22 12 250 bekannt, wo speziell ein Fahrzeug-Heizsystem beschrieben ist bei dem die Wärmetauschercinrichtungen in einen außerhalb des Motorgehäuses einer Brennkraftmaschine liegenden externen Flüssigkeitskreislauf eingebaut sind, so daß im engen Motorraum ein kompliziertes Leitungssystem verlegt werden muß, welches teuer und schwer zu warten ist.

Weiterhin ist es 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 Nachteile:

sie sind mühsam und schwierig zu installieren, da sie eine übermäßige Anzahl von Fittings, Schläuchen, Rohren und dergleichen umfassen;
sie benötigen viej Platz, sind kompliziert und teuer aufgebaut und können folglich nur an wenigen Stellen der Brennkraftmaschine montiert werden und
die bei ihnen verwendeten Dichtungen sind im Betrieb dem hohen Öldruck ausgesetzt, so daß sich eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Leckströmen ergibt

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitskühleinheit anzugeben, weiche — unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Flüssigkeitskühleinheiten bzw. Ölkühler — eine technisch einfache und kostengünstige Führung der verschiedenen Fiussigkeitsströme 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 angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Basis vorgesehen ist, welche über der Zugriffsöffnung an dem die Zugriffsöffnung umgebenden zweiten Gehäuseteil dichtend festlegbar ist, daß die Basis mit einem ersten Satz von öffnungen versehen ist, welche fluchtend zu den Einlaß- und Auslaßöffnungen des ersten Gehäuseteils der Brennkraftmaschine ausrichtbar sind, sowie mit einem 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 Gehäuseteils einsetzbar ist, und in dem ein Kanal für die erste Flüssigkeit vorgesehen ist, daß eine Abdekkung 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 von öffnungen mit einer Öffnung des zweiten Satzes von öffnungen verbindbar ist und daß über einen zweiten Kanal eine andere Öffnung des ersten Satzes von öffnungen mit einer anderen Öffnung des zweiten Satzes von