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Wärmeaustauscher, insbesondere zur Rückkühlung oder Heizung des Schmiermittels
einer Brennkraftmaschine durch deren Kühlmittel Bei Wärmeaustauschern, insbesondere
solchen, die zur Rückkühlung oder Heizung des Schmieröles einer Brennkraftmaschine
durch deren Kühlmittel, z. B. Kühlwasser, bestimmt sind, muß sowohl der Übertritt
von Lecköl in das Kühlmittel, wie auch umgekehrt vom Kühlmittel in das Öl zuverlässig
vermieden werden, da beides ernsthafte Schäden an der Brennkraftmaschine, bei Flugzeugen
sogar den Verlust der ganzen Maschine zur Folge haben kann.
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Bei solchen Wärmeaustauschern ist es wichtig, die verschieden großen
Wärmedehnungen der einzelnen Teile des Austauschers, die infolge der unterschiedlichen,
sich noch dazu während des Betriebes vielfach ändernden Temperaturen der Einzelteile
auftreten, zu beherrschen. Es ist an sich zwar bekannt, solchen unterschiedlichen
Wärmedehnungen bei Rohrleitungen und` auch bei Wärmeaustauschern dadurch , zu begegnen,
daß man den Rohren eine freie Ausdehnungsmöglichkeit in Längsrichtung gibt. Es sind
auch schon Wärmeaustauscher vorgeschlagen worden, bei welchen die Dichtungsstellen
der Öl- und Kühlmittelräume so gelegt waren, daß beim Schadhaftwerden von Dichtungen
beide Flüssigkeiten nur nach außen austreten können. Den Anforderungen, die an für
Fahr- oder Flugzeuge bestimmte Wärmeaustauscher zu stellen sind, konnten aber die
bekannten Ausführungen nicht genügen. Besonders macht infolge der bei Fahr- und
Flugzeugen erforderlichen
leichten Ausführung, in Verbindung mit
den im Betrieb ständig auftretenden Beanspruchungen durch Stöße oder Vibrationen,
die zuverlässige Abdichtung Schwierigkeiten. Kühlmittel .oder Olverluste müssen
aber gerade bei den für diese Zwecke bestimmte Austauschern sicher vermieden -werden.
Eine weitere Ursache dafür, daß bisher ein wirklich allen Anforderungen genügender
Wärmeaustauscher vorbezeichneter Art nicht geschaffen wurde, liegt in der zusätzlichlen
Forderung, den Austausaher in kurzer Zeit aus.einarndernehmen,vollständig reinigenundwieder
zusammenbauen zu können. Mit dem aus drei konzentrisch ineinandergesteckten Rohren
gebildeten Wärmeaustauscher nach der Erfindung ist es nun gelungen, einen auch für
Fahr- und Flugzeuge geeigneten Wärmeaustauscher für die Kühlung und Heizung des
Schmieröls durch das Kühlmittel zu schaffen, der allen diesen Anforderungen gleichzeitig
gerecht wird. Die 'kennzeichnenden Merkmale dieses Austauschers bestehen darin,
daß das zentral gelegene der drei Rohre, die den Austauscher bilden, zwischen mit
dem äußeren Rohr starr verbundenen Endstücken mittels elastischer Halteglieder in
Längsrichtung zum Ausgleich von Wärmedehnungen nachgiebig gehalten ist, während
das die Trennwand bildende Mittelrohr zwischen dem Außenrohr und den Endstücken
abdichtend und in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Ein weiteres Erfindungsmerkmal
besteht darin, d'aß das zentrale Rohr als (hohler Verdrängerkörper ausgebildet ist.
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Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt liegt darin,
daß infolge der in Längsrichtung des Austauschers nachgiebigen Lagerung der die
beiden Mittel trennenden Zwischenwand Wärmespannungen und damit Verformungen, -welche
den Kreislauf stören, vermieden -werden. Daraus folgt ferner, daß die Wandstärke
außerordentlich dünn gewählt werden kann, -wodurch wiederum ein geringer Widerstand
gegen die Wärmeleitung und somit ei.nguterWärmeaustausch erzielt wird. Durch die
dünne Wandstärke ergibt sich ein leichtes Baugewicht, welches den Wärmeaustauseher
insbesondere zur Verwendung in Luftfahrzeugen geeignet macht. Die Art der Lagerung
des die Zwischenwand bildenden Rohres und dies Verdrängerlkörpers zwischen den stirnseitigen
Endteilen ermöglichen .es, den -Austauseher in sehr kurzer Zeit mit wenigen Handgriffen
so in seine Einzelteile zu zerlegen, daß die Reinigung .gründlich und schnell erfolgen
kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustauschers
gemäß der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch den Wärmeaustauscher und Abb.
2 eine Ansicht seiner die Anschlußstutzen tragenden Stirnseite.
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In einem nahtlosen Rohr i ist ein nahtloses Rühr :2 mittig und in
Längsrichtung nachgiebig gelagert und mittels Dichtungsringen 2a, 2b abgedichtet.
Das Rohr i weist an seinem einen Ende Anschlußstutzen 3, 4, 5 auf. Während dieAnschlußstutzen
3, 5 für die Schmierölzu- und ableitung bestimmt sind, ist der Anschlußstutzen 4
für den Fall vorgesehen, daß eine Temperaturbeeinflussung des Schmieröles durch:
die Temperatur des Kühlmittels nicht erwünscht ist und die Küh.lmittelleitung daher
kurz geschlossen werden soll. Das Rohr 2 geht in eine achsparallel verlaufende Abführungsleitung
6 über, an deren Ende eine Drossel 7 eingebaut ist. Das Ende der Leitung 6 ist bei
Nichtbenutzung der Anlage durch eine Überwurfmutter 8 verschlossen. Zwecks Vergrößerung
der wir'ksam-en Oberfläche des Wärmeaustauschers ist im Rohr 2 ein Verdrängerkörper
9 gleichachsig und urverschiebbar festgelegt. Seine Enden laufen zweckmäßig kegelförmig
aus und tragen an ihrem Umfang vorzugsweise radial vorstehende Rippen io, i i, welche
sich an zwischen ihnen. und der Innenwand des Rohres 2 befindlichen trichterförmigen
Einsätzen 12, 13, 14, 15 abstützen und damit gleichzeitig die einwandfreie mittige
Lage des Verdrängerkörpers 9 gewährleisten. Der Hohlraum zwischen dem Rohr i und
dem Rohr 2 stellt nun den Sdhmiermittelkanal dar, während das Kühlmittel durch den
Hohlraum zwischen dem Rohr 2 und dem Verdrängerkörper 9 geleitet wird. Jeder der
.genannten Hohlräume ist für sich nach außen hin besonders abgedichtet, so daß etwaige
Leckverluste der durch den Wärmeaustauscher geleiteten und unter Druck stehenden
Flüssigkeiten nur nach außen abströmen, sich dagegen nicht innerhalb des Wärmeaustauschers
vermischen können.
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An der die Anschlußstutzen aufweisenden Stirnseite des Wärmeaustauschens
ist die Abdichtung zwischen dem Rohr 2 und den trichterförmigen Einsätzen 12, 13
mittels Dichtungsringen 16, 17 durchgeführt, von denen der eine, 16, in einer Ringnut
i8 eines gewindetragenden Endstückes Zia mit Vorspannung untergebracht ist und an
der Innenwand des Rohres 2 abdichtend anliegt, während der andere, 17, an der Innenwand
des Endstückes und an dem trichterförmigen Einsatz 12 abdichtend anliegt. Das Endstück
selbst ist mittels einer über seinen gewindetragenden Teil aufgesteckten Scheibe
i9 mit radialen Vorsprüngen 2o an dem Rohr i festgelegt.
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In ähnlicher Weise ist die Abdichtung der anderen Seite des Wärmeaustauschers
durchgeführt. Mittels eines Endstückes 21 und einer Überwurfmutter 22 werden Dichtungsringe
23, 24 einerseits gegen die Innenwand des Rohres 2 und das Endstück 2i und andererseits
gegen den trichterförmigen Einsatz 15 und das Endstück 2i abdichtend angepreßt.
Mit dem Endstück 21 ist außerdem eine Ansdhlußleitung 25 unter Anwendung zweier
hintereinander angeordneter Dichtungsringe 26, 27 abdichtend verbunden. Die Wirkungsweise
des Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung ist folgende: Über den Anschlußstutzen
3 wird das Schmiermittel in den Wärmeaustausc'her eingeleitet. Es durchströmt diesen
im Hohlraum zwischen den
Rohren i und 2 und strömt gedrosselt durch
die Leitung 6 zum Anschlußstutzen 5 für die nicht dargestellte Abflußleitung. Das
Kühlmittel wird zweckmäßig durch die Zuleitung 25 in den Wärmeaustauscher eingeführt
und durchströmt den Hohlraum zwischen dem Rohr 2 und dem Verdrängerkörper 9 in Richtung
auf das Endstück 21a. Von da wird es durch eine nicht dargestellte Abflußleitung
abgeleitet.
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Die Abdichtungen der Stirnseite des Wärmeaustauschers können selbstverständlich
auch anders als beschrieben beschaffen sein, sofern nur die Forderung erfüllt ist,
daß etwaige Leckverluste nicht zu einer Vermischung zwischen Kühl- und Schmiermittel
innerhalb des Wärmeaustauschers führen können.