EP0236859A2 - Wärmetauscher für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0236859A2
EP0236859A2 EP87102693A EP87102693A EP0236859A2 EP 0236859 A2 EP0236859 A2 EP 0236859A2 EP 87102693 A EP87102693 A EP 87102693A EP 87102693 A EP87102693 A EP 87102693A EP 0236859 A2 EP0236859 A2 EP 0236859A2
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
passage
connecting lines
cooling medium
cooling
Prior art date
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EP87102693A
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EP0236859B1 (de
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Dieter Roschinski
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for an internal combustion engine according to the preamble of the first claim.
  • Heat exchangers or oil coolers are generally known in internal combustion engines for cooling the lubricating and cooling media.
  • a liquid-air heat exchanger is described, which is made of individual shells, and the inflow and outflow of which are arranged adjacent to one another on one side of the heat exchanger and each pass into a collecting space.
  • the two plenum rooms are connected to each other by U-shaped connecting lines that run through the entire long side of the heat exchanger. Cooling fins are arranged on the connecting lines for cooling, via which cooling air is conducted.
  • a disadvantage of this heat exchanger is the high flow resistance given a fixed size, which leads to an excessive drop in the oil pressure in the heat exchanger.
  • the construction volume of the heat exchanger would have to be increased, which is often not possible for structural reasons.
  • the object of the invention is to provide a heat exchanger made of individual shells for internal combustion engines create that takes up little space in the internal combustion engine and opposes the flowing cooling medium only a low flow resistance.
  • a heat exchanger made of individual shells for an internal combustion engine is created which, taking up little space in the internal combustion engine, opposes only little flow resistance to the cooling medium flowing through it.
  • the flow resistance is low because the number of connection lines is approximately doubled for the same construction volume, while the length of a single connection line is almost halved. As a result, the cooling medium experiences a significantly lower pressure drop due to the smaller flow resistance in the heat exchanger. The cooling capacity is almost unchanged.
  • a collecting space is advantageously connected to the inflow or outflow via a passage, the passage for the cooling medium expediently having a larger cross section than the connecting lines. This ensures that the cooling medium can flow through the passage almost without resistance.
  • a wall of the passage is formed by a special shell and the passage is inexpensively integrated into the heat exchanger in a simple construction.
  • Support lamellae which do not impede the flow of the cooling medium are expediently arranged in the passage.
  • An inlet 2 and an outlet 3 are arranged adjacent to one another on a longitudinal side of the heat exchanger on one end face.
  • the drain 3 is connected to a first collecting space 4a which is formed from individual collecting boxes which merge into one another via openings 6.
  • the inflow 2 is connected via a passage 7 to a second collecting space 4b, which is arranged in mirror image to the first collecting space 4a on the opposite outside of the heat exchanger.
  • Both collecting spaces 4a, 4b are connected to one another by connecting lines 8, cooling plates 9 being advantageously arranged in the connecting lines 8.
  • Cooling fins 10 are arranged between the connecting lines 8, which are thermally coupled to the connecting lines 8 and via which air is passed for cooling.
  • the heat exchanger is advantageously made of aluminum and composed of individual shells.
  • the individual shells each consist of a plate 12, which is box-shaped on its two end faces Have extension 13. These trays are generally known and are cheaply manufactured in large numbers industrially.
  • Two end plates 14 serve as the outer longitudinal sides, the inflow 2 and the outflow 3 being arranged on one of the end plates 14a.
  • a special shell 16 is arranged, which is advantageously integrated in the heat exchanger without a weld seam, that is to say only by, for example, soldering points, such that the shell 16 is a wall forms a passage 7 which is connected on the one hand to the inflow 2 and on the other hand to the second collecting space 4b.
  • the passage 7 has a larger cross-section for the cooling medium than the connecting lines 8.
  • the cross-section of the passage 7 is advantageously at least twice as large as that of the connecting lines 8.
  • the cooling medium flows from the inflow 2 via the passage 7 into the second collecting space 4b.
  • the passage 7 is designed so that it forms no appreciable resistance to the cooling medium.
  • the cooling medium is then distributed in the second collecting space 4b and flows via the connecting lines 8, which are designed as cooling sections, into the first collecting space 4a and further into the drain 3.

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Abstract

Wärmetauscher, der aus einzelnen Schalen gefertigt ist und einen auf einer Seite des Wärmetauschers einander benachbart angeordneten Zufluß (2) und Abfluß (3) aufweist, wobei diese jeweils mit einem Sammelraum (4a, 4b) flüssigkeitsführend verbunden sind und die Sammelräume (4a, 4b) an gegenüberliegenden Außenseiten des Wärmetauschers angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine Brenn­kraftmaschine gemäß Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Wärmetauscher bzw. Ölkühler sind in Brennkraftmaschinen zur Kühlung der Schmier- und Kühlmedien allgemein bekannt. In der DE-OS 28 55 285 ist ein Flüssigkeits-Luft-Wärmetau­scher beschrieben, der aus einzelnen Schalen gefertigt ist, und dessen Zufluß und Abfluß einander benachbart an einer Seite des Wärmetauschers angeordnet sind und jeweils in einen Sammelraum übergehen. Die beiden Sammelräume sind miteinander durch U-förmige Verbindungsleitungen, welche die gesamte Längsseite des Wärmetauschers durchziehen, verbunden. An den Verbindungsleitungen sind zur Kühlung Küllamellen angeordnet, über welche Kühlluft geleitet wird.
  • Nachteilig an diesem Wärmetauscher ist der bei einer fest­gelegten Baugröße hohe Strömungswiderstand, der zu einem zu hohen Abfall des Öldruckes im Wärmetauscher führt. Um den Druckabfall zu verringern, müßte das Bauvolumen des Wärmetauschers vergrößert werden, was oftmals aus bauli­chen Gründen nicht möglich ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen aus einzelnen Schalen gefertigten Wärmetauscher für Brennkraftmaschinen zu schaffen, der wenig Platz in der Brennkraftmaschine bean­sprucht und dem durchfließenden Kühlmedium einen nur ge­ringen Stömungswiderstand entgegensetzt.
  • Dadurch, daß die Sammelräume an gegenüberliegenden Außen­seiten des Wärmetauschers angeordnet sind, ist ein aus einzelnen Schalen gefertigter Wärmetauscher für eine Brennkraftmaschine geschaffen, der wenig Platz in der Brennkraftmachine beanspruchend dem durchfließenden Kühl­medium einen nur geringen Strömungswiderstand entgegen­setzt.
  • Der Strömungswiderstand ist niedrig, weil die Anzahl der Verbindungsleitungen bei gleichem Bauvolumen ungefähr ver­doppelt ist bei gleichzeitiger nahezu Halbierung der Länge einer einzelnen Verbindungleitung. Dies hat zur Folge, daß das Kühlmedium aufgrund des kleineren Strömungswiderstan­des im Wärmetauscher einen wesentlich geringeren Druckab­fall erfährt. Die Kühlleistung ist nahezu unverändert.
  • Vorteilhafterweise ist ein Sammelraum mit dem Zufluß oder Abfluß über eine Passage verbunden, wobei zweckmäßigerwei­se die Passage für das Kühlmedium einen größeren Quer­schnitt als die Verbindungsleitungen aufweist. Damit ist erreicht, daß das Kühlmedium nahezu widerstandsfrei durch die Passage fließen kann.
  • In vorteilhafter Ausführungsform ist eine Wand der Passage durch eine Sonderschale gebildet und die Passage kosten­günstig in einfacher Bauweise in den Wärmetauscher inte­griert.
  • In der Passage sind sinnvollerweise den Fluß des Kühlmedi­ums nicht behindernde Abstützlamellen angeordnet.
  • Es ist vorteilhaft, den Wärmetauscher aus Aluminium zu fertigen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­schreibung und den Zeichnungen, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen und nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetaucher im Längs­schnitt,
    • Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 1.
  • An einer Längsseite des Wärmetauschers einer Stirnseite benachbart ist einander benachbart ein Zufluß 2 und ein Abfluß 3 angeordnet. Der Abfluß 3 ist mit einem ersten Sammelraum 4a verbunden, der aus einzelnen Sammelkästen gebildet ist, die über Öffnungen 6 ineinander übergehen. Der Zufluß 2 ist über eine Passage 7 mit einem zweiten Sammelraum 4b verbunden, der spiegelbildlich zum ersten Sammelraum 4a an der gegenüberliegenden Außenseite des Wärmetauschers angeordnet ist. Beide Sammelräume 4a, 4b sind durch Verbindungleitungen 8 miteinander verbunden, wobei in den Verbindungsleitungen 8 vorteilhafterweise Kühlbleche 9 angeordnet sind. Zwischen den Verbindungslei­tungen 8 sind Kühllamellen 10 angeordnet, die an die Ver­bindungsleitungen 8 thermisch angekoppelt sind, und über die Luft zur Kühlung geleitet wird.
  • Der Wärmetauscher ist vorteilhafterweise aus Aluminium ge­fertigt und aus einzelnen Schalen zusammengesetzt. Die einzelnen Schalen bestehen jeweils aus einer Platte 12, die an ihren beiden Stirnseiten jeweils eine kastenförmige Erweiterung 13 aufweisen. Diese Schalen sind allgemein be­kannt und werden industriell in großer Stückzahl preisgün­stig hergestellt. Als Außenlängsseiten dienen zwei End­platten 14, wobei an einer der Endplatten 14a der Zufluß 2 und der Abfluß 3 angeordnet sind. Zwischen der Endplatte 14a, an der der Zufluß 2 und der Abfluß 3 angeordnet sind, und der benachbarten Schale ist eine Sonderschale 16 ange­ordnet, die im Wärmetauscher vorteilhafterweise ohne Schweißnaht, d.h. nur durch z.B. Lötstellen integriert ist, derart, daß die Schale 16 eine Wand einer Passage 7 bildet, die einerseits mit dem Zufluß 2 und andererseits mit dem zweiten Sammelraum 4b in Verbindung steht. Zweck­mäßigerweise weist die Passage 7 einen für das Kühlmedium größeren Querschnitt auf als die Verbindungsleitungen 8. Der Querschnitt der Passage 7 ist vorteilhafterweise zu­mindest doppelt so groß wie der der Verbindungsleitungen 8. Zur Abstützung der Passage 7 ist es von Vorteil, wenn in der Passage 7 den Fluß des Kühlmediums nicht behindern­de Abstützlamellen 17 angeordnet sind.
  • Im Betrieb des Wärmetauschers fließt das Kühlmedium vom Zufluß 2 über die Passage 7 in den zweiten Sammelraum 4b. Die Passage 7 ist dabei so ausgebildet, daß sie für das Kühlmedium keinen merklichen Widerstand bildet. Im zweiten Sammelraum 4b verteilt sich das Kühlmedium anschließend und fließt über die Verbindungsleitungen 8, die als Kühl­strecken ausgebildet sind, in den ersten Sammelraum 4a und weiter in den Abfluß 3.
  • Mit dieser Anordnung ist ein wenig Platz beanspruchender Wärmetauscher geschaffen, der dem Kühlmedium einen nur ge­ringen Strömungswiderstand entgegensetzt.

Claims (6)

1. Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher für eine Brenn­kraftmaschine, der aus einzelnen Schalen gefertigt ist und einen auf einer Seite des Wärmetauschers einander benach­bart angeordneten Zufluß (2) und Abfluß (3) aufweist, wo­bei diese jeweils mit einem Sammelraum (4a, 4b) im Wärme­tauscher und die Sammelräume (4a, 4b) durch Verbindungs­leitungen (8) untereinander flüssigkeitsführend verbunden sind, wobei an den Verbindungsleitungen (8) Kühllamellen (10) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelräume (4a, 4b) an gegenüberliegenden Außenseiten des Wärmetauschers angeord­net sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß ein Sammelraum (4b) mit dem Zufluß (2) oder Ab­fluß (3) über eine Passage (7) verbunden ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­net, daß eine Wand der Passage (7) durch eine Sonderschale (16) gebildet ist, die im Wärmetauscher ohne Schweißnaht integriert ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Passage (7) für das Kühl­medium einen größeren Querschnitt als die Verbindungslei­tungen (8) aufweist.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß in der Passage (7) den Fluß des Kühlmediums nicht behindernde Abstützlamellen (17) ange­ordnet sind.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus Aluminium gefertigt ist.
EP87102693A 1986-03-12 1987-02-25 Wärmetauscher für Brennkraftmaschinen Expired EP0236859B1 (de)

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DE19863608232 DE3608232A1 (de) 1986-03-12 1986-03-12 Waermetauscher fuer brennkraftmaschinen

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EP0236859A3 EP0236859A3 (en) 1987-12-16
EP0236859B1 EP0236859B1 (de) 1988-11-30

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