EP0353404B1

EP0353404B1 - Ölkühler für Verbrennungmotoren

Info

Publication number: EP0353404B1
Application number: EP89108538A
Authority: EP
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Martin; Kurt Scharpf
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1992-11-19
Anticipated expiration: 2009-05-12
Also published as: ES2035425T3; DE58902748D1; DE8808332U1; EP0353404A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölkühler für Verbrennungsmotoren mit einer vom zu kühlenden Öl durchströmten Gehäusekammer und mit einem von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser durchströmten Rippen-Rohrblock nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Ein Ölkühler dieser Art ist aus der DE-A-34 40 064 bekannt. Solche Ölkühlerbauarten weisen den Vorteil einer relativ hohen Kühlleistung auf, lassen sich aber wegen des benötigten Einbauraumes nicht überall einsetzen.
Aus der FR-A-22 83 714 ist ein Wärmetauscher bekannt, der mit haarnadelartig gebogenen Rohren versehen ist, die in einem gemeinsamen Wasserkasten münden. Diese Bauart zeigt keinen Ölkühler. Es ist auch kein von Wasser durchströmter Rippen-Rohrblock vorgesehen. Vielmehr handelt es sich dort um einen Desublimator, dessen Rohre abwechselnd von kaltem beziehungsweise heißem Öl durchströmt werden sollen. Die Rohrachsen der dort vorgesehenen Rohre sind jeweils in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die Rohre liegen dort übereinander und fluchtend zueinander. Der Raumbedarf eines solchen Wärmetauschers würde für den Einsatz bei einem Ölkühler für ein Kraftfahrzeug viel zu groß sein.
Aus der US-A-25 96 195 schließlich ist ebenfalls ein Wärmetauscher bekannt, der von einem Rohrboden aus U-förmig gebogene Rohre aufweist, die aber für einen Verdampfer oder einen Kondensator vorgesehen sein sollen. Auch die dort vorgesehene Anordnung der Rohrbögen, die zum Teil schräg gegeneinander gestellt sind, benötigt zu viel Bauraum und ist daher für einen Ölkühler der eingangs genannten Art nicht geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ölkühler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er trotz kleinem Raumbedarf eine sehr hohe Kühlleistung aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Ölkühler der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruch 1 vorgesehen.
Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine sehr enge Anordnung der Rohre, so daß auf kleinstem Raum ein großer Durchsatz von Kühlmittel ermöglicht wird. Damit wird auch die zur Verfügung stehende Rohrbodenfläche zur Ölkühlung intensiv genutzt. Dazu kommt, daß bedingt durch die mehrfache Umlenkung des Kühlwassers eine intensive Ausnutzung des Kühlmediums erreicht werden kann. Die Kühlleistung ist daher hoch, ohne daß besondere Einbauvorgaben eingehalten werden müssen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 erlauben zum einen in sehr einfacher Weise trotz der dicken Rohrpackung die Führung des Wassers und zum anderen die Strömungsführung für das zu kühlende öl. Die Merkmale des Anspruches 5 und 6 schließlich sichern eine einfache Bauart zu, die insbesondere für den Kraftfahrzeugbau geeignet ist. Die Merkmale des Anspruches 7 ergeben neben einer strömungsgünstigen Umlenkung auch einen sehr stabilen Wasserkasten, der die vom Öldruck auf den Rohrboden ausgeübten Kräfte sicher aufnehmen kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: die perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines Ölkühlers gemäß der Neuerung,
Fig. 2: den schematischen Schnitt längs der Ebenen II-II in Fig. 1,
Fig. 3: eine vergrößerte Detaildarstellung der Einzelheit III der Fig. 1 am Rand des Rippen-Rohrblockes,
Fig. 4: eine Abwandlung der Einzelheit III der Fig. 1,
Fig. 5: eine Draufsicht auf die offenen Enden der Rohrgabeln des Rippen-Rohrblockes der Fig. 1 und 2 bei abgenommenem Gehäusedeckel,
Fig. 6: die Ansicht auf die Rohrbögen der Ausführungen der Fig. 2 und
Fig. 7: die Ansicht des Rippenrohrblockes (2) der Fig. 5 und 6 in Richtung des Pfeiles VII der Fig. 6.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ölkühler für Kraftfahrzeugmotoren gezeigt, der aus einer Gehäusekammer (1) und aus einem in diese Gehäusekammer (1) eingesetzten Rippen-Rohrblock (2) besteht, der nur einen Rohrboden (24) besitzt, der fest zwischen einem Befestigungsflansch (41) der Gehäusekammer (1) und einem Befestigungsflansch (40) des aufgesetzten Wasserkastens (13) eingefügt ist. Diese Art der Ausbildung gewährleistet, daß die für den Wärmeaustausch verwendeten Medien (Kühlwasser und Öl) jeweils gegen Atmosphäre abgedichtet sind. Bei Undichtwerden einer Dichtung kann daher Wasser oder Öl nur in die Umgebung austreten. Eine Mischung von Wasser mit Öl ist ausgeschlossen.
In dem Rohrboden (24) sind, wie insbesondere den Fig. 5 bis 7 entnommen werden kann, jeweils die offenen Enden (12, 12′) von Rohrgabeln (6, 6′, 6˝) gehalten, insbesondere dicht eingelötet, die im Bereich ihrer parallel zueinander verlaufenden Schenkel (7) mit quer zu ihrer Längsrichtung verlaufenden Rippen (8) verbunden sind, die jeweils von den Schenkeln (7) durchstoßen werden. Die Rohrgabeln (6, 6′, 6˝) und die Vielzahl der Rippen (8) bilden in bekannter Weise einen verlöteten Rippen-Rohrblock (2), der beim Ausführungsbeispiel von dem zu kühlenden Öl durchströmt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen einem Zufluß (20) in der Unterseite der Gehäusekammer (1) und einem ebenfalls an der Unterseite der Gehäusekammer (1) vorgesehenen Abfluß (21) für das Öl eine Trennwand (19) vorgesehen ist, die beim Ausführungsbeispiel fest mit dem Rippen-Rohrblock (2) verbunden ist und dicht an der Gehäusekammerwand anliegt. Öl, das im Sinne des Pfeiles (25) durch die Öffnung (20) eintritt, wird daher in dem Innenraum der Gehäusekammer (1) links von der Trennwand (Fig. 2) im Sinn des Pfeiles (26) umgelenkt, durchströmt den Rippen-Rohrblock, wird in der anderen Kammer der Gehäusekammer (1) im Sinn des Pfeiles (27) nach unten umgelenkt und kann dann, nach der Kühlung, in Richtung des Pfeiles (28) aus der Öffnung (21) austreten. Möglich wäre natürlich auch ein Zu- und Abfluß des Öls durch die Seitenwände der Gehäusekammer.
Der Strömungsweg des zur Kühlung des Öles verwendeten Wassers geht zunächst in Richtung des Pfeiles (29) durch den Einlaßstutzen (22) in einen ersten Zug (3) von Rohrgabeln (6), deren linke Schenkelenden, siehe Fig. 2 und 5, jeweils als Zuflußöffnungen für das Wasser dienen, das im Sinne des Pfeiles (30) durch die Schenkel (7) der Rohrgabeln (6) strömt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Wasserkasten (13) beim Ausführungsbeispiel mit der ersten Trennwand (14) zwischen die offenen Enden (12) und (12′) der Rohrgabeln (6) und mit weiteren Trennwänden (15) und (16) jeweils wieder zwischen die offenen Enden von Rohrgabeln greift, die jeweils mit einem Schenkel in eine der Kammern im Wasserkasten (13) und mit dem anderen Schenkel in die andere Kammer reichen. Die Kammern (31, 32, 33) im Wasserkasten (13) sind gewölbeartig ausgebildet; die Trennwände (14, 15, 16) dienen auch als Abstützung des Rohrbodens (24) gegen den Wasserkasten (13).
Dabei ist die Anordnung so getroffen, wie insbesondere aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, daß jeweils zwei Reihen (17) und (18) von Rohrgabeln einem Zug (3) bzw. (4) und (5) zugeordnet sind, wobei die einzelnen Rohrgabeln (6, 6′, 6˝) zwar untereinander parallel, aber jeweils in den verschiedenen Reihen (17) und (18) so versetzt zueinander angeordnet sind, daß jeweils die offenen Enden (12) des ersten Schenkels der Rohrgabeln in der Reihe (18) in der Mittelebene zwischen den offenen Enden (12a, 12a′) der ersten Reihe (17) von Rohrgabeln verlaufen, so daß die jeweils zugeordneten Rohrbögen (10, 10′; Fig. 6) versetzt zueinander auf der Unterseite des Rippen-Rohrblockes (2) liegen. Die erste Trennwand (14) ist dabei, wie aus Fig. 5 erkennbar ist, so ausgebildet, daß sie im Zick-Zack jeweils zwischen den ersten offenen Rohrenden (12a, 12) und dem zweiten offenen Rohrenden (12a′, 12′) der beiden Reihen (17) und (18) von Rohrgabeln verlaufen. Die Enden (12′, 12a′) münden dabei in die von der ersten Kammer im Wasserkasten (13) getrennten zweiten Kammer (31). Es erfolgt daher die Umlenkung des durchströmenden Wassers im Sinne des Pfeiles (34) in den nächsten Zug (4) und von dort aus wegen der Anordnung der Trennwand (15) in die Kammer (32) und dann, wegen der Trennwand (16) in die Austrittskammer (33). Das Kühlwasser wird daher dreimal umgelenkt, ehe es in Richtung des Pfeiles (35) die letzte Kammer (33) im Wasserkasten (13) verlassen kann. Dies ergibt eine ausgezeichnete Ausnützung des Kühlvermögens des verwendeten Kühlwassers, das wegen der zweiflutigen Anordnung auch in ausreichender Menge durch den Ölkühler strömen kann. Die Kühlleistung des neuen Ölkühlers ist daher ausgezeichnet. Der Raumbedarf ist gering.
Die Scheitelpunkte (9) aller Bögen (10, 10′) der Rohrgabeln (6, 6′, 6˝) liegen (Fig. 7) in einer gemeinsamen Ebene (11). Alle Rohrgabeln (6, 6′, 6˝) besitzen gleiche Abmessungen. Die Herstellung des Rippenrohrblockes (2), der in üblicher Weise verlötet wird, ist daher äußerst einfach. Der Einbauraum erhält wegen der kompakten Ausbildung des Rippen-Rohrblockes (2) einfache geometrische Abmessungen.
In den Fig. 3 und 4 ist jeweils eine Variante der Randausbildung des Rippen-Rohrblockes (2) gezeigt. Es ist erkennbar, daß jede der Rippen (8) mit einem hochgezogenen Rand (36) bzw. (37) versehen sein kann, der nach dem Verlöten eine dichte Trennwand ergibt, die mit dazu beiträgt, daß das Öl im Sinne der Pfeile (26) in den Rippen-Rohrblock (2) ein- und im Sinn der Pfeile (27) wieder aus dem Rippen-Rohrblock austritt. Fig. 4 zeigt dabei eine Variante, bei der in den Rand (37) Ausprägungen (38) eingedrückt sind, die zusammen eine Rippe bilden, die sich nach dem Einbau in die Gehäusekammer (1) an die zugeordnete Gehäusewand anlegen und dadurch verhindern kann, daß das zu kühlende Öl etwa zwischen der Gehäusewand der Gehäusekammer (1) und der von den Rändern (36) bzw. (37) gebildeten Strömungswand hindurchströmen kann.

Claims

Ölkühler für Verbrennungsmotoren mit einer vom zu kühlenden Öl durchströmten Gehäusekammer und mit einem von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser durchströmten Rippen-Rohrblock (2), der aus mindestens zwei Zügen (3, 4, 5) von Rohren und aus quer zu den Rohren verlaufenden Rippen (8) besteht, wobei den offenen Rohrenden ein Wasserkasten (13) mit Trennwänden zugeordnet ist, die zwischen die offenen Enden der Rohre eines Zuges (3, 4, 5) greifen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zug (3, 4, 5) aus zwei Reihen (17, 18) von Rohrgabeln (6, 6', 6'') besteht, deren Bögen (10, 10') so versetzt zueinander liegen, daS jeweils ein Rohrschenkel (7) einer Rohrgabelreihe (17, 18) in der Mitte der Schenkel (7) der anderen Rohrgabelreihe verläuft, daß die Scheitelpunkte (9) aller Bögen (10, 10') der Rohrgabeln (6, 6', 6'') in einer gemeinsamen Ebene (11) liegen und daS ein einziger, den offenen Rohrenden (12, 12') zugeordneter Wasserkasten (13) mit Trennwänden (14, 15, 16) vorgesehen ist, die im Zick-Zack zwischen den ersten Rohrschenkeln (7a) der zweiten Rohrgabelreihe (18) und den zweiten Schenkeln (7b) der ersten Rohrgabelreihe (17) verlaufen.
Ölkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Züge (3, 4, 5) mit je zwei Rohrgabelreihen (17, 18) vorgesehen sind.
Ölkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Züge (3, 4, 5) quer zur Durchströmungsrichtung des Öles angeordnet sind und daß zwischen die Bögen (10, 10') der Rohrgabeln (6, 6') von zwei Zügen (3, 4) eine Trennwand (19) eingreift, die dicht an der Gehäusekammer (1) anliegt.
Ölkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Trennwand (19) die Zu- und Abflußöffnung (20, 21) für das Öl angebracht sind.
Ölkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (19) fest am Rippen-Rohrblock (2) angebracht ist.
Ölkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohrgabeln (6, 6', 6'') gleiche Abmessungen haben.
Ölkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (14, 15, 16) Teile der Wandung von gewölbeartig ausgebildeten Kammern (31, 32, 33) sind, die im Wasserkasten (13) zur Umlenkung der Kühlflüssigkeit ausgebildet sind.
Ölkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rippen-Rohrblock (2) einen Rohrboden (24) besitzt, der zwischen die dichtend miteinander verbundenen Befestigungsflansche (40, 41) des Wasserkastens (13) und der Gehäusekammer (1) eingefügt ist.