EP1146308B1 - Wärmetauscher mit einem einen Gehäusedeckel aufweisenden Gehäuse - Google Patents

Wärmetauscher mit einem einen Gehäusedeckel aufweisenden Gehäuse Download PDF

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EP1146308B1
EP1146308B1 EP01106409A EP01106409A EP1146308B1 EP 1146308 B1 EP1146308 B1 EP 1146308B1 EP 01106409 A EP01106409 A EP 01106409A EP 01106409 A EP01106409 A EP 01106409A EP 1146308 B1 EP1146308 B1 EP 1146308B1
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pump
heat exchanger
housing
housing cover
impeller
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Jens Schneemann
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Volkswagen AG
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    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F01P3/207—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine liquid-to-liquid heat-exchanging relative to marine vessels
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/08—Fluid driving means, e.g. pumps, fans

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with a housing cover having housing, which is operatively connected to a pump, the pump is integrated in the housing cover, according to the preamble of claim 1.
  • Heat exchangers of the type mentioned here are known. There are such Heat exchanger in relation to the active connection with a respective pump disadvantageously comparatively complex, since a relatively large Construction volume is claimed and / or the active connection between the heat exchanger and pump is designed to be assembly and maintenance unfriendly.
  • US 4,370,957 discloses a unit consisting of an oil cooler, oil pump, water pump and Oil filter.
  • a housing of the water pump to a housing of the oil cooler flanged.
  • the unit can be pre-assembled on one Internal combustion engine to be grown.
  • a heat exchanger with the features of claim 1 proposed which is characterized in that in addition a pump room, a Inlet opening and an outlet opening of the pump are integrated in the housing cover.
  • the heat exchanger / pump assembly as a compact Training unit.
  • the pump integrated in the housing cover can be used in Assembly and maintenance friendly way operatively connected to the heat exchanger become. This results in a relatively small component volume of the assembly Heat exchanger / pump a reduction in the number of components in particular with regard to the design of the pump.
  • the pump has no elaborate pump housing to be connected to the heat exchanger, but is completely or at least partially in the housing cover of the housing of the Integrated heat exchanger.
  • the housing cover of the heat exchanger thus has one Double function, namely the function of an end cover of the heat exchanger as well as the function of a pump housing.
  • the pump is advantageously designed as an impeller pump. This is the Impeller pump around an impeller or propeller pump. Because such Pump is characterized by a relatively large volume, is their Integration in the housing cover of the heat exchanger connected to it advantageous, especially with regard to the reduction of the installation volume, the number the components (pump housing, connecting parts) and the component weight.
  • the heat exchanger is preferably with a drive motor of a watercraft operatively connected.
  • a heat exchanger with a pump integrated in the housing cover is suitable for effective and reliable cooling of a drive motor in the maritime use. Due to the reduction in components achieved, especially with regard to the operative connection between the heat exchanger and the pump can be advantageously a reduction in the susceptibility to malfunction of the heat exchanger and / or the pump, for example, defective connecting parts.
  • the pump medium is the pump Ambient water of the watercraft. That is used as a pump medium coming ambient water of the watercraft is thus the cooling medium of the Heat exchanger and thus for cooling one that is operatively connected to the heat exchanger Drive motor used. It is therefore possible to be particularly simple, reliable and effectively a drive motor of a watercraft by means of a special compact heat exchanger / pump with ambient water cool.
  • the heat exchanger is preferably designed as an engine main heat exchanger, charge air cooler and / or as an engine oil cooler. Due to the compact design of the heat exchanger / pump assembly, it can be used in a variety of ways for cooling various units, in particular a drive motor.
  • the housing cover is advantageously formed in two parts, a first housing cover part defining a pump chamber receiving an impeller and a second housing cover part being designed as a bearing housing for a pump shaft. By dividing the housing cover in this way, it is advantageously possible to ensure that the integrated pump is easily accessible and easy to maintain, without necessarily having to remove the entire housing cover. By removing the second housing cover from the first housing cover part, the pump is accessible from the outside in a relatively quick and simple manner.
  • the pump has one of the heat exchanger separable unit consisting of a bearing housing, an impeller, one Pump shaft and a pulley.
  • the unit of the pump is preferably a two-part design of the housing cover used. It can be done by disassembling the bearing housing Housing cover part (second housing cover part) in assembly and maintenance friendly Way said unit of the pump can be separated from the heat exchanger. This is particularly advantageous since this unit can be flexibly preassembled and also a quick and trouble-free replacement of individual units of the Pump is guaranteed.
  • FIGS 1 and 2 show a schematic representation of a generally designated 10 Heat exchanger, which is provided with a housing 12.
  • the housing 12 has a housing cover 11, in which a pump, generally designated 13, is integrated is arranged.
  • the housing cover 11 is formed in two parts and has one first housing cover part 29 and a second housing cover part separable therefrom 30 on.
  • the first housing cover part 29 has a connection piece Inlet opening 14 through which, according to arrow 15, a pump medium by means of the pump 13 led into the heat exchanger and first in accordance with the arrows 19 in one Pump chamber 20 passed in the housing cover 11 and finally as a cooling medium in the heat exchanger 10 is transported further.
  • the second housing cover part 30 is a bearing housing 21 designed for a pump shaft 28 of the pump 13.
  • the pump shaft 28 is at its free end with respect to the bearing housing 21 with a pulley 22 operatively connected, which can be driven by means of a drive unit, not shown is.
  • the second housing cover part 30 is by means of a plurality of fastening means 27, which can be designed, for example, as screw connection means, attached to the first housing cover part 29 separably.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a top view of a housing cover 11 is removed from the heat exchanger 10 (see FIGS. 1 and 2).
  • An impeller 26 of the pump 13 is arranged, which can be driven by means of the pump shaft 28 is to generate a rotary movement according to arrow 31 about an axis of rotation 25.
  • Der rotating impeller 26 sucks a pumping medium according to arrow 15 through the trained as a nozzle Inlet opening 14 in the housing cover 11 and promotes the same accordingly the arrows 16, 17, 18, 19 in the pump chamber 20, which is also in the housing cover 11 is located. From the pump chamber 20, the pump medium does not reach any other functional units of the heat exchanger 10 shown (see also FIGS.
  • the housing cover 11 has a plurality of preferably as Screw connection means trained fastening means 24, which for fastening of the housing cover 11 with the integrated pump 13 on the associated housing 12 of the heat exchanger 10 serve. Furthermore, in FIG. 3 they are preferably used as screw connection means trained fastening means 27 for separable fastening of the second housing cover part 30 on the first housing cover part 29 is shown schematically.
  • the bearing housing 21 can be a compact structural unit together with the impeller 26, the pump shaft 28 and the pulley 22 disassembled from the heat exchanger 10 or from the first housing cover part 29 become.
  • the heat exchanger 10 can be used as an engine main heat exchanger, as an intercooler or as Engine oil cooler be formed.
  • the pump 13 can be used as a cooling water impeller pump be formed and together with the heat exchanger 10 for cooling a drive motor a watercraft (not shown) are used.
  • Pump 13 can use the ambient water of the watercraft as a pumping medium be used, the ambient water in the heat exchanger 10 as a cooling medium is used.
  • the impeller 26 is preferably made of plastic, rubber, noeprene, nitrile etc. manufactured.
  • the heat exchanger 10 with the pump 13 integrated in the housing cover 11 is advantageously Particularly compact, easy to install and maintain, for example the impeller 26 of the pump 13 in a simple and quick manner by simple Loosening the fasteners 27 and 24 is accessible from the outside.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem einen Gehäusedeckel aufweisenden Gehäuse, das mit einer Pumpe in Wirkverbindung steht, wobei die Pumpe im Gehäusedeckel integriert angeordnet ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Wärmetauscher der hier angesprochenen Art sind bekannt. Dabei sind derartige Wärmetauscher in Bezug auf die Wirkverbindung mit einer jeweiligen Pumpe nachteilhafterweise verhältnismäßig aufwendig ausgebildet, da ein relativ großes Bauvolumen beansprucht wird und/oder die Wirkverbindung zwischen Wärmetauscher und Pumpe montage- und wartungsunfreundlich gestaltet ist.
US 4 370 957 offenbart eine Baueinheit aus Ölkühler, Ölpumpe, Wasserpumpe und Ölfilter. Hierbei ist ein Gehäuse der Wasserpumpe an ein Gehäuse des Ölkühlers angeflanscht. Die Baueinheit kann in vormontiertem Zustand an einer Brennkraftmaschine angebaut werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der in Bezug auf die Wirkverbindung mit einer Pumpe kompakt, konstruktiv einfach und montage- beziehungsweise wartungsfreundlich ausgebildet ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, dass zusätzlich ein Pumpenraum, eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung der Pumpe im Gehäusedeckel integriert sind.
Dies hat den Vorteil, dass das Pump- beziehungsweise Kühlmedium direkt in den Gehäusedeckel und somit in den Wärmetauscher gelangt, so dass eine effektive Kühlung eines mit dem Wärmetauscher wirkverbundenen Antriebsmotors ermöglicht wird.
Mittels einer integrierten Anordnung der Pumpe im Gehäusedeckel ist es vorteilhafterweise möglich, die Baugruppe Wärmetauscher/Pumpe als eine kompakte Baueinheit auszubilden. Dabei kann die im Gehäusedeckel integrierte Pumpe in montage- und wartungsfreundlicher Weise mit dem Wärmetauscher wirkverbunden werden. Es ergibt sich bei einem verhältnismäßig kleinen Bauteilvolumen der Baugruppe Wärmetauscher/Pumpe eine Reduzierung der Anzahl der Bauteile insbesondere hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Pumpe. Die Pumpe weist kein aufwendiges, mit dem Wärmetauscher wirkzuverbindendes Pumpengehäuse auf, sondern ist vollständig oder wenigstens teilweise im Gehäusedeckel des Gehäuses des Wärmetauschers integriert. Der Gehäusedeckel des Wärmetauschers weist somit eine Doppelfunktion auf, nämlich die Funktion eines Abschlussdeckels des Wärmetauschers sowie die Funktion eines Pumpengehäuses. Da der Gehäusedeckel vom Wärmetauscher trennbar ist, ergibt sich die Möglichkeit einer flexiblen Vormontage der Pumpe in den Gehäusedeckel. Femer wird mittels einer im Gehäusedeckel integrierten Pumpe eine gewichtssparende konstruktive Ausgestaltung der Baugruppe Wärmetauscher/Pumpe ermöglicht. Aufwendige Schlauchverbindungen oder Anschlüsse zwischen Wärmetauscher und Pumpe entfallen aufgrund dieser Integration.
Mit Vorteil ist die Pumpe als Impeller-Pumpe ausgebildet. Dabei handelt es sich bei der Impeller-Pumpe um eine Flügelrad- beziehungsweise Propellerpumpe. Da eine derartige Pumpe durch ein verhältnismäßig großes Bauvolumen gekennzeichnet ist, ist deren Integration in dem Gehäusedeckel des mit ihr wirkverbundenen Wärmetauschers vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich der Reduzierung des Einbauvolumens, der Anzahl der Bauteile (Pumpengehäuse, Anschlussteile) und des Bauteilgewichts.
Vorzugsweise ist der Wärmetauscher mit einem Antriebsmotor eines Wasserfahrzeugs wirkverbunden. Ein Wärmetauscher mit einer im Gehäusedeckel integrierten Pumpe eignet sich zu einer effektiven und zuverlässigen Kühlung eines Antriebsmotors im maritimen Einsatz. Aufgrund der erzielten Bauteilreduzierung, insbesondere hinsichtlich der Wirkverbindung zwischen Wärmetauscher und Pumpe, lässt sich vorteilhafterweise eine Herabsetzung der Störanfälligkeit des Wärmetauschers und/oder der Pumpe, beispielsweise defekte Anschlussteile, erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Pumpmedium der Pumpe Umgebungswasser des Wasserfahrzeugs. Das als Pumpmedium zum Einsatz kommende Umgebungswasser des Wasserfahrzeugs wird somit als Kühlmedium des Wärmetauschers und somit zum Kühlen eines mit dem Wärmetauscher wirkverbundenen Antriebsmotors genutzt. Es ist somit möglich, in besonders einfacher, zuverlässiger und effektiver Weise einen Antriebsmotor eines Wasserfahrzeugs mittels einer besonders kompakt ausgebildeten Baugruppe Wärmetauscher/Pumpe mit Umgebungswasser zu kühlen.
Vorzugsweise ist der Wärmetauscher als Motorhauptwärmetauscher, Ladeluftkühler und/oder als Motorölkühler ausgebildet. Aufgrund der kompakten Ausbildung der Baugruppe Wärmetauscher/Pumpe kann selbige vielseitig zur Kühlung verschiedener Aggregate, insbesondere eines Antriebsmotors, eingesetzt werden.
Mit Vorteil ist der Gehäusedeckel zweiteilig ausgebildet, wobei ein erster Gehäusedeckelteil einen einen Impeller aufnehmenden Pumpenraum definiert und ein zweiter Gehäusedeckelteil als Lagergehäuse für eine Pumpenwelle ausgebildet ist. Mittels einer derartigen Zweiteilung des Gehäusedeckels ist es vorteilhafterweise möglich, eine montage- und wartungsfreundliche Zugänglichkeit der integrierten Pumpe zu gewährleisten, ohne notwendigerweise den gesamten Gehäusedeckel abmontieren zu müssen. Mittels einer Demontage des zweiten Gehäusedeckels vom ersten Gehäusedeckelteil ist die Pumpe in verhältnismäßig schneller und einfacher Weise von außen zugänglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpe eine vom Wärmetauscher trennbare Baueinheit auf, bestehend aus einem Lagergehäuse, einem Impeller, einer Pumpenwelle und einer Riemenscheibe. Eine derartige, vom Wärmetauscher trennbare Baueinheit der Pumpe wird vorzugsweise bei einer zweiteiligen Ausbildung des Gehäusedeckels eingesetzt. Dabei können mittels Demontage des als Lagergehäuse ausgebildeten Gehäusedeckelteils (zweiter Gehäusedeckelteil) in montage- und wartungsfreundlicher Weise die genannte Baueinheit der Pumpe vom Wärmetauscher getrennt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine flexible Vormontage dieser Baueinheit möglich ist und ferner ein schnelles und störungsfreies Auswechseln von einzelnen Baueinheiten der Pumpe gewährleistet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit einer im Gehäusedeckel integrierten Pumpe;
Figur 2
eine schematische Unteransicht des Wärmetauschers gemäß Figur 1 und
Figur 3
eine schematische Draufsicht eines vom Wärmetauscher gemäß Figur 1 abmontierten Gehäusedeckels.
Die Figuren 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung einen allgemein mit 10 bezeichneten Wärmetauscher, der mit einem Gehäuse 12 versehen ist. Das Gehäuse 12 weist einen Gehäusedeckel 11 auf, in welchem eine allgemein mit 13 bezeichnete Pumpe integriert angeordnet ist. Der Gehäusedeckel 11 ist zweiteilig ausgebildet und weist einen ersten Gehäusedeckelteil 29 und einen, von diesem trennbaren, zweiten Gehäusedeckelteil 30 auf. Der erste Gehäusedeckelteil 29 weist eine als Stutzen ausgebildete Einlassöffnung 14 auf, durch welche gemäß Pfeil 15 ein Pumpmedium mittels der Pumpe 13 in den Wärmetauscher geführt und entsprechend den Pfeilen 19 zunächst in einen Pumpenraum 20 im Gehäusedeckel 11 geleitet und schließlich als Kühlmedium im Wärmetauscher 10 weitertransportiert wird. Der zweite Gehäusedeckelteil 30 ist als Lagergehäuse 21 für eine Pumpenwelle 28 der Pumpe 13 ausgebildet. Die Pumpenwelle 28 ist an ihrem freien, in Bezug auf das Lagergehäuse 21 äußeren Ende mit einer Riemenscheibe 22 wirkverbunden, welche mittels einer nicht dargestellten Antriebseinheit antreibbar ist. Der zweite Gehäusedeckelteil 30 ist mittels einer Mehrzahl an Befestigungsmitteln 27, welche beispielsweise als Schraubverbindungsmittel ausgebildet sein können, am ersten Gehäusedeckelteil 29 trennbar befestigt.
Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht eines Gehäusedeckels 11, der vom Wärmetauscher 10 (siehe Figuren 1 und 2) abmontiert ist. Im Gehäusedeckel 11 ist ein Impeller 26 der Pumpe 13 angeordnet, welcher mittels der Pumpenwelle 28 antreibbar ist zur Erzeugung einer Drehbewegung gemäß Pfeil 31 um eine Drehachse 25. Der drehende Impeller 26 saugt ein Pumpmedium gemäß Pfeil 15 durch die als Stutzen ausgebildete Einlassöffnung 14 in den Gehäusedeckel 11 und fördert selbiges entsprechend den Pfeilen 16, 17, 18, 19 in den Pumpenraum 20, welcher sich ebenfalls im Gehäusedeckel 11 befindet. Vom Pumpenraum 20 gelangt das Pumpmedium zu weiteren, nicht dargestellten Funktionseinheiten des Wärmetauschers 10 (siehe auch Figuren 1 und 2) und wird somit als Kühlmedium zur Kühlung beispielsweise eines Antriebsmotors (nicht dargestellt) genutzt. Der Gehäusedeckel 11 weist eine Mehrzahl an vorzugsweise als Schraubverbindungsmittel ausgebildete Befestigungsmittel 24 auf, welche zur Befestigung des Gehäusedeckels 11 mit der integrierten Pumpe 13 am zugehörigen Gehäuse 12 des Wärmetauschers 10 dienen. Ferner sind in Figur 3 die vorzugsweise als Schraubverbindungsmittel ausgebildeten Befestigungsmittel 27 zur trennbaren Befestigung des zweiten Gehäusedeckelteils 30 am ersten Gehäusedeckelteil 29 schematisch dargestellt.
Bei Trennung der Befestigungsmittel 27 kann das Lagergehäuse 21 als kompakte Baueinheit zusammen mit dem Impeller 26, der Pumpenwelle 28 und der Riemenscheibe 22 vom Wärmetauscher 10 beziehungsweise vom ersten Gehäusedeckelteil 29 abmontiert werden.
Der Wärmetauscher 10 kann als Motorhauptwärmetauscher, als Ladeluftkühler oder als Motorölkühler ausgebildet sein. Die Pumpe 13 kann als Kühlwasser-lmpeller-Pumpe ausgebildet sein und zusammen mit dem Wärmetauscher 10 zur Kühlung eines Antriebsmotors eines Wasserfahrzeugs (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Bei einem derartigen maritimen Einsatz des Wärmetauschers 10 mit der im Gehäusedeckel 11 integrierten Pumpe 13 kann das Umgebungswasser des Wasserfahrzeugs als Pumpmedium genutzt werden, wobei das Umgebungswasser im Wärmetauscher 10 als Kühlmedium benutzt wird. Der Impeller 26 ist vorzugsweise aus Kunststoff, Gummi, Noeprene, Nitril o.ä. hergestellt.
Der Wärmetauscher 10 mit im Gehäusedeckel 11 integrierter Pumpe 13 ist vorteilhafterweise besonders kompakt, montage- und wartungsfreundlich ausgebildet, wobei beispielsweise der Impeller 26 der Pumpe 13 in einfacher und schneller Weise durch einfaches Lösen der Befestigungsmittel 27 beziehungsweise 24 von außen zugänglich ist.

Claims (7)

  1. Wärmetauscher mit einem einen Gehäusedeckel aufweisenden Gehäuse, das mit einer Pumpe in Wirkverbindung steht, wobei die Pumpe (13) im Gehäusedeckel (11) integriert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Pumpenraum (20), eine Einlassöffnung (14) und eine Auslassöffnung der Pumpe (13) im Gehäusedeckel (11) integriert sind.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (13) als Impeller-Pumpe ausgebildet ist.
  3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) mit einem Antriebsmotor eines Wasserfahrzeugs wirkverbunden ist.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpmedium der Pumpe (13) Umgebungswasser des Wasserfahrzeugs ist.
  5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Motorhauptwärmetauscher, Ladeluftkühler und/oder als Motorölkühler ausgebildet ist.
  6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (11) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erster Gehäusedeckelteil (29) einen einen Impeller aufnehmenden Pumpenraum (20) definiert und ein zweiter Gehäusedeckelteil (30) als Lagergehäuse (21) für eine Pumpenwelle (28) ausgebildet ist.
  7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (13) eine vom Wärmetauscher (10) trennbare Baueinheit aufweist, bestehend aus einem Lagergehäuse (21), einem Impeller (26), einer Pumpenwelle (28) und einer Riemenscheibe (22).
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