EP2932180B1 - Adapterplatte für eine wärmetauscheranordnung - Google Patents

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EP2932180B1
EP2932180B1 EP13792347.0A EP13792347A EP2932180B1 EP 2932180 B1 EP2932180 B1 EP 2932180B1 EP 13792347 A EP13792347 A EP 13792347A EP 2932180 B1 EP2932180 B1 EP 2932180B1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
adapter plate
lubricant
flow
flow channel
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EP13792347.0A
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English (en)
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EP2932180A1 (de
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Manfred Schatz
Frank RÜTTEN
Christian Hoerl
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
    • F28F2009/0287—Other particular headers or end plates having passages for different heat exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/06—Adapter frames, e.g. for mounting heat exchanger cores on other structure and for allowing fluidic connections

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger assembly with an adapter plate having the features of the preamble of claim 1. Such an arrangement is made EP 2 253 811 known.
  • connection adapter in particular for a plate heat exchanger, for the supply and / or discharge of media is known, which is attached to one side of the heat exchanger and with the flow channels of the heat exchanger in a hydraulic connection.
  • the connection adapter is characterized in that it consists of a connection plate, a flow element and a separating element, wherein the connection plate has bores and a connecting channel and the flow element is sealingly fixed with the one end in a bore and with the other end in the flow channel of the heat exchanger is inserted, wherein between the flow element and the flow channel, a gap is formed and that the flow element is connected to the separating element.
  • the invention is based on the object, with minimal structural Expenditure of a generic adapter plate to arrange another heat exchanger.
  • the inventive design of the adapter plate is a cost-effective solution to meet the required functions shown and with significant weight savings no further space is required.
  • a particularly compact unit is achieved when the adapter plate is directly mountable to another component, in particular an internal combustion engine or a lubricant filter module.
  • the first and the second heat exchanger can be flowed through in succession, the flow direction being advantageously freely selectable.
  • Fig. 1 shows a plan view of a three-dimensional illustrated adapter plate 1 according to the invention for a heat exchanger assembly, which can be used for example for an internal combustion engine in a motor vehicle. Visible edges are shown with solid lines and invisible edges are shown with dashes formed by dots.
  • a fluid flow direction for the fluids F1, F2 is indicated schematically by an arrow.
  • a mounting surface of the adapter plate 1 for the heat exchanger 2 looks out of the image plane to the viewer, is thus defined by the plane defined by the solid boundary lines of the adapter plate 1 level.
  • An underside serves, for example, for the direct mounting of the adapter plate 1 to a further, not shown, component, in particular an internal combustion engine or a lubricant filter module.
  • the adapter plate 1 To supply the first heat exchanger 2 with the first fluid F1, the adapter plate 1 has a first flow channel 3 and a second flow channel 4 for disposing the first heat exchanger 2 of the first fluid F1 and a third flow channel 5 for supplying the first heat exchanger 2 with the second Fluid F2 and a fourth flow channel 6 for disposal of the first heat exchanger 2 of the second fluid F2.
  • the adapter plate 1 has a fifth flow channel 7 for supplying a second heat exchanger 8 with the first fluid F1 to, for disposal of the second heat exchanger 8 of the first fluid F1 also the first flow channel 3 is provided.
  • flow channels 3, 4, 5, 6 and 7 may also have other geometric flow cross sections or formations in other embodiments.
  • the adapter plate 1 with the first heat exchanger 2 opposite side ( Fig. 3 ), as already mentioned above, to another, not shown component, such. B. an internal combustion engine or a lubricant filter module mountable, wherein the component to the second, third, fourth and fifth flow channel 4, 5, 6, 7, corresponding flow channels.
  • B an internal combustion engine or a lubricant filter module mountable, wherein the component to the second, third, fourth and fifth flow channel 4, 5, 6, 7, corresponding flow channels.
  • the first and second heat exchangers 2, 8 can be flowed through successively by the first fluid F1.
  • a flow direction of the fluid F1 can hereby be freely selected as needed.
  • supply and disposal of the second heat exchanger 8 with the first fluid F1 is preferably carried out by at least partially radially arranged in the adapter plate 1 flow channels 3, 7th
  • the first fluid F1 is a lubricant and the second fluid F2 is a coolant.
  • This is particularly advantageous for use in an internal combustion engine.
  • other fluids may be used.
  • two preferred application examples for an internal combustion engine By integrating the adapter plate 1 according to the invention, for example, two lubricant heat exchangers (oil cooler) can be flowed through in series without additional effort.
  • an integration of the adapter plate 1 according to the invention in a mounting plate of a lubricant-coolant heat exchanger is possible.
  • the lubricant F1 (engine oil) flows from an exit of the internal combustion engine corresponding to the fifth flow channel 7 in the adapter plate 1, which the lubricant through the fifth flow channel 7, an integrated channel guide, again from the adapter plate 1 to a connection to the second heat exchanger 8, for example an outsourced engine lubricant cooler passes, this now flows through the lubricant F1 now first.
  • the lubricant F1 is now again introduced into the adapter plate 1 in the first flow channel 3 and through this the lubricant F1 is now for connection of the first heat exchanger 2, for example, a motor lubricant-water heat exchanger, guided and flows through now this one.
  • the lubricant F1 enters the second flow channel 4 again in the adapter plate 1 and is fed directly back to the engine.
  • the flow through the first heat exchanger 2 with coolant F2 takes place from the internal combustion engine directly through the third flow channel 5 and again through the fourth flow channel 6 in the in the adapter plate 1 back into the internal combustion engine.
  • connection between the engine, the adapter plate 1 and the first heat exchanger 2 is tubeless and via seals and a common, not shown screw with the internal combustion engine.
  • the flow through the heat exchanger 2, 8 can also be done in reverse order and direction.
  • the flow can also be done with other media.
  • Fig. 2 shows a plan view of the adapter plate 1 according to the invention, this is the side on which the first heat exchanger 2 can be mounted.
  • Fig. 3 shows a plan view of the adapter plate 1 according to the invention, which is suitable for mounting to another component, such as an internal combustion engine or a Schmierstofffittermodul.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung mit einer Adapterplatte mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist aus EP 2 253 811 bekannt.
  • Die Erfindung geht von der europäischen Patentanmeldung EP 0 819 906 A2 aus. Aus dieser ist ein Anschlussadapter, insbesondere für einen Platten-Wärmetauscher, zur Zu- und/oder Ableitung von Medien bekannt, der an einer Seite des Wärmetauschers befestigt und mit den Strömungskanälen des Wärmetauschers in einer hydraulischen Verbindung ist. Der Anschlussadapter ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Anschlussplatte, einem Strömungselement und einem Trennelement besteht, wobei die Anschlussplatte Bohrungen aufweist und einen Verbindungskanal und das Strömungselement mit dem einen Ende in einer Bohrung abdichtend befestigt ist und mit dem anderen Ende in den Strömungskanal des Wärmetauschers eingesetzt ist, wobei zwischen dem Strömungselement und dem Strömungskanal ein Spalt ausgebildet ist und dass das Strömungselement mit dem Trennelement verbunden ist.
  • Auch wenn der zitierte Stand der Technik keinen prinzipiellen Nachteil aufweist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei minimalem baulichen Aufwand an eine gattungsgemäße Adapterplatte einen weiteren Wärmetauscher anzuordnen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Adapterplatte ist eine kostengünstige Lösung zur Erfüllung der benötigten Funktionen dargestellt und bei erheblicher Gewichtseinsparung ist kein weiterer Bauraum erforderlich.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Eine besonders kompakt bauende Einheit wird erzielt, wenn die Adapterplatte direkt an ein weiteres Bauelement, insbesondere eine Brennkraftmaschine oder ein Schmiermittelfiltermodul montierbar ist.
  • In vorteilhafter Weise sind der erste und der zweite Wärmetauscher nacheinander durchströmbar, wobei die Strömungsrichtung in vorteilhafter Weise frei wählbar ist.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in drei Figuren näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte erfindungsgemäße Adapterplatte.
    Fig. 2
    zeigt eine Unteransicht der erfindungsgemäßen Adapterplatte.
    Fig. 3
    zeigt eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Adapterplatte.
  • Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte erfindungsgemäße Adapterplatte 1 für eine Wärmetauscheranordnung, die beispielsweise für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann. Sichtbare Kanten sind mit durchgezogenen Strichen und unsichtbare Kanten sind mit aus Punkten gebildeten Strichen dargestellt.
  • Ein erster, durch ein Rechteck schematisch dargestellter Wärmetauscher 2, der von einem ersten Fluid F1 und einem zweiten Fluid F2 durchströmbar ist, ist auf die Adapterplatte 1 montierbar. Eine Fluidströmungsrichtung für die Fluide F1, F2, ist jeweils durch einen Pfeil schematisch angedeutet. Eine Montagefläche der Adapterplatte 1 für den Wärmetauscher 2 schaut aus der Bildebene zum Betrachter heraus, ist somit durch die von den durchgezogenen Begrenzungsstrichen der Adapterplatte 1 aufgespannte Ebene definiert. Eine Unterseite dient beispielsweise zur direkten Montage der Adapterplatte 1 an ein weiteres, nicht dargestelltes Bauelement, insbesondere eine Brennkraftmaschine oder ein Schmiermitttelfiltermodul. Zur Versorgung des ersten Wärmetauschers 2 mit dem ersten Fluid F1 weist die Adapterplatte 1 einen ersten Strömungskanal 3 auf sowie einen zweiten Strömungskanal 4 zur Entsorgung des ersten Wärmetauschers 2 von dem ersten Fluid F1 sowie einen dritten Strömungskanal 5 zur Versorgung des ersten Wärmetauschers 2 mit dem zweiten Fluid F2 und einen vierten Strömungskanal 6 zur Entsorgung des ersten Wärmetauschers 2 von dem zweiten Fluid F2.
  • Erfindungsgemäß weist die Adapterplatte 1 einen fünften Strömungskanal 7 zur Versorgung eines zweiten Wärmetauschers 8 mit dem ersten Fluid F1 auf, wobei zur Entsorgung des zweiten Wärmetauschers 8 von dem ersten Fluid F1 ebenfalls der erste Strömungskanal 3 vorgesehen ist.
  • Selbstverständlich können die Strömungskanäle 3, 4, 5, 6 und 7 in anderen Ausführungsbeispielen auch andere geometrische Strömungsquerschnitte oder Ausformungen aufweisen.
  • Vorzugsweise ist die Adapterplatte 1 mit der dem ersten Wärmetauscher 2 abgewandten Seite (Fig. 3), wie oben bereits erwähnt, an ein weiteres, nicht dargestelltes Bauelement, wie z. B. eine Brennkraftmaschine oder ein Schmiermittelfiltermodul montierbar, wobei das Bauelement zu dem zweiten, dritten, vierten und fünften Strömungskanal 4, 5, 6, 7, korrespondierende Strömungskanäle aufweist. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer sehr kompakten Bauweise, bei der eine Verschlauchung von Adapterplatte 1 und dem weiteren Bauelement entfallen kann.
  • Bevorzugt sind der erste und der zweite Wärmetauscher 2, 8 von dem ersten Fluid F1 nacheinander durchströmbar. Eine Strömungsrichtung des Fluids F1 kann hierbei, je nach Bedarf frei gewählt sein.
  • Um weiter eine besonders kompakte Bauweise darstellen zu können, erfolgt eine Versorgung und eine Entsorgung des zweiten Wärmetauschers 8 mit dem ersten Fluid F1 bevorzugt durch zumindest abschnittsweise radial in die Adapterplatte 1 angeordnete Strömungskanäle 3, 7.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Fluid F1 um ein Schmiermittel und bei dem zweiten Fluid F2 um ein Kühlmittel. Dies ist insbesondere für eine Verwendung für eine Brennkraftmaschine vorteilhaft. Es können jedoch auch andere Fluide zur Verwendung kommen.
  • Zwei bevorzugte Anwendungsbeispiele für eine Brennkraftmaschine:
    Durch die Integration der erfindungsgemäßen Adapterplatte 1 können beispielsweise zwei Schmiermittel-Wärmetauscher (Ölkühler) ohne zusätzlichen Aufwand in Reihe durchströmt werden.
  • Alternativ ist auch eine Integration der erfindungsgemäßen Adapterplatte 1 in eine Anschraubplatte eines Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauschers möglich.
  • Technische Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels:
    Das Schmiermittel F1 (Motoröl) fließt aus einem zum fünften Strömungskanal 7 korrespondierenden Austritt der Brennkraftmaschine in die Adapterplatte 1 ein, welche das Schmiermittel durch den fünften Strömungskanal 7, eine integrierte Kanalführung, wieder aus der Adapterplatte 1 an einen Anschluss zum zweiten Wärmetauscher 8, beispielsweise ein ausgelagerter Motorschmiermittel-Kühler leitet, diesen durchströmt das Schmiermittel F1 nun als erstes. Vom Rücklauf des ausgelagerten zweiten Wärmetauscher 8 wird das Schmiermittel F1 nun wieder in die Adapterplatte 1 in den ersten Strömungskanal 3 eingeleitet und durch diesen hindurch wird das Schmiermittel F1 nun zum Anschluss des ersten Wärmetauschers 2, beispielsweise ein Motorschmiermittel-Wasser-Wärmetauscher, geführt und durchströmt nun diesen. Nach der Durchströmung des ersten Wärmetauschers 2 tritt das Schmiermittel F1 in den zweiten Strömungskanal 4 wieder in die Adapterplatte 1 ein und wird direkt wieder der Brennkraftmaschine zugeführt.
  • Die Durchströmung des ersten Wärmetauschers 2 mit Kühlmittel F2 erfolgt von der Brennkraftmaschine direkt durch den dritten Strömungskanal 5 und wieder durch den vierten Strömungskanal 6 in der in der Adapterplatte 1 zurück in die Brennkraftmaschine.
  • Die Verbindung zwischen Brennkraftmaschine, Adapterplatte 1 und dem ersten Wärmetauscher 2 ist schlauchlos und erfolgt über Abdichtungen und eine gemeinsame, nicht dargestellte Verschraubung mit der Brennkraftmaschine.
  • Alternativ ist auch, wie oben beschrieben, eine Integration der Adapterplatte 1 in eine Anschraubplatte des ersten Wärmetauschers 2 möglich.
  • Die Durchströmung der Wärmetauscher 2, 8 kann auch in umgekehrter Reihenfolge und Richtung erfolgen.
  • Die Durchströmung kann auch mit anderen Medien erfolgen.
  • Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Adapterplatte 1, es handelt sich hierbei um die Seite, auf die der erste Wärmetauscher 2 montierbar ist.
  • Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Adapterplatte 1, die geeignet ist zur Montage an ein weiteres Bauelement, wie beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Schmiermittelfittermodul.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1.
    Adapterplatte
    2.
    erster Wärmetauscher
    3.
    erster Strömungskanal
    4.
    zweiter Strömungskanal
    5.
    dritter Strömungskanal
    6.
    vierter Strömungskanal
    7.
    fünfter Strömungskanal
    8.
    zweiter Wärmetauscher
    F1
    erstes Fluid
    F2
    zweites Fluid

Claims (3)

  1. Wärmetauscheranordnung mit einer Adapterplatte (1), wobei ein erster Wärmetauscher (2), der von einem Schmiermittel und einem Kühlmittel durchströmbar ist, vorgesehen ist, der auf die Adapterplatte (1) montierbar ist, wobei die Adapterplatte (1) einen ersten Strömungskanal (3) zur Versorgung des ersten Wärmetauscher (2) mit dem Schmiermittel und einen zweiten Strömungskanal (4) zur Entsorgung des ersten Wärmetauschers (2) von dem Schmiermittel und einen dritten Strömungskanal (5) zur Versorgung des ersten Wärmetauscher (2) mit dem Kühlmittel und einen vierten Strömungskanal (6) zur Entsorgung des ersten Wärmetauschers (2) von dem Kühlmittel aufweist, wobei die Adapterplatte (1) einen fünften Strömungskanal (7) zur Versorgung eines zweiten Wärmetauschers (8) mit dem Schmiermittel aufweist, wobei zur Entsorgung des zweiten Wärmetauschers (8) von dem Schmiermittel, ebenfalls der erste Strömungskanal (3) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet dass eine Versorgung und eine Entsorgung des zweiten Wärmetauschers (8) mit dem Schmiermittel durch zumindest abschnittsweise radial in die Adapterplatte (1) angeordnete Strömungskanäle (3, 7) erfolgt.
  2. Wärmetauscheranordnung nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterplatte (1) mit der dem ersten Wärmetauscher (2) abgewandten Seite an weiteres Bauelement, insbesondere eine Brennkraftmaschine oder ein Schmiermittelfiltermodul montierbar ist, wobei das Bauelement zu dem zweiten, dritten, vierten und fünften Strömungskanal (4, 5, 6, 7) korrespondierende Strömungskanäle aufweist.
  3. Wärmetauscheranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Wärmetauscher (2, 8) von dem Schmiermittel, von dem Bauelement kommend, nacheinander durchströmbar sind.
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