DE102004016506B4 - Heat exchanger for a heat exchange between two liquids, in particular oil cooler in a motor vehicle - Google Patents
Heat exchanger for a heat exchange between two liquids, in particular oil cooler in a motor vehicle Download PDFInfo
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Abstract
Wärmetauscher (1) für einen Wärmetausch zwischen zwei Flüssigkeiten (2, 3), insbesondere Ölkühler in insbesondere einem Kraftfahrzeug, wobei – ein Strömungsweg für eine erste der beiden Flüssigkeiten (2, 3) zwischen einer Gesamtlänge und Teillängen schaltbar ausgebildet ist, – der Gesamtvolumenstrom der ersten Flüssigkeit (2) mittels eines Umschaltventils (4) auf die Gesamtlänge oder Teillängen im Sinne einer Parallelströmung aufteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) einen Bereich für die erste Flüssigkeit (2) aufweist, der je nach Schaltstellung des Umschaltventils (4) in entgegengesetzten Richtungen durchströmt ist.Heat exchanger (1) for a heat exchange between two liquids (2, 3), in particular oil cooler in particular a motor vehicle, wherein - a flow path for a first of the two liquids (2, 3) is switchable between a total length and partial lengths, - the total volume flow the first liquid (2) by means of a switching valve (4) to the total length or partial lengths in the sense of a parallel flow can be divided, characterized in that the heat exchanger (1) has an area for the first liquid (2), depending on the switching position of the changeover valve (4) is flowed through in opposite directions.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of
Aus der
Aus der
Aus der
Bei gattungsgemäßen Wärmetauschern gibt es Anwendungsfälle, bei denen ein Durchlauf einer der beiden Flüssigkeiten durch den Wärmetauscher temperaturbedingt einen unzulässig hohen Druckverlust bewirkt. Zur Vermeidung eines solchen unzulässig hohen Druckverlustes ist es bekannt, für den betreffenden Flüssigkeitsstrom bei dem Wärmetauscher ein Bypassventil vorzusehen. Konkret sind in dieser Art im Stand der Technik bekannte Ölkühler in Kraftfahrzeugen ausgestattet. Derartige Ölkühler können insbesondere solche in Stapelscheibenbauweise nach beispielsweise
Die Erfindung strebt eine Verbesserung der vorgenannten, bekannten Problemlösung an und erreicht diese bereits grundsätzlich durch eine Ausführung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention aims to improve the aforementioned, known problem solution and already achieves this in principle by an embodiment according to the features of
Die Erfindung beruht dabei auf dem allgemeinen Gedanken, dass der Druckabfall auf einem Strömungsweg mit der Länge des Strömungsweges und der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit zunimmt. Dies bedeutet, durch eine Verringerung des Strömungsweges und der Strömungsgeschwindigkeit lässt sich eine entsprechende Druckverlustverminderung erreichen. Selbstverständlich verringert sich bei einer Verringerung des Strömungsweges die Wärmeaustauschleistung. Dies kann jedoch in Kauf genommen werden, wenn die Alternative zu einer solchen Wärmeübertragungsleistungsverminderung eine bei einer Bypassführung vollständig fehlende Wärmeübertragungsleistung ist. Der Wärmetauscher ist dabei für einen Wärmetausch zwischen zwei Flüssigkeiten ausgebildet. Der Gesamtvolumenstrom der ersten Flüssigkeit ist mittels eines Umschaltventils auf die Gesamtlänge oder Teillängen im Sinne einer Parallelströmung aufteilbar, wobei der Wärmetauscher einen Bereich für die erste Flüssigkeit aufweist, der je nach Schaltstellung des Umschaltventils in entgegengesetzten Richtungen durchströmt ist.The invention is based on the general idea that the pressure drop increases on a flow path with the length of the flow path and the height of the flow velocity. This means that by reducing the flow path and the flow velocity, a corresponding pressure loss reduction can be achieved. Of course, decreases in a reduction of the flow path, the heat exchange performance. However, this can be accepted if the alternative to such a heat transfer performance reduction is a completely lacking in a bypass guide heat transfer performance. The heat exchanger is designed for a heat exchange between two liquids. The total volume flow of the first liquid is divisible by means of a switching valve to the total length or partial lengths in the sense of a parallel flow, wherein the heat exchanger has an area for the first liquid, which is flowed through in opposite directions depending on the switching position of the changeover valve.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, bei einem Druckverlust innerhalb eines Wärmetauschers, der einen oberen zulässigen Grenzwert überschreitet, den Strömungsweg in zwei Hälften aufzuteilen und jeweils lediglich mit einer Hälfte des Gesamtvolumenstromes der betreffenden Flüssigkeit zu beaufschlagen. Konkret durchführen lässt sich ein derart wahlweises Durchströmen einer Flüssigkeit durch einen Wärmetauscher über zwei unterschiedliche Wegführungen durch eine Führung der betreffenden Flüssigkeit über ein Umschaltventil, das insbesondere ein 4/2-Wegeventil sein kann.A particularly advantageous embodiment of the invention is to divide the flow path into two halves at a pressure loss within a heat exchanger, which exceeds an upper allowable limit, and in each case to apply only one half of the total volume flow of the liquid in question. In concrete terms, such an optional passage of a liquid through a heat exchanger can be carried out via two different path guides by guiding the liquid in question via a changeover valve, which can in particular be a 4/2-way valve.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.A particularly advantageous embodiment is shown in the drawing.
In dieser zeigenIn this show
Ein Wärmetauscher
Bei einem Ölkühler eines Kraftfahrzeuges wäre die erste Flüssigkeit
Wird in dem Wärmetauscher
Diese Veränderung besteht darin, dass die betreffende Flüssigkeit dem Wärmetauscher
Die Strömungswege der ersten und zweiten Flüssigkeit
Die nach der Erfindung bei einem Wärmetauscher unterschiedlich schaltbaren Strömungswege für eines der beiden Wärmetauschmedien sind in den
Der gezeichnete Stapelscheiben-Wärmetauscher besitzt insgesamt fünf aktiv nutzbare Zu- und Abführstutzen. Im Einzelnen sind dies ein Zu- und ein Abführstutzen
Zwischen den Zuführ- und Abführstutzen
Soll die erste Flüssigkeit
Der Stellantrieb des Umschaltventiles
Bei der Wärmetauscherausführung nach den
Da aufeinander liegende Stapelscheiben in einem Stapelscheiben-Wärmetauscher der bekannten Art in der Regel gegeneinander um 180° verdreht von Lage zu Lage eingebaut werden und daher symmetrische Durchgangsöffnungen aufweisen sollen, können die betreffenden Stapelscheiben jeweils zwei symmetrisch zueinander angeordnete Zuführstutzen
Bei einem Ölkühler in einem Kraftfahrzeug dient die Erfindung dazu, nach einem Motorstart noch kaltes Öl in einem Zustand, in dem es bei einer Führung durch den Ölkühler über dessen vollständige Strömungsweglänge wegen zu hohen Druckverlustes an sich durch einen Bypass an dem Wärmetauscher vorbeigeführt werden müsste, bereits zur Erniedrigung der Ölviskosität erwärmen zu können. Eine möglichst frühzeitige Viskositätsabsenkung verhindert bei dem Motorbetrieb eines Fahrzeuges Reibungsverluste und dient damit einer Energieersparnis. Dies gilt insbesondere für das Getriebeöl eines Kraftfahrzeuges, das einen Ölkühler in erster Linie zur Kühlung bei hohen Temperaturen durchströmt. Ein solcher Ölkühler wirkt beim Motorstart zunächst zwangsläufig als ein Wärmespender für hindurchgeführtes Öl, da das Motorkühlmedium sich schneller nach einem Motorstart erhitzt als das den Ölkühler durchströmende Öl. Bei einem Fahrzeugmotor kann beispielsweise in dem Wärmetauscher eine Ölerwärmung durch das Kühlmedium bis etwa 80°C bewirkt werden. Bei höheren Temperaturen liegt bei Motordauerbetrieb regelmäßig ein Zustand vor, bei dem das Öl durch das Kühlmedium gekühlt wird entsprechend der Hauptaufgabe des Ölkühlers.In an oil cooler in a motor vehicle, the invention is used after an engine start still cold oil in a state in which it would be passed by a bypass on the heat exchanger in a tour of the oil cooler over the full flow path length because of excessive pressure loss in itself to be able to heat already to the lowering of the oil viscosity. The earliest possible reduction in viscosity prevents friction losses during engine operation of a vehicle and thus serves to save energy. This applies in particular to the transmission oil of a motor vehicle, which flows through an oil cooler primarily for cooling at high temperatures. Such an oil cooler initially acts inevitably as a heat donor for the oil passed through at the engine start, since the engine cooling medium heats up faster after an engine start than the oil flowing through the oil cooler. In a vehicle engine, for example, in the heat exchanger, an oil heating by the cooling medium to about 80 ° C can be effected. At higher temperatures, there is regularly a condition in engine continuous operation in which the oil is cooled by the cooling medium corresponding to the main task of the oil cooler.
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