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Öl-Wasser-Wärmetauscher Die Erfindung betrifft einen Öl-Wasser-Wärmetauscher,
der im Ölsammelraum des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine ungeordnet ist.
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Es ist bekannt, in das Kurbelgehädse einer @rennhraftmaschfne durch
eine untere Öffnung einen Kühlkörper einzusetzen, dessen wasserführender Durchflußquerschnitt,
bezogen auf den Flässigkeitsspiegel, höher als breit ist und sich kreisevolventenförmig
derart von innen nach außen erstreckt, daß sich bei horizontaler Abdeckung ein analoger,
den @ldurchfluß dienender Zwischenraum ergibt. Diese Ausführung ist infolge der
Flanschbefestigung mit einem entsprechenden technologischen Aufwand verbunden, erfordert
Befestigungsschrauben sowie Armaturen für die Wasserzufährungsleitungen und befriedigt
nicht hinsichtlich des Wirkungsgrades.
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Weiterhin ist bekannt, in den Wasserraum des Ölkühlers einen elektrischen
Heizkörper einzusetzen.
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Zur Verbesserung des Wärmeüberganges ist die Verwendung von Wirbeleinlagen,
beispielsweise von in Rohre eingebrachten, federartig gewickelten @rahtschlangen
üblich.
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Zweck der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad des @l-Wasser-Wärmetauschers
zu verbessern und den Fertigungs- bzw. Montageaufwand zu senken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, für die Anordnung des Öl-Wasser-Wärmetauschers
sowie für die Zuiührung bzw. Ableitung des Wassers eine konstruktiv bzw. technologi@ch
günstigere
Lösung zu schaffen, die eine Kombination mit den Wirkungsgrad
verbessernden, zum Teil bekannten Mitteln zuläßt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch- gelöst, daß der entsprechend
ausgebildete Kühlkörper unter Zwischenschaltuno eines dichtenden Elementes auf einer
vorbereiteten Bodenfläche, vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Ölsammelraumes
im ohne Bodenöffnung ausgeführten Kurbelgehäuse befestigt und der unterhalb des
Kühlkörpers befindliche Wasserraum über im Kurbelgehäuse eingegossene Kanäle an
den @@hlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
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In den ölführenden Durchflußquerschnitten des Kühlkörpers sind Wirbelblecheinlagen
angeordnet, deren sich in vertikaler Richtung erstreckende Ausklinkungen unter Vorspannung
an den Wandungen des Kühlkörpers anliegen. In den wasserführenden Durchflußquerschnitten
sind elastische Formstücke derart vertikal eingesetzt, daß sich eine mäanderförmige
Strömung ergibt. Gemäß der Erfindung ist außerdem vorgesehen, in den unterhalb des
Kühlkörpers befindlichen wasserführenden Kanälen in an sich bekannter Weise eine
elektrische Heizschlange zu installieren, die von außen an eine Spannungsquelle
anschließbar sit. Der untere äußere Teil des Ölsammelraumes besitzt erfindungsgemäß
eine tunnelartige Verrippung. Der Wasserzufübrungskanal zum Kühlkörper besitzt schließlich
ein Ventil sowie diesseits und jenseitz von letzterem je einen Anschlußstutzen zur
Zwischenschaltung eines an sich bekannten Wassererhitzers.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht eine wesentlich einfachere
Herstellung und Montage des Wärmetauschers, eine günstigere äußere Gestaltung des
Motors durch Wegfall von Rohrleitungen sowie eine glattflächigere äußere Ausbildung
der Ölwanne. Als besonders vorteilhaft wird herausgestellt, daß die gußtechnische
Berücksichtigung der Wasserwege eine einfachere und weniger störaufällige Lösung
ermöglicht. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades tragen die im öl-
Führenden
Teil des Kühlkörpers angeordneten Wirbelblecheinlagen insofern bei, als einnial
Prallvorgänge ermöglicht werden, die die Ausbildung einer laminaren Grenzschicht
verhindern (Verbesserung der Wärmeübergangszahl) und zum anderen bei guten Kontakt
der Ausklinkungen mit der Wandung die effektive Wärmeübergangsfläche erhöht wird.
Die Anordnung von elektrischen Heizgeräten direkt im Bereich des Kühlkörpers im
Wasserkreislauf ermöglicht eine gleichzeitige Anheizung von Wasser und Öl mit den
entsprechenden Auswirkunden auf das Kaltstartverhalten der gesamten Brennkraftmaschine.
Die Anordnung von tunnelartigen Verrippungen an der Unterseite des Ölsammelraumes
ermöglicht mit dem gleichen Effekt die Anwendung eines Flammenheizgerätes. Der mäanderförmige
Wasserstrom verhindert eine Luftpolster-bzw. Dampfblasenbildung im oberen Teil des
Kühlkörpers, bewirkt eine Erhöhung der Wassergeschwindigkeit und somit einan größeren
Wirkungsgrad beim Wärme austausch.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: den @uerschnitt eines
in einem Ölsammelraum angeordneten Kühlkörpers, Fig. 2 u. 3: Wirbelblecheinlagen
in der Draufsicht, Fi;. 4s im wasserw hrenden, als Abwicklung dargestellten Durchflußquerschnitt
angeordnete elastische Formstücke, Fig. 5: einen Lösungsvorschlag für die Zwischenschaltun:
eines Wassererhitzers in den für den Wasserzulauf zum Kühlkörper vorgesehenen Kanal.
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Der in Fig. 1 d@rgestellte Kühlkörper 1 ruht mit seiner unteren bearbeiteten
Fläche auf dem eb@nfalls bearbeiteten Boden 2 des Ölssanelraumes 3, wobei ein dichtendes
Element 4
zwischengeschaltet ist. Die zefestigung erfolgt durch
eine von außen eingebrachte Schraube 5. Letztere kann zugunsten einer weiter vereinfachten
Ausführung entfallen, wenn als dichtendes Element ein Kleber, z. B. Epoxydharz,
Verwendung findet. Die in an sich bekannter Weise evolventenförmig von innen nach
außen vrlaufenden, unten durch den boden 2 deckten Durchflußquerschnitte 6 sind
über im Boden 2 angebrachte Wasserräume 7; 8 mit im Kurbelgehäuse 9 eingegossenen
Kanälen 10; 11 verbunden, die wiederum Bestandteil des Kühlwasserkreislaufes der
Brennkraftmaschine sind. Das durch den Kanal 10, vorzugsweise im Parallelschluß,
zugeführte Kühlwasser gelangt über den innen liegenden Wasserraum 7 in die Durchflußquerschnitte
G des Kühlkörpers 1 und fließt über den äußeren ringförmigen Wasserraum 8 und den
Kanal 11 ab. Die sich zwischen den wasserführenden ergebenden ölführenden Durchflußquerschnitte
12 werden oben durch eine auf dem Kühlkörper 1 aufliegende und außen fast bis zum
Boden 2 herabgezogenen Glocke 13 verschlossen; das im Ölsammelraum 3 befindliche
@l gelangt durch einen den Kühlkörperumfang umgebenden Siebring 14 und die Durchflußquerschnitte
12 zum Zentrum des Kühlkörpers 1, in des ein die Glocke 13 durchdringendes, mit
dem Schmierölkreislauf der @rennkraftmaschine verbundenes Saugrohr 15 ragt.
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@m einen besseren Wärmeübergang zu erzielen, sind in den ölfihrenden
Durchflußquerschnitten 12 Wirbelblecheinlagen 16; 17 gemäß Fig. 2 bzw. 3 angeordnet.
Durch die Anl@ge der Ausklinkungen 18 an den Wandungen 19 des Kühlkörpers 1 (möglichst
mit Vorspannung) und unter @@rücksichtigung der Schräge der Wandungen 19 des Kühlkörpers
1 wird eine Vergrößerung der wirksamen Kühlfläche und eine erhöhte Warmeübergangszahl
erreicht. Das Öl bewegt sich in Pfeilrichtung.
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wechselseitig durch die Öffnungen 20, die beim Ausstanaen der sich
vorzugsweise fust über die gesamte @öhe erstrec@enden Ausklinkungen 18 entstanden.
Die in Fig. @ dargestellte Wirbelblecheinlage 17 ist mäanderförmig gefaltet und
besitzt
vorzugsweise in der Nähe der Wandungen 19 liegende Durchbrüche
21, so daß sich mit dem bereits beschriebenen Effekt eine Ölströmung entsprechend
den Pfeilrichtungen ergibt.
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Die in Fig. 4 dargestellte Abwicklung eines wasserführenden Durchflußquersehnittes
6 zeigt, daß die in vertikaler Richtung eingebrachten elastischen Formstücke 22
abwechselnd oben bzw. unten eine Öffnung 23 freilassen, wodurch sich eine mit Pfeilen
angedeutete, mäanderförmige Strömung ergibt, die insbesondere zur Beseitigung von
Luft- bzw. Dampfblasen geeignet ist und außerdem durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
einen größeren Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch besitzt. Nach Fig. 5 ist in den
Kanal 10 für die Zuführung des Kühlwassers zum Kühlkörper 1 ein Ventil 24 angeordnet,
das durch Drehung um seine Längsachse in zwei Funktionsstellungen bewegt werden
kann. Während in der ersten Funktionsstellung das Kühlwasser durch eine Querbohrung
25 ungehindert zum Kühlkörper 1 strömen kann, sperrt das Ventil 24 nach einer Drehung
um 90° den Kanal 10 und verbindet diesen über am Umfang angebrachte Längsschlitze
26 mit @ohrungen 27, in die Anschlußstutzen 28 für den Anschluß eines damit zwischengeschalteten,
nicht dargestellten Wassererhitzers z. B. eingedrückt oder eingeklebt sind.
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Das Kühlwasser flieht nunmehr aus dem oberen Teil des Kanals 10 über
den oben liegenden Längsschlitz 26 in den unteren Teil des Kanals 10. Es ist selbstverständlich
auch eine horizontale Anordnung der Anschlußstutzen 28 denkbar, In dieser Fig. 5
ist gleichzeitig auch eine an der Unterseite des Ölsammelraumes 3 angegossene tunnelartige
Verrippung 29 dargestellt, die zu einer größeren Wirkung eines zur Öl- bzw.
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Wassererwärmung verwendeten Flammenheizgerätes führon soll.
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Die Flammen vermögen in dem Tunnel eine größere Wandoberfläche aufzuheizen
bzw. durch ihre Führung wird eine größere Ausnutzung der Flammen gewährloistet.