DE1816642A1 - Oil water heat exchanger - Google Patents

Description

Öl-Wasser-Wärmetauscher Die Erfindung betrifft einen Öl-Wasser-Wärmetauscher, der im Ölsammelraum des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine ungeordnet ist. Oil-water heat exchanger The invention relates to an oil-water heat exchanger, which is disordered in the oil collecting chamber of the crankcase of an internal combustion engine.

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.It is known to run into the crankcase of a @rennhraftmaschfne a lower opening to insert a heat sink, the water-bearing flow cross-section of which, in relation to the liquid level, is higher than it is wide and is shaped like an involute of a circle extends from the inside to the outside in such a way that, when the cover is horizontal, an analog, the gap serving the oil flow results. This execution is due to the Flange attachment associated with a corresponding technological effort, requires Fastening screws and fittings for the water supply lines and satisfied not in terms of efficiency.

Weiterhin ist bekannt, in den Wasserraum des Ölkühlers einen elektrischen Heizkörper einzusetzen.It is also known to have an electrical one in the water space of the oil cooler Insert radiators.

Zur Verbesserung des Wärmeüberganges ist die Verwendung von Wirbeleinlagen, beispielsweise von in Rohre eingebrachten, federartig gewickelten @rahtschlangen üblich.To improve the heat transfer is the use of swivel inserts, for example, spring-like coiled wire snakes inserted into pipes common.

Zweck der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad des @l-Wasser-Wärmetauschers zu verbessern und den Fertigungs- bzw. Montageaufwand zu senken.The purpose of the invention is to improve the efficiency of the @ l water heat exchanger to improve and to reduce the manufacturing and assembly costs.

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.The object of the invention is for the arrangement of the oil-water heat exchanger as well as a constructive or technologi @ ch for the supply or discharge of the water cheaper Solution to create a combination with the efficiency improving, partly known means.

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.According to the invention, this object is achieved in that the corresponding formed heat sinks with interconnection of a sealing element on one prepared floor area, preferably at the lowest point of the oil collecting space fastened in the crankcase, which has no bottom opening, and the one below the The water space located in the heat sink via channels cast into the crankcase the @@ hlwasserkreislauf the internal combustion engine is connected.

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.There are swirl plate inserts in the oil-carrying flow cross-sections of the heat sink arranged, the notches extending in the vertical direction under prestress rest on the walls of the heat sink. In the water-bearing flow cross-sections elastic fittings are inserted vertically in such a way that a meander-shaped Flow results. According to the invention it is also provided in the below the Heat sink located water-carrying channels in a known manner a Install electrical heating coil that is externally connected to a voltage source connectable sit. The lower outer part of the oil collecting space has according to the invention a tunnel-like ribbing. The water supply channel to the heat sink finally has a valve as well as on this side and on the other side of the latter a connection piece for each Interposition of a known water heater.

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.The design according to the invention enables a much simpler one Manufacture and assembly of the heat exchanger, a cheaper external design of the Motor by eliminating pipelines and a smoother outer design the oil pan. It is found to be particularly advantageous that the casting technology Consideration of the waterways is a simpler and less disruptive solution enables. To increase the efficiency, the oil Leading Part of the heat sink arranged swirl plate inserts insofar as einnial Impact processes are made possible, which the formation of a laminar boundary layer prevent (improvement of the heat transfer coefficient) and on the other hand with good contact the notches with the wall increase the effective heat transfer area. The arrangement of electrical heating devices directly in the area of the heat sink in the The water cycle enables water and oil to be heated up at the same time corresponding effects on the cold start behavior of the entire internal combustion engine. The arrangement of tunnel-like ribs on the underside of the oil collecting chamber enables the use of a flame heater with the same effect. The meandering one Water flow prevents an air cushion or. Vapor bubble formation in the upper part of the Heat sink, causes an increase in the water speed and thus a greater one Heat exchange efficiency.

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.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained. The accompanying drawings show: FIG. 1: the cross section of a Heat sink arranged in an oil collecting space, Fig. 2 and 3: swirl plate inserts in plan view, Fi ;. 4s in the water-receiving flow cross-section shown as a development arranged elastic fittings, Fig. 5: a proposed solution for the interconnection: of a water heater in the channel provided for the water inlet to the heat sink.

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.The heat sink 1 shown in FIG. 1 rests with its lower machined Area on the also machined floor 2 of the Ölssanelraumes 3, with a sealing Element 4 is interposed. The consolidation is carried out by an externally introduced screw 5. The latter can be further simplified in favor of a Execution is not required if an adhesive, e.g. B. epoxy resin, Is used. The involute in a manner known per se from the inside to the inside flow cross-sections 6 which run outwards and are covered by the bottom 2 at the bottom via water spaces 7 installed in the floor 2; 8 with cast in the crankcase 9 Channels 10; 11 connected, which in turn is part of the cooling water circuit of the Internal combustion engine are. That through the channel 10, preferably in parallel, supplied cooling water reaches the flow cross-sections via the inner water space 7 G of the heat sink 1 and flows over the outer annular water space 8 and the Channel 11 off. The resulting oil-carrying flow cross-sections between the water-carrying 12 are at the top by a resting on the heat sink 1 and on the outside almost up to Bottom 2 pulled down bell 13 closed; the one located in the oil collecting chamber 3 @l passes through a sieve ring 14 surrounding the heat sink circumference and the flow cross-sections 12 to the center of the heat sink 1, in which the bell 13 penetrates with the suction pipe 15 connected to the lubricating oil circuit of the racing engine protrudes.

@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.@m to achieve a better heat transfer, are in the oil-bearing Flow cross-sections 12 swirl plate inserts 16; 17 arranged according to FIG. 2 and 3, respectively. Because the notches 18 are in contact with the walls 19 of the heat sink 1 (if possible with preload) and taking into account the slope of the walls 19 of the heat sink 1 there is an increase in the effective cooling surface and an increased heat transfer coefficient achieved. The oil moves in the direction of the arrow.

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.alternately through the openings 20, which when Ausstanaen the Preferably, notches 18 extending over the entire height are formed. The vortex plate insert 17 shown in Fig. @ Is folded and meander owns Breakthroughs preferably located in the vicinity of the walls 19 21, so that an oil flow corresponding to the effect already described results in the directions of the arrows.

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.The development shown in Fig. 4 of a water-bearing flow cross section 6 shows that the elastic molded pieces 22 introduced in the vertical direction alternately above and below an opening 23 leave free, whereby one with arrows indicated, meandering flow results, in particular for the elimination of Air or vapor bubbles is suitable and also by increasing the flow rate has greater heat exchange efficiency. According to Fig. 5 is in the Channel 10 for supplying the cooling water to the heat sink 1, a valve 24 is arranged, which can be moved into two functional positions by rotating around its longitudinal axis can. While in the first functional position, the cooling water through a cross hole 25 can flow unhindered to the heat sink 1, the valve 24 blocks after one rotation by 90 ° the channel 10 and connects it via longitudinal slots attached to the circumference 26 with @ohrungen 27, in the connecting piece 28 for the connection of an interposed, not shown water heater z. B. are pressed or glued.

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.The cooling water now overflows from the upper part of the channel 10 the overhead longitudinal slot 26 in the lower part of the channel 10. It goes without saying a horizontal arrangement of the connecting pieces 28 is also conceivable, in this FIG. 5 is at the same time also a tunnel-like cast on the underside of the oil collecting space 3 Ribs 29 shown, which lead to a greater effect of an oil or

Wassererwärmung verwendeten Flammenheizgerätes führon soll.Water heating used flame heater should guide.

Die Flammen vermögen in dem Tunnel eine größere Wandoberfläche aufzuheizen bzw. durch ihre Führung wird eine größere Ausnutzung der Flammen gewährloistet.The flames are able to heat up a larger wall surface in the tunnel or through their leadership a greater utilization of the flames is guaranteed.

Claims (7)

Patentansprüche: Patent claims: Öl-Wasser-Wärmetauscher, der im Ölsammelraum des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und insbesondere aus einem Kühlkörper besteht;, dessen wasserführender Durchflußquerschnitt, bezogen auf den Flüssig keitsspiegel, höher als breit ist und sich kreisevolventenförmig derart von innen nach außen erstreckt, daß sich bei horizontaler Abdeckung ein analoger, dem Öldurchfluß dienender Zlvischenraum ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (1) unter Zwischenschaltung eines dichtenden Elements (4) auf einer vorbereiteten Fläche des Bodens (2), vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Ölsammelraumes (3) im ohne Bodenöffnung ausgeführten Kurbelgehäuse (9) befestigt ist und unterhalb des Kühlkörpers (1) befindliche Wasserräume (7; ö) über im Kurbelgehäuse (9) eingegossene Kanäle (10; 11) an den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Oil-water heat exchanger in the oil collecting chamber of the crankcase of a Internal combustion engine is arranged and in particular consists of a heat sink; its water-carrying flow cross-section, based on the liquid level, is higher than it is wide and extends in the shape of an involute circle from the inside to the outside, that with a horizontal cover there is an analogous central space serving the oil flow results, characterized in that the heat sink (1) with the interposition of a sealing element (4) on a prepared surface of the floor (2), preferably at the lowest point of the oil collecting chamber (3) in the one without a bottom opening Crankcase (9) is attached and below the heat sink (1) located water spaces (7; ö) via channels (10; 11) cast into the crankcase (9) to the cooling water circuit the internal combustion engine are connected. 2. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den ölführenden Durchflußquerschnittan (12) des Kühlkörpers (1) mit unter Vorspannung an den Wandungen (19) anliegenden, sich in senkrechter Richtung erstreckenden Ausklinkungen (18) versehene bzw. mäanderförmig gefaltete, Durchbrüche (21) besitzende Wirbelblecheinlagen (16; 17) angeordnet sind.2. Oil-water heat exchanger according to claim 1, characterized in that that in the oil-carrying flow cross-section (12) of the heat sink (1) with under Bias on the walls (19) resting, extending in the vertical direction Notches (18) provided or meander-shaped folded, openings (21) possessing Swirl plate inserts (16; 17) are arranged. 3. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in den wasserführenden Durchflußquerschnitten vertikal elastische Formstücke (22) angeordnet sind, wobei eine verbleibende Öffnung (23) abwechselnd oben bzw. unten vorgesehen ist.3. Oil-water heat exchanger according to claim 1, characterized in that that in the water-bearing flow cross-sections vertically elastic fittings (22) are arranged, with a remaining opening (23) alternating above or provided below. 4. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wasserräumen (7; 8) unterhalb des Kühlkörpers (1) in an sich bekannter Weise eine elektrische Heizschlange installiert ist.4. Oil-water heat exchanger according to claim 1 to 3, characterized in that that in the water spaces (7; 8) below the heat sink (1) in per se known Way an electric heating coil is installed. 5. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Wasserzulauf zum Kühlkörper (1) vorgesehene Kanal (10) durch ein Ventil (24) mit Querbohrung (25) sperrbar und der Kanal (10) diesseits und jenseits des Ventils (24) über am@Umfang desselben angebrachte Längsschlitze (26) mit Anschlußstutzen (28) für den Anschlu@ eines an sich bekannten Wassererhitzers verbindbar ist.5. Oil-water heat exchanger according to claim 1 to 4, characterized in that that the channel (10) provided for the water inlet to the heat sink (1) through a Valve (24) with cross hole (25) lockable and channel (10) on one side and on the other of the valve (24) via longitudinal slots (26) with connecting pieces attached to the circumference of the same (28) can be connected for the connection of a water heater known per se. 13 . Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Ölsammelraumes (3) tunnelartige Verrippungen (29) angeordnet sind.13th Oil-water heat exchanger according to Claims 1 to 5, characterized in that that on the underside of the oil collecting space (3) tunnel-like ribs (29) are arranged are. 7. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dichtende Element ein an sich bekannter Kleber ist.7. Oil-water heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the sealing element is a known adhesive.