DE2306426A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

Dipi. ing. F. Waickmann,. ΟίρΙ. !ng. H. Wsickmann, Dipl. Pnys. Dr. K. Fincke Dh!. !ng. F. Λ ',V-iickmann, ül};i. "hem. B Hunar 8 München 27- fcüililsir. :⁵2

MODINE MANUFACTURING COMPANY 1500 Dekoven Avenue Racine, Wisconsin, V.St.A.

IVä rme t aus ehe r

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Austausch der Wärme zwischen zwei Flüssigkeiten, insbesondere einen ölkühler für eine Brennkraftmaschine.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Wärmetauscher einen Stapel von aufeinandergeschichteten Metallplattenpaaren aufweist, die im Abstand zueinander angeordnet und an bestimmten Stellen zusammengeklebt sind und die in einen Gehäuse aufgenommen werden, wobei der Stapel derart ausgebildet ist, daß eingelagerte Strömungsräume für ein erstes Strömungsmittel, zum Beispiel für zu kühlendes öl, gebildet werden, sowie diese Räume umschließende Strömungsräume für ein zweites Strömungsmittel, wie zum Beispiel Kühlflüssigkeit von der Brennkraftmaschine, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die das Öl und die Kühlflüssigkeit durch die entsprechenden Strömungsräume von der Brennkraftmaschine weg-und

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wieder zurückleiten.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Wärmetauscher mit einer Einrichtung zur Montage eines Ölfilters ausgestattet, wenn er zur Kühlung von Motorschmieröl verwendet wird, wobei gleichzeitig Strömungsmittelanschlüsse für die Durchleitung des Öls durch den Filter vorgesehen sind, wobei die Durchleitung des Öls durch den Filter vorzugsweise vor der Durchleitung des Öls durch die Kühlte!Ie des Wärmetauschers erfolgt»

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine zentral im Wärmetauscher angeordnete Leitung dazu benutzt, den Wärmetauscher am Motorblock zu befestigen sowie gleichzeitig den Filter auf dem Wärmetauscher, wenn ein solcher Filter verwendet wird, und schließlich zur Befestigung eines Abschlußdeckels anstelle eines Filters, wenn ein solcher nicht benutzt wird, und wobei die zentral gelegene Leitung ein Bypaßventil aufnimmt, das eine direkte Rückströmung des kalten Öls zur Maschine ermöglicht, ohne daß eine bemerkenswerte Ölströmung durch die Kühlteile des Wärmetauschers erfolgt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.1 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht eines Motorblocks, auf dem ein erfindungsgemäßer, die liärme abführender Ölkühler mit einem üblichen Ölfilter montiert ist;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig.1, in welcher der Ölfilter durch einen Abschlußdeckel ersetzt ist;

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Fig.3 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher, bei welcher Teile weggeschnitten sind und sowohl der Filter gemäß Fig.1 als auch der Deckel gemäß Fig.2 weggelassen sind;

Fig.4 einen vergrößerten Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Wärmetauscher;

Fig.5 eine Draufsicht auf eine der zahlreichen in dem Wärmetauscher verwendeten Flüssigkeitsströmungsplatten;

Fig.6 eine Seitenansicht der Platte nach Fig.5;

Fig.7 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 7-7 nach Fig.5;

Fig.8 eine Draufsicht auf ein Strudelrad oder ein Turbulenzleitblech, das jeweils zwischen einem benachbarten Plattenpaar angeordnet ist;

Fig.9 eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab auf ein Detail des Turbulenzleitbleches nach Fig.8, das in der Fig.4 dargestellt ist;

Fig.10 eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 nach Fig.9;

Fig.11 eine Schnittansicht ähnlich der Fig.4, in welcher jedoch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt ist;

Fig.12 eine Ansicht ähnlich der Fig.5, in welcher eine Platte gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel, der Erfindung dargestellt ist;

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Fig.13 eine Schnittansicht entlang der Linie 13-13 nach Fig.12 und

Fig.14 eine Schnittansicht entlang der Linie 14-14 nach Fig.12.

In der Zeichnung ist zu erkennen, daß der erfindungsgemäße Wärmetauscher 10 auf einem Motorblock 11 angeordnet ist und mit einem aus dem Motorblock herausführenden Schmierölkanal 12 und einem zweiten in dem Motorblock zurückführenden Schmierölkanal 13 in Verbindung steht. Außerdem weist der Motorblock einen Auslaß und einen Einlaß für das Kühlmittel auf, welches von den das Kühlmittel aufnehmenden Teilen des Motorblocks unmittelbar zu dem Wärmetauscher 10 und wieder zurückgeleitet wird. Die Kühlmittelanschlüsse 14 und 15 und die Flüssigkeitsleitungen sind in den Fig.1, 2 und 3 zu erkennen.

Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung in den Figuren als Wärmetauscher zur Kühlung von Motorschmieröl unter Verwendung eines flüssigen Kühlmittels, das unmittelbar aus der Maschine kommt, dargestellt ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Wärmeaustausch zwischen zwei beliebigen Strömungsmitteln Verwendung finden. Das in den Fig.T - 10 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauschers weist eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Metallplattenpaaren 16 auf, die einen Stapel mit einer zylindrischen Mantelfläche bilden. Jede Platte 16 besitzt eine Außenkante 17 und eine innenliegende Öffnung,, die von einer Innenkante 18 begrenzt wird. Jedes aufeinanderfolgende Plattenpaar ist in einem ersten Bereich 19 in der Nähe der Innenkanten 18 und in einem zweiten innerhalb der Plattenaußenkanten 17 liegenden Bereich 20 miteinander verbunden.

Jedes gestapelte Plattenpaar ist von der ersten Verbindungs-

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stellte 19 und der zweiten Verbindungsstelle 20 seitlich abgesetzt, so daß eine erste Kammer 21 innerhalb eines jeden Plattenpaares gebildet wird. Da in dem Stapel mehrere aufeinanderfolgende Plattenpaare angeordnet sind, werden natürlich, wie das in der Fig.4 zu erkennen ist, eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kammern 21 gebildet.

Ferner sind die aneinander angrenzenden Platten eines jeden gestapelten Plattenpaares in einem dritten Bereich 22 miteinander verbunden, wobei dieser dritte Bereich außerhalb des zweiten Bereichs liegt und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel am Umfang der Plattenanordnung verläuft. Die zweite Verbindungsstelle 20 der Platten ist, wie im unteren Teil der Figur 4 dargestellt ist, gegenüber der dritten Verbindungsstelle 22 seitlich versetzt, so daß am Umfang eine Reihe von zweiten Kammern 23 gebildet wird. In diesen zweiten Verbindungsbereichen 20, an welchen die zweiten Kammern 23 miteinander verbunden sind, sind Strömungsdurchlässe 24 vorgesehen, so daß eine Strömungsmittelleitung 25 gebildet wird. Jedes aufeinanderfolgende Plattenpaar 16 ist gegenüber der dritten Verbindungsstelle 22 derart versetzt, daß eine Reihe von dritten Kammern 26 gebildet wird, die an ihrem äußeren Ende mit den zweiten Kammern 23 in Verbindung stehen und an ihrem innenliegendem Ende 27 offen sind.

Wie nachfolgend genauer beschrieben werden soll, sind Bauteile vorgesehen, die eine erste Strömung, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel MotorSchmieröl, radial durch die innenliegenden offenen Kammerenden 27 einer Gruppe von dritten Kammern 26 nach außen leiten und radial durch eine zweite Gruppe dieser dritten Kammern 26 durch die offenen innenliegenden Kammerenden 27 nach innen leiten, wobei die Strömung durch die erste S trömungs leitung 25 erfo'lgt, und es sind außerdem Bauteile vorgesehen die einen zweiten Flüssigkeitsstrom durch die

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ersten Kammern 21 leiten, wobei dieser zweite Flüssigkeitsstrom aus einem von der Maschine zugeführten flüssigen Kühlmittel besteht.

Bei dem in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die die Plattenpaare verbindenden Teile im Bereich 19 der Platten entlang der Innenkante"des Plattenstapels und bilden auf diese Weise einen Strömungskanal 28. Dieser innere Strömungskanal 2 8 ist in zwei aneinander angrenzende Teile unterteilt, wobei sich ein Teil 29 an eine Gruppe von dritten Kammern 26 und ein zweiter Teil 30 an eine zweite Gruppe dieser Kammern 26 anschließen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Unterteilung durch eine Strömungsmittelleitung oder ein Rohr 31, welches sich in den inneren Strömungskanal 28 erstreckt und eine erste Reihe von drei am Umfang angeordneten Öffnungen 52 aufweist, die unmittelbar in den einen Strömungskanalteil 29 führen, sowie eine zweite Reihe von drei am Umfang angeordneten Öffnungen 33 im zweiten Strömungskanalteil 30. Die öffnungen 32 und 33 sind in axialem Abstand zueinander in dem Rohr 31 angeordnet und befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten einer auf der Mantelfläche des Rohres 31 vorgesehenen Ringschulter 34, die in der Mitte des Strömungskanal 28 angeordnet ist und diesen in den ersten Strömungskanalteil 29 und den zweiten Teil 30 unterteilt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind die Verbindungsstellen 20 schmal und gewölbt ausgebildet, wie das in der Fig.5 zu erkennen ist, so daß die Strömungsdurchlässe 24 eine gleiche Form aufweisen. Wie in der Fig.5 zu erkennen ist, sind mehrere dieser zweiten Verbindungsstellen 20 (in diesem Falle drei) vorgesehen und erstrekken sich im Abstand zueinander entlang dem Umfang jeder Platte 16. Die in der Fig.5 dargestellten Bereiche 20 und die eingeschlossenen öffnungen sind etwa im Abstand von je 120 zuein-

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ander angeordnet.

Wie in der Fig.4 zu erkennen ist, sind ferner in. einem vierten Bereich Verbindungsstellen 35 für die angrenzenden Platten eines jeden gestapelten Plattenpaares vorgesehen, wobei jedes verbundene Paar im Abstand zu dem benachbarten verbundenen Paar angeordnet ist und dadurch eine Reihe von umlaufenden vierten Kammern 36 gebildet wird, die über Öffnungen 37 derart untereinander verbunden sind, daß eine zweite Strömungsleitung 38 gebildet wird. Die Bereiche 66 der Platten 16, die die Öffnungen 37 umschließen, sind ebenfalls miteinander verbunden, so daß eine flüssigkeitsdichte Konstruktion gebildet wird.

Die Baugruppe der verbundenen Plattenpaare 16 ist an den gegenüberliegenden Stirnseiten durch eine an den Motorblock 11 angrenzende Stirnplatte 39 und eine auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Stirnplatte 40 abgeschlossen. Bei dem abgebildeten Ausführungsbeispiel sind drei zweite Strömungsleitungen 38 vorgesehen, die ebenfalls im Winkel von 120° zueinander und symmetrisch zu den drei ersten vorbeschriebenen Leitungen 25 angeordnet sind. Zur Erzielung einer Strömung eines ersten Strömungsmittels, wie zum Beispiel Motorschmieröl, durch die drei zweiten Leitungen 38 sind in der Stirnplatte 39 drei Öffnungen 41 vorgesehen, von denen jeweils eine unmittelbar in eine Leitung 38 mündet, wie das in der Fig.4 dargestellt ist, während die gegenüberliegende Stirnplatte 40 mit drei gleichen Öffnungen 42 zur Ableitung des Strömungsmittels aus den drei zweiten Leitungen 38 versehen ist. Auf diese Weise erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Strömung des Strömungsmittels oder Öls aus dem Motorblock 11 in drei parallelen Bahnen entsprechend der drei Leitungen 38.

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Die Baugruppe der gestapelten Platten 16 ist in einem zylindrischen Gehäuse 43 angeordnet, dessen Rand 44 mit der Außenkante der ersten Stirnplatte 39 verbunden ist. Das gegenüberliegende Gehäuseende 45 ist in einem Abstand von der Stirnplatte 40 angeordnet, so daß eine ringförmige Kammer 46 gebildet wird. Die drei Leitungen 38 münden über die Öffnungen 42 in diese ringförmige Kammer.

Die Kühlflüssigkeit wird über die bereits beschriebenen Anschlußleitungen 14 und 15 von der Kühleinrichtung des Motorblockes 11 zum Wärmetauscher und von diesem wieder abgeleitet. Bei der Durchströmung des Wärmetauschers strömt das Kühlmittel durch die erste Kammer 21 und umspült die drei ersten Leitungen 25 sowie die drei zweiten Leitungen 38, bevor es zu der Kühleinrichtung des Motorblockes 11 zurückfließt. Die Strömung durch die Kammern 21 und um die sechs Leitungen herum bewirkt eine ausgezeichnete Kühlung des Öls, welches gleichzeitig durch die dritten Kammern 26 strömt. Es ist offensichtlich, daß jede dritte Kammer 26, die einen Teil des ölkanalsystems bildet, von der ersten die Kühlflüssigkeit aufnehmenden Kammer 21 umschlossen wird.

Zur weiteren Verbesserung des Kühleffektes ist jede dritte Kammer 26 mit einem ringförmigen Strudelrad oder Turbulenzleitblech 47 versehen, welches im Detail in den Fig.8, 9 und 10 dargestellt ist. Wie die Figur 8 zeigt, ist jedes aus Metall bestehende Leitblech 47 im wesentlichen rund ausgebildet und weist eine runde Öffnung 48 auf, welche sich im wesentlichen mit dem innenliegenden Ende 27 der dritten Kammer 26 deckt, in welcher das Leitblech 47 angeordnet ist. Am Um-· fang ist jedes Leitblech 47 mit drei symmetrisch angeordneten Aussparungen 49 versehen, wobei die Aussparungen jeweils an der Außenseite einer der drei zweiten Leitungen 38 angeordnet sind.

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Wie in den Fig.9 und 10 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, besteht jedes Leitblech 47 aus einer Platte mit im Abstand zueinander angeordneten Vorsprüngen 63, die auf einer Seite über die Plattenebene 50-hinausragen, und mit weiteren Vorsprüngen 51, die über die Plattenebene 50 zur anderen Seite hinausragen, wobei einige der Vorsprünge 63 und 51 über die Flanke 52 unmittelbar miteinander verbunden sind. Bei dem abgebildeten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung sind die Vorsprünge 63 und 51 eines jeden Leitbleches 47 im wesentlichen kegeistumpfförmig ausgebildet, wobei die Spitze eines jeden Vorsprungs gegen die umhüllenden Platten 16 anliegt, wie in der Fig.4 zu erkennen ist.

Wie bereits ausgeführt wurde,, ist der e rf in dungs gemäße Wärmetauscher zum Austausch der Wärme zwischen zwei Strömungsmitteln ideal zur Kühlung von Motorschmieröl geeignet, indem die Kühlflüssigkeit des Motors unmittelbar verwendet wird. Der Wärmetauscher kann in einfacher Weise an dem Motorblock 11 befestigt werden, indem ein Ende 52a des Rohres oder der Leitung 31 einfach in den Motorblock hineingeschraubt wird, wobei das Ende mit dem rückführenden Schmierölkanal 13 in dem Motorblock fluchtet. Die Kante 44 des Kühlers übergreift dabei den anderen Schmierölkanal 12, wie in der Fig.4 zu erkennen ist und drückt gleichzeitig einen die Kanäle einschliessenden O-Ring 53 auf den Motorblock, so daß ein ölleck zwischen dem Wärmetauscher und dem Motorblock vermieden wird.

Das gegenüberliegende Ende 54 des Rohres 31 kann sich auch über den Wärmetauscher hinaus erstrecken und Befestigungsmittel aufweisen, in diesem Falle beispielsweise ein Gewinde 54, auf welches entweder ein Ölfilter 55 (siehe Fig.1) oder ein schalenförmiger Abschlußdeckel 56 (siehe Fig.2) aufgeschraubt wird. Auf dieses Rohrende ist außerdem eine Mutter 64 zur Arretierung der Wärmetauscherplatten 16 geschraubt. In jedem

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Fall fixieren der Ölfilter 55 oder der Abschlußdeekel 56 einen zweiten O-Ring 57 (siehe Fig.1 und 2), der die in die ringförmige Kammer 46 mündenden Auslässe 58 einschließt. Gleichgültig ob der Ölfilter 55 oder bloß der Abschlußdeckel 56 benutzt werden, fließt das öl aus dem Motorblock 11 heraus durch den Kanal 12 und durch die drei zweiten Leitungen 38 in parallelen Strömen durch den Wärmetauscher. Aus der Leitung strömt das Öl durch die öffnungen 42 in die Kammer 46 und von dort durch die Öffnungen 58 entweder durch den ölfilter 55 oder in den Deckel 56.

Das öl wird dann entweder von dem Filter 55 oder dem Deckel 56 in die Rohrleitung 31 geleitet um durch den Schmierölkanal 13 in den Motor zurückzukehren. Wenn das öl kalt ist und infolgedessen eine relativ hohe Viskosität besitzt, öffnet es ein Bypaßventil 60 und fließt direkt durch die Leitung 31 an den Wärmetauscherkammern 26 vorbei in den zurückführenden Schmierölkanal 13. Das Bypaßventil braucht nicht beschrieben zu werden.

Das Rohr 31 ist im Bereich der Ringsehulter 34 an seiner Innenwandung mit einem ringförmigen Ventilsitz 59 versehen, gegen welchen ein federbelastetes Ventil 60 gedrückt wird. Das Ventil 60 wird mittels einer Schraubenfeder 61 auf seinen Sitz 59 gedrückt, wobei das eine Ende der Schraubenfeder gegen das Ventil 60 und das andere Ende gegen einen Querstift 62 anliegt, der sich quer durch das Rohr 31 erstreckt. Auf diese Weise wird das Ventil 60 zwischen den öffnungen 32 und 33 in seiner Lage arretiert. *

Wenn das durch das Rohr 31 nach innen fließende Öl (siehe Pfeil 65) kalt und steif ist, übt es einen ausreichenden Druck auf das Ventil 60 aus, um dieses entgegen der Federkraft der Feder 61 zu verschieben, so daß es um das Ventil 60 herum-

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strömt und unmittelbar in den Schmierölkanal 13 fließt ohne die ölkühlungskanäle zu durchströmen. Wenn das öl jedoch ausreichend warm geworden ist und eine geringere Viskosität aufweist, wird der Druck der Feder 61 nicht überschritten, so daß das Ventil 60 schließt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt die Feder 61 das Ventil bei einem Druck von 10 psi (^B0,7 kp/cm²).

Wenn das Ventil 60 durch die Feder 61 geschlossen ist, fließt das öl radial nach außen durch die drei öffnungen 32 und durch die ersten ÖIströmungskammern 26 in die entsprechenden Kammern 23 der ersten Leitung 25. Diese vorbeschriebenen Kammern 26 liegen natürlich auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Ringschulter 34. Dann fließt das öl durch die drei ersten Leitungen 25 in die verbleibenden Ölkühlenden Kammern 26, die auf der stromabgelegenen Seite der Ringschulter 34 liegen. Von hier aus fließt das Öl radial nach innen durch die drei am Umfang des Rohres 31 angeordneten öffnungen 33 und dann axial durch den Schmierölkanal 13 in den Motor. Während der Durchströmung des Öls durch die Kammern 26, die zunächst radial nach außen und dann radial nach innen erfolgt, wird das öl durch das in der Reihe der ersten Kammern 21 strömende Kühlmittel gekühlt, wobei der Kühleffekt durch die turbulente Strömung, die von dem in jeder Kammer 26 angeordneten Turbulenzleitblech 47 erzeugt wird, wesentlich verbessert wird.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist zum Austausch der Wärme zwischen zwei strömenden Flüssigkeiten außerordentlich gut geeignet und erfordert einen geringen Platzbedarf. Durch diese Merkmale ist er besonders als Ölkühler zum Kühlen des Schmieröls eines Motors geeignet, und er kann unmittelbar auf dem Motorblock montiert werden, so daß das Schmieröl und das Kühlmittel unmittelbar aus der Maschine herausgeleitet, durch den Wärmetauscher und zurück zur Maschine geleitet werden können. Außerdem kann der ölkühler, zum Beispiel wie in

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der Fig.1 dargestellt, als Halterung für einen ölfilter dienen, so daß eine besondere Halterung für den Ölfilter nicht erforderlich ist, und wenn ein Filter verwendet wird, kann das Öl in vorteilhafter Weise durch den Filter fließen, so daß jegliche Fremdkörper ausgeschieden werden, bevor das öl durch den Kühlteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zurückströmt.

Da der Wärmetauscher das Kühlmittel unmittelbar aus dem Motor und nicht aus einem Kühler erhält, wird der Betrieb nicht durch den gewöhnlichen Motorthermostat beeinflußt, der die Strömung durch den Kühler steuert. Dieser unmittelbar von dem Motor kommende Kühlmittelstrom liefert unmittelbar nach dem Start des Motors ein warmes Kühlmittel, so daß die Viskosität des Öls sofort vermindert wird und das dünnflüssige Öl augenblicklich .und zügig durch die Kühlkanäle fließt. '

Wie aus der vorstehend ausgeführten genauen Beschreibung der Wärmetauscherkonstruktion zu entnehmen ist, besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus scheibenförmigen gruppenweise zusammengesetzten Metallteilen, von denen einige als Platten ausgebildete Teile in einem Gehäuse aufgenommen werden. Der Wärmetauscher besitzt eine. Leitung 31, die einerseits zur Montage des Wärmetauschers am Motorblock und andererseits zur Montage eines Ölfilters am Wärmetauscher dient, wenn ein solcher verwendet wird oder zur Montage eines strömungsleitenden Abschlußdeckels anstelle des Ölfilters.

In den Fig*11 - 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem das öl durch den Kühler · 110 fließt und dann durch den Ölfilter 55 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel oder durch den den Ölstrom umlenkenden Abschlußdeckel 56 des ersten Ausführungsbeispiels, wobei das zweite Ausführungsbeispiel einen zusätzlichen Bypaß

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aufweist, durch welchen das öl ungekühlt strömt, wenn keine Kühlung erforderlich ist. Dieses zweite Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist mit den gleichen Kühlmittelanschlüssen wie das erste Ausführungsbeispiel versehen, wobei diese Anschlüsse in der Fig.11 mit dem Bezugszeichen 114 und 115 bezeichnet sind. Der Zustrom des flüssigen Kühlmittels ist mit 70 und der Abstrom mit 71 bezeichnet.

Der Wärmetauscher selbst weist eine Reihe von Platten 116 auf, die aufeinanderfolgend angeordnet sind und wobei jedes Plattenpaar an den äußeren Rändern 117 und an den inneren Rändern 118 miteinander in Verbindung stehen, wie dies in der Fig.11 dargestellt ist, so daß erste Verbindungsstellen 119 gebildet werden. Jedes benachbarte Plattenpaar 116 ist in einem zweiten Bereich 120 verbunden, der innerhalb der Außenkanten liegt, und jedes Plattenpaar weist zwischen der ersten Verbindungsstelle 119 und der zweiten Verbindungsstelle 120 eine Profilierung auf, so daß erste Kammern 121 gebildet werden, wie im rechten Teil der Fig.11 zu erkennen ist. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, erhalten diese ersten Kammern 121 des dargestellten Ausführungsbeispiels Kühlmittel, welches durch das Gehäuse 143 strömt, um das durch den Wärmetauscher fließende öl zu kühlen.

Die aufeinandergestapelten Plattenpaare sind in einem dritten Bereich 117 miteinander verbunden, der außerhalb des Bereiches 120 liegt. Diese zweiten Bereiche 120 sind gegenüber den aufeinanderfolgenden Plattenpaaren seitlich versetzt, so daß eine Reihe von am Umfang angeordneten zweiten Kammern 123 gebildet wird. In diesen zweiten Bereichen sind Strömungsdurchlässe 124 vorgesehen, so daß eine die in Reihe liegenden Seitenkammern 123 verbindende Strömungsleitung 125 gebildet wird, wie dies im linken Teil der Fig.11 zu erkennen ist.

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Die aufeinanderfolgenden Plattenpaare 116 sind in Bezug auf die dritten Bereiche 117 nach innen profiliert, so daß eine Reihe von dritten Kammern 126 gebildet wird, die jeweils mit einer entsprechenden zweiten Kammer 123 verbunden sind und an ihrem inneren Ende oder den innenliegenden Rändern gegenüber vierten Kammern 136 offen sind, welche zwischen benachbarten Platten angeordnet sind, wie dies in dem rechten Teil der Fig.11 zu erkennen ist.

Diese vierten Kammern 136 weisen Mittel zur Leitung eines ersten Flüssigkeitsstromes auf, bei der dargestellten Ausführung beispielsweise Öl, welches über die Öffnungen 137 in den aneinanderangrenzenden Plattenpaaren durch eine Gruppe von dritten Kammern 126 radial nach außen geleitet wird. An den außenliegenden Teilen der dritten Kammern 126, die das öl unmittelbar aus den vierten Kammern 136 erhalten, sorgt die durch die Leitung 125 hergestellte Verbindung der zweiten Kammern 123 dafür, daß das Öl durch die zweite Gruppe der dritten Kammern 126 radial nach innen fließt, wenn es, wie in der Figur 11 dargestellt ist, die Trennwand 73 passiert hat.

Der Wärmetauscher weist außerdem Einrichtungen zur Leitung eines zweiten Flüssigkeitsstromes durch die ersten Kammern 121 auf, wobei dieser Strom bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein in dem Gehäuse 143 aufgenommenes -flüssiges Kühlmittel ist. Zur Erzielung eines Kühlmittelstromes für die zweite Flüssigkeit durch die ersten Kammern 121 ist jede Platte 160 mit einer Reihe von vorspringenden Profilteilen 86 versehen, wie dies in der Fig.12 zu erkennen ist. Diese vorspringenden Prafilteile besitzen nur eine kleine Grundfläche und. haben abgeflachte Spitzen, wobei die Spitzen voneinander angrenzenden Plattenpaaren jeweils miteinander verbunden sind, xtfie dies in der Fig.11 dargestellt ist, so daß die aufeinanderfolgenden Platten seitlich auf Abstand gehalten werden.

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Wie in der Fig.14 zu erkennen ist, bildet auf diese Weise eine Seite jeder Platte 116, in diesem Falle die linke Seite, eine Wandung für die das Kühlmittel aufnehmenden ersten Kammern 121, während die gegenüberliegende Seite eine Wandung für die das öl aufnehmenden dritten Kammern 126 bildet. Zur Bezeichnung der entsprechenden Plattenseiten sind diese Seiten in der Fig.14 mit den Bezugszeichen 121 und 126 versehen.

Wie in der Fig.11 zu erkennen ist, sind die Platten in einem Stapel angeordnet, der aus mehreren Teilen bestehen kann, in diesem Fall aus zwei Teilen, die voneinander durch eine querverlaufende Trennwand 73 getrennt sind. Diese Trennwand ist mit einer öffnung 74 versehen, die einen Teil der Strömungsleitung 125 bildet, sowie mit einer weiteren öffnung 75, die nachfolgend noch genauer beschrieben wird. In den zweiten Kammern 123 und den dritten Kammern 126 sind Turbulenzleitbleche 147 angeordnet, die den Leitblechen 47 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.

Zur Trennung der Strömungsbahn für die Kühlflüssigkeit und der Bahn der nicht gekühlten durch den Bypaß fließenden Strömung ist jede Platte 116 mit einer umlaufenden Rippe 76 versehen, welche den Teil 77 des Bypasses der Platte und die Öffnung 85, in welcher die Rohrleitung 131 aufgenommen wird, umschließt. Wenn die Platten zusammengesetzt sind, dann sind die Spitzen dieser Rippen miteinander verbunden, wie in der Fig.11 dargestellt ist, so daß der Bypaß 77 innerhalb der Rippen 76 aufgenommen und von der Strömungsbahn des zu kühlenden Öls 72, welche von den dritten Kammern 126 und den mit diesen verbundenen zweiten Kammern 123 gebildet wird, getrennt, Eine durch den Bypaß erfolgende Ölströmung ist durch den gestrichelten Pfeil 79 in Fig.11 angedeutet.

Das Gehäuse 143, durch welches das Kühlmittel 70 geleitet wird, ist mit einer Stirnplatte 145 versehen, die auf dem

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der Platte 139 gegenüberliegenden Gehäuseende angeordnet ist und einen Hohlraum 158 bildet, der Öffnungen 80 sowohl für den Ölstrom durch die Kammern als auch für den ölstrom durch den Bypaß aufweist. Fluchtend zur Öffnung 75 in der Trennwand 73 sind in den Platten eine Reihe von Öffnungen 81 angeordnet. In dem von diesen Öffnungen gebildeten Raum ist in der unteren Hälfte des Wärmetauschers eine Bypaß-Ventileinrichtung 82 angeordnet,, die der in der Fig. 4 dargestellten Einrichtung, bestehend aus dem Ventil 60, der Feder 61 und dem Querstift 62_S entspricht. Diese Bypaß-Ventileinrichtung arbeitet in gleicher Weise wie die Ventileinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und öffnet infolgedessen, wenn das Öl noch kalt ist und keine Ölkühlung erfolgen soll, so daß das Öl unmittelbar durch den Bypaß 77 in den Filter oder in den das öl umleitenden Abschlußdeckel fließen kann, wie in den Fig.1 und 2 zu erkennen ist.

Der Wärmetauscher oder Ölkühler entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel arbeitet folgendermaßen. Das Kühlmittel, zum Beispiel die Kühlflüssigkeit des Motors, zirkuliert wie beim ersten Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse 143 und den ersten Kammern 121. Wenn eine Kühlung erforderlich wird, fließt das Schmieröl durch die dritten Kammern 126 und,wie durch die Pfeile 72 in Fig.11 dargestellt ist, durch die zweiten Kammern 123. Während das öl durch diese Kammern strömt, fließt es durch die Turbulenzleitbleche 147 hindurch und um diese herum, so daß ein besserer Wärmeübergang erzielt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel strömt das öl in parallelen Bahnen durch die unterhalb der Trennwand 73 gelegenen Kühlkammern und dann entlang der Strömungsleitung 125 durch die Öffnungen 74 in der Trennwand zu der oberhalb der Trennwand gelegenen Gruppe der in der Fig.11 dargestellten Kühlkammern. Von hier fließt das öl dann durch eine in einer Stirnplatte 140 angeordnete öffnung 84 entweder

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in den Ölfilter, wie er in der Fig.1 dargestellt ist, oder in den Umlenkdeckel 56 gemäß Fig.2, wenn kein ölfilter vorgesehen ist. Das öl fließt dann in Richtung des Pfeiles 165 durch den Anschluß oder das Rohr 131 zu dem Motor zurück.

Wenn das öl noch kalt ist, so daß keine Ölkühlung erforderlich ist, wird infolge der hohen Viskosität des Öles das Ventil 82 geöffnet, so daß das Öl durch den Bypaß geleitet wird, ohne durch den Kühler selbst zu strömen, wie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Trotz der kompakten Bauweise des Wärmetauschers strömt das Öl in parallelen Kanälen radial nach außen und dann wieder radial nach innen, wobei diese Kanäle jeweils von einem Kühlmittel umströmt werden und vorzugsweise jeweils mit einem Strudelrad oder einem Turbulenzleitblech ausgestattet sind. Durch die Unterteilung des Ölstromes in zwei Bahnen wird ein hoher Wärmeübergang zwischen dem Öl und dem Kühlmittel erzielt, wobei der Druckverlust über den Wärmetauscher wegen der ziemlich kurzen Gesarutlänge des parallelen Strömungsverlaufs klein ist.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist auch für bereits vorhandene Ölfilteranordnungen verwendbar, kann schnell ausgewechselt oder repariert werden und leicht entfernt werden, wenn er gesäubert werden soll. Er ist ansprechend gestaltet und kann zusätzlich zu einem bereits vorhandenen ölkühler Verwendung finden, wenn eine größere Kühlleistung erforderlich oder erwünscht ist.

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Claims (15)

1. /fr.

   Patentansprüche

   Wärmetauscher zum Austausch der Wärme zwischen zwei "Flüssigkeiten, insbesondere Ölkühler für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Plattenpaaren in einem Stapel angeordnet ist, wobei jede Platte (16? 116) einen äußeren Rand (17, 117) und eine innenliegende Öffnung aufweist,■ die einen inneren Rand (18, 118) bildet, und daß die Platten eines jeden Plattenpaares in einem ersten an dem inneren Rand angrenzenden Bereich (19» 119) und in einem zweiten innerhalb des äußeren Randes.(17» 117) liegenden Bereich (20j 120) miteinander verbunden sind, wobei jede Platte eines Plattenpaares seitwärts gegenüber dem ersten und zweiten Bereich versetzt ist, so daß innerhalb jeden Plattenpaares eine erste Kammer (21, 121) gebildet wird, und daß die benachbarten Platten eines jeden gestapelten Plattenpaares in einem dritten außerhalb des zweiten Bereiches (20, 120) gelegenen Bereich (22_S 122) verbunden sind, wobei der zweite Bereich von aufeinanderfolgenden Plattenpaaren derart seitlich versetzt ist, daß eine Folge von am Umfang der Plattenpaare angeordneten zweiten Kammern (23, 123) gebildet wird, und daß in den zweiten Bereichen Strömungsdurchlässe (24, 124) vorgesehen sind, über welche -die zweiten Kammern (23s 123) eine Strömungsleitung bildend miteinander verbunden sind und daß die aufeinanderfolgenden Plattenpaare gegenüber den dritten Bereichen (22) seitlich nach innen versetzt sind und dadurch eine. Folge von dritten Kammern (26, 126) bilden, die an ihrem äußeren Rand in die zweiten Kammern übefcgehen und an ihrem inneren Rand offen sind, und daß eine Einrichtung (12, 31» 32, 38, 39₉ 40, 41, 46, 58) vorgesehen ist, mittels welcher ein'erster

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   Flüssigkeitsstrom radial nach außen durch die offenen, inneren Enden (27) einer ersten Gruppe der dritten Kammern (26, 126) und radial nach innen zu den offenen, inneren Enden einer zweiten Gruppe der·".dritten Kammern geleitet wird, wobei die Flüssigkeit durch die von den Kammern gebildete Leitung (25) fließt, und eine Einrichtung (14, 15) vorgesehen ist, mittels welcher eine zweite Flüssigkeit durch die ersten Kammern (21) geleitet wird.
2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Bereiche (20, 120) der Platten (16, 116j klein gehalten sind und jede Platte mehrere solcher im Abstand zueinander angeordneter zweiten Bereiche (Fig. 5) aufweist, die kreisbogenförmig über die Platte verteilt sind, so daß eine Vielzahl von bogenförmigen und im Abstand zueinander angeordneten zweiten Kammern (23» 123) gebildet wird, die jwweils über die Strömungsdurchlässe miteinander verbunden sind.
3. 3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei auf den Umfang des Plattenstapels gleichmäßig verteilt angeordnete Kammergruppen vorgesehen sind.
4. 4. Wärmetauscher, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Platten eines jeden gestapelten Plattenpaares in einem begrenzten vierten Bereich (35) miteinander verbunden sind, und daß die Verbindungsstellen der jeweiligen Plattenpaare einen Abstand voneinander aufweisen, so daß eine Folge von am Umfang angeordneten vierten Kammern (36, 136) gebildet wird, und daß in dem vierten Bereich jedes Plattenpaares Strömungsdurchlässe (37, 137) angeordnet sind, so daß eine

   zweite Strömungsleitung (38₉ 138) gebildet wird, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den ersten Flüssigkeitsstrom zuerst durch die zweite Strömungsleitung leitet, bevor die Flüssigkeit die dritten Kammern durchströmt.
5. 5» Wärmetauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten Bereiche (35) der Platten kleingehalten sind und jede Platte mehrere solcher im Abstand zueinander angeordnete vierte Bereiche aufweist, die kreisbogenförmig über die Platte verteilt sind, so daß eine Vielzahl von bogenförmigen und im Abstand zueinander angeordneten vierten Kammern (36, 136) gebildet wird, die jeweils über die Strömungsdurchlässe (37, 137) miteinander verbunden sind (Fig. 5, 12).
6. 6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei symmetrisch zueinander und symmetrisch zu den zweiten Kammern (23, 123) ausgerichtete vierte (36, 136) Kammergruppen vorgesehen sind.
7. 7. Wärmetauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede dritte Kammer (26) mit einem ringförmigen Turbulenzleitblech (47) ausgestattet ist.
8. 8. Wärmetauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Turbulenzleitblech (47) aus einer Platte mit auf beiden Plattenseiten vorspringenden und im Abstand zueinander angeordneten Profilierungen besteht (Fig. 4 oben).

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9. 9. Wärmetauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß jede vorspringende Profilierung im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die Spitze eines jeden Vorsprunges gegen eine angrenzende Platte anliegt (Fig. 4 oben).
10. 10. ¥ärmetauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Strömungsmittel aus Motorschmieröl und das zweite Strömungsmittel aus Motorkühlflüssigkeit besteht und daß ein Gehäuse (43) mit einem ersten (12, 41) zur zweiten Leitung führenden Einlaß für das erste Strömungsmittel und mit einem zweiten Auslaß zur Abführung des ersten Strömungsmittels vorgesehen ist sowie eine Einrichtung (44, 52a, 53), mittels welcher der erste Einlaß und der erste Auslaß für die ölströmung an dem Motor (11) angeschlossen sind.
11. 11. vJärmet aus eher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (34, 73) zur Unterteilung der inneren Strömungsräume in zwei benachbarte Abschnitte vorgesehen ist, wobei der eine Teil von einer ersten Baugruppe dritter Kammern und der andere Teil von einer zweiten Baugruppe dritter Kammern gebildet wird, und daß in den inneren Strömungsräumen eine Strömungsleitung (31) für das erste Strömungsmittel vorgesehen ist, die eine zu der ersten Baugruppe führende Mündung (32) aufweist, und in axialem Abstand eine zweite Mündung (33), die von der zweiten Baugruppe wegführt, und daß auf der Leitung eine Einrichtung (34, 73) zur Unterteilung der Baugruppen angeordnet ist.
12. 12. Wärmetauscher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strömungsleitung ein

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    Bypaß-Rückschlagventil (6O₅ 82) zwischen der ersten und der zweiten Baugruppe angeordnet ist, welches bei einem vorbestimmten Druck, der von der Viskosität des kalten, steifen Schmieröles abhängig ist, anspricht, so daß das öl die erste und zweite Baugruppe der dritten lammern umgeht.
13. 13. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Platten des Stapels Trenneinrichtungen (73) vorgesehen sind zur Unterteilung der aus dritten Kammern gebildeten Folge von einer aus vierten Kammern gebildeten Folgej und daß eine Einrichtung (82) zur Verbindung der vierten Kammern zu zusammenhängenden Reihen vorgesehen ist, so daß ein außerhalb der von den zweiten und dritten Kammerreihen gebildeten Strömungsbahnen verlaufender Bypaß (77) gebildet wird, und daß in dem Bypaß ein Ventil (82) angeordnet ist, das öffnet und das erste Strömungsmittel durchläßt, wenn dessen Temperatur eine vorbestimmte Temperaturgrenze unterschreitet.
14. 14. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenstapel in Baugruppen aus dritten und entsprechenden zweiten Kammern unterteilt ist, wobei die Baugruppen mittels einer Trennwand (73) voneinander getrennt sind, die Öffnungen (74, 75) aufweist, über welche die eine Leitung bildenden zweiten Kammern (123) bzw_e die den Bypaß bildenden vierten Kammern (136) miteinander verbunden sind.
15. 15. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in den zweiten (123) und dritten Kammern (126) Turbulenzleitbleche (147) angeordnet sind»

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