DE2826411C3

DE2826411C3 - Vorrichtung zum Wärmeaustausch mit einem an den Stirnseiten mit je einem Deckel abgeschlossenen zylindrischen Behälter

Info

Publication number: DE2826411C3
Application number: DE19782826411
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing.(Grad.) Mertens
Original assignee: R & G Schmoele Metallwerke & Co Kg 5750 Menden De GmbH
Current assignee: R & G Schmoele Metallwerke & Co Kg 5750 Menden De GmbH
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DE2826411B2; DE2826411A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem viskosen und einem nicht viskosen Medium, beispielsweise öl und Wasser, mit einem an den Stirnseiten mit je einem Deckel abgeschlossenen, zylindrischen Behälter mit einer Ein- und einer Austrittsöffnung, einem darin angeordneten ein- oder mehrlagig schraubenlinienförmig gewendelten, an seinen Enden durch den Behälterdeckel nach außen geführten Rippenrohr und einem koaxial zur Behälterachse angeordneten, die beiden Deckel miteinander verbindenden, rohrförmigen Zuganker mit nahe dem einen seiner Enden angeordneten Austrittsschlitzen.

Aus den DE-OS 15 51527 und 17 51582 sind Vorrichtungen zum Wärmeaustausch der vorstehend beschriebenen Gattung bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird der Zuganker als Eintritts- und Leitrohr für die zu kühlende bzw. zu erwärmende Flüssigkeit benutzt und besitzt deshalb an seinem nach außen geführten freien Ende einen Anschlußstutzen und nahe seinem inneren Ende Austrittsöffnungen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist zur Begrenzung der maximalen Durchflußgeschwindigkeit und Schonung des Wärmeaustauschers beim Anlaufen ein getrennter Bvnass mit einem temperatur- oder druckabhängig

gesteuerten Ventil erforderlich.

Aus der US-PS 33 92 777 ist ein Wärmeaustauscher

bekannt, in dem ein Rohr angeordnet ist, welches mittels eines Schieberventils als Bypass -benutzt werden kann.

Das Schieberventil muß aber zu diesem Zweck über eine Welle von außen betätigt werden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in dem Behälter selbst einen Bypass mit einem temperatur- und/oder druckabhängig regelbaren iü Ventil unterzubringen.

Diese Aufgabe wird durch folgende Merkmalskombination gelöst:

a) daß der Zuganker mit nahe seinem anderen Ende angeordneten Eintrittsschiitzen als Bypass zu dem

iv Strömungsweg des das Rippenrohr im Behälter umströmenden Mediums ausgebildet und

b) daß in dem Zuganker im Strömungsverlauf vor den Austrittsschlitzen ein federbelastetes Rückschlagventil angeordnet ist.

Bei einer praktischen Ausführungsform kann ein druckabhängig gesteuertes Ventil als Rückschlagventil ausgebildet sein und aus einer Schraubenfeder und einer Kugel bestehen, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Zugankers entspricht. Dabei kann die Kugel

2ϊ zwischen der Schraubenfeder und einer den Zuganker radial durchdringenden Spannhülse vorgespannt sein und in Strömungsrichtung vor den Austrittsschlitzen liegen. Die Kugel selbst wird zweckmäßig aus einem geringfügig elastischen Kunststoff hergestellt, so daß sie

«ι der Innenwand des Zugankers dichtend anliegen kann.

In einer anderen praktischen Ausführungsform kann das Rückschlagventil auch aus einer vorgespannten kleineren Kugel und einer in den Zuganker eingesetzten Kreisringscheibe mit einem Ventilsitz bestehen.

!5 Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Wärmeaustausch hat den Vorteil, daß ein bereits vorhandenes Konstruktionselement, nämlich der rohrförmig ausgebildete Zuganker als Bypass nutzbar gemacht worden ist, der in Verbindung mit dem darin

4(i angeordneten Ventil sowohl temperatur- als auch druckabhängig selbsttätig regelbar ist. Wenn das Öl kalt und damit in hoch viskosem Zustand in die Vorrichtung einströmt, ist der Druckverlust im äußeren Ringraum an den Rippenrohren vorbei so groß, daß die Kugel gegen

4^r> die Wirkung der Schraubenfeder verschoben wird und die Austrittsschlitze im Zuganker freigibt. Das Öl strömt dann über den Zuganker direkt wieder aus der Vorrichtung heraus, ohne an den Rippenrohren vorbeifließen zu müssen. Dies geschieht so lange, bis der

■ίο Druckverlust an den Rippenrohren mit der Druckkraft der Schraubenfeder gleich wird und die Austrittsschlitze verschlossen werden. Von diesem Augenblick an fließt das gesamte Öl an den Rippenrohren vorbei. Der gleiche Effekt tritt dann ein, wenn die Durchflußge-

v> schwindigkeit des Öls zu groß wird. Ein Teil des Öls strömt dann über den Bypass. Eine zusätzliche Wirkung des erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Bypass besteht in einem gewissen Dämpfungseffekt bei nicht konstanten Durchflußmengen. Insbesondere bei

w) Hydraulikanlagen können zeitlich veränderliche Druckschwankungen auftreten, die zu Druckstößen in der Vorrichtung führen. Diese werden durch das federnde Rückschlagventil gedämpft, so daß die Vorrichtung geschont wird.

h> Weitere Einzelheiten und Vorteil zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung als Ölkühler ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen. In der

Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Ölkühler im Längsschnitt;

F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 mit einer anderen Ausführungsform eines Ventils im Längsschnitt

Ein zylindrischer Behälter 1 ist mit zwei stirnseitigen Deckeln 2, 3 verschlossen, wobei der Deckel 2 mit seinem Mantel 4 verschweißt ist und d-'.-r Deckel 3 unter Zwischenlage einer Dichtung 5 abnehmbar ausgebildet ist Zwischen den beiden Deckein 2, 3 is' ein rohrförmiger Zuganker 6 angeordnet, der mit dem Deckel 2 vti schweißt ist und an seinem anderen Ende einen eingesetzten Stopfen 7 besitzt, in den ein den Deckel 3 durchdringender Spannbolzen 8 eingreift. Der Stopfen 7 greift in eine Bohrung des Deckels 3 ein und ist mit einer Dichtung 9 abgedichtet.

In dem abnehmbaren Deckel 3 sind die Eintritts- und Austrittsfittinge 10,11 eines koaxial um den Zuganker 6 herum schraubenlinienförmig gewendelten Rippenrohres 12 für das Kühlwasser befestigt.

In der Nähe der beiden Deckel 2, 3 sind im Mantel 4 des Behälters I Anschlußstutzen 13 befestigt, durch welche das zu kühlende öl an einer F.intrittsöffnung 14 eintreten, an dem Rippenrohr 12 vorbeiströmen und aus einer Austrittsöffnung 15 wieder austreten kann.

Im Bereich der Eintritts- und Austrittsöffnungen 14 und 15 sind in dem Zuganker 6 Eintrittsschlitze 16 und Austrittsschlitze 17 vorgesehen, die den Zuganker 6 als Bypass nutzbar machen. Vor den Austrittsschlitzen 17 ist in den Zuganker 6 eine Kugel 18 angeordnet, die zwischen einer Schraubenfeder 19 und einer Spannhülse 20 vorgespannt ist.

Wenn der Druckverlust des durch die Eintrittsöffnung

14 in den Behälter 1 einströmenden Öls auf seinem Weg an dem Rippenrohr 12 vorbei zur Austrittsöffnung 15 hin wegen seiner Viskosität oder seiner zu groß gewordenen Durchflußgeschwindigkeit die von der Schraubenfeder 19 auf die Kugel 18 beaufschlagte Vorspannung übersteigt, dann wird die Kugel 18 von dem im Zuganker 6 anstehenden Öldruck in Richtung zum Deckel 2 hin verschoben und gibt die Austrittsschlitze 17 frei. Danach kann das öl den Weg des geringsten Widerstandes von der Eintrittsöffnung 14 durch den Bypass des Zugankers 6 zur Austrittsöffnung

15 hin nehmen, bis der Druckverlust am Rippenrohr 12 wieder auf den Wert der Vorspannung der Schraubenfeder 19 gesunken ist. Die Schraubenfeder 19 verschiebt

dann die Kugel 18 in Richtung auf den Deckel 3, so daß diese die Austrittsschlitze 17 verschließt. Danach fließt das Öl wieder von der Eintrittsöffnung 14 ausgehend an dem Rippenrohr 12 vorbei zur Austritisöffnung 15.

Das Rückschlagventil im Zuganker 6 kann gemäß Fig.2 auch aus einer federbeiasteten Kugel 21 und einer Kreisringscheibe 22 mit einem Ventilsitz 23 bestehen. Die Kreisringscheibe 22 ist in diesem Fall an der Innenwand des Zugankers 6 befestigt. Die Kugel 21 kann dann einen kleineren Durchmesser als der Zuganker 6 besitzen. Zur Führung der Kugel 21 kaiin ein — nicht dargestellter — Stift am Deckel 2 befestigt sein.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, an Stelle des von der Kugel 18, 21 der Schraubenfeder 19 und der Spannhülse 20 oder Kreisringscheibe 22 gebildeten Rückschlagventils ein anderes temperatur- oder druckabhängig steuerbares Ventil zwischen den Eintrittsschlitzen 16 und den Austrittsschlitzen 17 im Zuganker 6 zu verwenden, welches beispielsweise auch von außen her durch den Deckel 2 hindurch gesteuert werden kann.

Bezugszeichenliste:	Behälter
1	Deckel (fest)
2	Deckel (abnehmbar)
3	Mantel
4	Dichtung
5	Zuganker
6	Stopfen
7	Spannbolzen
8	Dichtung
9	Eintriusfitting
10	Austrittsfitting
U	Rippenrohr
12	Anschlußstutzen
13	Eintrittsöffnung
14	Austrittsöffnung
15	Eintrittsschlitz
16	Austrittsschlitz
17	Kugel
18	Schraubenfeder
19	Spannhülse
20	Kugel
21	Kreisringscheibe
22	Ventilsitz
23

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem viskosen und einem nicht viskosen Medium, beispielsweise öl und Wasser, mit einem an den Stirnseiten mit je einem Deckel abgeschlossenen, zylindrischen Behälter mit einer Ein- und einer Austrittsöffnung, einem darin angeordneten ein- oder mehrlagig schraubenlinienförmig gewendelten, an seinen Enden durch den Behälterdeckel nach außen geführten Rippenrohr und einem koaxial zur Behälterachse angeordneten, die beiden Deckel miteinander verbindenden, rohrförmigen Zuganker mit nahe dem einen seiner Enden angeordneten Austrittsschlitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (6) mit nahe seinem anderen Eade angeordneten Eintrittsschlitzen (16) als Bypass zu dem Strömungsweg des das Rippenrohr (12) im Behälter (1) umströmenden Mediums ausgebildet ist und daß in dem Zuganker (6) im Strömungsverlauf vor den Austrittsschlitzen (17) ein federbelastetes Rückschlagventil (18,19) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil aus einer Schraubenfeder (19) und einer Kugel (18) besteht, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Zugankers (6) entspricht.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil mit einer den Zuganker (6) radial durchdringenden Spannhülse (20) vorgespannt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zuganker (6) eine Kreisringscheibe (22) mit einem Ventilsitz (23) angeordnet ist, dem eine Kugel (21) des Rückschlagventils anliegt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (18,21) aus Kunststoff bestehen.