DE3403429C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlereinheit entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Kühlereinheiten dieser Art ist (US-PS 23 65 791; DE-GM 76 15 571) der aus dem Material der Kühlrohrwandung durch Verformung herausgetriebene Kühlflansch (vergl. Katalog 830.03- Januar 1982 der R. & G. Schmöle Metallwerke GmbH & Co.KG, D-5750 Men­ den 1 betreffend "Rippenrohre", Seiten 10, 13) mit Bezug auf seine radiale Abmessung erhebliche Toleranzen unterworfen. Dies ist unter anderem die Folge von lokalen Differenzen hinsichtlich der Fließeigen­ schaften des Metalles, zum Beispiel des Kupfers, oder der Legierung, aus welchem bzw. aus welcher das Kühlrohr gefertigt ist. Dadurch ergibt sich eine Kühlflansch-Außenkante, die nicht mehr einer abstrak­ ten Schraubenlinie folgt. Demzufolge muß sich der radiale Abstand zwischen den Leitrohren, welche den die Kühlrohr-Wendel aufnehmenden Ringraum begrenzen, sich an den maximalen radialen Abmessungen des Kühlflansches orientieren. Dies bedingt wiederum einen im Mittel ver­ hältnismäßig großen Durchflußquerschnitt für das zu kühlende Öl im Ringraum, in dem gewissermaßen verschiedene By-Pass-Kanäle zwischen der Außenkante des Kühlflansches und der Oberfläche des benachbarten Leitrohres entstehen. Dies gilt auch für an der Rohrwandung befestig­ te Flansche bzw. Rippen. Aus der GB-PS 14 03 737 ist es auch bekannt, an den in einem Gasboiler als Wärmetauscher nebeneinander angeordne­ ten linearen Rippenrohren mit wendelförmigen Kühlrippen, diametrale Randbereiche dieser Rippen etwa rechtwinklig abzubiegen, um den gegenseitigen Abstand zwischen den benachbarten, heißen, aufsteigenden Abgasen umspielten Rippenrohren zu vermindern. Bei einer solchen An­ ordnung wird jedoch eine gegenseitige Berührung der Rippenrohre strikt vermieden, um die ganze Austauscherleistung der Oberflächen der Rippen zu bewahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlereinheit der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei raumsparender und servicefreundlicher Ausbildung unter der Voraussetzung gleicher Kühlwirkung der Kühlereinheit wesentlich weniger an hochwertigem Metall, wie zum Beispiel an Kupfer, benötigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei einer solchen Ausbildung ist die erforderliche Kühlwirkung mit einem wesentlich kürzeren Kühlrohr erreichbar. Es ergibt sich eine wesentlich größere Anzahl von Windungen mit Bezug auf eine bestimmte axiale Länge der Kühlereinheit. Dank der kleineren Zwischenräume zwischen den Windungen des Kühlrohres ist im Bereich dieser Zwischenräume ein intensiverer Wärmeaustauch zu verzeich­ nen. Außerdem kann Kühlwasser eingespart werden, das durch eine zunehmende Verteuerung zu einem Kostenfaktor geworden ist. Im allgemeinen führt die effektivere Arbeitsweise der Kühlereinheit dazu, daß ein intensiverer Wärmeaustausch bei geringerem Kühlwasser- Durchsatz zu einer höheren Temperatur des die Kühlereinheit verlas­ senden Kühlwassers führt.

Zudem liegen hervorragende bauliche Voraussetzungen für ein wahlwei­ ses, einfaches, koaxiales Einfügen eines zylindrischen Filters in das innere Leitrohr gemäß den Patentansprüchen 9, 10 vor. In diesem Falle wird das zuerst gekühlte Öl gefiltert und damit von der ver­ breiteten Vorstellung (vergl. hierzu DE-GM 76 15 571; DE-PS 28 34 399) abgegangen, daß zweckmäßigerweise das heiße Öl zu filtern und erst danach zu kühlen ist. Bei einer solchen "Kaltfilterung" ist wegen der höheren Filterträgheit des gekühlten Öls eine größere Filterfläche zu wählen. Andererseits wird durch die zentrale Anord­ nung eines zu den Leitrohren koaxialen Filters eine zusätzliche Kühlwirkung erreicht, indem über das innere Leitrohr zwischen dem inneren Ringraum befindlichen Öl höhere Temperatur und dem innerhalb des inneren Leitrohres zur Filtrierung fließenden Öl geringerer Tempe­ ratur ein Wärmeaustausch stattfindet.

Der gesteigerte Wärmeaustausch in der Kühlereinheit ergibt sich aus einer intensiveren Berührung des zu kühlenden Öls mit den Oberflächen des Kühlrohres. Das Öl wird durch Verengungen zwischen den Wandungen der Leitrohre und den Kalibriersegmenten hindurchge­ preßt und entspannt sich unter Verwirbelung rhathmisch in den dank der Quersegmente ebenfalls verengten Räumen zwischen den Windungen des Kühlrohres. In diesen Räumen treten auch partielle Druckaus­ gleichsströmungen und Turbulenzen in Längsrichtung der Gänge des Kühlflansches auf, die ebenfalls den Wärmeaustausch begünstigen.

Bei einer Ausbildung entsprechend Anspruch 4 ergibt sich ein inten­ siver Kontakt zwischen den Kalibriersegmenten und dem äußeren Leitrohr und dadurch eine verstärkte Wärmeableitung über das mit Kühlrippen versehene Kühlergehäuse.

Eine Ausbildung entsprechend den Ansprüchen 5 und 6 ermöglicht ein axiales Ausziehen der Kühlrohrwendel nach Lösen der Anschlußarma­ turen und Abnahme des Gehäusedeckels.

Eine montagefreundliche Befestigung der Kühlereinheit an der Wandung der Kunststoff-Spritzgießmaschine bzw. der Arbeitsmaschine ist durch eine Ausbildung entsprechend den Ansprüchen 7 und 8 möglich.

Eine Kühler-Einheit entsprechend Anspruch 9 ist extrem raumsparend ausgebildet und mit wenigen Handgriffen für Reinigungs- oder Repara­ turzwecke zerlegbar, indem der Filtereinsatz, das innere Leitrohr und die Kühlrohrwendel nach Abnahme der Anschlußarmaturen und des Deckels je axial ausgezogen werden können. Nach Ausziehen des Filter­ einsatzes kann das in der Kühlereinheit befindliche Öl in den Tank ungehindert ablaufen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausfüh­ rungsbeispiel erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Kühlereinheit in Seitenansicht,

Fig. 2 die außen an der Wandung des Maschinenfußes einer Kunststoff-Spritzgießmaschine oder einer vergleich­ baren Arbeitsmaschine befestigte Kühlereinheit im Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 die an der Wandung befestigte Kühlereinheit nach Fig. 1 im Schnitt nach Linie III-III mit Anschluß­ block für die Zu- und Abfuhr des Öls,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus dem teilweise längsgeschnit­ tenen Kühlrohr mit einem noch nicht verformten axialen Abschnitt in vergrößerter Darstellung und

Fig. 5 das Kühlrohr im Schnitt nach Linie V-V von Fig. 4.

Wie insbesondere aus Fig. 4 unten ersichtlich, ist aus der Wan­ dung des metallenen Kühlrohres 20 entlang einer Schraubenlinie geringer Steigung ein wendelartiger Kühlflansch 20 b′ herausgetrie­ ben. Segmentartige Randbereiche (Kalibriersegmente 20 c, 20 c) dieses wendelförmigen Flansches 20 b sind derart aus der Wendelfläche etwa rechtwinklig herausgebogen, daß ihre linearen Biegekanten etwa parallel zur Symmetrieachse a-a der Kühlereinheit verlaufen. Weitere, segmentartige, zum Kühlrohr 20 diametral liegende Rand­ bereiche (Quersegmente 20 c′′) des Kühlflansches 20 b sind derart etwa rechtwinklig aus der Wendelebene herausgebogen, daß sie etwa senkrecht zur Symmetrieachse a-a der Kühlereinheit stehen. Das derart verformte Kühlrohr ist wendelförmig gewickelt und in einem Ringraum R zwischen Leitrohren 10 a und 19 e eingefügt. Dabei lie­ gen die Kalibriersegmente 20 c, 20 c′ je entlang ihrer linearen Bie­ gekante und im Mittelbereich ihrer kreisförmig gekrümmten Außen­ kante an der Leitfläche des benachbarten Leitrohres 10 a und 19 e an. Die Quersegmente 20 c′′ liegen an benachbarten Quersegmenten 20 c′′ der benachbarten Windung des Kühlrohres 20 an. Wie insbeson­ dere aus Fig. 5 erkennbar, enden die etwa senkrecht zueinander stehenden Biegekanten der Kalibriersegmente 20 und 20 c′ einerseits und die Biegekanten der Quersegmente 20 c′′ andererseits im Abstand voneinander.

Die Windungen der durch das Kühlrohr 20 gebildeten Kühlrohrwendel liegen unter radialer Vorspannung an der Leitfläche des äußeren Leitrohres 10 a an. Die mit den freien Enden des Kühlrohres 20 verlöteten Anschlußstücke 26, 29 liegen je am äußeren Leitrohr 10 a und am inneren Leitrohr 19 e an, überragen also die Kühlrohrwendel an keiner Stelle in radialer Richtung. Mit den Anschlußstücken 26, 29 verschraubbare Hohlschrauben 27 a, 30 a der Anschlußarmaturen 27, 30 für das Kühl­ wasser durchsetzen das äußere Leitrohr 10 a in radialer Richtung. Das äußere Leitrohr 10 a ist durch das Kühlergehäuse 10 gebildet. Es weist eine radial angeformte Befestigungsmuffe 10 e mit Zentrier­ ansatz 10 d auf. Letzterer dient der Anlage an einer Wandung 18 der Kunststoff-Spritzgießmaschine bzw. der Arbeitsmaschine. Ein in den Ringraum R mündender horizontaler Kanal 14 für den Zufluß des Öls steht über eine Bohrung in einem Anschlußblock 41 mit einem vertikalen Zuflußrohr 16 in offener Verbindung. Ein weiterer horizontaler Kanal 15 für den Abfluß des gekühlten Öls weist einen koaxial zur Symmetrieachse der Kühlereinheit liegende Aufnahmemuffe 10 f auf und steht über Bohrungen im Anschlußblock 41 mit einem vertikalen Abflußrohr 17 in offener Verbindung. Das Kühlergehäuse 10 ist mit parallelen Kühlrippen 10 b versehen.

Der mittels Schraube 37 am Kühlergehäuse befestigte Anschlußblock 41 hintergreift die Wandung 18.

Innerhalb des Leitrohres 19 e ist ein zylindrischer Filtereinsatz 21 angeordnet. Zwischen dem äußeren Mantel des Filtereinsatzes 21 und der inneren Fläche des Leitrohres 19 e ist ein Ringkanal K gebildet. Dieser steht derart mit dem Ringraum R in offener Verbindung, daß das gekühlte Öl über den Ringkanal K die Filter­ flächen des Filtereinsatzes von außen nach innen durchdringen kann. Das den Ringraum R gegenüber dem Ringkanal K thermisch isolierende Leitrohr 19 e ist durch einen Kunststoff-Spritzling 19 gebildet. Dieser weist einen Innenflansch 19 a mit Ausflußstutzen 19 b sowie vertikale Zentrierrippen 19 f und horizontale Abstands­ rippen 19 g auf. Der Filtereinsatz 21 ist zwischen den Abstands­ rippen 19 g und einem Deckel 11 des Gehäuses 10 der Kühlereinheit axial festgelegt. Die Befestigungsmuffe 10 e ist mit Gewindeboh­ rungen 34, 36 versehen.

Dabei ist zwischen einem Boden 21 b des Filterein­ satzes 21 und dem Innenflansch 19 a ein Schlammraum gebildet. Der Kunststoff-Spritzling 19 ist über den Innenflansch 19 a auf einer Aufnahmemuffe 10 f des Gehäuses 10 abgestützt. In die Aufnahmemuffe 10 f ragt ein unterer Abschnitt des Ausflußstutzens 19 b hinein. Der mit Mitnahmelappen 11 a sowie mit einer Halterippe 11 b versehene Gehäusedeckel 11 ist mit Hilfe eines an seinem Umfang eingebrachten Außengewindes 12 mit einem Innengewinde der Gehäusewandung 10 a verschraubbar. Zum Anziehen der Schraubverbindung dienen die Mit­ nahmelappen 11 a. Die Halterippe 11 b liegt auf dem mit By-pass-Ventil versehenen Deckel 21 a des Filtereinsatzes 21 auf.

Eine Ringdichtung 21 c schließt den Schlammraum vom Innenraum des Filters hermetisch ab. Der Zuflußkanal 14 für das Öl ist vom Ab­ flußkanal 15 durch eine Ringdichtung 19 c getrennt. Die Anschluß­ armaturen 27, 30 sind identisch aufgebaut. Ein Anschlußstück 27 b der Anschlußarmatur 27 für die Zufuhr des Kühlmediums stellt über den Mündungsabschnitt 28 a die Verbindung zwischen dem zuführenden Schlauch 28 und dem Innern der Hohlschraube 27 a her, welche mit dem Anschlußstück 26 verschraubt ist. In gleicher Weise ist bei der Anschlußarmatur 30 für den Abfluß des Kühlwasses mit Hilfe des Anschlußstückes 30 b eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hohlraum der Hohlschraube 30 a und dem Schlauch 31 für den Abfluß des Kühlwassers über den Einmüdungsabschnitt 31 a sicherge­ stellt, wobei die Hohlschrauben 27 a bzw. 30 a je mit einer Querbohrung 33 (Fig. 2) versehen sind.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Kühlereinheit über den Be­ festigungsflansch 10 e mit Hilfe von Befestigungsschrauben 35 an der Wandung 18 befestigt. Die Kühlereinheit ist mit einem in Ab­ hängigkeit vom Druck des Öls im Ringraum R arbeitenden Druckschal­ ter ausgerüstet. Das rezeptive Organ dieses Druckschalters ist über einen Verbindungskanal 39 des Gehäuses 10 in den Ringraum R eingeführt.

Schraubenförmig verlaufende Nuten 40 in der Innenwandung des Kühl­ rohres 20 führen zu einem schraubenförmigen Verlauf der Strömung im Wandbereich und damit zu einem intensiveren Wärmeaustausch.

Die Kühlereinheit arbeitet wie folgt: Das zu kühlende Öl gelangt über das vertikale Zuflußrohr 16, eine vertikale und eine horizon­ tale Anschlußbohrung im Anschlußblock 41 in den horizontalen Zu­ fuhrkanal 14, der in den Ringraum R mündet. Im Ringraum wird das Öl zwischen den Kalibriersegmenten 20 c, 20 c′ und den zwischen den Windungen des Kühlrohres verbleibenden Zwischenräumen nach oben hindurchgepreßt und gelangt nach der im Gegenstrom-Prinzip erfolgten Kühlung in den Ringkanal K, in dem es sich im wesentlichen über die gesamte äußere Mantelfläche des Kühlereinsatzes verteilen kann. Das aus dem Ringkanal durch die zylindrische Wandung des Filtereinsatzes 21 in den Filterinnenraum eindringende Öl wird beim Passieren der Wandung gefiltert und fließt über den Ausfluß­ stutzen 19 b in den Kanal 15 für den Abfluß des gefilterten und gekühlten Öls, der über einen horizontalen und einen vertikalen Bohrungsabschnitt im Anschlußblock 41 in das vertikale Abflußrohr 17 mündet.

Nach Abnahme des Deckels 11 und der Anschlußarmaturen 27, 30 können im Bedarfsfalle nacheinander der Filtereinsatz 21, der das innere Leitrohr 19 e bildende Kunststoff-Spritzling 19 und die durch das Kühlrohr 20 gebildete Wendel axial aus der Kühlereinheit herausgezo­ gen werden. Nach dem Ausziehen des am ausgebördelten Rand 19 d faßbaren Kunststoff-Spritzlings 19 kann das in der Kühlereinheit noch be­ findliche Öl unmittelbar über den Abflußkanal 15 in den Tank ab­ fließen.

Die Kühlereinheit ist bei vertikaler Symmetrieachse a-a außen an der Wandung 18 befestigt, wobei Zapfen des Anschlußblockes 41 über Zentrierbohrungen der Wandung 18 in Zentrierlöcher 38 der Befestigungsmuffe 10 e eingreifen.

Bei extrem großen Anforderungen an die Kühlwirkung bei relativ niedriger Bauweise können zwei oder drei Kühlrohrwendeln in Ringräumen R zwischen zugehörigen vier bis sechs Leitrohren ange­ ordnet sein. In diesem Falle sind die Ringräume R der Kühlrohr­ wendeln strömungstechnisch hintereinander geschaltet, so daß das zu kühlende Öl unter Wahrung des Gegenstrom-Prinzips nachein­ ander alle Ringräume R axial und in gegensätzlicher Richtung durchfließt.

Bei bekannten Kühler-Filter-Einheiten der im Oberbegriff des Anspruches 11 genannten Gattung ist in aller Regel das Filter vor den Kühlorganen angeordnet. Aus diesem Grunde ist das Filter­ gewebe durch vielfach extreme Druckänderungen im hydraulischen Kreislauf starken mechanischen Beanspruchungen unterworfen, welche die Lebensdauer des Filters herabsetzen können. Die genannten Druckschwankungen rühren von den Schaltvorgängen hydraulischer Schaltventile im hydraulischen Kreislauf her und beaufschlagen gewissermaßen das Filter unmittelbar.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend dem Anspruch 11 ist eine solche unmittelbare Beaufschlagung unmöglich, weil die in Frage stehenden abrupten Druckänderungen bereits vor dem Filter, nämlich in den Ringräumen während des Kühlprozesses, abge­ fangen werden.

Die Kühlereinheit kann überall dort mit Vorteil eingesetzt werden, wo das Öl hydraulischer Kreisläufe mit kompendiösen, unmittelbar einbaubaren Einheiten hoher Kühlleistung kostengünstig gekühlt werden muß und gegebenenfalls zur Filterung zu reinigen ist.

Claims (10)

1. Kühlereinheit zur Kühlung des im hydraulischen Kreislauf einer Kunststoff-Spritzgießmaschine oder einer vergleichbaren Ar­ beitsmaschine zur Speisung hydraulischer Antriebsvorrichtungen geförderten Öls
mit einem äußeren und einem inneren Leitrohr für das Öl,
sowie mit einem wendelförmig gewickelten, metallenen, mit An­ schlüssen für das Kühlwasser versehenen Kühlrohr, auf dessen Wandung entlang einer Schraubenlinie geringer Steigung ein wendelartiger Kühlflansch angeordnet ist, welches Kühlrohr in den Ringraum zwischen den Leitrohren eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß segmentartige zum Kühlrohr (20) diametral liegende Randbereiche (Kalibriersegmente 20 c, 20 c′) des wendelförmigen Kühlflansches (20 b) aus dessen Wendelflä­ che derart etwa rechtwinklig herausgebogen sind, daß ihre Biegekanten etwa parallel zur Symmetrieachse (a-a) der Kühler­ einheit verlaufen und an den Leitflächen beider Leitrohre (10 a, 19 e) anliegen, wobei weitere segmentartige, zum Kühlrohr (20) diametral liegende Randbereiche (Quersegmente 20 c′′) des Kühl­ flansches (20 b) derart etwa rechtwinklig aus der Wendelebene herausgebogen sind, daß sie etwa senkrecht zur Symmetrieach­ se (a-a) der Kühlereinheit stehen und an benachbarten Querseg­ menten (20 c′′) der benachbarten Windung des wendelförmig ge­ wickelten Kühlrohrs (20) anliegen.

2. Kühlereinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kalibriersegmente (20 c, 20 c′) je über ihre lineare Biege­ kante und im Mittelbereich ihrer kreisförmig gekrümmten Außen­ kante an der Leitfläche des benachbarten Leitrohres (10 a; 19 e) anliegen.

3. Kühlereinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa senkrecht zueinander stehenden Biegekanten der Kalibriersegmente (20 c, 20 c′) und der Quersegmente (20 c′′) im Abstand voneinander enden.

4. Kühlereinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der durch das Kühl­ rohr (20) gebildeten Kühlrohrwendel unter radialer Vorspannung an der Leitfläche des Leitrohres (10 a) federnd anliegen.

5. Kühlereinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den freien Enden des Kühlrohres (20) verlötete Anschlußstücke (26, 29) je am äußeren Leitrohr (10 a) undam inneren Leitrohr (19 e) anliegen.

6. Kühlereinheit nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Anschlußstücken (26, 29) verschraubbare Hohlschrau­ ben (27 a, 30 a) von Anschlußarmaturen (27, 30) für das Kühlwasser das äußere Leitrohr (10 a) radial durchsetzen.

7. Kühlereinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das das äußere Leitrohr (10 a) bildende Kühlergehäuse (10) eine radial angeformte Befesti­ gungsmuffe (10 e) mit Zentrieransatz (10 d) zur Anlage an einer Wandung (18) der Kunststoff-Spritzgießmaschine bzw. der Ar­ beitsmaschine aufweist.

8. Kühlereinheit nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß horizontale Kanäle (14, 15) für den Zufluß und für den Ab­ fluß des Öls über einen die Wandung (18) hintergreifenden Anschlußblock (41) mit einem vertikalen Zuflußrohr (16) und einem vertikalen Abflußrohr (17) in offener Verbindung stehen und daß das Kühlergehäuse parallele Kühlrippen (10 b) aufweist.

9. Kühlereinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Leitrohres (19 e) ein zylindrischer Filtereinsatz unter Bildung eines vom Mantel des Filtereinsatzes (21) begrenzter Ringkanal (K) koaxial einfügbar ist und daß der Ringraum (R) mit dem Ringkanal (K) derart in offener Verbindung steht, daß das gekühlte Öl filter­ bar ist.

10. Kühlereinheit nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (19 e) durch einen Kunststoff-Spritzling (19) gebildet ist, der einen Innenflansch (19 a) mit Ausflußstutzen (19 b) sowie vertikale Zentrierrippen (19 f) und horizontale Abstandsrippen (19 g) aufweist.