EP0916816A1

EP0916816A1 - Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler mit einem eingeschlossenen Regelventil, sowie Verfahren zur Regelung des Wärmetausches

Info

Publication number: EP0916816A1
Application number: EP98120967A
Authority: EP
Inventors: Viktor Dipl.-Ing. Brost; Klaus Dipl.-Ing. Kalbacher
Original assignee: Laengerer and Reich GmbH and Co; Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 1999-05-19
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: DE19750814C2; DE19750814C5; EP0916816B1; DE59801507D1; DE19750814A1; US6182749B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und eine Regelungsverfahren, insbesondere für Ölkühler (1) des Typs mit mindestens zwei voneinander getrennten Strömungskanälen (10;11) für verschiedene Medien, die von Kanälen (2; 3) für den Zu-und Abfluß eines Mediums durchbrochen sind und mit entsprechenden Anschlüssen an diesen Kanälen und mit Kanälen (9;13) für das andere Medium sowie mit einem zum Wärmetauscher hin abgedichteten Deckel (4), der einen Strömungskanal (5) ausbildet und der mindestens ein Regelventil (6) einschließt, mit dem die temperaturabhängige Durchströmung regelbar ist. Um die Leistung des Wärmetauschers über seine Durchströmung bedarfsgerecht zu regeln, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens einer der Öl-oder Kühlmittelkanäle (2;3; 9;13) gegenüber einem Medienanschluß (7;20; 21) mit einer Aufnahme (8) versehen ist, in der das Regelventil (6) angeordnet ist und daß der das Regelventil (6) und mindestens einen weiteren der Öl- oder Kühlmittelkanäle (2;3;9;13) umfassende Deckel (4) mit mindestens einem Medienanschluß (12) ausgerüstet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß unmittelbar im Wämetauscher (1) die Temperatur eines Mediums aufgenommen wird und daß ein zum Wärmetauscher (1) gehörendes Regelventil (6) bei steigender Temperatur Öffnungsbewegungen und bei sinkender Temperatur Schließbewegungen innerhalb des Regelbereiches des Regelventiles (1) ausführt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler des Typs mit mindestens zwei voneinander getrennten Strömungskanälen für verschiedene Medien, die von Kanälen für den Zu- und Abfluß durchbrochen sind und mit entsprechenden Anschlüssen an diesen Kanälen, sowie mit einem zum Wärmetauscher hin abgedichteten Deckel, der einen Strömungskanal ausbildet und der mindestens ein Regelventil einschließt, mit dem die temperaturabhängige Durchströmung regelbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Regelungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Der so ausgebildete aus dem US-PS 4 669 532 bekannte Wärmetauscher besitzt ein auf die Öltemperatur reagierendes Regelventil als Bimetall-Element, welches oberhalb einer vorbestimmten Öltemperatur anspricht und die Strömungsöffnung für das Öl durch den Ölkühler hindurch freigibt, um das Öl zu kühlen. Unterhalb der vorbestimmten Öltemperatur strömt das Öl ohne gekühlt zu werden über einen Bypaß ab. Hierbei handelt es sich um eine seit langem bekannte Methode, die dazu beiträgt, daß das Öl sehr schnell die optimale Temperatur erreicht und daß demzufolge auch die Startphase eines mit einem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeuges schnell überwunden wird. Ferner wird damit der Verstopfung des Ölkühlers durch kaltes, zähflüssiges und zu Verklumpung neigendes Öl vorgebeugt.

Bei dem aus WO 94/29659 bekannten Wärmetauscher hat der als Plattenwärmetauscher ausgeführte Ölkühler eine angelötete Adapterplatte und eine Befestigungsplatte, in der für den zuvor beschriebenen Zweck ein auf den Öldruck ansprechendes Ventil angeordnet wurde.

Außerdem ist es bekannt mittels auf die Öl - oder auch auf die Wassertemperatur ansprechender Regelthermostate die Durchströmung des Kühlmittels durch den Ölkühler zu regeln und damit die Leistung des Ölkühlers dem Bedarf entsprechend anzupassen. Die dafür vorgesehenen Regelthermostate befinden sich gewöhnlich in den Leitungen zu oder vom Ölkühler und sind so ausgebildet, daß sie unterhalb einer vorbestimmten Temperatur den Kühlmitteldurchsatz blockieren oder bis auf einen geringen ständigen Bypaßstrom reduzieren und oberhalb des vorbestimmten Temperaturwertes den Kühlmitteldurchsatz von minimal bis maximal regeln können. Eine dafür vorgesehene Thermostatventileinheit ist Gegenstand der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 196 37 818.

Die Regelthermostate können zur weiteren Optimierung der Regelung gemäß letztgenannter Patentanmeldung und auch gemäß EP 0 787 929, so ausgebildet sein, daß der durch den Wärmetauscher leitbare Kühlmittelstrom aus rückgekühlter und nicht rückgekühlter Kühlflüssigkeit mischbar ist.

Die Anordnung der Regelthermostate in den Zu-oder Abflußleitungen -meist in separaten Gehäusen mit Anschlüssen an die Leitungen - hat entsprechend hohen Aufwand für die Regelungstechnik zur Folge und auch für die Installation beispielsweise in einem Kraftfahrzeug.

Manche Regelthermostate - auch der aus dem genannten EP - sind mit einer elektrischen Beheizung ausgestattet, die dazu geeignet ist, vorher erkennbare Betriebszustände, also beispielsweise zu erwartende hohe Leistungsanforderungen an den Ölkühler derart zu entsprechen, daß bereits vor Erreichen solcher Betriebszustände der Kühlmitteldurchsatz erhöht wird, indem durch die elektrische Beheizung am Regelthermostat eine über der eigentlichen Öl-oder Kühlmitteltemperatur liegende Temperatur eingestellt wird, die zu einer größeren Öffnung des Strömungsquerschnittes für das Kühlmittel führt. Damit werden schädliche Temperaturspitzen abgebaut, deren Entstehung darüber hinaus auch durch die relative Trägheit im Regelverhalten von Thermostaten begünstigt ist. Die elektrische Beheizung trägt dazu bei, daß die Regelung ständig innerhalb optimaler Temperaturgrenzen erfolgt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler und ein Verfahren zur Regelung der Kühlleistung zur Verfügung zu stellen, mit dem die Durchströmung des Wärmetauschers bedarfsgerecht geregelt werden kann.

Erfindungsgemäß ist bei einem Wärmetauscher der genannten Art vorgesehen, daß mindestens ein Kanal gegenüber einem Medienanschluß mit einer Aufnahme versehen ist, in der das Regelventil angeordnet ist und daß der das Regelventil und mindestens einen weiteren Kanal umfassende Deckel mit mindestens einem Medienanschluß ausgerüstet ist.

Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren sieht vor, daß unmittelbar im Wärmetauscher die Temperatur eines Mediums aufgenommen wird und daß die den Wärmetauscher durchströmende Kühlmittelmenge unmittelbar durch ein zum Wärmetauscher gehörendes Regelventil verändert wird. Das Regelventil führt innerhalb seines Regelbereiches bei steigender Temperatur Öffnungsbewegungen und bei sinkender Temperatur Schließbewegungen aus.

Durch dieses Verfahren ist die Genauigkeit der Regelung verbessert worden, weil die Temperatur genau dort - unmittelbar im Wärmetauscher - aufgenommen und unmittelbar die Kühlmittelmenge eingestellt wird, wo keine oder nur geringe Umgebungseinflüsse die Temperaturaufnahme verfälschen können. Besonders vorteilhatt ist es, wenn neben dem über die Öltemperatur gesteuerten Regelventil ein zusätzliches über die Temperatur des Kühlmittels gesteuertes Bypaßventil verwendet wird. Wenn der Wärmetauscher als Ölkühler in einem Fahrzeug eingesetzt ist, kann bei einem Kaltstart des Fahrzeuges mit dem Bypaßventil Einfluß auf die Verkürzung der Vorwärmphase ausgeübt werden, indem durch den Bypaß vorgewärmtes Kühlmittel geleitet wird. Anschließend kann das Bypaßventil geschlossen werden.

Das Regelventil und der das Ventil aufnehmende Deckel sind nach der Erfindung Teil des Wärmetauschers geworden, so daß der Wärmetauscher selbst die bedartsgerechte Durchströmung regelt. Der neue Wärmetauscher muß lediglich an die Zu-und Abströmleitungen angeschlossen werden. Das eingebaute Regelventil hat einen solchen Regelbereich, wie er für den jeweiligen Einsatzzweck erforderlich ist, so daß keine zusätzlichen Anschlüsse oder Einstellungen hinsichtlich der kühlleistungsmäßigen Regelung vorgenommen werden müssen. Somit reduziert der erfindungsgemäße Wärmetauscher darüber hinaus die Kosten für den Einbau, z.B. in ein Fahrzeug.

Es soll nach der erfinderischen Grundidee auch möglich sein, die Durchströmung des zu kühlenden Mittels zu regeln, falls dies erforderlich sein sollte.

Vorzugsweise wird jedoch die Durchströmung des Kühlmittels geregelt.

Ebenfalls nur vorzugsweise erfolgt die Regelung aufgrund der Temperatur des zu kühlenden Mediums. Die Regelung über die Öltemperatur, auf die, wie bereits angegeben, die Erfindung nicht beschränkt sein soll, hat den Vorteil, daß nur bei direkter Kühlungsanforderung der Kühlmittelstrom durch den Wärmetauscher geleitet wird. Deshalb ist der Medienanschluß an dem Deckel für das Kühlmittel vorgesehen und das Regelventil ist über die Temperatur des zu kühlenden Mittels, bzw. über die Öltemperatur geregelt, derart, daß das temperaturfühlende Organ des Regelventils sich in den Ölkanal erstreckt und das den Strömungsquerschnitt des Strömungskanals in dem Deckel für das Kühlmittel verändernde Organ des Regelventils in diesen Deckel ragte Das in den Kanal ragende Ventil hat den Vorteil, daß die Temperaturaufnahme dort in dem Kanal die Regelung genauer macht als eine Temperaturaufnahme, die an einer weiter entfernten Stelle aufgenommen wird, wo sich die Temperatur schon wieder verändert haben könnte.

Der Deckel ist ähnlich einer nach unten offenen Kappe ausgebildet und wird von oben beispielsweise auf die Deckplatte eines gehäuselosen Plattenwärmetauschers aufgesetzt und dichtet dabei mindestens um einen Ein-oder Auslauf des Kühlmittels und um das Regelventil herum nach außen ab. Die Erfindung ist nicht nur bei gehäuselosen Plattenwärmetauschern (Anspruch 6) sondern genauso vorteilhaft bei den Wärmetauschern einzusetzen, die von einem Gehäuse umgeben sind. (Anspruch 7)

Der Deckel hat in einem Ausführungsbeispiel mindestens zwei nach unten offene stutzenartige Aufnahmen, die innen mit geeigneten Dichtungen versehen und durch einen Strömungskanal verbunden sind. Eine derartige Aufnahme ist für das Regelventil vorgesehen und die andere für den Ein-oder Auslauf des Mediums. Beide stutzenartige Aufnahmen sind gleichzeitig selbst auch Strömungskanal. Ferner ist der Deckel mit einem Medienanschluß versehen.

Eine andere Ausführungsform des Deckels hat zwei Medienanschlüsse, einen Einlaß und einen Auslaß und eine dazwischen verlaufende Trennwand im Deckel, um Einlaß-Strömungskanal vom Auslaß-Strömungskanal abzuschotten. Darüber hinaus sind insgesamt mindestens drei stutzenartige Aufnahmen an der nach unten offenen Deckelseite angeordnet. Eine davon für das Regelventil, eine für den Einlaß in den Wärmetauscher und die andere für den Auslaß aus demselben.

Der Deckel besteht vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff.

Zur Befestigung des Regelventiles, beispielsweise im Ölkanal des Wärmetauschers, ist der Ölkanal gegenüber dem Medienanschluß, beispielsweise einem Anschlußstutzen, mit einer Aufnahme ausgerüstet, die ebenfalls stutzenartig ausgebildet ist. Bei einem gelöteten Wärmetauscher kann dieser Aufnahmestutzen gleich mit angelötet werden. In diesem Aufnahmestutzen ist das Regelventil abdichtend befestigt, so daß kein Öl aus dem Ölkanal in den vom Kühlmttel durchflossenen Deckel gelangen kann. Dazu besitzt das Regelventil zwei sich um den Umfang erstreckende Dichtungen. Die Dichtungen sind mit einem Abstand übereinander angeordnet - eine davon zur Kühlmittelseite hin und die andere zur zu kühlenden Medienseite (Ölseite) hin. Innerhalb dieses Abstandes ist im Aufnahmestutzen eine Durchgangsbohrung angebracht, die in Verbindung nach außerhalb des Wärmetauschers ist. Diese an und für sich bekannte Art der Abdichtung dient der Absicherung gegen Undichtigkeiten und gegen Vermischung der beiden Medien. Wenn eine der beiden genannten Dichtungen undicht werden sollte, tritt eines der Medien, beispielsweise entweder Öl oder Wasser nach außerhalb wodurch die Undichtigkeit erkannt werden kann bevor die Vermischung passiert. Wenn ein elektrisch beheiztes Regelventil, ein Regelthermostat, eingesetzt werden soll, kann die vorstehend genannte Durchgangsbohrung sehr einfach und günstig zur Führung der Heizleitung genutzt werden.

Bei einer anderen Ausführungform hat das Regelventil einen Abschnitt, der ein Außengewinde aufweist, mit dem das Regelventil in die ein Innengewinde aufweisende Aufnahme eingeschraubt ist.

Das Regelventil besitzt einen käfigartigen Teil, (Gehäusekäfig) beispielsweise in der Form eines Kegelstumpfes, das oben, an der größeren, offenen Seite vom Ventilteller verschließbar ist. Der Ventilteller ist verbunden mit dem temperaturaufnehmenden Teil, beispielsweise mit der Kolbenstange eines Wachsthermostaten und ist demzufolge entsprechend der anliegenden Temperatur stufenlos zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung bewegbar. Innerhalb des käfigartigen Teiles befindet sich eine Druckfeder, die oben am käfigartigen Teil und unten am Fußpunkt der Kolbenstange abgestützt ist. Die Öffnungsbewegung ertolgt gegen die Kraft der Druckfeder und die Schließbewegung wird durch die Druckfeder herbeigeführt oder unterstützt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann für die Regelung des Bypaßstromes ein zweites Ventil in dem Deckel integriert sein. Dieses Ventil kann mittels Bimetall oder Memoryfeder oder mittels eines Thermostaten gesteuert werden und ist so eingestellt, daß ab einer vorbestimmten Temperatur eines Mediums der Bypaßkanal vollständig geschlossen ist. Dabei ist das Regelventil über die Temperatur des zu kühlenden Mediums geregelt und das Bypaßventil über die Temperatur des Kühlmittels.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen. Ferner gehen Merkmale und Wirkungen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ebenfalls erfindungswesentlich sein könnten.

Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Plattenwärmetauscher mit Regelventil im Ölkanal
Fig. 2: Plattenwärmetauscher mit Regelventil und zusätzlichem Bypaßventil
Fig. 3: Plattenwärmetauscher mit Regelventil im Kühlmittelkanal und mit Bypaßkanal
Fig. 4: Variante zu Fig.2 mit zwei Thermostaten
Fig.5: Wärmetauscher mit Gehäuse und Regelventil
Fig. 6: Draufsicht auf Wärmetauscher, bei dem die Medien im Gegenstrom fließen
Fig. 7: Variante zu Fig. 6 mit Medienfluß im Gleichstrom

Der sogenannte gehäuselose Wärmetauscher 1 (Ölkühler) besteht in aus dem Stand der Technik bekannter Weise aus mehreren ineinandergestapelten Wärmetauscherplatten. Das Plattenpaket ist oben von einer Deckplatte 18 und unten von einer Grundplatte 18 begrenzt. Die Kanäle 2 für den Ölaustritt und 3 für den Öleintritt und die nicht gezeigten Kanäle 9 und 13 für das Kühlwasser durchbrechen den Plattenstapel. Die Ölkanäle 2 und 3 stehen mit den horizontalen Strömungskanälen 11 und die Kühlwasserkanäle 9 und 13 mit den Strömungskanälen 10 in Verbindung. Die übereinander angeordneten Strömungskanäle 10 und 11 wechseln sich ab. Am Ölaustriitt befindet sich ein Anschluß 7, der als Auslaßstutzen 19 ausgebildet ist. Am Öleintritt ist der entsprechende Einlaßstutzen mit 20 bezeichnet worden. Auf der Deckplatte 18 an dem nur herausgebrochen gezeichneten Kanal 9 für das Kühlwasser ist ein Einlaßstutzen 21 angeordnet. Der andere Kühlwasserkanal 13, der ebenfalls einen Auslaßstutzen aufweisen könnte, wurde nicht gezeichnet.

Am Kanal 2, gegenüber dem Medienanschluß 7, ist in der Deckplatte 18 eine Aufnahme 8 vorgesehen, die als Aufnahmestutzen 14 ausgebildet ist. Der bis hierher beschriebene Wärmetauscher 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als komplett gelöteter Wärmetauscher hergestellt worden.

In dem Aufnahmestutzen 14 befindet sich das Regelventil 6, ein thermostatisch geregeltes Ventil, dessen Einzelheiten weiter unten noch ausführlich beschrieben sind. Das temperaturfühlende Teil des Regelventils 6, der Thermostat 31 selbst, erstreckt sich teilweise in den Ölkanal 2, um die Öltemperatur an dieser Stelle aufnehmen zu können. Der Thermostat 31 ist von zwei Dichtungen 15 und 16 umgehen. Die Dichtung 15 dichtet nach oben, zum Kühlwasser hin ab und die Dichtung 16 nach unten, zur Ölseite. Der Aufnahmestutzen 14 hat in seiner Wandung, etwa in der Mitte zwischen den beiden Dichtungen 15 und 16, eine Durchgangsbohrung 17. Die Durchgangsbohrung 17 steht in Verbindung nach außerhalb des Wärmetauschers 1 und zwar hier in Fig. 1 wurde ein kleiner Abstand zwischen der senkrechten Begrenzungswand des Deckels 4 und der Deckplatte 18 des Wärmetauschers 1 eingehalten. Außerdem ist das Regelventil 6 selbstverständlich in nicht näher gezeigter Weise so in dem Aufnahmestutzen 14 befestigt, daß es dem Druck auf der Ölseite standhalten kann.

Der Deckel 4 in Fig. 1 hat nach unten, zur Deckplatte 18 hin zwei stutzenartige Aufnahmeöffnungen und zwar die linke stutzenartige Aufnahme 23, die das Regelventil 6 mit dem Aufnahmestutzen 14 umfaßt und die rechte stutzenartige Aufnahme 22, die den Kühlwasserkanal 9 mit dem Anschlußstutzen 21 umfaßt. Dazwischen angeordnete Dichtringe 24 und 25 sorgen für entsprechende Abdichtung nach außen. Beide stutzenartige Aufnahmen 22 und 23 dienen als Strömungskanal und stehen mit dem Strömungskanal 5 innerhalb des Deckels 4 in Verbindung. Darüber hinaus weist der Deckel 4 an der linken Seite einen Medienanschluß 12 auf, der hier als Anschlußstutzen ausgebildet ist. Unmittelbar angrenzend an diesen Anschlußstutzen befindet sich das oben bereits teilweise beschriebene Regelventil 6. In dem Thermostat 31 befindet sich eine Kolbenstange 26, die aufgrund der durch Erwärmung verursachten Ausdehnung des Stoffes innerhalb des Thermostaten 31 herausgedrückt wird. Die Kolbenstange 26 ist verbunden mit dem die Veränderung des Strömungsquerschnittes unmittelbar herbeiführenden Teil, nämlich über eine im Zentrum des rotationssymmetrischen Ventiltellers 27 angeordnete Stange 32, die als Verlängerung der Kolbenstange 26 angesehen werden kann. Am Fußpunkt der Stange 32, dort wo die Verbindung von Stange 32 und Kolbenstange 26 angeordnet ist, befindet sich das eine Widerlager für die Druckfeder 29. Stange 32, Druckfeder 29 und das genannte Widerlager sind von einem kegelstumpfförmigen Gehäusekäfig 28 eingeschlossen. Als Gehäusekäfig 28 ist auch eine solche Ausführung zu verstehen, die lediglich zwei Streben aufweist, mittels derer die obere und untere Öffnung verbunden sind. Der Gehäusekäfig 28 ist an seiner unteren kleineren Öffnung mit dem Thermostaten 31 verbunden, während die obere, größere Öffnung von dem Ventilteller 27 abgedeckt ist. Ferner besitzt die größere Öffnung einen nach innen gerichteten Rand oder dergleichen, geeignet dazu, das obere Widerlager der Druckfeder 29 zu bilden.

Um den äußeren Rand der oberen, größeren Öffnung befindet sich ein weiterer Dichtring 30, der für eine ausreichende Abdichtung zur stutzenartigen Aufnahme 23 innerhalb des Deckels 4 sorgt.

Die Arbeitsweise des Ölkühlers mit dem eingebauten Regelventil 6 ist wie folgt: Bei kaltem Öl hat das Regelventil 6 die in Fig. 1 gezeichnete Stellung, d.h. der Ventilteller 27 hält die obere Öffnung des Gehäuseskäfiges 28 geschlossen. Das Öl wird in dieser Stellung nicht gekühlt und kann sich deshalb sehr schnell auf Betriebstemperatur erwärmen.

Die Erwärmung kann nach den später folgenden Ausführungsbeispielen noch beschleunigt werden, wenn vorgewärmte Kühlflüssigkeit über einen Bypaß durch den Ölkühler geleitet wird.

Nachdem sich das Öl auf eine Temperatur erwärmt hat, die einen Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser erfordert, spricht der Thermostat 31 an und fährt den Kolben 26 aus, was dazu führt, daß der Ventilteller 27 gegen die Kraft der Druckfeder 29 nach oben bewegt wird und dabei die obere Öffnung des Gehäuseskäfiges 28 mehr und mehr freigibt, wodurch die hindurchströmende Kühlwassermenge erhöht wird.

Bei hoher Temperatur des Öles ist eine hohe Leistung des Ölkühlers erforderlich, die mittels einer hohen Kühlmittelmenge erreicht wird. Sinkt die Öltemperatur wieder auf einen niederen Wert, wird sich der Kolben 26 durch die Kraft der Druckfeder 29 wieder in Richtung Schließstellung bewegen und die Kühlmittelmenge bzw. die Kühlleistung reduzieren.

Eine beispielhafte Ausführung mit einem Bypaß 33 wurde in Fig.2 dargestellt. Um der Übersichtlichkeit zu dienen, wurden hier nur die Bezugszeichen der Bauteile angegeben, die den Unterschied zur Fig.1 ausmachen. Im Gehäusekäfig 28 sind Durchbrechungen 37 vorgesehen. Der mit 33 bezeichnete Bypaß ist als Durchgangsbohrung am oberen Ende der stutzenartigen Aufnahme 23 angeordnet. In dem gezeichneten Zustand kann bei geschlossenem Regelventil 6 vorgewärmtes Kühlwasser durch die Durchbrechungen 37 über den Bypaß 33 in den Ölkühler strömen. Mit 34 ist allgemein ein Bimetall-Element bezeichnet worden, dessen Schließteil oberhalb des Bypasses 33 angeordnet ist. Das Bimetall-Element 34 ist hier in einer separaten Öffnung 35 des Deckels 4 gelagert und mit einer geeigneten Dichtung 36 nach außen abgedichtet worden. Sollte nun für einen speziellen Einsatzfall der ständige Bypaßstrom nicht erwünscht sein oder nicht in das Gesamtkonzept einer Fahrzeugkühlung passen, kann das Bimetall-Element 34 so eingestellt sein, daß der Bypaß 33 geschlossen wird, wenn sich das Regelventil 6 dem maximalen Öffnungsgrad nähert.

Die Art der Bypaßausbildung mit dem Bimetall-Element 34 ist nur als beispielhaft zu betrachten.

Jede andere, den Zweck erfüllende Ausführung könnte hier zum Einsatz kommen. Auch die Zusammenwirkung von mittels Öltemperatur gesteuertem Regelventil 6 und mittels Wassertemperatur gesteuertem Bimetall-Element 34 kann den Bedürfnissen angepaßt werden. Um den Bypaßstrom beispielsweise nur als Aufheizstrom für sehr kaltes Öl oder als Auftaustrom zu nutzen, ließe sich das Bimetall-Element 34 so einstellen, daß der Bypaß schon bei relativ niedrigen Temperaturen geschlossen wird.

Ebenfalls nur das Prinzip einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist beispielsweise in Fig. 4 dargestellt worden, bei der ein zweiter Thermostat 39 zum Einsatz kommt, der hier in dem nach unten abgedichteten Raum 38 zwischen den beiden stutzenartigen Aufnahmen 22 und 23 angeordnet wurde. Der Raum 38 hat eine Einströmöffnung 40 und eine Ausströmöffnung 41. Durch die Einströmöffnung 40 kann das Kühlmittel einströmen und den Thermostaten 39 aktivieren. Der Thermostat 39 sperrt die Ausströmöffnung 41 entsprechend der eingestellten Kühlmitteltemperatur ab.

In Fig. 3 wurde eine Variante dargestellt, bei der sich das Regelventil 6 im Kühlmittelkanal 9 befindet, also eine nach der Temperatur des Kühlmittels gesteuerte Variante. Hier ist es von Vorteil, wenn ein ständig geöffneter Bypaß 33 vorgesehen wird, der neben seiner bereits beschriebenen Zweckbestimmung dazu dient, daß der Thermostat 31 ständig von einem Kühlwasserstrom umströmt wird. Das Kühlwasser strömt durch den Medienanschluß 12 ein, gelangt durch den Bypaß 33 und über den Strömungskanal 5 zum Anschlußstutzen 21, weiter in den Kanal 13 und über den Kanal 9 zum Wasserauslaß. Auf der Ölseite wurde hier nur der Anschlußstutzen 7 und ein Teil des Kanales 2 (herausgebrochen) dargestellt. Bemerkt werden soll noch, daß hinsichtlich der Abdichtung des Regelventiles 6 in der Aufnahme 8 eine billigere Variante angewendet werden könnte, weil beidseitig der Dichtung Kühlwasser strömt.

Fig. 5 zeigt einen Wärmetauscher 1 bekannten Typs mit einem Gehäuse 42, an dem die Erfindung verwirklicht ist. Der Wärmetauscher 1 hat einen Öleintritt (Medienanschluß 20) und einen Ölaustritt (Medienanschluß 7) an einer Seite. Der Öleintritt ist am Kanal 3 angeschlossen und der Ölaustritt am Kanal 2. Beide Kanäle 2; 3 durchbrechen die horizontalen Strömungskanäle 11 für das Öl und stehen mit diesen in Verbindung. Die Strömungskanäle 10, die dazwischen angeordnet sind (nicht gezeigt) sind für das Kühlmittel gedacht, die mit den Kanälen 9 und 13 in Verbindung sind, die durch das Gehäuse 42 gebildet werden. Dieses Gehäuse 42 umfaßt den gesamten Wärmetauscher 1 und weist einen Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen für das Kühlmittel auf, die beide das Bezugszeichen 21 haben. Im Kanal 2 befindet sich das Regelventil 6 und ist in bereits beschriebener Art befestigt. Der Deckel 4 weist einen Kühlmittelanschluß 12 auf, schließt den Strömungskanal 5 ein und hat die stutzenartige Aufnahme 22, die den Einlaßstutzen 21 für das Kühlmittel aufnimmt und die stutzenartige Aufnahme 23, die das Regelventil 6 aufnimmt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen das Prinzip verschiedener Varianten hinsichtlich der Anordnung der Ein-und Auslässe und deren Verbindung durch den Deckel 4 in der Draufsicht. In Fig. 7 ist der Deckel 4 etwa diagonal über dem Wärm etauscher 1 angeordnet und schließt den Ölkanal 2 und den Kühlmittelkanal 13 ein. Das Regelventil 6 wurde im Ölkanal 2 angeordnet. Wie vorne bereits angegeben, könnte sich das Regelventil 6 auch im Ölkanal 3 befinden. Die Anordnung im Ölkanal 2, der der Auslaßkanal ist, hat den Vorteil, daß die dort vorhandene Temperatur in vielen Fällen den wichtigsten Parameter darstellt. Angedeutet ist eine Memory-Feder 34 und eine Bypaßbohrung 33.

Eine Memory-Feder hat gegenüber dem Bimetall-Element den Vorteil, daß damit innerhalb enger Temperaturgrenzen zwischen

zu" und auf" geschaltet werden kann. Die Fig. 6 unterscheidet sich lediglich dadurch von der Fig. 7, daß der Ölkanal 2 und der Kühlmittelkanal 13 nicht diagonal gegenüberliegen sondern in benachbarten Eckbereichen angeordnet sind. Dadurch strömen in Fig. 7 Kühlmittel und Öl im Gleichstrom und in Fig. 6 im Gegenstrom.

Eine Reihe anderer Anschlußvarianten sind möglich und hängen von den örtlichen Einbauzwängen ab.

Nicht extra dargestellt, aber anhand der Fig. 6 und 7 gut verständlich, wurde die vorne genannte Variante, bei der der Deckel 4 neben dem Medienanschluß 12 für den Einlaß einen weiteren Medienanschluß 12 für den Auslaß des Kühlmittels aufweist. In diesem Fall wäre dann der Deckel 4 so ausgebildet, daß er auch noch den Kühlmittelkanal 13 einschließt und würde ein Schott aufweisen, um beide Seiten voneinander zu trennen.

Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscher
2: Ölkanal (Austritt)
3: Ölkanal (Eintritt)
4: Deckel
5: Strömungskanal
6: Regelventil
7: Medienanschluß (Öl)
8: Aufnahme
9: Kühlmittelkanal (Eintritt)
10: horizontaler Strömungskanal (Kühlmittel)
11: horizontaler Strömungskanal (Öl)
12: Medienanschluß am Deckel (4)
13: Kühlmittelkanal (Austritt)
14: Aufnahmestutzen
15: Dichtung, oben
16: Dichtung, unten
17: Durchgangsbohrung
18: Deck-und Grundplatte
19: Anschlußstutzen, Ölauslaß
20: Anschlußstutzen, Öleinlaß
21: Anschlußstutzen, Kühlmitteleinlaß
22: eine stutzenartige Aufnahme im Deckel (4)
23: zweite stutzenartige Aufname im Deckel (4)
24: eine Dichtung
25: andere Dichtung
26: Kolbenstange
27: Ventilteller
28: Gehäusekäfig
29: Druckfeder
30: weitere Dichtung
31: Thermostat, temperaturaufnehmender Teil
32: Stange
33: Bypaß
34: Bimetall-Element oder Memory-Feder
35: Öffnung
36: Dichtung
37: Durchbrüche im Gehäusekäfig
38: Raum
39: Thermostat
40: Einströmöffnung
41: Ausströmöffnung
42: Gehäuse

Claims

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler (1) des Typs mit mindestens zwei voneinander getrennten Strömungskanälen (10;11) für verschiedene Medien, die von Kanälen (2; 3) für den Zu- und Abfluß eines Mediums durchbrochen sind und mit entsprechenden Anschlüssen an diesen Kanälen und mit Kanälen (9;13) für das andere Medium sowie mit einem zum Wärmetauscher hin abgedichteten Deckel (4), der einen Strömungskanal (5) ausbildet und der mindestens ein Regelventil (6) einschließt, mit dem die temperaturabhängige Durchströmung regelbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Öl-oder Kühlmittelkanäle (2;3; 9;13) gegenüber einem Medienanschluß (7;20; 21) mit einer Aufnahme (8) versehen ist, in der das Regelventil (6) angeordnet ist und daß der das Regelventil (6) und mindestens einen weiteren der Öl-oder Kühlmittelkanäle (2;3;9;13) umfassende Deckel (4) mindestens einen Medienanschluß (12) aufweist.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) mit dem temperaturfühlenden Teil (31) in den Ölkanal (2 oder 3) oder in den Kühlmittelkanal (9) ragt, daß der die Größe des Strömungsquerschnittes des Strömunskanales (5) für das Kühlmittel regelnde bzw. sich bewegende Teil innerhalb des Deckels (4) angeordnet ist und daß der Deckel (4) mindestens einen Anschluß (12) für das Kühlmittel aufweist und mindestens einen weiteren Kühlmittelkanal (13) umfaßt.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch geklennzeichnet, daß der Deckel (4) zum Wärmetauscher (1) hin mit stutzenartigen Aufnahmen (22;23) ausgebildet ist.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) einen Medienanschluß (12) und einen weiteren Medienanschluß sowie eine dazwischen angeordnete Schottwand aufweist und zum Wärmetauscher (1) hin neben den stutzenartigen Aufnahme (22;23) für das Regelventil (6) und den Kanal (9) noch eine weitere stutzenartige Aufnahme für den Kanal (13) umfaßt.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (8) als Aufnahmestutzen (14) am Wärmetauscher (1) angelötet ist.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) als gehäuseloser Plattenwärmetauscher mit ineinandergestapelten und getrennte horizontale Strömungskanäle (10;11) bildende Wämetauscherplatten aufgebaut ist, der unten und oben von einer Grund-bzw. Deckplatte (18) abgeschlossen ist und mit den Plattenstapel durchsetzenden, mit den Strömungskanälen (10 oder 11) in Verbindung stehenden Kanälen (2;3;9;13) die Medienanschlüsse(19;20;21) aufweisen.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) von einem Gehäuse (42) umgeben ist, das die Kanäle (9;13) ausbildet, an denen der Zulauf und der Ablauf für das eine Medium angeordnet ist, welches durch die Strömungskanäle (11) strömt, die zwischen den Strömungskanälen (10) für das andere Medium angeordnet sind, die von den Kanälen (2;3) durchbrochen werden und in Strömungsverbindung stehen.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Regelventil (6) aufnehmende Aufnahme (8) innerhalb einer der Öl- oder Kühlmittelkanäle (2;3; 9;13) ausgebildet ist.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) die Leistung des Wärmetauschers (1) regelt.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) in dem Aufnahmestutzen (14) mit zwei übereinander angeordneten Dichtungen (15;16) versehen ist und daß im Aufnahmestutzen (14) eine zwischen den Dichtungen (15;16) angeordnete Duchgangsbohrung (17) vorgesehen ist, die den Raum zwischen den Dichtungen mit der Außenseite des Wärmetauschers (1) verbindet.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) einen mit einen Außengewinde versehenen Abschnitt aufweist und in die mit einem Innengewinde versehene Aufnahme (8) eingeschraubt ist.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) aus einem Thermostaten (31) besteht, der mit einem kegelstumpfförmigen Gehäusekäfig (28) verbunden ist, in den die Kolbenstange (26) hineinragt, die über eine Stange (32) mit dem Ventilteller (27) gekoppelt ist und daß eine Druckfeder (29) innerhalb des Gehäusekäfiges (28) angeordnet ist, die oben im Gehäusekäfig (28) und unten, am Ende der Stange (32), abgestützt ist.
Wärmetauscher, insbesonder Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Deckels (4) ein Bypaß (33) mit einem Bypaßventil (34) angeordnet ist, welches von der Temperatur des Kühlmittels gesteuert ist und daß das Regelventil (6) von der Öltemperatur gesteuert ist.
Verfahren zur Regelung der Kühlleistung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ölkühlers, bei dem die den Wärmetauscher durchströmende Kühlmittelmenge in Abhängigkeit von der Temperatur eines Mediums verändert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Leistungsregulierung des Wärmetauschers (1) derart erfolgt, daß unmittelbar im Wärmetauscher (1) die Temperatur eines Mediums aufgenommen wird und daß ein zum Wärmetauscher (1) gehörendes Regelventil (6) bei steigender Temperatur Öffnungsbewegungen und bei sinkender Temperatur Schließbewegungen innerhalb des Regelbereiches des Regelventiles (1) ausführt.
Verfahren zur Regelung der Kühlleistung, nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) über die Temperatur des Öles und ein weiteres Bypaßventil (34) über die Temperatur des Kühlmittels gesteuert wird.
Verfahren zur Regelung der Kühlleistung, nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel gesteuerte Bypaßventil (34) geschlossen wird, wenn die Vorwärmphase des Öles abgeschlossen ist.