EP0916816B1

EP0916816B1 - Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler mit einem eingeschlossenen Regelventil, sowie Verfahren zur Regelung des Wärmetausches

Info

Publication number: EP0916816B1
Application number: EP98120967A
Authority: EP
Inventors: Viktor Dipl.-Ing. Brost; Klaus Dipl.-Ing. Kalbacher
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2001-09-19
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: DE19750814C5; DE19750814A1; EP0916816A1; DE59801507D1; DE19750814C2; US6182749B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Regelungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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 zur Verklumpung neigendes Öl vorgebeugt.
In der WO 97/00415 befindet sich der Bypaß innerhalb des Wärmetauschers und zwar in seinen außen liegenden Kanälen. Die Temperatur des zu kühlenden Mittels wird gemessen. Bei Kühlungsbedarf wird das Mittel durch die Kanäle geleitet, um es zu kühlen. Unterhalb einer eingestellten Temperatur fließt das Mittel durch den Bypaß.
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 ist.
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 zusätzlichen Anschlüssen - 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 einer der Zu - oder Abflußkanäle eines Mittels gegenüber seinem Anschluß mit einer Aufnahme versehen ist, in der das aus einem temperaturfühlenden Teil und einem bewegbaren Teil bestehende Regelventil angeordnet ist und daß der das Regelventil und mindestens einen weiteren der Zu - oder Abflußkanäle des anderen Mittels umfassende Deckel mindestens einen Medienanschluß aufweist, wobei die Größe des Strömungsquerschnitts des Zusatzkanals mittels des Regelventils veränderbar ist, so daß der Durchsatz zwischen dem Medienanschluß und dem weiteren Zu - oder Abflußkanal des anderen Mittels regelbar ist.
Das Verfahren zur Regelung eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ölkühlers, bei dem die Durchströmung des Wärmetauschers in Abhängigkeit von der Temperatur eines Mittels verändert wird, die innerhalb des Wärmetauschers aufgenommen wird, sieht erfindungsgemäß vor, daß
eine Leistungsregulierung des Wärmetauschers derart erfolgt, daß unmittelbar im Wärmetauscher die Temperatur des zu kühlenden Mittels (Öl) aufgenommen wird und daß ein zum Wärmetauscher gehörendes Regelventil bei steigender Temperatur Öffnungsbewegungen und bei sinkender Temperatur Schließbewegungen innerhalb des Regelbereiches des Regelventiles ausführt, wodurch die den Wärmetauscher durchströmende Menge des Kühlmittels geregelt wird
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 vorteilhaft 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 bedarfsgerechte 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 Mittels. 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 Zusatzkanals in dem Deckel für das Kühlmittel verändernde Organ des Regelventils in diesen Deckel ragt. 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 stattfindet, an der 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 der Zu - oder Abflußkanäle des Kühlmittels und um das Regelventil herum nach außen ab. Die Erfindung ist nicht nur bei gehäuselosen Plattenwärmetauschern (Anspruch 6) sondern genau so 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 den Zusatzkanal verbunden sind. Eine derartige Aufnahme ist für das Regelventil vorgesehen und die andere für den Zu - oder Abflußkanal des Mittels. Beide stutzenartige Aufnahmen sind gleichzeitig selbst auch Zusatzkanal. 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-Zusatzkanal vom Auslaß-Zusatzkanal 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 Anschluß, 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 Kühlmittel 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 Mittel, 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 der ein Innengewinde aufweisenden 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 erfolgt 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 Mittels der Bypaßkanal vollständig geschlossen ist. Dabei ist das Regelventil über die Temperatur des zu kühlenden Mittels geregelt und das Bypaßventil über die Temperatur des Kühlmittels.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen. Femer 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 Zu - und Abflußkanäle 2, 3 für den Ölaustritt und den Öleintritt und die nicht gezeigten Zu - und Abflußkanäle 9 und 13 für das Kühlwasser durchbrechen den Plattenstapel. Die genannten Kanäle 2 und 3 für das Öl stehen mit den horizontalen Strömungskanälen 11 und die Kanäle 9 und 13 für das Kühlwasser sind mit den Strömungskanälen 10 in Verbindung. Die übereinander angeordneten Strömungskanäle 10 und 11 wechseln sich ab. Am Ölaustritt 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 Anschluß 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 umgeben. 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 Zusatzkanal 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 benachbarte 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 Zusatzkanal 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 (Anschluß 20) und einen Ölaustritt (Anschluß 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 Zusatzkanal 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.

Claims

Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler (1) des Typs mit mindestens zwei voneinander getrennten Strömungskanälen (10;11) für ein Kühlmittel und ein zu kühlendes Mittel, die von Zu - und Abflußkanälen (2; 3) eines Mittels durchbrochen sind und mit entsprechenden Anschlüssen (7; 20; 21) an diesen Zu - und Abflußkanälen und mit Zu - und Abflußkanälen (9;13) für das andere Mittel sowie mit einem zum Wärmetauscher hin abgedichteten Deckel (4), der einen Zusatzkanal (5) ausbildet und der mindestens ein Regelventil (6) einschließt, mit dem die temperaturabhängige Durchströmung in einem der Strömungskanäle (10; 11) regelbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Zu - oder Abflußkanäle (2; 3;) eines Mittels gegenüber seinem Anschluß (7;20; 21) mit einer Aufnahme (8) versehen ist, in der das aus einem temperaturfühlenden Teil (31) und einem bewegbaren Teil (27) bestehende Regelventil (6) angeordnet ist und daß der das Regelventil (6) und mindestens einen weiteren der Zu - oder Abflußkanäle (9;13) des anderen Mittels umfassende Deckel (4) mindestens einen Medienanschluß (12) aufweist, wobei die Größe des Strömungsquerschnitts des Zusatzkanals (5) mittels des Regelventils (6) veränderbar ist, so daß der Durchsatz zwischen dem Medienanschluß (12) und dem weiteren Zu - oder Abflußkanal (3; 13) des anderen Mittels regelbar ist.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) mit dem temperaturfühlenden Teil (31) in den Zu-oder Abflußkanal (2 oder 3) für das zu kühlende Mittel ragt, daß der die Größe des Strömungsquerschnittes des Zusatzkanales (5) für das Kühlmittel regelnde bzw. sich bewegende Teil innerhalb des Deckels (4) angeordnet ist und daß der Medien anschluß (12) am Deckel (4) sowie der weitere von demselben umfaßte Zu - oder Abflußkanal (9; 13) für das Kühlmittel vorgesehen sind.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 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 einen Zu - oder Ablaufkanal (9) noch eine weitere stutzenartige Aufnahme für den anderen Zu - oder Ablaufkanal (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 Zu-oder Abflußkanälen (2;3;9;13), die Anschlüsse (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 Zu - oder Abflußkanäle (9;13) für das eine Mittel ausbildet, welches durch die Strömungskanäle (11) strömt, die zwischen den Strömungskanälen (10) für das andere Mittel angeordnet sind, die von Zu - und Abflußkanälen (2;3) durchbrochen sind und in Strömungsverbindung-stehen.
Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Regelventil (6) aufnehmende Aufnahme (8) innerhalb eines Zu - oder Abflußkanalsle (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 Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (6) einen mit einem 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 eines Wärmetauschers, insbesondere eines Ölkühlers, bei dem die Durchströmung des Wärmetauschers (1) in Abhängigkeit von der Temperatur eines Mittels verändert wird, die innerhalb des Wärmetauschers aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistungsregulierung des Wärmetauschers (1) derart erfolgt, daß unmittelbar im Wärmetauscher (1) die Temperatur des zu kühlenden Mittels (Öl) 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, wodurch die den Wärmetauscher (1) durchströmende Menge des Kühlmittels geregelt wird
Verfahren zur Regelung, nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bypaßventil (34) über die Temperatur des Kühlmittels gesteuert wird.
Verfahren zur Regelung, nach Anspruch 15, wobei der Wärmetauscher als Ölkühler in einem Kraftfahrzeug eingesetzt ist und das Öl beim Kaltstart des Motors vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (34) geschlossen wird, wenn die Vorwärmphase des Motors abgeschlossen ist.