(19) |
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(11) |
EP 2 295 916 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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20.09.2017 Patentblatt 2017/38 |
(22) |
Anmeldetag: 26.07.2010 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Stapelscheiben-Kühler, Verwendung des Stapelscheiben-Kühlers und Brennkraftmaschine
mit einem Stapelscheiben-Kühler
Stacked plate cooler, use of same and combustion engine with a stacked plate cooler
Refroidisseur à empilement de plaques, utilisation du refroidisseur à empilement de
plaques et moteur à combustion interne doté d'un refroidisseur à empilement de plaques
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
29.07.2009 DE 102009035239
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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16.03.2011 Patentblatt 2011/11 |
(73) |
Patentinhaber: MAHLE Behr GmbH & Co. KG |
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70469 Stuttgart (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Brunner, Steffen
71554, Weissach im Tal (DE)
- Pfeffer, Johannes
70374 Stuttgart (DE)
- Emrich, Karsten
70599, Stuttgart (DE)
- Dogan, Aydin
70376, Stuttgart (DE)
- Baumann, Uwe
70197, Stuttgart (DE)
- Wolf, Jürgen
71083, Herrenberg (DE)
- Kiesel, Andreas
70327, Stuttgart (DE)
- Funder, Jochen
74399, Walheim (DE)
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(74) |
Vertreter: Grauel, Andreas et al |
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Grauel IP
Patentanwaltskanzlei
Wartbergstrasse 14 70191 Stuttgart 70191 Stuttgart (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A1-102004 003 790 DE-A1-102010 001 828
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DE-A1-102007 030 563 JP-A- 2008 045 477
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Stapelscheiben-Kühler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung des Stapelscheiben-Kühlers als Ölkühler.
Die Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine mit einem Stapelscheiben-Kühler.
[0002] Stapelscheiben-Kühler der eingangs genannten Art sind beispielsweise als Ölkühler
aus
EP 0 623 798 A2 bekannt. Bei solchen Bauarten bildet die unterste der wannenförmigen Platten im Hinblick
auf die Festigkeit das schwächste Glied. Ölkühler dieser Art werden im Allgemeinen
mit der Grundplatte beispielsweise unmittelbar an einem Motorblock einer Brennkraftmaschine
befestigt und sind daher im Betrieb des Motors vergleichsweise hohen Querbeschleunigungskräften
unterworfen. Insbesondere die unterste der Anzahl von wannenförmigen Platten ist der
Gefahr ausgesetzt, sich im Betrieb zu verformen, sodass im schlimmsten Fall die Wirkungsweise
des Kühlers in Frage gestellt ist. Wünschenswert ist es deswegen, die Stabilität eines
Stapelscheiben-Kühlers, insbesondere im unteren Bereich, und eine gesicherte Funktionsweise
zu gewährleisten.
[0003] In
DE 197 112 58 C2 der Anmelderin ist dazu ein Stapelscheiben-Ölkühler beschrieben, welcher zwischen
der Grundplatte und der untersten Platte eine Verstärkungsplatte vorsieht, welche
mit einem den Rand der untersten Platte einfassenden Bord versehen ist.
[0004] Diese Lösung hat sich als besonders sicher erwiesen, lässt sich jedoch noch verbessern
Ein Stapelscheiben-Kühler gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus
DE 10 2007 030563 A1 bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stapelscheiben-Kühler anzugeben, welcher
vergleichsweise vereinfacht herstellbar ist und dennoch eine ausreichende Stabilität
aufweist. Insbesondere soll ein Stapelscheiben-Kühler im Bereich der untersten Platte
und der Grundplatte vergleichsweise vereinfacht herstellbar sein und dennoch eine
ausreichende Stabilität aufweisen. Weiter soll eine vorteilhafte Verwendung des Stapelscheiben-Kühlers
und eine vorteilhafte Brennkraftmaschine mit einem Stapelscheiben-Kühler angegeben
werden.
[0005] Betreffend den Stapelscheiben-Kühler wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem
Stapelscheiben-Kühler der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die
Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind.
[0006] Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine wannenförmige Platte des Stapelscheiben-Kühleis,
sowohl hinsichtlich Belastungen vom Inneren als auch vom Äußeren des Kühlers, im Übergangsbereich
zu ihrem hochstehenden Rand vergleichsweise anfällig ist. Aufgrund der mit dem Rand
ineinander liegend, auf Abstand gestapelten Platten des Stapelscheiben-Kühlers stützt
sich die Mehrzahl der Platten gegenseitig. Die Erfindung hat erkannt, dass das oben
genannten Problem insbesondere im Bereich der untersten Platte, am Übergang zur Grundplatte
auftritt, da eine darunterliegende wannenförmige Platte - wie im oberen Bereich des
Stapeischeiben-Kühlers - fehlt. Andererseits hat die Erfindung erkannt, dass eine
Verstärkungsplattewie im Stand der Technik - grundsätzlich eingespart werden kann,
wenn die Grundplatte als solche in verbesserter Weise ausgeführt ist. Dementsprechend
sieht das Konzept der Erfindung vor, dass eine unterste der Anzahl von wannenförmigen
Platten unmittelbar auf der Grundplatte befestigt ist. Dadurch wird eine Verstärkungsplatte
eingespart - dies vereinfacht sowohl den Herstellungsprozess als auch die Kosten des
Herstellungsprozesses sowie die Kosten des Stapelscheiben-Kühlers. Die gemäß dem Konzept
der Erfindung ausgebildete Grundplatte weist in der Grundplattenhauptebene eine Vertiefung
auf, wobei die unterste Platte in der Vertiefung eingesetzt und mittels einer Fügeverbindung
gefügt ist. Die Erfindung hat erkannt, dass eine Grundplatte eine ausreichende Stärke
aufweist, um zusätzlich mit einer Vertiefung versehen werden zu können, ohne die Funktion
der Grundplatte zu beeinträchtigen. In überraschender Weise nutzt die Erfindung somit
die Funktion der Grundplatte in synergetischer Weise als Halterung des Stapelscheiben-Kühlers
und auch als Stütze der untersten Platte, insbesondere im Bereich des hochstehenden
Randes.
[0007] Der Stapelscheiben-Kühler als solcher ist zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid
und einem zweiten Fluid ausgelegt. Bei einem vorteilhaften Öikühler ist das erste
zu kühlende Fluid ein Öl, vorzugsweise ein Motoröl einer Brennkraftmaschine oder dergleichen.
Das zweite kühlende Fluid ist vorteilhaft ein Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser
oder dergleichen. Der Kern des Wärmetauschers wird durch die Anzahl von wannenförmigen
Platten zur voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des ersten und zweiten
Fluids gebildet, wobei eine Anzahl von dem ersten und zweiten Fluid durchströmbaren
Strömungskanälen durch die benachbarten Hohlkammern der auf Abstand gestapelten und
gefügten Platten gebildet sind. Der Kern des Wärmetauschers kann in einem Gehäuse
angeordnet sein. In dieser Form ist vorteilhaft ein Wärmetauscher-Block des Stapelscheiben-Kühlers
mit Anschlüssen für das erste Fluid und das zweite Fluid zur Führung derselben, vorteilhaft
in abwechselnder Reihenfolge von benachbarten Strömungskanälen ausgeführt.
[0008] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen
und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept
im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
[0009] Die unterste Platte der Anzahl von wannenförmigen Platten hat einen Boden mit einer
je nach Bedarf gestalteten Bodenkontur Die Bodenkontur bildet dabei im Wesentlichen
die äußere Berandung der Platte. Entsprechend hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
dass die Bodenkontur passgenau einer Kontur der Vertiefung in der Grundplatte entspricht.
Die Platte wird somit durch die Vertiefungsränder bereits sitzgenau gehalten. Die
unterste Platte hat einen Boden, welcher- im Querschnitt - in einem Krümmungsradius
in den hochstehenden Rand übergeht. Es wurde erkannt, dass im Bereich des Krümmungsradius
zwischen einer Außenkante der untersten Platte und einer Vertiefungsoberfläche der
Vertiefung der Grundplatte ein Zwischenraum besteht, wenn die unterste Platte in die
Vertiefung eingesetzt ist. Das Konzept sieht vor, dass eine Fügeverbindung zur Befestigung
der untersten Platte in dieser Postition genutzt wird, um die unterste Platte - im
Bereich des Krümmungsradius und bis in den Bereich des hochstehenden Randes - zu stabilisieren.
Indem. der Zwischenraum mit einem Fügemittel der Fügeverbindung gefüllt ist. Es hat
sich gezeigt, dass dies - in Aufsicht -- in einem Radiusbereich der Bodenkontur sinnvoll
ist. Mit Vorteil versehen ist eine Fügeverbindung im Radiusbereich angeordnet.
[0010] In weiter bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass ein Fügemittel der Fügeverbindung
in einem Fügemeniskus über die Grundplattenhauptebene hinaus ragt. Dadurch lässt sich
in überraschender Weise eine gesteigerte Stabilität der untersten Platte sogar bis
in den hochstehenden Randbereich fortsetzen. Insgesamt lässt sich das Konzept der
Erfindung in besonders vorteilhafter Weise zusammen mit der weiterbildend angeordneten
Fügeverbindung realisieren.
[0011] Vorzugsweise ist die Fügeverbindung in Form einer Lötverbindung gebildet. Grundsätzlich
können jedoch auch andere Fügeverbindungen, wie eine Schweißverbindung oder dergleichen,
genutzt werden. Eine Lötverbindung hat den Vorteil, dass diese zusammen mit den weiteren
Lötverbindungen des Stapelscheiben-Kühlers gebildet werden kann. Als besonders vorteilhaft
hat sich auch eine Fügeverbindung in Form einer Klebeverbindung erwiesen. Diese lässt
sich besonders einfach realisieren.
[0012] Die Vertiefung der Grundplattenhauptebene ist vorteilhaft in die Grundplatte eingeprägt.
Eine Einprägung in der Grundplatte lässt sich vergleichsweise einfach und dennoch
bedarfsgerecht und vielseitig darstellen. Grundsätzlich eignen sich jedoch auch andere
Herstellungsverfahren für die Vertiefung, z.B. ein Fräsverfahren oder sonstige abtragende
Verfahren zur Bildung der Vertiefung.
[0013] Mit Vorteil versehen ist eine Platte, insbesondere die unterste Platte, ggfs. auch
die Grundplatte im Bereich des Bodens mit einem Bodenprofil versehen. Das Profil kann
vorteilhaft den Wärmetausch bzw. eine Wärmeableitung aus einem benachbarten Hohlraum
bzw. Strömungskanal des Kühlers unterstützen. Das Profil kann darüber hinaus auch
Haltefunktionen ausführen. Es kann auch eine Anzahl von turbulenzerzeugenden Elementen
vorgesehen sein. Zur wärmetauschenden Strömungsführung des ersten und/oder zweiten
Fluids eignen sich beispielsweise Bodenprofile in Wellen- oder Rippenform oder einem
geeigneten Riffelmuster, z.B. die Zick-Zack-Form. Diese können die Strömungsführung
beeinflussen, um den Wärmeübertrag durch Konvektion oder Turbulenzen oder dergleichen
zu erhöhen. Dies gilt grundsätzlich auch für die unterste Platte und für die Vertiefung
in der Grundplatte.
[0014] Dem Konzept der Erfindung folgend sieht eine besonders bevorzugte Weiterbildung vor,
dass die Grundplatte flach ist. Insbesondere kann die Grundplatte vorteilhaft randlos
sein. Dies hat eine vorteilhafte Materialeinsparung und eine Kostenreduktion zur Folge.
[0015] Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe in vorteilhafter Weise auf eine Verwendung
des Stapelscheiben-Kühlers als Ölkühler. Als Ölkühler eignet sich der Stapelscheiben-Kühler
insbesondere zur Kühlung von Motoröl und/oder Getriebeöl. Als Motorölkühler ist der
Stapelscheiben-Kühler in besonders vorteilhafter Weise direkt auf einem Motorblock
einer Brennkraftmaschine angebracht. Entsprechend führt das Konzept der Erfindung
zur Lösung der Aufgabe auch auf eine Brennkraftmaschine mit einem Stapelscheiben-Kühler.
Der Stapelscheiben-Kühler ist vorteilhaft mit der Grundplatte direkt auf dem Motorblock
befestigt, beispielsweise über eine Schraubverbindung oder eine sonstige geeignete
Verbindung.
[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen,
vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder
leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung
unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend
die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von
der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung
sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als
auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein.
Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der
in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die
allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail
der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt
auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen
beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb
der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar
und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder
ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen
verwendet.
[0017] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt in:
- Fig. 1:
- eine schematische Ansicht eines Stapelscheiben-Ölkühlers zur Erläuterung des grundsätzliche
Aufbaus;
- Fig. 2:
- eine seitliche Schnittansicht einer bevorzugten Grundplatte, wie sie bei einem Stapelscheiben-Ölkühler
der Fig. 1 zur Realisierung einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem Konzept der
Erfindung eingesetzt werden kann - in Ansicht (B) ist die Grundplatte als Draufsicht
gezeigt;
- Fig. 3:
- eine vergrößerte, schematische Darstellung des Details D der Fig. 2 (A);
- Fig. 4:
- eine in Fig. 2 (B) gezeigte Ausführungsform einer Grundplatte mit einer eingesetzten
untersten Platte, wie sie bei einem Stapelscheiben-Ölkühler der Fig. 1 zur Realisierung
einer Ausführungsform gemäß dem Konzept der Erfindung eingesetzt werden kann;
- Fig. 5
- eine Explosionsdarstellung eines bevorzugten Kerns einer bevorzugten Ausführungsform
eines Stapelscheiben-Kühlers gemäß dem Konzept der Erfindung.
[0018] Fig. 1 zeigt einen Stapelscheiben-Ölkühler 10' mit einem Block 1, dessen Kern aus
im Abstand übereinander gestapelten wannenförmigen Platten 2 aufgebaut ist, deren
Ränder 2a sich gegenseitig überlappen und verlötet sind und wobei der Kern in einem
Gehäuse 3 des Blocks 1 des Stapelscheiben-ölkühlers 10' angeordnet ist. Für Details
hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus des Stapelscheiben-Ölkühlers 10' wird auch
auf
DE 19 711 258 C2 der Anmelderin verwiesen, deren Offenbarung durch Zitat hier in den Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung aufgenommen ist. Zwischen zwei jeweils benachbarten Platten
2 werden auf diese Weise Hohlkammern 4 gebildet, die abwechselnd von den an der Wärmeübertragung
beteiligten Medien - nämlich ein erstes zu kühlendes Fluid 5.1 in Form eines Motoröls
und ein zweites kühlendes Fluid 5.2 in Form von Kühlwasser - durchströmt sind. So
tritt gemäß den durch Pfeile gekennzeichneten Strömungsrichtungen das erste Fluid
5.1 in Form des zu kühlenden Motoröls durch einen Eintrittsstutzen 6 in den Stapelscheiben-Ölkühler
10' ein und durch einen Austrittsstutzen 7 wieder aus. Das zweite Fluid 5.2 - vorliegend
ein Motorkühlmittel in Form von Kühlwasser -- tritt über eine nicht näher dargestellte
Bohrung im Motorblock durch in Fig. 2B näher dargestellte Öffnungen 8, 9 in den Stapelscheiben-Ölkühler
10' ein und aus. In einer anwendungsbezogen angemessenen Weise werden zur Realisierung
eines Wärmeübertrags zwischen dem Motoröl und dem Kühlwasser jeweils benachbarte Hohlkammern
4 von Motoröl bzw. Kühlwasser durchströmt. Dabei sind in bekannter Weise alle von
einem ersten Fluid 5.1 durchströmte Kammern gegenüber dem Zulauf des zweiten Fluids
5.2 getrennt, sodass im Block 1 eine voneinander getrennte und wärmetauschende Führung
des ersten und zweiten Fluids 5.1 bzw. 5.2 realisiert ist.
[0019] Die Grundplatte 20' der Fig. 1 hat einen umlaufenden Rand 21 zur Haltering des Blocks
1 sowie nach der Seite abstehende Laschenbereiche 22 zur Aufnahme von nicht näher
dargestellten Verbindungsmitteln zur Befestigung am nicht näher dargestellten Motorblock
einer Brennkraftmaschine.
[0020] Fig. 2A zeigt eine gemäß dem Konzept der Erfindung ausgeführte Grundplatte 20, auf
welcher der Block 1 aufgesetzt werden kann. Die Grundplatte 20 ist in Fig. 2A in einer
Seitenquerschnittsansicht in abgewandelter Form als flache Grundplatte ohne Rand und
Lasche. In der in Fig. 2A dargestellten Ausführungsform gemäß dem Konzept der Erfindung
weist die Grundplatte 20 in der Grundplatfenhauptebene 23 eine Vertiefung 24 auf,
die in Fig. 2B in Draufsicht der Grundplatte 20 zu erkennen ist. Die unterste Platte
12 des Stapeischeiben-Ölkühlers 10 kann bei dieser Ausführungsform dem Konzept der
Erfindung folgend in der Vertiefung 24 eingesetzt werden und - wie aus Fig. 3 mit
dem vergrößerten Detail D der Fig. 2A ersichtlich - mit einer Fügeverbindung F gefügt
werden.
[0021] Zum Einsatz einer in Fig. 2 näher gezeigten wannenförmigen Platte 12 weist diese
einen Boden 13 mit einer Bodenkontur 14 auf, die passgenau einer Kontur 25 der Vertiefung
24 entspricht. Dazu ist die Vertiefung 24 in der Grundplattenhauptebene 23 in die
Grundplatte 20 eingeprägt.
[0022] Die Grundplatte 20 ist in ihrem, die Vertiefung 24 umgebenden, Randbereich 26 an
Montagepunkten mit Bohrungen 28 versehen, durch welche Schraubverbindungen eingebracht
werden können, um die Grundplatte 20, beispielsweise auf einem Motorblock einer Brennkraftmaschine,
zu montieren. Darüber hinaus ist im Bereich der Vertiefung 24 eine Materialausnehmung
27 vorgesehen. Die Materialausnehmung 27 hat den Vorteil, dass, während des Prägevorgangs,
überschüssiges Materialvolumen in die Materialausnehmung ausweichen kann. Dadurch
wird die Passgenauigkeit der Kontur 25 gewährleistet.
[0023] Fig. 3 zeigt das Detail D bei einer Grundplatte 20 mit einer gegenüber der Grundplattenhauptebene
23 abgesenkten Vertiefung 24. In der Vertiefung 24 ist die unterste wannenförmige
Platte 12 eingesetzt und mittels einer Fügeverbindung F gefügt. Die unterste Platte
12 hat einen Boden 13 mit einer in Draufsicht erkennbaren Bodenkontur 14. Die Bodenkontur
14 - welche in Fig. 3 beispielhaft eingezeichnet ist - wird in Draufsicht im Wesentlichen
durch einen den Boden 13 umgebenden Verlauf des Krümmungsradius 16 zwischen dem Boden
13 und dem hochstehenden Rand 15 der wannenförmigen Platte 12 bestimmt. Im Bereich
des Krümmungsradius 16 ist ein durch die Fügeverbindung F gefüllter Zwischenraum zwischen
einer Außenkante 17 der untersten Platte 12 und einer Vertiefungsoberfläche 18 realisiert.
Dadurch wird im Bereich des Krümmungsradius 16 durch Ausbildung des Fügemeniskus 19
oberhalb der Grundplattenhauptebene 23 auch im Bereich des hochstehenden Randes 15
eine Stabilisierung der untersten wannenförmigen Platte 12 erreicht. Die Stabilisierung
richtet sich insbesondere gegen angreifende Querkräfte Q1, welche durch einen Innendruck
des ersten Fluids 5.1 oder zweiten Fluids 5.2 erzeugt werden können und/oder gegen
Querkräfte Q2, welche durch Querbeschleunigungen bei Erschütterungen des Stapelscheiben-Ölkühlers
10 auf einem Motorblock entstehen können.
[0024] Fig. 4 zeigt eine Anordnung der Fig. 3 in Draufsicht bestehend aus der Grundplatte
20 und einer eingesetzten untersten wannenförmigen Platte 12. Daraus ist die oben
erläuterte passgenaue Angleichung der Bodenkontur 14 der untersten Platte 12 in Bezug
auf die Kontur 25 der Vertiefung 24 ersichtlich. Die Bodenkontur 14 der untersten
Platte 12 hat vorliegend einen Radiusbereich 11, in dem die Stabilisierung durch die
Fügeverbindung F besonders wirksam ist. In einer hier nicht dargestellten sehr einfach
ausgeführten Ausführungsform kann sich die Fügeverbindung ggfs. auf den Radiusbereich
11 beschränken.
[0025] Die unterste wannenförmige Platte 12 ist vorliegend auf ihrem Boden mit einer Bodenprofilierung
31 versehen, welche dazu dient, in einer Hohlkammer 4 strömendes Fluid 5.1 oder -
je nach Verwendung - 5.2 so zu führen, dass ein Wärmetausch optimiert wird. Die Bodenprofilierung
31 kann beispielsweise auch ergänzt werden durch turbulenzerzeugende Elemente in einer
Hohlkammer 4. Außerdem sind mit den Öffnungen 6, 7, 8, 9 der Bodenplatte 20 teilweise
überlappende Öffnungen 36, 37, 38, 39 der untersten wannenförmigen Platte 12 erkennbar.
Diese sind, je nach Bedarf flexibel anbringbar und erlauben dennoch eine Durchführung
eines Fluids 5.1, 5.2 durch die Grundplatte in eine Hohlkammer 4.
[0026] Fig. 5 zeigt beispielhaft in einer Explosionsdarstellung die Kassetierung eines Kerns
bei einem Block 1 des Stapelscheiben-Kühlers 10 mit Grundplatte 20 gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform. Dabei sind identische oder ähnliche Teile oder Teile identischer
oder ähnlicher Funktion der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen wie bei
Fig. 1 versehen. Grundsätzlich entspricht der Aufbau des Stapelscheiben-Kühlers 10
dem Aufbau des Stapelscheiben-Kühlers 10. Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
des Stapeischeiben-Kühlers 10 ist die Grundplatte 20 statt der Grundplatte 20' gemäß
dem Konzept der Erfindung vorgesehen, so dass die unterste Platte 12 einfach und dennoch
sicher stabilisiert eingesetzt ist.
[0027] Im Unterschied zu der in Fig. 2B gezeigten Grundplatte 20 ist vorliegend die in Fig.
5 gezeigte Grundplatte 20 mit einer Anzahl von drei Dehnungsfugen 27 versehen - dies
wiederum um durch den Prägevorgang für die Vertiefung 24 entstehendes überschüssiges
Materialvolumen aufzunehmen.
[0028] Die Explosionsdarstellung der Fig. 5 lässt erkennen, dass bei Kassetierung des Stapelscheiben-Ölkühlers
10 die unterste wannenförmige Platte 12 direkt in die Vertiefung 24 der Grundplatte
20 eingesetzt und dort gefügt werden kann; und zwar zusammen mit den weiteren wannenförmigen
Platten 2 des Blocks 1 sowie einer Abdeckscheibe 40. Der Block 1 kann (hier ohne Gehäuse
dargestellt), bei Bedarf, in einem zwischen Abdeckscheibe 40 und Grundplatte 20 angeordneten
Gehäuse 3, wie es beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, gefasst werden.
[0029] Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Stapelscheiben-Kühler 10, insbesondere
Ölkühler, für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1.
Bezugszeichenliste
[0030]
- 1
- Block
- 2
- Platten
- 2a
- Ränder
- 3
- Gehäuse
- 4
- Hohlkammern
- 5.1
- erstes Fluid
- 5.2
- zweites Fluid
- 6
- Eintrittsstutzen, Öffnungen
- 7
- Austrittsstutzen, Öffnungen
- 8
- Öffnungen
- 9
- Öffnungen
- 10', 10
- Stapelscheiben-Ölkühler
- 11
- Radiusbereich
- 12
- unterste wannenförmlgen Platte
- 13
- Boden
- 14
- Bodenkontur
- 15
- hochstehender Rand
- 16
- Krümmungsradius
- 17
- Außenkante
- 18
- Vertiefungsoberfläche
- 19
- Fügemeniskus
- 20', 20
- Grundplatte
- 21
- Rand
- 22
- Laschenbereiche, Lasche
- 23
- Grundplattenhauptebene
- 24
- Vertiefung
- 25
- Kontur
- 26
- Randbereich
- 27
- Materialausnehmung, Dehnungsfugen
- 28
- Bohrungen
- 31
- Bodenprofilierung
- 36
- Öffnungen
- 37
- Öffnungen
- 38
- Öffnungen
- 39
- Öffnungen
- 40
- Abdeckscheibe
- D
- Detail
- F
- Fügeverbindung
- Q1
- Querkräfte
- Q2
- Querkräfte
1. Stapelscheiben-Kühler (10), insbesondere Ölkühler, für eine Brennkraftmaschine, aufweisend:
eine Anzahl von wannenförmigen Platten (2) mit einem hochstehenden Rand (15), wobei
die Platten (2) zur Bildung von benachbarten Hohlkammern (4) mit dem Rand (15) ineinander
liegend auf Abstand gestapelt und gefügt sind, und
eine Grundplatte (20) mit einer Grundplattenhauptebene (23), wobei eine unterste der
Anzahl von wannenförmigen Platten (12) an der Grundplatte (20) angebracht ist,
und eine unterste der Anzahl von wannenförmigen Platten (12) unmittelbar auf der Grundplatte
(20) befestigt ist, wobei die Grundplatte (20) in der Grundplattenhauptebene (23)
eine Vertiefung (24) aufweist und die unterste Platte (12) in der Vertiefung eingesetzt
und mittels einer Fügeverbindung (F) gefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Platte (12) einen Boden (13) hat, der in einem Krümmungsradius (16)
in den hochstehenden Rand (15) übergeht, und
wobei im Bereich des Krümmungsradius (16) ein Zwischenraum zwischen einer Außenkante
(17) der untersten Platte (12) und einer Vertiefungsoberfläche (18) durch ein Fügemittel
der Fügeverbindung (F) gefüllt ist.
2. Stapelscheiben-Kühler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Platte (12) einen Boden (13) mit Bodenkontur (14) hat, die passgenau
einer Kontur (25) der Vertiefung (24) entspricht.
3. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Fügemittel der Fügeverbindung (F) in einem Fügemeniskus (19) über die Grundplattenhauptebene
(23) hinausragt.
4. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Bodenkontur (14) eines Bodens (13) der untersten Platte (12) einen Radiusbereich
(11) hat und eine Fügeverbindung (F), insbesondere Fügemeniskus (19), im Radiusbereich
(11) angeordnet ist.
5. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung (F) eine Lötverbindung ist.
6. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung (F) eine Klebeverbindung ist.
7. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (24) in die Grundplatte (20) eingeprägt ist.
8. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (24) in die Grundplatte (20) eingefräst ist.
9. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte der Anzahl von Platten (2), insbesondere die unterste Platte (12), vorzugsweise
alle Platten (2, 12) einen Boden (13) mit Bodenprofilierung (31) hat, und/oder in
einer Hohlkammer (4) ein turbulenzerzeugendes Element angeordnet ist.
10. Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (20) flach ist, insbesondere frei von einem Rand ist.
11. Verwendung des Stapelscheiben-Kühlers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Ölkühler,
insbesondere zur Kühlung von Motoröl und/oder Getriebeöl.
12. Brennkraftmaschine mit einem Stapelscheiben-Kühler (10) nach einem der Ansprüche 1
bis 10.
1. A stacked-plate cooler (10), in particular an oil cooler, for an internal combustion
engine, having:
a number of trough-shaped plates (2) with an upstanding edge (15), wherein the plates
(2) are stacked with the edge (15) one inside the other and joined at a distance in
order to form adjacent hollow chambers (4), and
a base plate (20) with a base plate main plane (23), wherein a lowermost one of the
number of trough-shaped plates (12) is attached to the base plate (20),
and a lowermost one of the number of trough-shaped plates (12) is fastened directly
to the base plate (20), wherein the base plate (20) has a recess (24) in the base
plate main plane (23) and the lowermost plate (12) is inserted into the recess and
is joined by means of a joint connection (F), characterised in that the lowermost plate (12) has a bottom (13) which merges into the upstanding edge
(15) in a radius of curvature (16), and wherein a gap between an outer edge (17) of
the lowermost plate (12) an a recess surface (18) is filled by a joining means of
the joint connection (F) in the region of the radius of curvature (16).
2. The stacked-plate cooler (10) according to claim 1, characterised in that the lowermost plate (12) has a bottom (13) with a bottom contour (14) which accurately
corresponds to a contour (25) of the recess (24).
3. A stacked-plate cooler (10) according to claim 1 or 2, characterised in that a joining means of the joint connection (F) projects beyond the base plate main plane
(23) in a joining meniscus (19).
4. A stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 3, characterised in that a bottom contour (14) of a bottom (13) of the lowermost plate (12) has a radius region
(11) and a joint connection (F), in particular a joining meniscus (19), is arranged
in the radius region (11).
5. The stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 4, characterised in that the joint connection (F) is a soldered joint.
6. The stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 5, characterised in that the joint connection (F) is an adhesive joint.
7. The stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 6, characterised in that the recess (24) is stamped into the base plate (20).
8. The stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 7, characterised in that the recess (24) is milled into the base plate (20).
9. The stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 8, characterised in that a plate of the number of plates (2), in particular the lowermost plate (12), preferably
all plates (2, 12), has a bottom (13) with a bottom profile (31), and/or a turbulence-generating
element is arranged in a hollow chamber (4).
10. The stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 9, characterised in that the base plate (20) is flat, in particular is free from an edge.
11. Use of the stacked-plate cooler (10) according to one of claims 1 to 10 as an oil
cooler, in particular for cooling engine oil and/or gear oil.
12. An internal combustion engine with a stacked-plate cooler (10) according to one of
claims 1 to 10.
1. Refroidisseur à plaques empilées (10), en particulier refroidisseur d'huile, pour
un moteur à combustion interne, ledit refroidisseur présentant :
un nombre de plaques (2) en forme de cuvettes comprenant un bord relevé (15), où les
plaques (2) sont empilées et jointes par aboutement en étant, avec le bord (15), emboîtées
à distance les unes dans les autres, pour la formation de chambres creuses contiguës
(4), et
une plaque de base (20) comprenant un plan principal de plaque de base (23), où une
plaque (12) placée tout en bas de la pile et faisant partie du nombre de plaques en
forme de cuvettes est posée sur la plaque de base (20),
et une plaque (12) placée tout en bas de la pile et faisant partie du nombre de plaques
en forme de cuvettes est fixée directement sur la plaque de base (20), où la plaque
de base (20) présente, dans le plan principal (23) de la plaque de base, une partie
en creux (24), et la plaque (12) placée tout en bas de la pile est introduite dans
la partie en creux et jointe par aboutement au moyen d'un assemblage par aboutement
(F), caractérisé en ce que la plaque (12) placée tout en bas de la pile a un fond (13) qui, suivant un rayon
de courbure (16), se transforme en devenant le bord relevé (15) et où, dans la zone
du rayon de courbure (16), un espace intermédiaire formé entre une arête extérieure
(17) de la plaque (12) placée tout en bas de la pile, et une surface (18) de la partie
en creux, est comblé par un moyen d'aboutement de l'assemblage par aboutement (F).
2. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque (12) placée tout en bas de la pile a un fond (13) ayant une structure de
fond (14) qui, par ajustage précis, correspond à un contour (25) de la partie en creux
(24).
3. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un moyen d'aboutement de l'assemblage par aboutement (F) fait saillie au-delà du plan
principal (23) de la plaque de base, dans un ménisque d'aboutement (19).
4. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications 1
à 3, caractérisé en ce qu'un contour de fond (14) d'un fond (13) de la plaque (12) placée tout en bas de la
pile a une zone de rayon (11), et un assemblage par aboutement (F), en particulier
un ménisque d'aboutement (19), est disposé dans la zone de rayon (11).
5. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications 1
à 4, caractérisé en ce que l'assemblage par aboutement (F) est un assemblage brasé.
6. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications 1
à 5, caractérisé en ce que l'assemblage par aboutement (F) est un assemblage collé.
7. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications 1
à 6, caractérisé en ce que la partie en creux (24) est estampée dans la plaque de base (20).
8. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications 1
à 7, caractérisé en ce que la partie en creux (24) est fraisée dans la plaque de base (20).
9. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications 1
à 8, caractérisé en ce qu'une plaque faisant partie du nombre de plaques (2), en particulier la plaque (12)
placée tout en bas de la pile, de préférence toutes les plaques (2, 12), a un fond
(13) ayant un profilage de fond (31) et / ou un élément produisant des turbulences
est disposé dans une chambre creuse (4).
10. Refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications 1
à 9, caractérisé en ce que la plaque de base (20) est plate, en particulier dégagée à partir d'un bord.
11. Utilisation du refroidisseur à plaques empilées (10) selon l'une quelconque des revendications
1 à 10, comme refroidisseur d'huile, en particulier pour le refroidissement de l'huile
de moteur et / ou de l'huile de boîte de vitesses.
12. Moteur à combustion interne comprenant un refroidisseur à plaques empilées (10) selon
l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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