ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОТОРНОГО И/ИЛИ ТРАНСМИССИОННОГО МАСЛА, В ЧАСТНОСТИ, ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F01M5/00 

Изобретение относится к охлаждающему устройству для моторного и/или трансмиссионного масла, в частности, двигателя внутреннего сгорания, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Общеизвестно, что такое охлаждающее устройство для моторного и/или трансмиссионного масла устанавливается на корпусе двигателя или передачи. При этом необходимо как охлаждающее средство, так и подлежащую охлаждению среду подавать в охлаждающее устройство и отводить от охлаждающего устройства. Такой охладитель требует относительно много конструктивного пространства.

Кроме того, из DE 10 2004 036286 А1 уже известно создание охлаждающего масло устройства для двигателя, в котором масляный радиатор расположен внутри масляной ванны на расстоянии от поверхности дна. Кроме того, в данном случае отверстие для всасывания масла расположено под масляным радиатором и на расстоянии от него. С помощью такой конструкции должна обеспечиваться возможность улучшения коэффициента полезного действия перекачки масла в масляной ванне, что должно, в свою очередь, положительно сказываться на коэффициенте полезного действия самого охлаждения масла.

Из ЕР 1600611 В1 известна конструкция масляной ванны для двигателя и/или коробки передач, отверстие которой на стороне дна закрыто крышкой. Эта крышка содержит теплообменник для масла, который имеет вход для охлаждающего средства, выход для охлаждающего средства и лежащие между ними проточные каналы для охлаждающего средства.

Кроме того, из DE 196 19977 А1 известен двигатель внутреннего сгорания с масляной ванной, в корпусе которой сформированы каналы для масла. Образованное пластинчатым теплообменником охлаждающее устройство находится в данном случае снаружи масляной ванны.

Кроме того, из DD 39500 известно охлаждающее устройство для масляной ванны, в которой охлаждающий канал проходит от наружного входного отверстия вплоть до расположенной примерно в середине масляной ванны камеры всасывания масляного насоса в виде спирали. Из напорного трубопровода масляного насоса ответвляемое через предохранительный клапан масло направляется через предпочтительно соплообразное отверстие под зеркало масла примерно горизонтально в слой масла над масляным каналом.

Другое масляное охлаждающее устройство известно из DD 85686, в котором контур охлаждения двигателя примыкает к нижней крышке двигателя и закреплен на масляной ванне, при этом в дне масляной ванны, которое отделено от нижней крышки разделительной стенкой, расположена всасывающая сетка масляного насоса. Кроме того, в крышке образованы проходные каналы для протекания охлаждающей жидкости, а в дне - проходные каналы для прохождения смазочного масла через ребра.

В противоположность этому, задачей данного изобретения является создание охлаждающего устройства для моторного и/или трансмиссионного масла, в частности, двигателя внутреннего сгорания, с помощью которого возможно выполнение охлаждения масла конструктивно простым образом с высокой эффективностью.

Эта задача решена с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно пункту 1 формулы изобретения охлаждающее устройство имеет расположенный в масляной ванне масляный радиатор, через который проходит охлаждающее средство. Согласно изобретению масляный радиатор образован пластинчатым теплообменником с проводящими охлаждающее средство и проводящими масло пространствами между пластинами, при этом, по меньшей мере, часть, предпочтительно все, проводящих масло пространств между пластинами оканчивается заданной устьевой зоной в масляной ванне, причем масло из масляной ванны втекает непосредственно через соответствующую устьевую зону в проводящие масло пространства между пластинами.

Такой пластинчатый теплообменник или пластинчатый переносчик тепла обеспечивает в целом простую конструкцию охлаждающего устройства, при этом охлаждение масла может происходить эффективным и действенным образом. В частности, возможность вхождения потока масла непосредственно через соответствующие проводящие масло пространства между пластинами в теплообменник, обеспечивает в соединении с относительно длинными проточными путями в пластинчатом теплообменнике охлаждение масла с высокой степенью эффективности.

Другое особое преимущество этой конструкции состоит в том, что за счет интеграции пластинчатого теплообменника в масляную ванну обеспечивается относительно большая охлаждающая поверхность, что ввиду тесного конструктивного пространства, как правило, не обеспечивается при расположенных снаружи теплообменниках, соответственно, радиаторах.

Особенно предпочтительной является конкретная конструкция, в которой пластинчатый теплообменник образован пакетом из множества пластин, в котором проводящие масло пространства между пластинами радиально наружной и/или внутренней относительно пакета пластин устьевой зоной оканчиваются в масляной ванне. За счет этого масло с помощью прикладываемого всасывающего давления может простейшим образом всасываться в радиальном направлении в проводящие масло пространства между пластинами и проходить через них эффективным образом с отдачей тепла в охлаждающее средство.

За счет радиального вхождения масла в проводящие масло пространства между пластинами, а также последующего предпочтительно радиального прохождения через соответствующие пространства между пластинами, достигаются особенно благоприятные условия прохождения потоков, которые приводят, например, к малым завихрениям и турбулентностям, что особенно положительно сказывается на эффективности переноса тепла в пластинчатом теплообменнике.

Согласно одному особенно предпочтительному конкретному варианту выполнения проводящие масло пространства между пластинами оканчиваются в масляной ванне радиально наружной устьевой зоной, при этом пластинчатый теплообменник имеет внутреннюю соединительную зону для масляного трубопровода, который во внутренней зоне теплообменника гидравлически соединен со всеми или, по меньшей мере, с частью проводящих масло пространств между пластинами так, что горячее масло из масляной ванны через радиально наружные устьевые зоны может втекать в радиальном направлении в проводящие масло пространства между пластинами. Затем масло протекает через эти пространства между пластинами предпочтительно в радиальном направлении с отдачей тепла, так что в конечном итоге охлажденное масло может вытекать через масляный трубопровод. При этом особенно предпочтительно в области соответствующих устьевых зон, через которые масло втекает в проводящие масло пространства между пластинами, предусмотрен, по меньшей мере, один фильтрующий и/или сеточный элемент. Согласно одному особенно предпочтительному конкретному варианту выполнения этот фильтрующий и/или сеточный элемент кольцеобразно, а также с геометрическим замыканием окружает весь пакет пластин в радиально наружной окружной зоне. Такой цилиндрический фильтрующий и/или сеточный элемент может быть просто надвинут на окружную зону и закреплен там, например, с помощью защелкивающихся и/или соединительных средств для геометрического и/или силового замыкания. С помощью такого фильтрующего и/или сеточного элемента можно простым образом обеспечивать задерживание возможных загрязнений, таких как, например, металлические частицы или т.п., и оставление их в масляной ванне.

Согласно одному другому особенно предпочтительному конкретному варианту выполнения масляный трубопровод оканчивается в примерно центральной средней зоне в пластинчатом теплообменнике, за счет чего обеспечивается по существу симметричная конструкция пакета пластин. Сам масляный трубопровод предпочтительно образован расположенным со стороны масляного насоса всасывающим трубопроводом, так что через этот всасывающий трубопровод на масло в масляной ванне оказывается всасывающее давление, с целью всасывания его через оканчивающиеся в масляной ванне проводящие масло пространства между пластинами, соответственно, их устьевые зоны в пластинчатый теплообменник.

В то время как выше в соединении с предпочтительным, конкретным вариантом выполнения подробно пояснялось втекание, соответственно, всасывание масла в пластинчатый теплообменник через радиально наружные устьевые зоны, в принципе существует также возможность всасывания масла через радиально внутренние устьевые зоны, которые образованы, например, расположенной со стороны теплообменника средней центральной выемкой, в проводящие масло пространства между пластинами, в частности, втекания в радиальном направлении. В этом случае было бы необходимо предусматривать, по меньшей мере, один отводящий масло из проводящих масло пространств между пластинами масляный трубопровод в подходящем месте на пластинчатом теплообменнике, например, в радиально наружной краевой зоне пластинчатого теплообменника. Аналогично указанному ранее варианту выполнения было бы необходимо предусматривать также фильтрующий, соответственно, сетчатый элемент в радиально внутренней устьевой зоне пластинчатого теплообменника. В этом варианте выполнения речь идет исключительно об эквивалентном указанному выше варианту выполнения с радиально наружным втеканием.

Особенно предпочтительным является выполнение и расположение охлаждающего устройства, при котором пластинчатый теплообменник расположен и/или подвешен на заданном расстоянии от, по меньшей мере, одной части окружающих его нижних и/или боковых стенок в масляной ванне. Тем самым можно достигать наиболее благоприятной для соответствующего случая применения эффективности теплообменника. Особенно предпочтительно пластинчатый теплообменник с помощью пальцеобразных и/или фланцеобразных опорных элементов теплообменника закреплен на расположенных со стороны стенок корпуса опорах и/или в расположенных со стороны корпуса местах соединения и/или непосредственно на стенке корпуса. В качестве крепежного средства предусмотрены, в частности, разъемные крепежные средства, например, винты, которые предпочтительно расположены так, что они очень хорошо и просто доступны для монтажа от отверстия масляной ванны.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту выполнения пластинчатый теплообменник с помощью своих опорных элементов опирается и/или зажимается между двумя или больше стенками корпуса масляной ванны, в частности, между двумя противоположно лежащими стенками корпуса масляной ванны, так что пластинчатый теплообменник в этом случае образует, например, своего рода натяжной элемент. За счет этого боковые стенки корпуса масляной ванны опираются друг на друга, что значительно уменьшает колебания боковых стенок и тем самым приводит к уменьшению шума.

Для особенно высокой функциональной интеграции предлагается интегрировать каналы для охлаждающего средства в опорные элементы теплообменника. Эти каналы для охлаждающего средства гидравлически (т.е. по потоку) соединены, по меньшей мере, с частью проводящих охлаждающее средство пространств между пластинами. Согласно одному другому особенно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения гидравлически соединенные с проводящими охлаждающее средство пространствами между пластинами каналы для охлаждающего средства образованы с помощью, по меньшей мере, частично интегрированных в стенку корпуса масляной ванны каналов для охлаждающего средства. Особенно предпочтительным является выполнение, согласно которому указанные выше оба варианта выполнения комбинируются друг с другом, а именно так, что интегрированные в опорные элементы теплообменника каналы для охлаждающего средства гидравлически соединены с интегрированными в стенку корпуса каналами для охлаждающего средства. При этом каналы для охлаждающего средства предпочтительно образованы множеством соединенных друг с другом отверстий, которые просты и экономичны в изготовлении.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - поперечный разрез масляной ванны с охлаждающим устройством, согласно изобретению;

фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг.1; и

фиг.3 - поперечный разрез альтернативного варианта выполнения охлаждающего устройства, согласно изобретению.

На фиг. 1 и 2 схематично показаны различные поперечные разрезы первого варианта выполнения охлаждающего устройства 1 согласно изобретению. Это охлаждающее устройство 1 содержит принятый и расположенный в масляной ванне 2 пластинчатый теплообменник 3 в качестве масляного радиатора.

Как показано, в частности, на фиг.2, пластинчатый теплообменник 3 образован конкретно пакетом из множества плоских пластин 4, которые образуют, с одной стороны, проводящие охлаждающее средство пространства 5 между пластинами и, с другой стороны, проводящие масло пространства 6 между пластинами.

Пластинчатый теплообменник 3 опирается с помощью расположенных со стороны теплообменника опорных элементов 7, 8 на расположенные со стороны ванны опоры 9, 10 и фиксируется, например, с помощью резьбовых соединений 11 так, что пластинчатый теплообменник 3 находится на расстоянии как от боковых стенок 12, так и от нижней (донной) стенки 13 ванны, в которой обычным образом расположен винт 14 для слива масла.

В расположенные на стороне теплообменника опорные элементы 7, 8 в данном случае интегрированы выполненные посредством простого сверления каналы 15а, 15b для охлаждающего средства, которые в свою очередь соединены с интегрированными в стенку корпуса масляной ванны 2, также выполненными посредством простого сверления каналами 16а, 16b для охлаждающего средства. Для уплотнения проходящих относительно плоскости изображения на фиг.2 горизонтально частей каналов для охлаждающего средства, которые оканчиваются в наружной стенке, в них установлены закрывающие пробки, соответственно, закрывающие винты 17. Это относится также к каналу 15а для охлаждающего средства в левом в плоскости изображения на фиг.2 опорном элементе 7. Как показано штрихпунктирными линиями на фиг.2, в месте, обозначенном стрелкой 18, охлаждающее средство может входить в расположенный со стороны корпуса канал 16а для охлаждающего средства, откуда оно по расположенному со стороны опорного элемента каналу 15а для охлаждающего средства попадает в проводящие охлаждающее средство пространства 5 между пластинами, прежде чем охлаждающее средство через расположенный со стороны опорного элемента канал 15b для охлаждающего средства и расположенный со стороны корпуса канал 16b для охлаждающего средства вытекает в соответствии со стрелкой 19.

Для уплотнения каналов 15, 16 для охлаждающего средства относительно друг друга, между опорным элементом 7 и опорным элементом 8, с одной стороны, а также согласованными с ними расположенными со стороны корпуса опорами 9, 10 расположены уплотнительные элементы 20.

В данном случае пластинчатый теплообменник 3 имеет посредине и центрально выемку 21, которая образует зону соединения для всасывающего трубопровода 22, который ведет к не изображенному здесь масляному насосу. Этот всасывающий трубопровод 22 также уплотнен относительно расположенных со стороны теплообменника опорных элементов 7, 8 с помощью уплотнительных элементов 20.

Как также показано схематично на фиг.2, пакет пластин пластинчатого теплообменника 3 окружен с геометрическим замыканием в радиальном направлении по окружности и тем самым кольцеобразно цилиндрической маслоочистительной сеткой 23.

Как показано на фиг.2, проводящие масло пространства 6 между пластинами гидравлически соединены своими радиально наружными устьевыми зонами 24 непосредственно с маслом 25 в масляной ванне 2, так что масло 25 радиально всасывается непосредственно из масляной ванны 2 через маслоочистительную сетку 23 в проводящие масло пространства 6 между пластинами, так что затем масло протекает в этом радиальном направлении дальше к центральной выемке 21. При этом происходит перенос тепла между маслом и охлаждающим средством в проводящих охлаждающее средство пространствах 5 между пластинами, а именно, как показано на фиг.2, через относительно длинные проточные пути. Затем охлажденное масло отсасывается из выемки 21 через всасывающий трубопровод 22. Прохождение масла схематично показано здесь стрелками 26.

Наконец, на фиг.3 показан альтернативный фиг.2 вариант выполнения, в котором одинаковые части обозначены одинаковыми позициями. В отличие от выполнения, согласно фиг.2, пластинчатый теплообменник 3 в данном случае закреплен с помощью резьбовых соединений 11 на нижней стенке 13. Кроме того, имеются различия относительно выполнения каналов для охлаждающего средства. Так, подвод 18 охлаждающего средства осуществляется в данном случае через расположенный со стороны корпуса канал 16а для охлаждающего средства, который проходит от боковой стенки 12 по нижней стенке 13 через фланцевую пластину 27, с помощью которой пластинчатый теплообменник 3 закреплен на нижней стенке 13, в пластинчатый теплообменник 3 и там к проводящим охлаждающее средство пространствам 5 между пластинами. В данном случае также предусмотрены в соответствующих местах закрывающие пробки 17, соответственно, уплотнительные элементы 20.

В противоположность этому отвод охлаждающего средства происходит в соответствии со стрелкой 19 через канал 16b для охлаждающего средства, который проходит от стенки корпуса масляной ванны 2 через промежуточный элемент 28 к каналу 15b для охлаждающего средства, который образован в расположенном со стороны теплообменника опорном элементе 7. Опорный элемент 7 уплотнен относительно промежуточного элемента 28, а промежуточный элемент 28 - относительно стенки корпуса с помощью уплотнительных элементов 20.

В остальном конструкция относительно пластинчатого теплообменника 3, проводящих охлаждающее средство пространств 5 между пластинами, проводящих масло пространств 6 между пластинами, маслоочистительной сетки 23 и входных зон 24 соответствует показанной на фиг.2 конструкции, так что во избежание повторов делается ссылка на приведенное выше описание.

Очевидно, что лишь проводящие масло пространства 5 между пластинами гидравлически соединены через устьевые зоны 24 с маслом 25 в масляной ванне 2. То есть сторона охлаждающего средства и сторона масла герметично отделены друг от друга, и между обеими средами происходит лишь желаемая передача тепла.

Изобретение относится к охлаждающему устройству для моторного и/или трансмиссионного масла, в частности, двигателя внутреннего сгорания, содержащему расположенный в масляной ванне масляный радиатор, через который проходит поток охлаждающего средства. Масляный радиатор образован пластинчатым теплообменником (3) с проводящими охлаждающее средство и проводящими масло пространствами (5, 6) между пластинами, при этом, по меньшей мере, часть проводящих масло пространств (6) между пластинами оканчивается в масляной ванне (2) так, что масло из масляной ванны (2) втекает непосредственно через выходную зону (24) в проводящие масло пространства (6) между пластинами. Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения масла. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Охлаждающее устройство для моторного и/или трансмиссионного масла двигателя внутреннего сгорания, содержащее расположенный в масляной ванне масляный радиатор, через который проходит охлаждающее средство, причем масляный радиатор образован пластинчатым теплообменником (3) с проводящими охлаждающее средство и проводящими масло пространствами (5, 6) между пластинами, при этом, по меньшей мере, часть проводящих масло пространств (6) между пластинами оканчивается в масляной ванне (2) так, что масло из масляной ванны (2) втекает непосредственно через устьевую зону (24) в проводящие масло пространства (6) между пластинами, отличающееся тем, что пластинчатый теплообменник (3) образован пакетом из множества пластин (4), проводящие масло пространства (6) между пластинами которого радиально наружной и/или внутренней относительно пакета пластин устьевой зоной (24) оканчиваются в масляной ванне (2).

2. Охлаждающее устройство по п.1, отличающееся тем, что проводящие масло пространства (6) между пластинами оканчиваются в масляной ванне (2) радиально наружной устьевой зоной (24) и что пластинчатый теплообменник (3) имеет внутреннюю соединительную зону для масляного трубопровода (22), который во внутренней зоне теплообменника гидравлически соединен со всеми или, по меньшей мере, с частью проводящих масло пространств (6) между пластинами так, что горячее масло из масляной ванны (2) через радиально наружные устьевые зоны (24) может втекать в радиальном направлении в проводящие масло пространства (6) между пластинами, затем протекать через них предпочтительно в радиальном направлении с отдачей тепла, так что охлажденное масло вытекает через масляный трубопровод (22).

3. Охлаждающее устройство по п.1, отличающееся тем, что соответствующие устьевые зоны (24), через которые масло втекает в проводящие масло пространства (6) между пластинами, снабжены фильтрующим и/или сеточным элементом (23).

4. Охлаждающее устройство по п.2, отличающееся тем, что фильтрующий и/или сеточный элемент (23) кольцеобразно и/или с геометрическим замыканием окружает весь пакет пластин в радиально наружной окружной зоне.

5. Охлаждающее устройство по п.2, отличающееся тем, что масляный трубопровод (22) оканчивается в примерно центральной средней зоне в пластинчатый теплообменник (3), соответственно, в выемку (21) пластинчатого теплообменника (3).

6. Охлаждающее устройство по п.5, отличающееся тем, что масляный трубопровод (22) образован расположенным со стороны масляного насоса всасывающим трубопроводом.

7. Охлаждающее устройство по п.1, отличающееся тем, что пластинчатый теплообменник (3) расположен и/или подвешен на заданном расстоянии от, по меньшей мере, части окружающих его стенок (12, 13) в масляной ванне (2).

8. Охлаждающее устройство по п.7, отличающееся тем, что пластинчатый теплообменник (3) с помощью опорных элементов (7, 8) теплообменника закреплен на расположенных со стороны стенок корпуса опорах (9, 10) и/или соединительных элементах и/или непосредственно на стенке (13) корпуса, в частности, с помощью доступных от отверстия масляной ванны крепежных средств, в частности, разъемно.

9. Охлаждающее устройство по п.8, отличающееся тем, что пластинчатый теплообменник (3) с помощью своих опорных элементов (7, 8) опирается и/или зажимается между несколькими стенками (12) корпуса масляной ванны, в частности между двумя противолежащими стенками корпуса масляной ванны.

10. Охлаждающее устройство по п.8, отличающееся тем, что в опорные элементы (7, 8) теплообменника интегрированы каналы (15) для охлаждающего средства, которые гидравлически соединены, по меньшей мере, с частью проводящих охлаждающее средство пространств (5) между пластинами.

11. Охлаждающее устройство по п.8, отличающееся тем, что гидравлически соединенные с проводящими охлаждающее средство пространствами (5) между пластинами каналы для охлаждающего средства образованы, по меньшей мере, частично интегрированными в стенку (12, 13) корпуса масляной ванны (2) каналами (16) для охлаждающей среды.

12. Охлаждающее устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что интегрированные в опорные элементы (7, 8) теплообменника каналы (15) для охлаждающего средства гидравлически соединены с, по меньшей мере, частью интегрированных в стенку (12, 13) корпуса каналов (16) для охлаждающего средства.

13. Охлаждающее устройство по п.12, отличающееся тем, что каналы (15, 16) для охлаждающего средства образованы множеством соединенных друг с другом отверстий.