202642. lajstromszámú szabadalom • Berendezés hőcsere közbeni egyidejű szűrésre
1 HU 202 642 B 2 A találmány tárgya berendezés első közeg második közeggel való hőcsere közbeni egyidejű szűrésére. Ismeretes, hogy gyakori igény egy folyadékközeg szűrése, és ezzel egyidejű hőmérsékletváltoztatása. Közismert példa erre belsőégésű motorok kenőanyagának, hajtóműrendszerek és hidraulika-rendszerek hidraulika-folyadékának szűrése és egyidejű hűtése. Annak ellenére, hogy a szűrendő és hűlendő anyag ilyen esetben és további esetek többségében azonos, különálló berendezéseket alkalmaznak a feladat elvégzésére, melyeket egymás után sorba kapcsolnak. Egyik oka ennek, hogy az egyszer használatos szűrők nem drága berendezések, és cseréjük többször lehetséges a rendszer élettartama alatt Másrészt a manapság használatos hagyományos hőcserélők mindkét áramló közeg turbulens átáramlására vannak méretezve, és költségük sokkal nagyobb a szűrőberendezésnél, és a méretezés során csere nélkül, a berendezés egész élettartamára vannak tervezve. Sok esetben azonban a hőcserélőt olyan körülmények között kell üzemeltetni, amikor a közeg szennyezett, vagy a hőcserélő működő felületén lerakódások képzésére hajlamos. A mai hagyományos, turbulens áramlással működő hőcserélőknél ezek a lerakódások csökkentik a hőcserélő hőátszármaztatási képességét és szükségessé teszik a hőcserélő szabályos időközönként való tisztítási, vagy csereigényét. Karbantartási szempontból bevált szempont hogy a hőcserélőt a szűrő cseréjével azonos időszakonként tisztítják. Előnyös lenne tehát a hőcserélő előállítási költségét olyan alacsonyra redukálni, hogy egyszer használatos elemként a szűrővel együtt eldobható legyen. Ilyen esetben lényeges előny lenne, ha a szűrő és hőcserélő egy egységbe összeépített könnyen cserélhető egység lenne. Gépjárművek esetében, ahol egyesül a motorolaj hűtésének és szűrésének szükségessége, a hűtési igény a motorok teljesítményének növelésével egyre fokozódik, a beépítési méretek ugyanakkor fokozatosan csökkennek. A tömeggyártás ellenére azonban a mai olajhűtők, melyek az olaj és a víz vagy víz-glikol hűtőközeg turbulens áramlására készülnek olyan drágák, hogy alkalmazásukra csak akkor kerül szükség, ha nélkülözhetetlenek. A mai korszerű motorokat és hajtóműveket azonban olyan magas üzemi hőmérsékletre tervezik, hogy az olaj visszahűtése nélkül élettartamuk jelentősen korlátozódna. Következésképp szigorú szükségszerűség olajhűtők alkalmazása a motorok és hajtóműrendszerek többségében, melyek előállítási költsége alacsony, és kompakt módon beépíthetők a motor vagy hajtóműrendszerekbe. A technika jelenlegi állása szerinti leghatékonyabb kompakt hőcserélők turbulens áramlásra épülnek, és úgynevezett turblencia generátor van beléjük építve, ami vékony lamináris határréteget hoz létre az érintkező felületen, s ezáltal viszonylag magas hőátadás érhető el. A jelenlegi technika alapján gyártott hőcserélők, például motorok és hajtóművek víz-olaj hűtői durván akkora méretűek mint egy olajszűrő, azonban a fent említettek szerint sokszor sokkal drágábbak. A DE 550.281 sz. irat a két egység összeépítésére mutat példát. A szűrő és hőcserélő összekombinálása egyetlen egységgé változatlan kialakítás mellett túl nagy szerkezetet eredményezett, melynek helyét nehéz volt biztosítani. Ezentúl a költsége is nagyon magas volt. Két különböző közeggel dolgozó hőcserélőknél, például olaj és víz esetén nagyon fontos, hogy az egyes közegek ne szivárogjanak át a másik térbe. Kenőolaj vagy hidraulikaolaj víz vagy víz-glikol keverékével való hűtésekor igen komoly gondot okoz, ha az olaj vízzel keveredik. Turbulens áramlású hagyományos olajhűtőknél komoly kockázatot jelent ez az átszivárgás, mivel ezen szerkezetek nagyszámú, általában forrasztással összekapcsolt szerkezeti elemből vannak, és a különböző helyeken lévő csatlakoztatás nagy szivárgási veszélyt jelent Az átszivárgás veszélyét a műszakilag igényes illesztések ellenére növeli a vibráció és nyomás, aminek a szerkezet alá van vetve. A találmány célja olyan kombinált szűrő és hőcserélő kialakítása, mely hatékonyan szűri az egyik áramló közeget egy másik átáramló közeggel való egyidejű hőcsere közben, miközben a berendezés költsége és súlya sokkal kisebb az ugyanilyen hatásfokot biztosító, egymás után sorba kapcsolt berendezéseknél. További célja a találmánynak olyan kombinált szűrő és hőcserélő, amelynél a két áramló közeg közti szivárgás kizárt, és amely ellenálló vibrációval, korrózióval stb. szemben. A találmány elsődleges kialakítási célja kisméretű és olcsó berendezés, mely alkalmas kenőolaj vagy hidraulikaolaj szűréssel egyidejű hűtésére tiszta vízzel vagy víz-glikol keverékével. Noha a találmány szerinti kombinált szűrő és hőcserélő a műszaki élet sok területén alkalmazható, legfőbb felhasználási területe kenőolajok és hidraulika-folyadékok szűrése és egyidejű hűtése. A legfőbb igény ilyen téren a gépjárműipar, de egyéb rendszerekbe is beépíthető, ahol kenőolajat és hidraulika-folyadékot használnak. A kitűzött célt olyan tárgyi kialakítással érjük el, hogy a hőcserélő rész koaxiálisán a szűrőelemen kívül a szűrőelem és a hengeres köpeny közti gyűrű alakú térben van, és e teret két elkülönített kamrára felosztó lényegében hengeres folyadékot át nem eresztő elválasztó fala van, mely kamrák közül az elválasztó fal és a szűrőelem közötti első kamra az első közeg, míg az elválasztó fal és a hengeres köpeny közti beömlőcsővel és kiömlőcsővel csatlakozó második kamra a második közeg átáramlására szolgál; az első kamrában nagyszámú, az elválasztó falhoz kapcsolt, az első közeg áramlását biztosító kerület menti átfolyócsatoma van, és ennél kisebb számú tengelyirányú, a kerület mentén váltakozva elosztott első és második csatornák vannak. A tengelyirányú csatornák a kerület menti átfolyócsatomákkal való együttműködésre alkalmasan vannak kiképezve és egymástól a kerület menti átfolyócsatomák és a szűrőelem külső felülete közti térbe behelyezett, a szűrőelemet körülvevő lényegében hengeres hüvelyszerű lemezzel vannak elválasztva. Az első tengelyirányú csatornák a szűrőelem külső felületétől elválasztva a hengeres lemez külső oldalán, a második tengelyirányú csatornák pedig a lemez sugárirányban belső oldalán a szűrőelem külső felülete mentén vannak a lemez nyílásain keresztül a kerület menti átfolyócsatomákkal való együttműködésre alkalmasan kialakítva. A csőszerű szűrőelem egyik tengelyirányú végén a szűrőelem által közbezárt tér és az első tengelyirányú csatornák között lemezzel és szeleppel ellátott átfolyócsatoma van, mely az első közeg szűrőelemen való előre meghatározott értékű nyomásesésénél ki van nyitva, továbbá a szűrőelem ellenkező axiális végén lévő fenéken az első tengelyirányú csatornákkal és a szűrőelem által közbezárt hézaggal csatlakozó beömlőnyílás és kiömlőnyílás van. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
