CH704338A2 - Fluidkühlvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Eine Fluidkühlvorrichtung mit einer Antriebseinrichtung (13), die eine Luft-Strömungseinrichtung mit einem Gebläserad (11) betätigt, und mit einer Wärmetauschereinrichtung, um erwärmtes Fluid unter Einwirkung der von der Luft-Strömungseinrichtung erzeugten Luftströmung abzukühlen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Strömungseinrichtung mindestens zwei in Richtung der Luftströmung hintereinander angeordnete Gebläseräder (11 und 12) aufweist.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Fluidkühlvorrichtung mit einer Antriebseinrichtung, die eine Luft-Strömungseinrichtung mit einem Gebläserad betätigt, und mit einer Wärmetauschereinrichtung, um erwärmtes Fluid unter Einwirkung der von der Luft-Strömungseinrichtung erzeugten Luftströmung abzukühlen.

[0002] Kühlvorrichtungen dieser Art sind Stand der Technik. Die DE 10 2008 027 424 A1 zeigt beispielsweise eine Kühlvorrichtung dieser Art, die eine zugehörige Filtereinrichtung zum Filtern des abzukühlenden Fluids aufweist, beispielsweise in Form von Hydrauliköl oder Schmieröl oder dergleichen, das an einen Verbraucher weiterleitbar ist. Die die eigentliche Kühleinheit bildende Wärmetauschereinrichtung ist bei derartigen Vorrichtungen als plattenförmiger Lamellenkühler gebildet, der an ein Gebläsegehäuse der Luft-Strömungseinrichtung angebaut ist, die ein motorisch angetriebenes Gebläse enthält, das einen den Lamellenkühler durchströmenden Kühlluftstrom erzeugt.

[0003] Wenn derartige Vorrichtungen bei Systemen hoher Energiedichte eingesetzt werden, etwa in Form einer Arbeitshydraulik oder als geschlossener, hydrostatischer Fahrantrieb oder als Ölkühler für ein hoch belastetes Getriebe, ist eine hohe Kühlleistung für einen störungsfreien Betrieb des Verbrauchers sicherzustellen. Dies muss zudem bei den zumeist beengten, zur Verfügung stehenden Einbauräumen mit kompakter Bauweise erreicht werden. Dies’ stehenden Einbauräumen mit kompakter Bauweise erreicht werden. Dies zwingt dazu, bei der Luft-Strömungseinrichtung ein Gebläse hoher Leistung zum Einsatz zu bringen, um einen Kühlluftstrom entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Lamellenkühler zu erreichen und damit einen ausreichenden Wärmeaustausch sicherzustellen.

[0004] Wie die Praxis zeigt, geht die Erhöhung der Gebläseleistung mit der dadurch bedingten Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit mit einer Zunahme der Geräuschentwicklung einher. Dies stellt nicht nur eine Belästigung für das Umfeld dar, die an bestimmten Einsatzorten nicht zumutbar ist, sondern bedeutet auch eine Verschlechterung der Energiebilanz. Massnahmen für eine externe Geräuschdämmung am Gebläsegehäuse führen zur Kostenerhöhung.

[0005] Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Fluidkühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sich bei vergleichbarer Leistung durch eine wesentlich geringere Geräuschentwicklung auszeichnet.

[0006] Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe durch eine Fluidkühlvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

[0007] Demgemäss besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die Luft-Strömungseinrichtung mindestens zwei in Richtung der Luftströmung hintereinander angeordnete Gebläseräder aufweist. Dadurch ist die gleiche Strömungsleistung bei verringerter Drehzahl und/oder verringertem Aussendurchmesser der Gebläseräder realisierbar. Beides führt zu einer Verringerung der Geschwindigkeit der Blattspitzen der Gebläseschaufeln. Das Betriebsgeräusch wird in erster Linie durch Turbulenzen verursacht, die durch Wirbelbildung an den Blattspitzen erzeugt sind und Vibrationen des Gebläsegehäuses mit entsprechender Schallerzeugung hervorrufen. Die Anordnung hintereinanderliegender Gebläseräder führt nicht nur zur Verminderung der Turbulenzen durch verminderte Blattspitzengeschwindigkeit, sondern zudem zu einer geringeren Verwirbelung an den Blattspitzen und dadurch zu einer Begradigung der Strömung im Aussenbereich. Als weiterer Vorteil ergibt sich eine entsprechende Verringerung der Baugrösse bei vergleichbarer Leistung aufgrund des verringerten Durchmessers der Gebläseräder.

[0008] Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen sind zwei Gebläseräder mit zueinander entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben. Wie es sich gezeigt hat, führt dies zu einer weiteren Verringerung der Verwirbelungen im Blattspitzenbereich, möglicherweise aufgrund von Interferenzerscheinungen, wobei sich dieser Effekt in besonderem Masse einstellt, wenn die Gebläseräder mit gleicher Drehzahl angetrieben sind. Jedenfalls ist hierbei eine weitere Verringerung der Geräuschentwicklung erreichbar.

[0009] Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann die Anordnung so getroffen sein, dass beide Gebläseräder zueinander koaxial auf einer Ausgangswelle eines Motors der Antriebseinrichtung angeordnet sind.

[0010] Eine besonders kompakte Bauweise ist erreichbar, wenn die Antriebseinrichtung für das eine Gebläserad eine erste Ausgangswelle und eine zu dieser koaxiale zweite Ausgangswelle für das zweite Gebläserad aufweist.

[0011] Eine derartige Anordnung lässt sich für einen gegenläufigen Antrieb der Gebläseräder auf besonders kompakte Weise realisieren, wenn die zweite Ausgangswelle eine auf der ersten Ausgangswelle drehbar gelagerte Hohlwelle ist, die über ein Wendegetriebe von der ersten Ausgangswelle angetrieben ist.

[0012] Hinsichtlich des Wendegetriebes kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass das Wendegetriebe ein an der Antriebseinrichtung angebrachtes Getriebegehäuse, ein auf der ersten Ausgangswelle befestigtes erstes Tellerrad, ein auf der die zweite Ausgangswelle bildenden Hohlwelle befestigtes zweites Tellerrad sowie am Getriebegehäuse gelagerte, mit beiden Tellerrädern kämmende Kegelräder aufweist.

[0013] Bei gleicher Ausbildung beider Gebläseräder können diese einzelne, von-, einander beabstandete Gebläseschaufeln aufweisen, die stationär oder einstellbar mit der betreffenden Welle verbunden sind. Wenn bei einer einstellbaren Anordnung der Schaufeln eine Verstelleinrichtung für die Blattsteigung vorhanden ist, wie sie aus der Luftfahrt für im sog. Constant-speed-Betrieb arbeitende Luftschrauben bekannt ist, dann lässt sich die Gebläseleistung je nach angeforderter Kühlleistung bei gleichbleibender Drehzahl des Antriebsmotors mittels Blattverstellung optimal regeln.

[0014] Mit besonderem Vorteil können hierbei die Schaufeln in der Art eines Tragflügelprofils mit dickerer Anströmnase und schlankerem Profilende gestaltet sein.

[0015] Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.

[0016] Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>in der Art einer perspektivischen Explosionszeichnung eine Fluidkühlvorrichtung gemäss dem Stand der Technik; <tb>Fig. 2<sep>eine perspektivische Schrägansicht, die in gesonderter Darstellung lediglich zwei Gebläseräder in Tandem-Anordnung als Bestandteil eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Fluidkühlvorrichtung zeigt; <tb>Fig. 3<sep>eine skizzenhafte Darstellung der Profilform und der gegenseitigen Lagebeziehung der Gebläseschaufeln der in Tandem-Anordnung befindlichen Gebläseräder des Ausführungsbeispiels; <tb>Fig. 4<sep>einen Längsschnitt lediglich der Antriebseinrichtung eines Ausführungsbeispiels mit den in Tandem-Anordnung befindlichen Gebläserädern, und <tb>Fig. 5<sep>einen Längsschnitt der Antriebseinrichtung eines gegenüber Fig. 4 vereinfachten Ausführungsbeispieles.

[0017] In Fig. 1, die eine Fluidkühlvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt, ist eine Luft-Strömungseinrichtung als Ganzes mit 1 bezeichnet, die im Betrieb einen Kühlluftstrom durch eine Wärmetauschereinrichtung 3 erzeugt, die durch einen plattenförmigen Lamellenkühler gebildet ist, der von dem abzukühlenden Fluid durchströmbar ist, das durch eine seitlich an der Wärmetauschereinrichtung 3 angebrachte Filtereinrichtung 5 hindurchgeführt ist. An der Wärmetauschereinrichtung 3 ist das Gebläsegehäuse 7 der Luft-Strömungseinrichtung 1 unmittelbar angebaut. Das Gehäuse 7 bildet einen Strömungskanal 9, in dem ein Gebläserad 11 angeordnet ist, das von einer Antriebseinrichtung 13 angetrieben ist. Als äusserer Abschluss befindet sich am Gebläsegehäuse 7 ein Schutzgitter 15, durch das der Kühlluftstrom nach aussen austritt.

[0018] Die Fig. 2 verdeutlicht die erfindungsgemäss vorgesehene Tandem-Anordnung zweier Gebläseräder 11 und 12, die in koaxialer Anordnung um eine gemeinsame Drehachse 17 drehbar sind. Jedes Gebläserad 11,12 weist fünf voneinander beabstandete Gebläseschaufeln 19 auf, die mit solcher Steigung angeordnet sind, dass sie die mit Pfeil 21 angedeutete Strömungsrichtung erzeugen. Die Schaufeln 19 können mit ihrer Welle 23 fest verbunden sein, ihre Steigung kann jedoch auch mittels einer Einstelleinrichtung 25 verstellbar sein.

[0019] Bei dem hier in Fig. 2bis 4 gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Gebläseräder 11 und 12 mit zueinander entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben. Wie Fig. 3 zeigt, weisen die Schaufeln 19 der Gebläseräder 11,12 einen zueinander entgegengesetzten Steigungssinn auf, um bei gegenläufiger Drehrichtung die Luftströmung in Pfeilrichtung 21 zu generieren. Die Fig. 3zeigt ausserdem für das Profil der Schaufeln 19 eine Art Tragflügelprofil mit dickerer Anströmnase 28 und schlankem Profilende 30. Wie ausserdem aus Fig. 3entnehmbar ist, sind die Schaufeln 19 gegenüber der mit Pfeilen 21 gezeigten Strömungsrichtung in einem Anstellwinkel von etwa 35° angestellt.

[0020] Fig. 4 zeigt für die gegenläufigen Drehrichtungen der Gebläseräder 11 und 12 eine vorteilhafte Bauweise der Antriebseinrichtung 13 mit vom Elektromotor 27 unmittelbar angetriebener Hauptwelle 23. In dem in Fig. 4 linksseitig gelegenen Abschnitt der Welle 23 ist das erste Gebläserad 11 auf der Hauptwelle 23, als erste Ausgangswelle der Antriebseinrichtung 13, angebracht. Als zweite Ausgangswelle der Antriebseinrichtung 13, die für das zweite Gebläserad 12 vorgesehen ist, ist auf der ersten Ausgangswelle 23 eine Hohlwelle 29 mittels einer Kugellagerung 31 drehbar gelagert. Für die gegenüber dem Gebläserad 11 gegenläufige Drehrichtung des Gebläserades 12 ist die Hohlwelle 29 über ein Wendegetriebe 33 angetrieben, das ein an den Motor 27 angeflanschtes Getriebegehäuse 35 aufweist. Innerhalb des Gehäuses 35 ist ein erstes Tellerrad 37 von der Ausgangswelle 23, d.h. vom Antriebsmotor 27, unmittelbar angetrieben. Ein zweites Tellerrad 39, das mittels eines Kugellagers 41 im Getriebegehäuse 35 gelagert ist, ist mit der Hohlwelle 29 des zweiten Gebläserades 12 verschraubt. Beide Tellerräder 37 und 39 sind über Kegelräder 43 getrieblich miteinander verbunden, so dass das antreibende Tellerrad 37 das abtriebsseitige Tellerrad 39 mit gleicher Drehzahl, jedoch umgekehrter Drehrichtung antreibt und somit das zweite Gebläserad 12 gegenüber dem anderen Gebläserad 11 mit gleicher Drehzahl, jedoch umgekehrter Drehrichtung angetrieben ist.

[0021] Die Fig. 5 verdeutlicht ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel für im gleichen Drehsinn angetriebene Gebläseräder 11 und 12, wobei das der Drehrichtungsumkehr dienende Getriebe 33 in Wegfall kommt und dadurch keine entsprechende Getriebeschmierung erforderlich ist. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist das vordere Gebläserad 11 auf dem vorderen Endbereich der Welle 23 befestigt. Das dahinter liegende Gebläserad 12 weist eine Nabe 51 auf, die mit einem koaxialen Nabenteil 53 verschraubt ist. Nabe 51 und Nabenteil 53 sind gemeinsam auf der Welle 23 drehfest angeordnet. Für eine Abstützung der Welle 23 gegenüber der Antriebseinrichtung 13 mit dem Gehäuse 35 weist die Welle 23 in ihrem mit der Ausgangswelle 55 des Motors 27 verbundenen Endabschnitt einen radial erweiterten Bund 57 auf. An diesem stützt sich das Nabenteil 53 und mit ihm die Nabe 51 für das Gebläserad 12 über ein Stützlager 59 ab, dessen Lagerkäfig über eine Halterung 61 im Gehäuse 35 gesichert ist.

Claims (10)

1. Fluidkühlvorrichtung mit einer Antriebseinrichtung (13), die eine Luft-Strömungseinrichtung (1) mit einem Gebläserad (11) betätigt, und mit einer Wärmetauschereinrichtung (3), um erwärmtes Fluid unter Einwirkung der von der Luft-Strömungseinrichtung (1) erzeugten Luftströmung abzukühlen, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Strömungseinrichtung (1) mindestens zwei in Richtung der Luftströmung hintereinander angeordnete Gebläseräder (11 und 12) aufweist.

2. Fluidkühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gebläseräder (11, 12) mit zueinander entgegengesetzter. Drehrichtung angetrieben sind.

3. Fluidkühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseräder (11, 12) mit gleicher Drehzahl angetrieben sind.

4. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Gebläseräder (11, 12) zueinander koaxial auf je einer Ausgangswelle (23, 29) eines Motors (27) der Antriebseinrichtung (13) angeordnet sind.

5. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (13) für das eine Gebläserad (11) eine erste Ausgangswelle (23) und eine zu dieser koaxiale zweite Ausgangswelle (29) für das zweite Gebläserad (12) aufweist.

6. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausgangswelle eine auf der ersten Ausgangswelle (23) drehbar gelagerte Hohlwelle (29) ist, die über ein Wendegetriebe (33) von der ersten Ausgangswelle (23) angetrieben ist.

7. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wendegetriebe (33) ein mit der Antriebseinrichtung (13) verbundenes Getriebegehäuse (35), ein auf der ersten Ausgangswelle (23) befestigtes erstes Tellerrad (37), ein auf der die zweite Ausgangswelle bildenden Hohlwelle (29) befestigtes zweites Tellerrad (39) sowie am Getriebegehäuse (35) gelagerte, mit beiden Tellerrädern (37, 39) kämmende Kegelräder (43) aufweist.

8. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Gebläseräder (11, 12) gleich ausgebildet sind.

9. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseräder (11, 12) einzelne, voneinander beabstandete Gebläseschaufeln (19) aufweisen, die stationär oder einstellbar mit der betreffenden Welle (23, 29) verbunden sind.

10. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (19) eine Art Tragflügelprofil mit dickerer Anströmnase (28) und schlankerem Profilende (30) aufweisen.