CN113544367A - 冷却器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷却器(1)，其具有：风扇，该风扇具有基本上刚性的风扇壳体(4)，该风扇壳体包围风扇空气流室(9)；热交换器，该热交换器具有基本上刚性的热交换器壳体(6)，该热交换器壳体包围热交换器空气流室(12)；空气引导元件(2)，该空气引导元件将所述风扇壳体(4)内部的风扇空气流室(9)与所述热交换器壳体(6)内部的热交换器空气流室(12)基本上流体密封地连接。其中，所述空气引导元件(2)由柔性的、特别是橡胶弹性的材料形成，并且在所述风扇壳体(4)与所述热交换器壳体(6)之间设置至少一个刚性连接部(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却器，其具有：
-风扇，该风扇具有基本上刚性的风扇壳体，该风扇壳体包围风扇空气流室；
-热交换器，该热交换器具有基本上刚性的热交换器壳体，该热交换器壳体包围热交换器空气流室；和
-空气引导元件，该空气引导元件将所述风扇壳体内部的风扇空气流室与所述热交换器壳体内部的热交换器空气流室基本上流体密封地连接；
其中，所述空气引导元件由柔性的、特别是橡胶弹性的材料形成。
背景技术
在现有技术中，对于各种应用使用冷却装置，例如用作发动机冷却器。由DE 102012 018 571 B3公开了一种冷却设备。该冷却设备具有用于产生冷却空气流的风机和用于借助冷却空气流来冷却介质、例如冷却水的热交换器。在风机与热交换器之间构造一用于将冷却空气输送至热交换器的连接通道。
冷却器的这种实施方式虽然原则上已被证明是有效的，但是其带来的缺点是：热交换器与风机之间的连接通道必须针对相应的应用情况进行设计和确定尺寸。因此，迄今为止，必须设置匹配于相应的风机壳体和热交换器壳体的各种结构尺寸和形状的连接通道，然而这带来的是高制造成本和设计成本的缺点。此外，已知的连接通道中的流动状况并非最佳。此外，在噪音方面存在改进需求。
例如，AT 515 865 B1提供了一种用于在模块式制造风机时实现更高多样性的解决方案。为了避免昂贵的注射成型件，风机壳体由纺织元件制成。该纺织元件具有多个在周向方向上重叠布置的纺织段以形成空气引导套，该空气引导套包围风机叶轮。
由US 2,198,420 A也公开了一种由纺织的织物形成的风机壳体。在此，层板中的开口与包围风机的环之间的距离通过柔性的织物桥接。
在这些方案中，风机壳体应由柔性的材料制成。然而，在实践中会出现显著的稳定性问题。这两个文件中没有任何一个文件公开了热交换器的使用并且因此也没有公开风扇壳体与热交换器壳体之间的连接。
DE 10 2017 200 222 A1涉及一种用于机动车发动机的冷却装置，其具有热交换器和风机叶轮，它们通过由橡胶弹性的材料构成的风扇护罩相互连接。在该现有技术中，柔性的连接区段仅仅具有短的轴向延伸尺寸，以便刚好能够承受运行中的载荷(包括振动在内)。
JP H 02 196 198 A公开了一种冷却器入口与鼓风机保持装置之间的冷却器盖。该冷却器盖由弹性材料制成。
CN 205 047 290 U涉及一种冷却器壳体，其具有冷却器框架、橡胶环和固定框架，其中，冷却鼓风机布置在该冷却器框架的内部。该冷却器框架由塑料制成，该橡胶环由柔性的、橡胶弹性的材料构成，并且该固定框架由钢板制成。该橡胶环的上侧固定在该固定框架的槽中。该固定框架借助于组合螺栓与发动机缸体连接。
此外，在现有技术中例如由资料文件(参见DE 40 15 259 A1、US 4 774 911 A和CN 104 747 266 A)公开了由橡胶弹性的材料构成的发动机套以及风机轴环、冷却器鼓风机或诸如此类，它们通过其构型提供了简单的装配条件。
US 2017 275 458 A1公开了使用聚酰胺树脂组分来制造冷却器壳体，其中，该组分可以包含有传导能力的添加剂。
发明内容
与之相对照，本发明的任务在于，消除或至少减轻现有技术中的至少单个缺点。因此，本发明的目标特别是在于，提供一种本文开头所述类型的冷却器，在该冷却器中应以很少的结构耗费实现不同的风扇壳体和热交换器壳体的流体密封的连接。此外，本发明的目标在于，改善风机与热交换器之间的流动状况和/或降低冷却器运行中的噪音。
该任务通过具有权利要求1的特征的冷却器解决。在从属权利要求中给出优选的实施方案。
根据该方案，空气引导元件由柔性的、尤其橡胶弹性的材料形成。
通过该空气引导元件的柔性的、尤其橡胶弹性的构型，该空气引导元件实现了风扇壳体的风扇空气流室与热交换器壳体的热交换器空气流室之间的结构简单、但是仍然稳定且持久的连接。该空气引导元件在轴向方向上(关于风扇的中轴线)在风扇壳体的风扇空气流室与热交换器壳体的热交换器空气流室之间引导空气流。为了该目的，该空气引导元件从热交换器的热交换器空气出口延伸至风扇的风扇空气入口。视应用而定，也可以在相反的方向上引导空气流，从而热交换器的热交换器空气出口构造为热交换器空气入口并且风扇的风扇空气入口构造为风扇空气出口。该柔性的空气引导元件能够以简单的方式适配于不同的安装情况。不同于现有技术中各部件的注射成型件或板材件，该空气引导元件是如此柔韧、也就是基本上可自由变形，以至于显著简化了风扇壳体与热交换器之间的过渡部的适配。为了实现本公开的目的，空气引导元件的柔性的构型意味着空气引导元件能够用手弯曲、折叠或者以其他方式在所有方向上变形。特别有利的是，对于空气引导元件使用橡胶弹性的材料，由此一方面实现了高的耐磨性并且另一方面实现了特别有效的不透气性。此外有利的是，在空气引导元件内部实现有利的流动状况，因为在风扇壳体和热交换器壳体的不同壳体形状之间可以提供连续的、流动优化的过渡。此外，空气引导元件具有小的磨损倾向，即使是在潮湿环境下。特别有利的是，空气引导元件的柔性的、尤其橡胶弹性的材料可以接收和阻尼风扇的机械振动。由此，在冷却器的运行中有利地导致特别小的噪声。不同于注射成型件或板材件，橡胶弹性的空气引导元件的内表面在出现例如尘屑颗粒时以消声的方式作用。由此，通过选择较大壁厚的空气引导元件可以实现附加的消声。与之相对照，风扇壳体和热交换器壳体基本上刚性地、也就是形状稳定地构造并且比空气引导元件容易变形很多倍。因此，本发明的一个方面以如下出人意料的认识为基础：不是将风扇壳体或热交换器壳体针对不同的应用目的通过柔性的材料来构造，而是保留风扇壳体和热交换器壳体的刚性构造并且仅仅将布置在它们之间的空气引导元件设计为柔性的。由此可以提高冷却器的多样性，而不影响冷却器的稳定性。
为了能够持久地承受在冷却器的运行中出现的载荷并且将风扇壳体保持在相对于热交换器壳体符合规定的位置中，根据本发明，在风扇壳体与热交换器壳体之间设置至少一个刚性的连接部。由此，风扇壳体和热交换器壳体可以通过该刚性的连接部与运行载荷无关地保持在预给定的相互位置中。有利的是，该刚性的连接部使得柔性的空气引导元件能够相对长地设计，由此可以实现更高的适配能力并且此外也显著改善了流动特性。
视实施方式而定，风扇可以包括风扇叶轮和用于驱动该风扇叶轮的马达，该风扇叶轮具有安装在该风扇叶轮上的风扇叶片。
在一个优选的实施变体中，所述风扇壳体包括具有第一横截面的风扇空气入口并且所述热交换器壳体包括具有第二横截面的热交换器空气出口，其中，所述第一横截面与所述第二横截面不同。
由此，可以有利地通过所述柔性的空气引导元件的相应的延展对于风扇或热交换器的不同的横截面尺寸和/或横截面几何结构设计由风扇壳体、热交换器壳体和空气引导元件组成的结构组件。例如，可以将具有较小横截面积的风扇空气入口与具有较大横截面积的热交换器空气出口通过空气引导元件相连接，该空气引导元件与在连接具有两个相同大小横截面积的空气入口和空气出口中所使用的空气引导元件相同。通过可变的可应用性可以实现成本节省，其中，可以不必对于不同的空气引导元件制造不同的注射成型件或板材件。
对于在制造技术上简单和成本有利的制造来说，所述第一横截面优选是基本上圆形的和/或所述第二横截面优选是基本上矩形的、尤其是基本上正方形的。
除了简单和成本有利的制造之外，相应的空气流室的不同几何结构还引起空气引导元件内部的卓越的空气引导。通过柔性的、优选橡胶弹性的空气引导元件能够以简单的方式和方法实现不同横截面之间的灵活的和流畅的过渡。由此提高了冷却器的效率。此外，降低了噪音。
所述热交换器壳体优选具有朝所述风扇壳体的方向突出的、尤其基本上正方形的法兰，所述柔性的空气引导元件的一端固定在该法兰上。优选地，该柔性的空气引导元件的一端套在该法兰的外侧上。在一个优选的实施例中，该法兰是基本上矩形的、尤其是基本上正方形的，其中，可以设置倒角。该法兰包围热交换器的空气出口。
相应地，风扇可以具有固定法兰，该固定法兰尤其具有圆形的横截面，所述柔性的空气引导元件的另一端安装在该固定法兰上。
在一个结构简单、稳定且能够以微小耗费装配的实施方式中，所述风扇壳体与所述热交换器壳体之间的刚性连接部具有杆、尤其螺纹杆。
优选地，所述杆基本上平行于风扇空气入口的中轴线延伸。
优选地，多个、尤其四个杆相互平行地布置在风扇壳体与热交换器壳体之间。热交换器壳体的法兰可以具有突出的耳部，所述杆的一端布置在该耳部上。所述杆的另一端优选固定在风扇壳体的正方形保持板的角区域上。
为了优化流动状况，有利的是，所述风扇壳体的风扇空气入口的中轴线布置为相对于所述热交换器壳体的热交换器空气出口的中轴线在径向方向上错开。该实施方式使得风扇壳体相对于热交换器壳体的特别灵活的布置成为可能。例如，本发明的冷却器以有利的方式适于用作机动车的狭窄且多角的发动机室中的发动机冷却器。
为了避免空气引导元件内部的静电充电或静电起电，所述空气引导元件优选构造为能导电。由此可以反作用于可能的火花形成，该火花形成可通过吸入的微粒例如尘屑颗粒和空气引导元件的内表面之间的接触产生。由此，本发明的冷却器也可以应用在防爆要求苛刻的环境中。
在一个优选的实施变体中，所述空气引导元件的材料是有传导能力的橡胶。例如，所述橡胶弹性的空气引导套的有传导能力的橡胶具有由至少一种弹性体和至少一种导电金属和/或由两种或更多金属形成的导电合金组成的混合物。在此，该导电金属和/或该导电合金以颗粒和/或丝的形式加工到弹性体中。对于制造有传导能力的橡胶特别好的是由至少一种以下物质：硅树脂、氟硅树脂、乙烯丙烯三聚物橡胶或氯丁橡胶和至少一种以下物质：蒙乃尔、铝、银-铝、银-玻璃、银-铜或镍-石墨组成的组合。
附图说明
下面借助于优选的实施例进一步阐述本发明，但是本发明不限于这些优选的实施例。附图中详细地：
图1示意性示出本发明的冷却器的示意图，在该冷却器中，柔性的空气引导元件将刚性的风扇壳体与刚性的热交换器壳体连接；
图2示意性示出本发明的冷却器的示意图，在该冷却器中，去除了柔性的空气引导元件，以便能够看到风扇壳体的风扇空气入口和热交换器壳体的热交换器空气出口；
图3示出本发明的另一冷却器的侧视图，在该冷却器中，风扇壳体的风扇空气入口小于热交换器壳体的热交换器空气出口并且风扇空气入口和热交换器空气出口的中轴线重合；
图4示出本发明的另一冷却器的侧视图，在该冷却器中，风扇壳体的风扇空气入口的半径大于热交换器壳体的热交换器空气出口的高度并且风扇空气入口和热交换器空气出口的中轴线径向地相互错开。
具体实施方式
在图1中示出冷却器1，其具有空气引导元件2，该空气引导元件将风扇壳体4与热交换器壳体6相连接。该风扇壳体4包围风扇元件3，该风扇元件产生空气流。该热交换器壳体6包围热交换器5，在该热交换器中通过所述风扇元件3的空气流来冷却待冷却的介质。该风扇壳体4具有风扇空气入口7和风扇空气出口8，该风扇空气入口和该风扇空气出口在两侧限界一风扇空气流室9。该热交换器壳体6在热交换器空气入口10与热交换器空气出口11之间包围一热交换器空气流室12。
根据本发明，空气引导元件2是基本上柔性的、特别是橡胶弹性的，相反，热交换器壳体6和风扇壳体4是基本上刚性的、也就是形状稳定的。风扇壳体4的风扇空气入口7和热交换器壳体6的第二空气出口11通过该柔性的空气引导元件2基本上流体密封地相互连接。
在所示的实施例中，风扇壳体4的风扇空气入口7具有基本上圆形的横截面并且热交换器空气出口11具有基本上矩形的、在这里基本上正方形的横截面。柔性的空气引导元件2的一端套在基本上正方形的、包围热交换器空气出口11的法兰19上。柔性的空气引导元件2的另一端固定在风扇壳体4的固定法兰13上。该固定法兰13相应于所述风扇空气入口7基本上柱形地构成。
在所示的实施例中，冷却器1在风扇壳体4与热交换器壳体6之间具有四个刚性的连接部14。设置螺纹杆14作为刚性的连接部。为了容纳螺纹杆14的一端，热交换器壳体6具有从法兰19突出的耳部15。螺纹杆14的另一端优选固定在风扇壳体4的正方形保持板的角区域16上。
如从图2(未示出空气引导元件2)中看到的那样，热交换器壳体6在空气流室12的内部具有一排冷却元件17。在所示的实施例中，对于待冷却的流体设置多个相互平行布置的管路17。这些管路17基本上垂直于用于冷却该流体的空气流延伸。风扇壳体4可以具有透气的保护盖。
图3示出一种冷却器1，在该冷却器中，风扇空气入口7的中轴线M1与热交换器空气出口11的中轴线M2重合。
在图4中示出一种冷却器1，在该冷却器中，风扇空气入口7的中轴线M1在径向方向上相对于热交换器空气出口11的中轴线M2错开。通过这两个中轴线M1、M2的错开，空气引导元件2关于相应的中轴线M1、M2构造为非对称的旋转体。柔性的空气引导元件2从热交换器壳体上的法兰19开始关于中轴线M2朝固定法兰13的方向扩宽。
Claims (8)
1.一种冷却器(1)，其具有：
-风扇，该风扇具有基本上刚性的风扇壳体(4)，该风扇壳体包围风扇空气流室(9)；
-热交换器，该热交换器具有基本上刚性的热交换器壳体(6)，该热交换器壳体包围热交换器空气流室(12)；和
-空气引导元件(2)，该空气引导元件将所述风扇壳体(4)内部的风扇空气流室(9)与所述热交换器壳体(6)内部的热交换器空气流室(12)基本上流体密封地连接；
-其中，所述空气引导元件(2)由柔性的、尤其橡胶弹性的材料形成，
其特征在于，在所述风扇壳体(4)与所述热交换器壳体(6)之间设置至少一个刚性连接部(14)。
2.根据权利要求1所述的冷却器(1)，其特征在于，所述风扇壳体(4)包括具有第一横截面的风扇空气入口(7)并且所述热交换器壳体(6)包括具有第二横截面的热交换器空气出口(11)，其中，所述第一横截面与所述第二横截面不同。
3.根据权利要求2所述的冷却器(1)，其特征在于，所述第一横截面是基本上圆形的和/或所述第二横截面是基本上矩形的、尤其是基本上正方形的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却器(1)，其特征在于，所述热交换器壳体(6)具有朝所述风扇壳体(4)的方向突出的、尤其基本上正方形的法兰(19)，所述柔性的空气引导元件的一端固定在该法兰上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却器(1)，其特征在于，所述风扇壳体(4)与所述热交换器壳体(6)之间的刚性连接部(14)具有杆、尤其螺纹杆。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却器(1)，其特征在于，所述风扇壳体(4)的风扇空气入口(7)的中轴线(M1)布置为相对于所述热交换器壳体(6)的热交换器空气出口(11)的中轴线(M2)在径向方向上错开。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却器(1)，其特征在于，所述空气引导元件(2)能导电。
8.根据权利要求7所述的冷却器(1)，其特征在于，所述空气引导元件(2)的材料是有传导能力的橡胶。
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