-
Einrichtung zum Antrieb von Kühlluftgebläsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Antrieb von Kühlluftgebläsen bei räumlich
von einem zu kühlenden Aggregat getrenntem Kühler, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
wobei das Kühlmittel selbst die Antriebsenergie von einer vom zu kühlenden Aggregat
angetriebenen Pumpe durch einen Hauptströinungskreislauf auf eine das Gebläse treibende
Turbine überträgt und wobei der Kühler in einem Nebenströmungskreislauf angeordnet
ist.
-
Bei einer bekannten Einrichtung der vorstehenden Art treibt die Brennkraftmaschine
eine nicht regelbare Zentrifugalpumpe, deren Druckseite mit der Saugseite durch
eine thermostatgesteuerte Kurzschlußleitung verbunden ist. Die Brennkraftmaschine
selbst liegt in einem Nebenkreislauf, der nicht regelbar ist, sondern lediglich
eine feste Drossel enthält. Ebenso liegt der Kühler in einem Nebenkreislauf mit
fester Drossel.
-
Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß stets dieselbe Pumpenleistung
von der Brennkraftmaschine aufgebracht werden muß, gleichgültig, ob diese Leistung
in der Turbine nutzbringend verwendet oder im Kurzschluß nutzlos vernichtet wird.
Ferner ist das Verhältnis der durch Kühler und Turbine strömenden Kühlmittelmengen
durch die Drossel festgelegt und ini Betrieb nicht mehr veränderbar. Eine Regelung
des Kühlers für sich, ohne Regelung der Gebläsedrehzahl, ist daher unmöglich.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, obige Nachteile zu vermeiden.
Dabei soll der konstruktive Aufwand vermindert und der Einbau vereinfacht werden.
Eine weitere Erfindungsaufgabe besteht darin, die Kühlleistung derart zu regeln,
daß bei wechselndem Betriebszustand die Kühlmitteltemperatur mÖglichs.t konstant
gehalten wird und außerdem die beträchtliche Antriebsleistung für den Lüfter zumindest
teilweise gespart werden kann. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
daß bei den eingangs erwähnten Anordnungen die Kühlmittelpumpe in an sich bekannter
Weise in ihrer Fördermenge und der den Kühler enthaltende Nebenströmungäkreislauf
in seinem Querschnitt regelbar sind.
-
Der Aufbau nach der Erfindung hat eine ganz wesentliche Vereinfachung
solcher Fernantriebe für Lüfter und eine bessere Regelbarkeit sowie Leistungsausnützung
zur Folge. Der Kühler kann ganz unabhängig für sich geregelt werden, und die Pumpe
braucht nur die Leistung aufzubringen, die an der Turbine wirklich benötigt und
nutzbar gemacht wird.
-
Es sind zwar Pumpen an sich bekannt, die in ihrer Fördermenge regelbar
sind. Jedoch handelt es. sich dabei um ganz andere Anwendungsfälle. Das zu kühlende
Aggregat ist in an sich bekannter Weise ebenfalls in einem Nebenströmungskreislauf
angeordnet, und dieser ist auch regelbar. Als Pumpe für das Kühlmittel kann eine
an sich bekannte Verstellboden-Kreiselpumpe oder eine andere geeignete Pumpe vorgesehen
und direkt oder über Zwischentriebe, z. B. Keilriemen, mit einer Welle des zu kühlenden
Aggregates, z. B. einer Brennkraftmaschine, verbunden sein. Zur Regelung der Pumpe
ist ein Thermostat am Eintritt der Pumpe oder an anderer geeigneter Stelle angeordnet,
wobei die Fördermenge durch Öffnen des Verstellbodens geregelt wird, während ein
anderer Thermostat den Eintrittsquerschnitt des Nebenströmungskreislaufes für den
Kühler regelt. Beide Thermostate müssen zweckmäßig derart aufeinander abgestimmt
sein, daß der der Pumpe zugeordnete Thermostat zu öffnen beginnt, wenn der dem Nebenströniungskreislauf
des Kühlers zugeordnete Thermostat die volle Öffnung erreicht hat.
-
Die Abzweigungen der Nebenströmungskreisläufe vom Hauptstromkreislauf
können an sich je nach den baulichen Gegebenheiten an jede beliebige Stelle gelegt
werden. Eine bevorzugte Lösung besteht darin, daß der den Kühlerenthaltende Nebenströmungskreislauf,
in Richtung der Strömung im HauptstrÖmungskreislauf gesehen, nach. dem Turbinenausgang
von diesem abzweigt und wieder in diesen einmündet. Das zu kühlende Aggregat, z.
B. die Brenskraftmaschine, kann in gleicher oder ähnlicher Weise in einem Nebenströmungskreislauf
angeordnet sein, der in Richtung des Hauptströmungskreislaufes gesehen, vor dem
Pumpeneintritt von diesem abzweigt und in diesen einmündet.
-
Eine gute Strömung in den Nebenströmungskreisläufen ist wichtig für
das gute Arbeiten der Anlage. Um eine solche zu erzielen, können die Abzweigungen,
in Strömungsrichtung des Hauptströmungskreislaufes gesehen, vor den Einmündungen
der Nebenströmungskreisläufe
in den Hauptströmungskreislauf liegen,
wobei die Einmündungen zweckmäßig ejektorartig derart ausgebildet sein können, daß
der Haupt--,tr5mungskreislauf durch Düsen in diese Ejektoren geführt ist. Auf diese
Weise wird erreicht, daß,am Eintritt der Ne-benströmungskreisläufe eine gewisse
Druck- und am Austritt eine Saugwirkung auftritt.
-
Man kann eine solche Anlage weiter vereinfachen, w,-nn die den Hauptströmungskreislauf
führenden Verbindungsrohrleitungen zwischen beiden Baueinheiten gleichzeitig Bestandteile
des tragenden Fahrzeugrahmens bilden. So können beispielsweise die Rahmenlängsträger
rohrförmig ausgebildet sein und als Verbindungsrohrleitungen zwischen beiden Baueinheiten
dienen.
-
Für den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Anordnung ist unter anderem
die Dimensionierung der Verbindungsleitungen für den Hauptströmungskreislauf wesentlich.
Man wird zweckmäßigerweise möglichst große Querschnitte verwenden. Der dabei not-%vendigerweise
vergrößerte Kühlmittelinhalt ist bezüglich der weitgehenden Konstanthaltung der
Temperatur zusätzlich von Vorteil.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles beschrieben, ohne daß dem Beschreibungswortlaut oder der Zeichnung
ein einschränkender Sinn beizulegen ist. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Kraftfahrzeuganlage,
und zwar zeigt Fig. 1 die grundsätzliche Anordnung der Strömungskreisläufe, Fig.
2 den Aufbau der Anlage im Schema.
-
Nach Fig. 1 ist der Antriebsmotor 10 eines Kraftfahrzeuges.
mit einer Pumpe 11 für das Kühlmittel zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die beispielsweise
im Fahrzeugheck eingebaut sein kann. Der Kühler 12 bildet mit seinem Lüfter 13 und
der Turbine 14 zum Lüfterantrieb ebenfalls eine Baueinheit, die z. B. im Fahrzeugbug
angeordnet sein kann. Zwischen der Pumpe 11 und der Turbine 14 wird das als Kühlmittel
dienende Wasser in einem Hauptströmungskreislauf 15 von der Pumpell in Pfeilrichtung
bewegt und treibt dabei die Turbine 14 für den Lüfter an.
-
Vor dem Pumpeneintritt zweigt vom Hauptströ mungskreislauf 15 ein
Nebenströmungskreislauf 16 ab, der das Kühlmittel durch den Kühlmantel des iVlotors
10 führt und es ebenfalls vor dem Pumpeneintritt dem Hauptströmungskreislauf wieder
zuführt. Die Abzweigung 17 des Nebenströmungskreislaufes 16 liegt dabei, in Strömungsrichtung
des Hauptströmungskreislaufes gesehen, vor seiner Einmündung 18. Auch der Kühler
12 liegt in einem Nebenströmungskreislauf 19. der nach dem Turbinenaustritt
bei 20
vom Hauptströmungskreislauf 15 abzweigt und nach Durchlaufen des Kühlers
12 bei 21 wieder in ihn einmündet.
-
Nach Fig. 2 ist die Pumpe 11 als an sich bekannte Verstellboden-Kreiselpumpe
ausgebildet. Ein Thermostat 22 im Pumpeneintritt regelt die Fördermenge durch die
Verstellung des Bodens 23 der Pumpe, welcher durch eine Feder24 immer in die Stellung
für die kleinste Fördermenge gedrückt wird. Von der Pumpe 11 führt der Hauptströmungskreislauf
15 in einer Rohrleitung zur Turbine 14, die den Lüfter 13 treibt. Von der Turbine
14 führt eine weitere zum Hauptströmungskreislauf 15 gehörende Rohrleitung zurück
zur Pumpe.
-
Nach dem Turbinenaustritt zweigt eine Rohrleitung für den Nebenströmungskreislauf
19 ab und führt zum Kühler 12. In der Abzweigung 20 ist ein Thermostat 25 oder ein
ähnliches Regelorgan angeordnet, der von der Hauptströmung umspült wird und den
Eintrittsquerschnitt in den Nebenströmungskreislauf 19 regelt. Vom Kühler 12 aus
führt eine weitere Rohrleitung den Nebenströmungskreislauf 19 wieder bis zur Einmündung
21 in den Hauptströmungskreislauf 15 zurück. Die Einmündung 21 ist nach Art eines
Ejektors derart ausgebildet, daß die Hauptströmung durch. eine Düse 26 geführt ist.
Auf diese Weise wird am Eintritt 20 des iNebenströmungskreislaufes ein Druck und
am Austritt21 ein Sog erzeugt.
-
Vom Hauptströmungskreislauf 15 zweigt bei 17 ein Nebenströmungskreislauf
16 für die Kühlung des Motors 10 ab. Das Kühlmittel durchläuft den Motor und wird
bei 18 dem Hauptströmungskreislauf 15 wieder zugeführt. Auch diese Einmündung ist
ejektorartig ausgebildet, wobei wiederum der Hauptströmungskreislauf 15 durch die
Düse 26 geführt ist.
-
Bei kaltem Kühlmittel wird durch die Feder 24 der Verstellboden 23
der Pumpe 11 so weit nach vorn gedrückt, daß der Austrittsquerschnitt 27 des Pumpenrades
klein wird. Die Förderleistung der Pumpe ist damit gering, so daß auf die Turbine
14 nur eine geringe Antriebsleistung übertragen werden kann und der Lüfter 13 nur
langsam umläuft. Der Thermostat 25 hält den durch den Kühler 12 führenden
Nebenströmungskreislauf 19 praktisch geschlossen, so daß nur im Haupts.trömungskreislauf
15 ein wesentlicher Umlauf stattfindet.
-
Sobald die Temperatur des Kühlmittels steigt, öffnet der Thermostat
25 den Eintritt zum Nebenströmungskreislauf 19, so da.ß ein Teil des Kühlmittels
nunmehr durch den Kühler 12 strömt. Dieser Anteil steigt so lange an, bis der Thermostat
25 den Eintritt zum Nebenströmungskreislauf 19 voll geöffnet hat. Von nun an läuft
immer ein bestimmter konstanter Anteil der Gesamtströmung durch den Nebenströ.mungskreislauf
19 und wird damit durch den Kühler 12 gekühlt. Die Pumpenfördermenge wird dabei
immer noch klein gehalten, so daß der Leistungsverbrauch durch den Lüfter gering
ist.
-
Steigt die Kühlmitteltemperatur trotzdem weiter, dann beginnt auch
der Thermostat 22 am Pumpeneintritt anzusprechen. Er schiebt den Verstellboden 23
gegen die Feder24 zurück und öffnet die Austrittsbreite 27 des Pumpenlaufrades,
so daß die Fördermenge der Pumpe steigt. Dadurch kann ein größere Leistung auf die
Turbine 14 übertragen werden und der Lüfter 13 mit erhöhter Drehzahl umlaufen. Die
Kühlwirkung wird damit entsprechend erhöht. Dieser Vorgang geht so lange vor sich,
bis entweder der Thermostat 22 den Verstellboden 23 nicht mehr weiter öffnet oder
dieser die volle Pumpenleistung freigibt und damit der Lüfter die volle Kühlleistung
erzielen kann.
-
Bei fallender Kühlmitteltemperatur verläuft der geschilderte Vorgang
umgekehrt, d. h. der Thermostat 22 beginnt zu schließen, wodurch die Lüfterleistung
13 verkleinert wird. Wenn diese Regelmöglichkeit erschöpft ist, kann der Thermostat25
durch teilweises oder ganzes Schließen des Nebenströmungskreislaufes 19 die Kühlmitteltemperatur
weiter beeinflussen.