DE19509654A1

DE19509654A1 - Wärmetauschereinheit

Info

Publication number: DE19509654A1
Application number: DE19509654A
Authority: DE
Inventors: Holger Zimmermann; Hans-Juergen Palm
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG; Autokuehler GmbH and Co KG
Current assignee: Deutz Aktiengesellschaft 51063 Koeln De Akg Auto
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-09-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit für eine Brennkraftma schine, wobei die Kühlnetzeinrichtungen und Endkästen aufweisende Wärmetauschereinheit von zumindest zwei zu kühlenden Medien und einem Kühlmedium durchströmt wird.

Eine derartige Wärmetauschereinheit ist aus der DE-OS 41 22 512 be kannt. Die in dieser Druckschrift beschriebene kompakte Wärmetauscher- Gebläseeinheit weist mehrere Wärmetauscher auf, die zu einem Wärme tauscherblock zusammengesetzt sind und von verschiedenen zu kühlen den Medien durchströmt werden. Die Wärmetauscher dieses Wärmetau scherblocks sind allesamt miteinander verschraubt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauschereinheit bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik kompakter aufge baut und günstiger herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wärmetauschereinheit für beide zu kühlenden Medien ein gleiches Kühlnetz aufweist, das zu einem Wärmetauscher zusammengesetzt ist und daß die Endkästen getrennte Anschlüsse für die zu kühlenden Medien aufweisen. Es handelt sich somit um zwei Wärmetauscher mit dem gleichen Kühlnetz, die ohne die sonst nötigen Endbleche zusammengesetzt sind und somit im Grunde einen Wärmetauscher mit Endkästen für die zu kühlenden Medien darstellen. Die Trennung der verschiedenen zu kühlenden Medien in dem Kühlnetz erfolgt durch das Gitternetz für die Kühlluft. Es handelt sich bei der Erfin dung um eine Wärmetauschereinheit, die vorzugsweise für zwei zu küh lende Medien ausgelegt ist, wobei im Rahmen der Erfindung aber auch drei oder mehr Medien durch eine entsprechend ausgebildete Wärmetau schereinheit mit entsprechenden Endkästen geleitet werden können. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Wärmetauschereinheit besteht insbeson dere darin, daß die sonst nötigen Endbleche sowie eine Luftlamelle der zusammenzusetzenden Wärmetauscher entfallen, wodurch Einbauraum eingespart wird und zudem kostengünstiger gefertigt werden kann. Zudem entfallen die gegenseitigen Befestigungseinrichtungen der herkömmlich zu einem Block zusammenzusetzenden einzelnen Wärmetauscher.

In Weiterbildung der Erfindung weisen die Endkästen einer Wärmetau scherseite eine Trennwand auf. Dabei können die Endkästen der Wärme tauscherseiten einstückig ausgebildet sein. Dadurch wird der Bauaufwand weiter reduziert, indem auf jeder Seite des Wärmetauschers nur ein einzi ger Endkasten angeordnet ist, der in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt werden kann. Dabei kann der Endkasten für die einzelnen durch die un terschiedlichen zu kühlenden Medien bestimmten Bereiche unterschiedli che Formen haben. Durch eine dichtend in den Endkasten eingesetzte Trennwand, die auch dicht mit dem Kühlnetz verbunden ist, wird die Tren nung der verschiedenen zu kühlenden Medien sichergestellt.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Kühlnetz in verschieden große Be reiche aufgeteilt. Damit kann in einfacher Art und Weise auf die Anforde rungen nach unterschiedlicher Kühlleistung der zu kühlenden Medien ein gegangen werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind in dem einem Kühlmedium zugeord neten Endkästen Umlenkungseinrichtungen vorgesehen, die derart ange ordnet sind, daß das zu kühlende Medium in einem einzigen Strom zick zackförmig durch das Kühlnetz geleitet wird. Damit wird von der sonst üblichen parallelen Durchströmung eines Wärmetauschers bewußt ab gewichen und das zu kühlende Medium nacheinander durch die einzelnen Kanäle des Kühlnetzes geleitet. Dadurch wird für das zu kühlende Me dium eine längere Verweildauer in dem Kühlnetz realisiert, wodurch die Kühlleistung erhöht werden kann. Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, das Kühlmedium zickzackförmig durch das Kühlnetz zu lei ten, das mit einer geringen Durchsatzrate durch die Wärmetauscherein heit geleitet werden muß. Dabei wird bewußt eine längere Verweildauer und ein höherer Strömungswiderstand realisiert, um die Kühlleistung zu erhöhen.

In Weiterbildung der Erfindung wird das zickzackförmig das Kühlnetz durchströmende Medium auf der dem ersten zu kühlenden Medium zuge wandten Seite des Wärmetauschers neben einer Trennwand in dem End kasten in das Kühlnetz eingeleitet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die zu kühlenden Medien mit deutlich unterschiedlichen Temperatu ren in das Kühlnetz eingeleitet werden. So kann es vorkommen, daß das erste zu kühlende Medium mit einer Eingangstemperatur von beispiels weise 150°C und das zweite zu kühlende Medium mit einer Eingangstem peratur von 80°C in das Kühlnetz eingeleitet werden. Somit erfolgt durch den gewählten Einlaß des zweiten zu kühlenden Mediums direkt an der Trennebene zu dem ersten zu kühlenden Medium zwar durch beispiels weise Wärmeleitung sowie Strahlungswärme beim ersten Durchlauf durch den ersten Kanal des Kühlnetzes eine geringe Temperaturerhöhung, die aber in den nachfolgenden zickzack-förmigen Durchströmungen der wei teren Kanäle des Kühlnetzes wieder aufgehoben wird und die gewünschte Kühlung eintritt.

In Weiterbildung der Erfindung sind die zu kühlenden Medien Ladeluft und Kraftstoff, wobei der Kraftstoff zickzackförmig durch das Kühlnetz geleitet wird. Gerade bei diesen beiden Medien, die mit deutlich unterschiedlichen Eingangstemperaturen und Durchsatzraten durch einen Wärmetauscher geleitet werden, ist bisher davon ausgegangen worden, daß diese unbe dingt durch vollkommen getrennte Wärmetauscher geleitet werden müs sen, wobei die Wärmetauscher zudem auf die unterschiedlichen Eigen schaften der Medien abgestimmt waren. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wärmetauschereinheit ist es nunmehr möglich, diese beiden Medien durch ein für beide Medien gleiches Wärmetauschernetz zu leiten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungs beschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausfüh rungsbeispiel näher beschrieben ist.

Die Wärmetauschereinheit gemäß der einzigen Figur weist ein Kühlnetz 1 auf, daß aus Kanälen 2 und einem jeweils zwischen zwei Kanälen 2 lie genden Gitternetz 3 aufgebaut ist. Durch das Gitternetz 3 strömt quer zu der Strömrichtung des zu kühlenden Mediums Kühlluft. An die jeweiligen Endseiten der Kanäle 2 sind Endkästen 4, 4′ dichtend angebracht. Der Endkasten 4 auf der Einlaßseite der zu kühlenden Medien ist ebenso durch eine Trennwand 5 unterteilt, wie der Endkasten 4′ auf der Auslaß seite der zu kühlenden Medien durch eine Trennwand 5′ unterteilt ist. Da bei sind die Trennwände 5, 5′ selbstverständlich so in den Endkästen 4, 4′ angeordnet, daß sie oberhalb oder unterhalb ein und desselben Kanals 2 auf dessen Ein- und Auslaßseite die Trennung der verschiedenen zu kühlenden Medien in den Endkästen 4, 4′ vornehmen. Durch diese Trennwände 5, 5′ ist die Wärmetauschereinheit ein Gebilde, das zwei Wärmetauscher miteinander vereinigt. Der obere Bereich O, O′ der End kästen weist Anschlüsse 6, 6′ auf, durch die Ladeluft in die Kanäle 2 ein- und wieder abgeleitet wird. Der untere Bereich U, U′ der Endkästen 4, 4′ weist Umlenkeinrichtungen 7, 7′ auf, die so angeordnet sind, daß der in den unteren Bereich der Endkästen 4, 4′ eingeleitete zu kühlende Kraft stoff nacheinander die einzelnen Kanäle 2 von der Trennebene zu dem Ladeluftteil der Wärmetauschereinheit hin zu dem Endbereich der Wär metauschereinheit durchströmt. In dem unteren Bereich U, U′ der Endkä sten 4, 4′ sind ebenfalls Anschlüsse 6′′, 6′′′ eingelassen, durch die der Kraftstoff in diese Bereiche U, U′ ein- bzw. abgeleitet wird.

Die dargestellte Wärmetauschereinheit ist zur Kühlung von Ladeluft und Kraftstoff ausgeführt, wobei aber im Rahmen der Erfindung auch vorgese hen ist, die Wärmetauschereinheit so zu erweitem, daß noch weitere Be triebsstoffe wie beispielsweise Öl und Hydraulikflüssigkeiten zusätzlich oder alternativ zu Ladeluft und Kraftstoff gekühlt werden können.

Claims

1. Wärmetauschereinheit für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kühlnetzeinrichtungen und Endkästen aufweisende Wärmetauschereinheit von zumindest zwei zu kühlenden Medien und einem Kühlmedium durch strömt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinheit ein für beide zu kühlende Medien gleiches Kühlnetz (1) aufweist, das zu einem Wärme tauscher zusammengesetzt ist und daß die Endkästen (4, 4′) getrennte Anschlüsse (6, 6′, 6′′, 6′′′) für die zu kühlenden Medien aufweisen.

2. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkästen (4, 4′) einer Wärmetau scherseite eine Trennwand (5, 5′) aufweisen.

3. Wärmetauschereinheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkästen (4, 4′) der Wärmetauscher seiten einstückig ausgebildet sind.

4. Wärmetauschereinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlnetz (1) in verschieden große Be reiche aufgeteilt ist.

5. Wärmetauschereinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den einem Kühlmedium zugeordneten Teil (O, O′, U, U′) der Endkästen (4, 4′) Umlenkungseinrichtungen (7, 7′) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, daß das zu kühlende Me dium in einem einzigen Strom zickzackförmig durch das Kühlnetz (1) ge leitet wird.

6. Wärmetauschereinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kühlende Medium mit der geringeren Durchsatzrate zickzackförmig durch das Kühlnetz (1) geleitet wird.

7. Wärmetauschereinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zickzackförmig das Kühlnetz (1) durchströmende Medium auf der dem ersten zu kühlenden Medium zuge wandten Seite des Wärmetauschers neben der Trennwand (5, 5′) in das Kühlnetz (1) eingeleitet wird.

8. Wärmetauschereinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlenden Medien Ladeluft und Kraftstoff sind, und daß der Kraftstoff zickzackförmig durch das Kühlnetz (1) geleitet wird.