DE2244842A1

DE2244842A1 - Kraftwagenkuehler

Info

Publication number: DE2244842A1
Application number: DE2244842A
Authority: DE
Inventors: Roelf Jan Meijer; Jan Mulder
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-09-23
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1973-03-29
Also published as: AU4677272A; SU473346A3; GB1403005A; PL78420B1; ZA725882B; DE2244842B2; FR2157807A1; BE789097A; JPS4840042A; SE382091B; CH552747A; CA961847A; NL7113051A; FR2157807B1; ES406899A1; JPS5143618B2; IT967669B

Description

PHN ,5888 BOSS/RJ Dipl.-Jn-. F. J. KUPFERMANN

l'air.'i'anwnlt

Anmelde: N.Y.Philips' Gloeilampenfabrieken

Akt. Ν·. PHN- 5888
Aomeldu.o *<MHi 11» Sept, /1972

"Kraftwagenkühler"·

Die Erfindung betrifft einen insbesondere zur Anwendung im Kühlsystem eines Motors mit ausserer Verbrennung geeigneten Kraftwagenkühler mit einer Anzahl von parallelen Kühlwasserrohren, die sich einerseits an eine Zufuhr und andererseits an eine Abfuhr für Kühlwasser anschliessen, wobei die Rohre durch eine Anzahl von sich quer dazu erstreckenden, in wärmeleitendem Kontakt zu ihnen stehenden Metallteilen wie Streifen oder Gaze verbunden sind.

Bei Verbrennungsmotoren wird nur ein' Teil der entwickelten Wärme in mechanische Arbeit umge-

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setzt, während der andere Teil als Verlustwärme abgeleitet werden musst Ein Teil dieser Verlustwärme wird gemeinsam mit den heissen Auspuffgasen abgeführt, während ein anderer wesentlicher Teil über das Kühlsysten und den darin befindlichen Kühler an die Umgebungsluft abgegeben wird. Öleser Kühler befindet sich dabei meistens in der Frontfläche des Kraftwagens, in dem der Motor als Zugbeförderungsmittel vorhanden ist»

Wenn als Zugbeförderungsmittel ein bisher üblicher Verbrennungsmotor' angewendet wird, so ist der Vorderraum im Kraftwagen meistens gross genug, um einen Kühler mit ausreichender Kühlkapazität ohne allzugrosse Schwierigkeiten aufnehmen zu können. Wird jedoch als Antriebsquelle ein Motor mit äusserer Verbrennung wie der Stirlingmotor oder die Dampfmaschine angewendet, so treten sofort Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Kühler auf. Sei dieser Art von Motoren ist nämlich diejenige Wärmemenge, die über den Kühler an die Umgebung abgegeben werden muss, viel grosser alp bei normalen Verbrennungsmotoren. Dies bedeutet, dass die Kühlkapazität des Küfclers erhöht werden muss.

Eine erste Möglichkeit ist die Verwendung eines konventionellen Kühlers mit einer grösseren Frontoberfläche, Schon bald zeigt sich jedoch, dass

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die Kühlerabmessung für die Vorderfront des Kraftwagens zu gross wird. Eine zweite Möglichkeit wäre, dass man die Kühlkapazität je Oberflächeneinheit dadurch vergrössert,dass der Aufbau des Kühlers verfeinert wird, indem also engere Durchströmkanäle für die Luft angewendet werden, oder indem durch Anwendung eines massiveren Kühlers die Länge der Kanäle grosser gemacht wird. Dabei stösst man auf zwei Schwierigkeiten. In erster Linie erhält man bei einer, annehmbaren Frontoberfläche durch diese Massnahmen einen Kühler mit derart grossem Strömungswiderstand, dass der dann erforderliche Ventilator eine unzulässig grosse Leistung braucht, tun die erforderliche Luftmenge anzusaugen. Zweitens werden die feinen Durchströmkanäle für die Luft schnell zur Verschmutzung des Kühlers durch Insekten usw. führen. ^

Eine dritte, beim Zustandekommen der Erfindung in Betracht gezogene Möglichkeit ist die Anordnung einer Anzahl konventioneller Kühlereinheiten in V-Form. Eine derartige Kühlerform zum Einbau in einen , Flugzeugflügel ist ans der britischen Patentschrift 5O6.146 bekannt. Da die Dickenabmessung der konventionellen Kühler 5 bis 10 cm beträgt, dürfte einleuchten, dass man_fwenn man eine Vergrösserüng dor Kühleroberfläche erzielen möchte,

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ohne die totale Querabmessung zu vergrössern, einen Kühler mit sehr grosser Abmessung in der Längsrichtung erhält, was in Kraftwagen ebenfalls unannehmbar und ausserdem nicht sehr günstig ist, da die auftretenden Strömungsverluste in der tiefen V-Form die Auswirkung der Oberflächenvergrösserung verringern.

Die Erfindung bezweckt auf Grund der obenstehenden Erwägungen, einen Kühler mit einer grossen Kühlkapazität, niedrigem Gewicht und geringer Raumbeanspruchung zu schaffen.

Der erfindungsgemässe Kühler ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwasserrohre in einer Anzahl von flachen Elementen angeordnet sind, deren Ober- und Unterseiten jeweils in einer gemeinsamen Fläche liegen und deren beide anderen Seiten in der Vorder- bzw. Rückfläche des Kühlers liegen, wobei die Elemente einen Winkel. i von mehr als k5° zur Vorder- und Rückfläche des Kühlers bilden und wobei sie abwechselnd an ihrer Vorder- und Rückseite luftdicht miteinander verbunden sind, so dass ein gefaltete Vorder- bzw. Rückseite entsteht, und wobei die Dickenabmessung jedes der Elemente höchstens 25 nun beträgt, der hydraulischen Durchmesser der Luftkanäle in jedem de^ Elemente höchstens 2 mm ist und der Quotient — ^C 15 ist, wobei 1 die Länge und d. den

h
hydraulischen Durchmesser der Luftkanäle in jedem

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der Elemente darstellt,

Auf diese Weise ist ein Kühler erzielt» der eine sehr grosse Kühlkapazität mit einer annehmbaren Breiten- und Pickenabmessung verknüpft, so dass ein Einbau in Kraftwagen ohne grosse Probleme möglich ist, Durch die feine Aufteilung ist , eine grosse Kühlkapazität je Frantoberflächeneinheit erzielt_t wobei dennoch der Strömungswiderstand niedrig ist, Ausserdem tritt überraschenderweise durch die schräge Stellung der Kühlerelemente in beztig auf die Einströmrichtung der Luft praktisch keine Verschmutzung auf. Insekten und andere Verschmutzungen sammeln sich ordentlich an der Stelle, an der die Rückseiten der Elemente miteinander verbunden sind.

Um ein gutes Auffangen von Verunreinigungen und eine leichte Reinigung zu gewährleisten, ist ei." ne weitere günstige Ausführungsfqrrn dadurch gekennzeichnet, dass qe.de der Verbindungen a.n de.r Rjick,-seite 4-⁶F glemgnte als ein. rinjjenfgrjnige.s

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Öffnung der Vorderseite des Wühlers zugekehrt ist. Auf diese Weise fallen bei stillstehendem Kraftwagen die sich in den Verbindungsrinnen angesammelten Verunreinigungen nach unten» von wo sie über die Abfuhrrinne abgeleitet werden.

Um ein gutes Weiterleiten der einströmenden Luft zu gewährleisten, hat jede der Verbindungen an der Vorderseite der Elemente eine gut· aerodynamische Form_t so dass die Luft gut in den Kiihler einströmt»

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform ist jedes der Elemente an seinem Aussenumfang mit einer feinen Gazeschicht mit einer Maschenweite versehen, die kleiner als 1,5 nun ist* Die§ verhindert eine Verschmutzung des Kühlers auf besonders zweckmässige Weise, während diese Gaze ausserdeni beim Wärmeaustausch mitwirkt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, Es zeigen:

Fig, 1 urid 2 einen aus einer AnjiahJ. in VrrFprm angeordneten Elementen bestehenden ir> zwei senkrecht zueinander verlaufen4en

Fig, 3 eine ander mögliche Kiihlerausführunijsfprm im Schnitt,

Jn den. Figuren 1 u.njd 2 ist in, zwei

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recht zueinander stehenden Schnitten schematisch und nicht masstabgerecht ein Teil eines Kühlers dargestellt, der aus einer Anzahl von Elementen 1 aufgebaut ist, die einen Winkel ⁰C zur Vorder- bzw. Rückfläche 2 und 2$ des Kühlers bilden.

Jedes der Elemente 1 enthält eine Anzahl von Kühlwasserrohren h, die sich an einer Seite an einen gemeinsamen Zufuhrkanal 5 und an der anderen Seite an einen gemeinsamen Abfuhrkanal 6 anschliessen. Die Rohre h sind durch eine grosse Anzahl von flachen Metallstreifen 7 miteinander wärmeleitend verbunden.

Die Elemente 1 sind abwechselnd an der Vorderseite an der Stelle 8 und an der Rückseite durch einen rinnenförmigen Teil 9 miteinander verbunden. Nach Einbau in einen Kraftwagen strömt mithin die ankommende Luft entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung durch den Kühler. Die Verbindungen an der Stelle 8 haben eine aerodynamische ausgewogene Form, so dass die einströmende Luft bequem zu den Kühleroberflächen geführt wird.

Durch die V-fÖrmige Anordnung der Elemente 1 ist die Kühleroberfläche beträchtlich vergrös-

sert. nämlich um einen . Davon muss selbst- ; cos · Sv

verständlich die Dicke der Elemente abgezogen werden, weil dies an der Stelle 8 und 9 einen Abschnitt ergibt, durch den keine Luft strömen kann. Bei be-

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kannten Kühlern mit einer Dicke von 5 bis 10 cm geht mithin ein grosser Teil der Auswirkung der V-Form verloren. Bei dem erfindungsgemässen Kühler ist die Dicke d jedes der Elemente höchstens 25 nun. Dies bedeutet, dass die Anschlüsse 8, 9 nur einen geringen Raum erfordern. Um diese geringe Dicke der Elemente

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unter Beibehaltung eines hinreichenden Kühlungsvermögens je Oberflächeneinheit zu ermöglichen, gilt ferner für die Kanäle 10, durch die hindurch die Luft strömt (zwischen Kühlwasserrohren und Metallstreifen 7)» dass der Quotient -r— <15 ist. Wenn also

h 1 = 25 mm ist, muss der hydraulische Durchmesser dieser Kanäle kleiner oder ebensogross wie 1,6 nun sein, wobei der hydraulische Durchmesser als das Vierfache der Oberfläche, geteilt durch den Umfang des Querschnitts des betreffenden Kanals definiert ist. ,Dies bedeutet mithin eine besonders feine Aufteilung des Kühlers, wobei die Metallstreifen 7 in einem geringfügigen Abstand (0,8 mm oder kleiner) voneinander entfernt liegen. Es zeigt sich, dass auf diese Weise ein Kühler mit einem Kühlungsvermögen je Oberflächeneinheit erzielt wird, das um ein Vielfaches grosser ist als das von bekannton Kühlern.

Überraschenderweise verschmutzt diesel* Kühler trotz seiner feinen Aufteilung im Betriebszustand nicht. Es hat sich gezeigt, da.ss sich dio

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in der Luft befindlichen Verunreinigungen an der Stelle 9 ansammeln. Dies rührt daher, dass, obwohl die Luft umgeleitet wird, die Verunreinigungen durch ihre grössere Trägheit geradeaus fliegen und in der Rinne 9 landen. Um der Verschmutzung noch gründlicher entgegenzuwirken, kann gegebenenfalls an der Aussenseite der Elemente eine Schicht aus feiner Gaze mit einer maximalen Maschenweite von 1,5 nun vorgesehen sein, die zugleich als wärraeübertragende Oberfläche mitwirkt, da sie zu den Metallstreifen in wärmeleitendem Kontakt steht»

Es ist ebenfalls möglich, statt der Streifen 7 nur eine Anzahl von Gazeschichten auf den Kühlwasserrohren anzubringen. Ferner können alle möglichen Kombinationen von Streifen und Gaze angewendet werden.

Obwohl die Rinne 9 etwa hinsichtlich der Reinigung bestimmte Vorteile bietet, kann sie unter Umständen weggelassen wjerden, wobei dann die Elemente an der Stelle in direktem Kontakt.zueinander stehen» in dem gebildeten Winkel wird sieh dann

i " selbstverständlich der Schmutz aiihlitifet?₍ wenn man diese Tatsache jedoch bei der KiihlerbeF€>eiJimMig be« rücksic:htigt, ist dies nicht unbecüitgt ein fiftchte.il.

In Fig« ϊ ist ίίΐ htüiiiifeisch Uitf*egeibtip, flaii-i tilt· i£it»H»it ⁰J an ihr€.*r Uiic cfsei fee ^(^y<*i I mⁱ t «ind und

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sich an eine Abfuhrrinne 12 anschliesseh, die an der KühlervorderseL to an der Stelle 13 offen ist. Bei Stillstand des Fahrzeugs fallen nun etwaige, in den Rinnen 9 zurückgebliebene Verunreinigungen nach unten, wo sie über die Abfuhrrinne 12 verschwinden können. Auch bei etwaigem Ausspritzen mit Wasser kann diese Abfuhrrinne 12 gute Dienste leisten. Da sich die Abfuhrrinne 12 an der Stelle 13 an der Vorderseite des Kühlers öffnet, wird der Druck in den Rinnen 9 durch den geöffneten Zustand der Rinnen 9 an ihrer Unterseite nicht nachteilig beeinflusst.

In Fig. h ist angegeben, wie die Elemente 1 gegebenenfalls auch parallel angeordnet sein kön» nen, so dass dann gleichsam ein ziinnenföi'miger Kühler entsteht.

Claims

- μ - , 22U842

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Patentansprüche;

'1 .J Kraftwagenkühler, insbesondere geeignet zur Anwendung im Kühlsystem eines Verbrennungsmotors mit äusserer Verbrennung, mit einer Anzahl von parallelen Kühlwasserröhre, die sich einerseite an eine Zufuhr und andererseits an eine Abfuhr führ Kühlwasser anschliessen, wobei die Rohre durch eine Anzahl von sich quer zu ihnen erstreckenden und in wärmeleitendem Kontakt zu ihnen stehenden Metallteilen wie Streifen oder Gaze verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffenden Kühlwasserrohre in einer Anzahl von flachen Elementen angeordnet sind, wobei die Ober- und Unterseiten jeweils in einer gemeinsamen Fläche liegen, und die beiden anderen Sexten in der Vorder- bzw. Rückfläche des Kühlers liegen, wobei die Elemente einen Winkel von mehr als k5° zu den Vorder- und Rückflächen des Kühlers bilden, und wobei die Elemente abwechselnd an ihrer Vorder und Rückseite luftdicht miteinander verbunden sind, so dass eine gefaltete Vorder- bzw. Rückseite entsteht, und wobei die Dickenabmessung jedes der Elemente höchstens 25 Wm beträgt, der hydraulische Durchmesser der Luftkanäle in jedem der Elementen höchstens 2 mm ist und der Quotient

1
-j—<έ£ 1 "5 ist, wobei 1 die Länge und d, den liydrau-

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Iisehen Üurchmo.sHor dor Luftkanä J e in jedem der

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Elemente darstellt.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Verbindungen an den Rückseiten der Elemente als ein rinnenförmiges Verbindungsstück ausgeführt ist, in dem Verunreinigungen aufgefangen werden können.

3· Kühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die rinnenförinigen Verbindungsstücke an ihrer Unterseite an eine sich unter dem Kühler erstreckende Abfuhrrinne anschliessen, deren Öffnung der Vorderseite des Kühlers zugekehrt ist. k. Kühler nach Anspruch 1, 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, dass alle Verbindungen an den Vorderseiten der Elemente eine gute aerodynamische Form haben, so dass ankommende Luft gut in den Kühler einströmt.

5. Kühler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jef

des der Elemente an seinem Aussenumfang mit einer Schicht aus einer feinen Gaze mit einer Maschenweite versehen ist, die kleiner als 1,5 mm ist.

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