DE2244842B2 - Kraftwagenkuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagenkühler, insbesondere geeignet zur Anwendung im Kühlsystem eines Verbrennungsmotors mit äußerer Verbrennung, mit W-förmig angeordneten flachen Kühlelementen, die an der Vorderseite und Rückseite miteinander verbunden sind und bei dem das Verbindungselement an der Rückseite in Form einer senkrechten Rinne ausgebildet ist und die Elemente einen Winkel von mehr als 45° mit den Vorder- und Rückflächen des Kühlers einschließen.

Bei Verbrennungsmotoren wird nur ein Teil der entwickelten Wärme in mechanische Arbeit umgesetzt, während der andere Teil als Verlustwärme abgeleitet werden muß. Ein Teil dieser Verlustwärme wird gemeinsam mit den heißen Auspuffgasen abgeführt, während ein anderer wesentlicher Teil über das Kühlsystem und den darin befindlichen Kühler an die Umgebungsluft abgegeben wird. Dieser Kühler befindet sich dabei meistens in der Frontfläche des Kraftwagens, in dem der Motor als Zugbeförderungsmittel vorhanden ist.

Wenn als Zugbeförderungsmittel ein bisher üblicher so Verbrennungsmotor angewendet wird, so ist der Vorderraum im Kraftwagen meistens groß genug, um einen Kühler mit ausreichender Kühlkapazität ohne allzu große Schwierigkeiten aufnehmen zu können. Wird jedoch als Anrriebsquelle ein Motor mit äußerer s? Verbrennung, wie der Stirlingmotor oder die Dampfmaschine angewendet, so treten sofort Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Kühler auf. Bei dieser Art von Motoren ist nämlich diejenige Wärmemenge, die über den Kühler an die Umgebung abgegeben werden muß, ho viel größer als bei normalen Verbrennungsmotoren. Dies bedeutet, daß die Kühlkapazität des Kühlers erhöht werden muß.

Eine erste Möglichkeit ist die Verwendung eines koriveniioneüeii Kühlers niii einer größeren Frontober- (\s fläche. Schon bald zeigt sich jedoch, daß 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 größer 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, um 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 aus der GB-PS 5 06 146 bekannt. Da die Dickenabmessung der konventionellen Kühler 5 bis 10 cm beträgt, dürfte einleuchten, daß man, wenn man eine Vergrößerung der Kühleroberfläche erzielen möchte, ohne die totale Querabmessung zu vergrößern, einen Kühler mit sehr großer Abmessung in der Längsrichtung erhält, was in Kraftwagen ebenfall: unannehmbar und außerdem nicht sehr günstig ist, da die auttretenden Strömungsverluste in der tiefen V-Form die Auswirkung der Oberflächenvergrößerung verringern. Hierzu ist zu erwähnen, daß aus der FR-PS 8 59 425 noch ein Kühler mit W-förmig angeordneten flachen Kühlelementen bekannt ist, wobei ebenfalls der Aufbau der einzelnen Kühlelemente nicht näher beschrieben ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kühler mit einer großen Kühlkapazität, niedrigem Gewicht und geringer Raumbeanspruchung zu schaffen, bei dem gleichzeitig die Verschmutzung der Kühlerelemente vermieden wird.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem Kühler der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlelemente aus parallelen Röhren mit senkrecht dazu verlaufenden Metallstreifen bestehen, daß die Dickenabmessung d jedes der Elemente höchstens 25 mm beträgt, der hydraulische Durchmesser dh von jedem der von den Streifen und Rohren gebildeten Luftkanäle höchstens 2 mm ist und daß der Quotient d: dh > 15 ist.

Auf diese Weise ist ein Kühler erzielt, der eine sehr große Kühlkapazität mit einer annehmbaren Breiten- und Dickenabmessung verknüpft, so daß ein Einbau in Kraftwagen ohne große Probleme möglich ist. Durch die feine Aufteilung ist eine große Kühlkapazität je Frontoberflächeneinheit erzielt, wobei dennoch der Strömungswiderstand niedrig ist. Außerdem tritt überraschenderweise durch die schräge Stellung de>Kühlerelemente in bezug auf die Einströmrichtung der Luft zusammen mit den sehr kleinen Abmessungen der Durchströmkanäle praktisch keine Verschmutzung auf. Durch die erwähnte Schrägstellung und die kleinen Abmessungen der Kanäle wird die Wirkung erzielt, daß die ankommenden Insekten und andere Verschmutzungen an der Kühlerwand abprallen und sich an der Stelle sammeln, an der die Rückseiten der Kühlerelemente miteinander verbunden sind.

Bei einer bevorzugten Ausfühi'ungsfürui schließen sich erfindursgsgemäß die rinnenförmigen Verbindungselemente an ihrer Unterseite an eine sich unter dem Kühler erstreckende Abfuhrrinne an, deren öffnung der

Vorderseite des Kühlers zugekehrt ist. Auf diese Weise fallen bei stillstehendem Kraftwagen die sich in den rinnenförmigen Verbindungselementen angesammelten Verunreinigungen nach unten, von wo sie über die Abfuhrrinne abgeleitet werden.

Es sei noch bemerkt, daß aus der FR-PS 4 60 630 ein Kraftwagenkühler mit parallelen und zu der Vorderseite geneigten Reihen von Kühlwasserrohren bekannt ist. Die Kühlwasserrohre sind dabei getrennt angeordnet, und zwischen den Reihen sind Pakete von Metallblechen vorgesehen, so daß ein Kühler erhallen wird mit einer flachen Vorder- und Hinterfläche.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 einen aus einer Anzahl von in W-Form angeordneten Kühlelementen bestehenden Kühler in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Schnitten I-I bzw. U-U,

Fig. 3 eine Weiterbildung der Kühlerausführungsform nach Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist in zwei senkrecht zueinander stehenden Schnitten schematisch und nicht maßstabgerecht ein Teil eines Kühlers dargestellt, der aus einer Anzahl von Kühlelementen 1 aufgebaut ist, die einen Winkel α zur Vorder- bzw. Rückfläche 2 und 3 des Kühlers bilden.

Jedes der Kühlelemente 1 enthält eine Anzahl von Kühlwasserrohren 4, die sich an einer Seite an einen gemeinsamen Zufuhrkanal 5 und an der anderen Seite an einen gemeinsamen Abfuhrkanal 6 anschließen. Die Rohre 4 sind durch eine große Anzahl: von flachen Metallstreifen 7 miteinander wärmeleitend verbunden.

Die Elemente 1 sind abwechselnd an der Vorderseite mittels Verbindungselementcn 8 und an der Rückseite mittels Verbindungselementen 9 in Form senkrechter Rinnen miteinander verbunden. Nach Einbau in einen Kraftwagen strömt mithin die ankommende Luft entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung durch den Kühler. Die Verbindungselemente 8 an der Vorderseite 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 vergrößert, nämlich

um einen Faktor

COS α

-. Davon muß selbstverständlich

die Dicke der Elemente abgezogen werden, weil dies an den Verbindungselementen 8 und 9 einen Abschnitt ergibt, durch den keine Luft strömen kann. Bei bekannten Kühlern mit einei Dicke von 5 bis 10 cm geht mithin ein großer Teil der Auswirkung der V-Form verloren. Bei dem erfindungigemäßen Kühler ist die Dickenabmessung d jedes der Elemente höchstens 25 mm. Dies bedeutet, daß die Verbindungselemente 8,9 nur einen geringen Raum erfordern. Um die geringe Dickenabmessung der Kühlelemente unter Beibehaltung eines hinreichenden Kühlungsvermögens je Oberflächeneinheit zu ermöglichen, gilt ferner für die Kanäle 10, durch die hindurch die Luft strömt (/wischen Kühlwasserrohren und Metallstreifen 7), daß der

Quotient < i 5 ist. Wenn also d = 25 mm ist, muß der

hydraulische Durchmesser dieser Kanäle kleiner oder ebenso groß wie 1,6 mm 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 geringen 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 größer ist als das von bekannten Kühlern.

Überraschenderweise verschmutz: dieser Kühler trotz seiner feinen Aufteilung im Betriebszustand nicht. Es hat sich gezeigt, daß sich die in der Luft befindlichen Verunreinigungen an den rinnenförmigen Verbindungselementen 9 ansammeln. Dies rührt daher, daß die Verunreinigungen infolge der großen Streifendichte vor den Streifenköpfen abgewiesen werden und nicht in die Kühlelemente eindringen, sondern vor ihnen her zum rinnenförmigen Verbindungselement 9 weitergeleitet werden.

In Fig. 3 ist schematisch angegeben, daß die rinnenförmigen Verbindungselemente 9 an ihrer Unterseite geöffnet sind und sich an eine Abfuhrrinne 12 anschließen, die an der Kühlervorderseite 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 rinnenförmigen Verbindungselementen 9 durch der! geöffneten Zustand der rinnenförmigen Verbindungselemente 9 an ihrer Unterseite nicht nachteilig beeinflußt.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kraftwagenkühler, insbesondre geeignet zur Anwendung im Kühlsystem eines Verbrennungsmo- r< tors mit äußerer Verbrennung, mit W-förmig angeordneten flachen Kühlelementen, die an der Vorderseite und Rückseite miteinander verbunden sind und bei dem das Verbindungselement an der Rückseite in Form einer senkrechten Rinne ausge- ι ο bildet ist und die Elemente einen Winkel von mehr als 45° mn aen Vorder- und Rückflächer. des Kühlers einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente aus parallelen Röhren mit senkrecht dazu verlaufenden Metallstreifen bestehen, daß die Dickenabmessung c/jedes der Elemente höchstens 25 mm beträgt, der hydraulische Durchmesser dt, von jedem der von den Streifen und Rohren gebildeten Luftkanäle höchstens 2 mm ist und daß der Quotient d: dh > 15 ist.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die rinnenförmigen Verbindungselemente an ihrer Unterseite an eine sich unter dem Kühler erstreckende Abfuhrrinne anschließen, deren öffnung der Vorderseite des Kühlers zugekehrt ist.