DE2304770A1 - Kraftwagenkuehler - Google Patents

Description

PHN,6115. JW/EVH.

Df. EIeriser! Pate.iianwall In»»««: N.Y. Philips' Gtaeilarr.penfobrieken

Aktef^. PHH- 6115 Aameldung voRii 31. Jan. 1973

KraftwagenkUhler,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftwagenkühler, insbesondere zum Gebrauch im Kühlsystem eines Verbrennungsmotors mit äusserer Verbrennung, mit einer Anzahl paralleler Kuhlwasserrohre, die sich einerseits an eine Zufuhr und andererseits an eine Abfuhr für Kühlwasser anschliesson, wobei die Rohre durch eine Anzahl sich quer dazu erstreckender und im wärmeleitenden Kontakt damit stehenden Metallteile, wie Streifen, oder durch eine Gaze, verbunden sind.

Bei Verbrennungsmotoren wird nur ein Teil der erzeugten WSrme in machanische Arbeit umgewandelt, während der andere Teil als ''erlustwärme abgeführt werden muss* Ein Teil dieser Verlustwärme wird mit den heissen Auspuffgasen abgwführt, während ein anderer wichtiger Teil über das Kühlsystem und den darin vorhandenen Ktihlsr der Umgobungsluft abgegeben wird.

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Dieser Kühler befindet sich dabei meistens an der Vorderseite des Kraftvag@ns, in dom dor Motor als Kraft mit toi vorhanden ist.

Wenn als ·Kraftmittel ©in Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung, wie bisher üblich, verwendest wird, ist dor Rauis vorn im Kraftwagen meistens ausreichend vm eimo all zn viol Schwierigkeiten einen Kühler auoroichorvdor Kühlleistung an.suordnen. Wird jedoch als Kraftquelle ein Motor mit Ehiosoror Verbrennung, wie der Stirlingmotor odor die Dampfmaschine verwendet, so treten sofort Schwierigkeit®!* auf und ztmr wegen der Grosse des Kühlers. Boi dieser Art von Motorcia ist . nRmlich die Wärmemenge, die über den Kühler an die Umgebung abgeführt werden muss, viel grosser als boi normalen Vor» brennungsmotcren mit innerer Verbrennung. Das bedeutet, da.su die Kühlleistung des Kühlere grosser sein muss.

Eine erste Möglichkeit dazu bietet ein konvontionsller Kühler mit einer grSsstren Oberfläche. Wie gesagt, stellt es sich dann jedoch heraus, dass schon bald die Kühlorabsiossungön zu gross werden für die Vorderseite des Kraftwagona. Eine zweite Möglichkeit wäre, die Kühlleistung pro Oberflächeneinheit zu vorgrSssern und zwar durch eine Verfeinerung; der Konstruktion des Kühlers, also durch engere Durchatrömungakanäle für die Luft oder dadurch, dass die Lunge dor Kanäle grosser gemacht wird, was einen dickeren Kühler bedeutet. Die« bringt zwei Nachteile mit sich. An erster Stelle celangt man bei einer akrsaptlerbaren Oberfläche durch diese Maesnahmen zu einem Kühler mit einem derait grossen Strömungswiderstand, dass der dann notwendige Ventilator eine unakseotioibar groe<o Loiatung orfordert um die erforderliche Luftmonge anzusausen.

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Zum anderen worden die ongom Durchströmungskanüle für di© Luft aehr eetaoll nu oimor Verechrautauns des Kühlaro durch Insekten lanw. führoa.

Line dritte ti3ßlichkoit₉ dio bei der Realisierung der Erfindung ale ErwSsungrapvakt gegolten hat, ist die V-förmige Anordnung einer Anzahl konvontins&eller Kühleroinhoitf»si, £ine derartig» Kühlerforra, sum Einbauen in einem Flugzeugflügel, ist aus dor britischem Paicontschrift 506. lh6 bekannt. Da die Di ck«n©bra©D suing doe komvciimtl©aollora Kühlers 5 bis 10 era betrügt, was zu ßröonaron Abmoeovaacoira der blinden Seiten der Elemente führt, dürfte be einleuchten, dass, zur Er&ielung einer Vergrtfeeerumß dor Kühleroborfltlcho ohne dass die Querabaossung vergrSsaes-t wird, ein Köhler erhalten wird mit sehr groeeon Abraeaourcon in der Liinfsorichtuns» was in Kraft fahr s®ug©m unakseptierbar ist und weiter auch wenig interessant, voll die auftretenden Strömungsverlust© in der tiefen V-Form den Effekt der OberflßchenvergrSSsserung beeinträchtigen·

Di© Erfindung bossvockt nun, in Anbetracht der obenstehend©a Erwägungen einen Kühler zu schaffen mit 3iner grossen Ktthlleistisst^, einem niedrigen Gewicht und geringor Platssbeanepruchumg. Der oTtlnatXngBgomuen* Kühler weist dazu das Kennzeichen auf, dass die betreffenden Kühlwasserrohr® in einer Anzahl flacher Sletsont« gegliedert sind, deren Seiten, an **olch© die Rohre münden„ in einer gemeinsamen EToone liegen und die istroi anderen Saiten ir. dor Vorder-" bsw. Rückflßche d«e Ktlhlera liegen, *roboi -sich die Elemente alle parallel zueinander erotrockoii tarad von benachbarten Elementen tJi© Seiton dos einen Eleescs&teo, dio in der VorderflGoh© liegt,

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durch eine dichte Wand mit der Seit© des anderen I .ementee, die in der RückflSche liegt, verbunden ist, wobei die Dickenabmessung (l) jedes der Elemente höchstens 25 mm beträgt, der hydraulische Durchmesser ^h^ ^der% ^uftkanäle in Jedem der Elemente höchstens 2 mm ist und der Quotient ~ <. 15 ist.

^dh Auf diese Weise ist ein Kühler erhalten worden, der

eine sehr grosso Kühlleistung mit einer akzeptierbaren Breiten- und Dickenabmessung verbindet, so dass das Einbauen in Kraftfahrzeugen ohne grosso Probleme möglich ist. Durch die feine Verteilung ist eine grosse Kühlleistung pro Frontoberflächeneinheit erhalten worden, wobei der Strömungswiderstand trotzdem niedrig ist. Durch die geringe Dickenabmessung der Elemente beanspruchen die blinden Seiten der Elemente wenig OberflKche, Ueberraschenderweise ist durch die schräge Stellung der KUhlerelemente gegenüber der Anströmun^srichtung erzielt worden, dass keine Verschmutzung auftritt. Insekten und anderer Schmutz sammeln sich an der Stelle, wo an der Rückseite die Verbindung der Wände mit den Elementen liegt.

Um ein gutes Auffangen von Verunreinigungen und dergleichen und eine leichte Reinigung zu gewährleisten, weist eine weitere günstige AusfUhrungsform das Kennzeichen auf, dass Jede der Verbindungen einer Wand ur.J eines Elementes an der Rückseite des Kühlers als rinnonförmiger Verbindungsteil auegebildet ist, in dem die Verunreinigungen aufgefangen werden können.

Bei einer weiteren AusfUhrvsngsform schliesaen sich nach der Erfindung die rinnenförmigen V^rbindungsteila an der Unterseite an eine sich unter dent Kühler erstreckende Abfuhrrinne

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an, deren Oeffnung nach der Vorderseite des Kühlers gerichtet ist. Auf diese Weise werden bei stillstehendem Fahrzeug die in den Verbindungsrinnen gesammelten Veriuireinigungen herunterfallen und über die Abfuhrrinne abgeführt werden.

Um eine gute Führung der anströmenden Luft zu gewährleisten hat jede der Verbindungen an der Vorderseite der Elemente eine gute aerodynamische Form, so dass die Luft gut in den Kühler strömen kann.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform Ast jedes der Elemente am Aussenumfang mit einer Schicht feiner Gaze mit einer Maschenweite von weniger als 1,5 nun versehen*. Dies vermeidet eine Verschmutzung des Kühlers auf sehr wirksame Art und Weise, während ausserdem diese Gaze zum Wärmeaustausch beiträgt.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen»

Fig. 1 und 2 svwei senkrecht aufeinanderstehende schematische und nicht massgerechte Schnitte durch einen Teil des Kühlers, der aus einer Anzahl Kühlerelemento I aufgebaut ist. Die Kühler9lemente 1 sind parallel zueinander angeordnet und schliessen einw Winkel Λ mit der Vorder- und RUckflSoho bzw. 3 des Kühlers ein.

Jedes der Elemente 1 enthält eine Anzahl Kühlwasserrohre 4, die sich an nur einer Seite an einen gemeinsamen ZufUhrungskanal 5 und an der anderen Seit * an einen gemeinsamen AbfUhrungskanal 6 anschliessnn, Die Rohre k sind durch eine Vielzahl flacher Metnilstreifen 7, die wärmeleitend, beispiöla-

λ λ Λ Λ Λ ο / Λ O 1 /.

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weise durch Verlötung, mit den Rohren verbunden sind, miteinander verbunden.

Von benachbarten Elementen ist die Seite des einen Elementes, die in der Vorderf?äche 2 des Kühlers liegt, mit derjenigen Seite des anderen Elementes, die in der RtickflMche des Kühlers liegt, durch eine dichte Wand 8 verbunden. In einem Kraftwagen eingebaut wird nun die anströmende Luft- in der angegebenen Pfeilrichtung durch den Kühler strömen. Die Verbindungen an dor Stelle 9 in der Vorderfl&ch© des Kühlers sind entsprechend einer guten aerodynamischen Form ausgebildet, so dass die anströmende Luft leicht zu den RUhleroberflßtchon gefUhrt wird. Durch die schräge Anordnung: der Elemente 1 ist die KUhleroberflächo wesentlich vergrössert und zwar um einen Paktor ■ · Davon muss selbstverständlich die Dick© Jedes

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der Elemente subtrahiert werden, weil diese Dicke an dor Stelle 9 einen Teil ergibt, durch den keine Luft hindurchströmen kann. Bei bekannten Kühlern mit einer Dicke von 5 bis 10 cm geht ein grosser Teil des Effektes der schrägen Anordnung verloren. Beim erfindungsgetalteeen Kühler ist die Dicke Jedes der Elemente höchstens 25 nua. Das bedeutet, dass infolge der Dicke der Elemente» nur wenig Raum verlorengeht· Um diese geringe Dicke der El ©mont© zu emHglichen, und zwar unter Beibehaltung einer ausreichenden Kühlleistung pro OberflEcheneinheit, gilt weiter für die KanSle 10, durch die die Luft strömt, dass der Quotient -s— < 15 ist. Wenn also

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1 α 25 mm 1st, muss dor hydraulische Durehmesser dieser Kanüle nieht mehr als 1,6 mm η ο in, woil dieser Durchiao ec er imine r so kl ei ti wio möglich su wühlen let. Der hydraulische

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Durchmesser ist dabei die vierfache Oberfläche geteilt durch den Umfang des Querschnittes des betreffenden Kpnala* Das bedeutet also eine Susserst feins Verteilung dej Kühlers, wobei die Metallstreifen 7 in nu? sehr geringem Abstand voneinander liegen. Es stellt sich heraus , dass auf diese Weise ein Kühler erhalten w^J.rd mit einer Kühlleistung pro" Oberflächeneinheit die viele Male grosser ist als die der bekannten Kühler.

Das Ueberraschende dabei ist, dass dieser Küliler trotz der feinen Verteilung im Gebrauch nicht verschmutzt wird. Es hat sich herausgestellt, dass in der Luft befindliche Verunreinigungen in der Rinne 11 gesammelt werden, die jedes der Elemente 1 an der Rückseite des Kühlers mit jeder der Wände 8 verbindet» Um die Verschmutzung noch weiter zu vermeiden kann gegebenenfalls an der Rückseite jedes der Elemente eine Schicht feiner¹ Gaze mit einer maximalen Maschenveite von 1,5 mm vorgesehen werden, die gleichzeitig als wßrmeübertragende Oberfläche wirksam ist, und zwar dadurch, dass diese Gaze mit den Metallstreifen in gutem wärmeleitenden Kontakt steht. Auch ist es möglich, anstelle der Streifen 7 eine Anzahl Gazeschichten auf den Kuhlwasserrohren vorzusehen, wahrend welter viele Kombinationen von Streifen und Gaase möglich sind.

Obschon die Rinnen 11 gewisse Vorteile bieten, z.B. wag das Reinigen betrifft, kOnrinn unter Umstünden diese Rinnen fortgelassen worden, wobei dann die Elemente an dor Stelle .11 unmittelbar mit den Wänden 8 verbunden sind· Int gebildeton Winkel wird eich dann selbstverständlich der

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Schmutz anhäufen, aber wenn man dies bei der KUhlerhereclinunp berücksichtigt, braucht dies keinen Nachteil zu bilden. Um die Rinnen 11 gut reinigen zu können, sind diese an der Unterseite mit einer Abfuhrrinne 12 versehen, die an die Vorderseite des Kühlers mündet. Bei stillstehendem Kraftfahrzeug werden nun etwaige Verunreinigungen, die in den Rinnen zurückgeblieben sind, herunterfallen, wo sie über liie Abfrhrrinne 12 verschwinden können. Auch beim Reinigen mit Wasser wird diese Abfuhrrinne 12 dienstlich sein können. In Fig. 3 ist eine Kühlerausbildung auf schematische Weise dargestellt, wobei sich die parallelen Elemente 1 in der Richtung der anströmenden Luft erstrecken. Dies bietet den Vorteil, dass die Luft nun gegen die dichte Wand 8 stöbst und dort ihre Richtung ändert. Verunreinigungen werden nun an diesen Wänden zurückbleiben und sich nach einiger Zeit in den Rinnen 11 sammeln.

Claims (1)

1. - ? - O PiIN.6115.

   PATiSNTANSPRUkCIfE

   , ΐΛ Kra.^rtwagenkl«hler, insbesondere zum Gebrauoh im Kühlsystem eines Motors iiit iltiaserer Verbrennung, mit einer Anzahl paralleler Kühlwasserrohrc, die sich einerseits an eine Zufuhr und andererseits ar. eine Abfuhr für Kühlwasser anschliessen, wobei die Rohre durch eine Anzahl sich quer dazu erstreckender und in wärmeleitendem Kontakt damit stehender Metallteile, wie Streifen oder durch eine Gaze, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffenden KUhlwasserrohre in einer Anzahl flacher Elemente gegliedert sind, deren Seiten, an welche die Rohre mundon, in einer gemeinsamen Eben« liegen und die zwei anderen Seiten in der Vorder- bzw. RUckflHche des Kühlers liegen, wobei sich die Elemente alle parallel zueinander erstrecken und von benachbarten Elementen die Seite des einen Elementes, die in der Vorderfläche liegt, durch eine dichte Wand mit der Seite des anderen Elementes, die in der RUckflache liegt_fverbunden ist, wobei die Dickenabmessung (l) jedes der Elemente höchstens 25 mm beträgt, der hydraulische Durchmesser (d,) der Luftkanäle in jedem der Elemente höchstens 2 mm ist und der

   Quotient ·—— kleiner ist als 15.
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   2, Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Verbindungen einer Ward und eines Elementes an der Rückseite des Kühlers ais rinnenförmiger Verbindungsteil ausgebildet ist, in dem die Verunreinigungen aufgefangen werden können.

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   3· Kühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die rinnonförmigen Verbindungstelle an der Unterseite an eine sich unter dem Kühler erstreckende Abfuhrrinne anschliessen, deren Oeffnung nach der Vorderseite des Kühlers gerichtet ist.

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