DE2345174A1

DE2345174A1 - Kuehler

Info

Publication number: DE2345174A1
Application number: DE19732345174
Authority: DE
Inventors: George Albert Apoloni Asselman
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1973-09-07
Publication date: 1974-03-28
Also published as: BR7307396D0; ES419036A1; IT995475B; NL7213023A; FR2200888A5; GB1447094A; JPS4971544A; CA987298A

Description

PHN.65^8. WIJ/EVH.

Df. Htrhtrt Scholl Pattntxawali

AnmeWw: M. V. Philips' GIoeüampenfabrieKeil

Akt« No.; PHN- 6548 9 ο Λ C 1 7 Λ

Anmeldung vom ι D. ϋβρ U · I ?

"Kühler"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühler z.B. zum Gebrauch in einem Kühlsystem eines Motors mit einer Anzahl Kühlmittelrohre, die sich einerseits an eine Zufuhr und andererseits an eine Abfuhr für Kühlmittel anschliessen, wobei die Rohre mit einer Anzahl.sich quer zu denselben erstreckender mit denselben in wärmeleitendem Kontakt stehender Metallteile wie Streifen oder Gaze verbunden sind*

Bei Verbrennungsmotoren wird nur ein Teil der erzeugten Wärme in mechanische Arbeit umgewandelt, während der andere Teil als Wärmeverlust abgeführt werden muss. Ein Teil dieser Verlustwärme wird mit den heissen Auspuffgasen mit abgeführt, während ein anderer wesentlicher Teil über das Kühlsystem mit dem darin vorhandenen Köhler der Umgebungsluft abgegeben

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wird. Dieser Kühler befindet sich, dabei meistens vorn im Kraftwagen, in dem der Motor als Antriebsmittel vorhanden ist.

Wenn als Antriebsmittel ein herkömmlicher Verbrennungsmotor verwendet wird, reicht der Raum vom im Kraftwagen meistens aus um ohne all zu grosse Schwierigkeiten einen Kühler mit einer ausreichenden Kühlleistung anzuordnen. Wird jedoch als Kraftquelle ein Verbrennungsmotor mit äusserer Verbrennung, wie der Stirling—Motor oder die Dampfmaschine verwendet, so treten sofort Schwierigkeiten auf und zwar wegen des Kühlers. Bei dieser Art von Motoren ist nämlich die Wärmemenge, die über den Kühler der Umgebung abgegeben werden muss, viel grosser als bei normalen Verbrennungsmotoren. Das bedeutet, dass die Kühlleistung des Kühlers vergrSssert werden muss.

Eine erste Möglichkeit dazu ist, einen herkömmlichen Kühler mit einer grösseren Frontoberfläche zu wählen. Es stellt sich dann jedoch heraus, dass die Kühlerabmessungen für die. Vorderseite des Kraftfahrzeugs zu gross werden. Eine zweite Möglichkeit wäre, die Kühlleistung pro Oberflächeneinheit durch Verfeinerung der Konstruktion des Kühlers zu vergrössern, also durch Verwendung engerer Durchströmungskanäle für die Luft oder dadurch, dass die Länge der Kanäle grosser gemacht wird. Dies stösst auf zwei Nachteile. An erster Stelle gelangt man bei einer akzeptierbaren Prontoberflache durch diese Massnahme zu einem Kühler mit einem derart grossen Strömungswiderstand, dass der dann notwendige Ventilator eine unakzeptierbar grosse Leistung erfordert um die erforderliche Luftmenge anzusaugen. Zweitens werden die feinen Durch-

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strömungskanäle für die Luft sehr schnell zu Verschmutzung des Kühlers durch Insekten usw. führen.

Eine dritte Möglichkeit, die zu der Erfindung geführt hat, ist die V-förmige Anordnung einer Anzahl herkömmlicher Kühlereinheiten. Eine- derartige Ktthlerform, zum Einbau in einen Flugzeugflügel, ist aus der britischen Patentschrift 506.1^6 bekannt. Da die Dickenabmessung der herkömmlichen Kühler 5 bis 10 cm beträgt, dürfte es einleuchten, dass man, will man damit eine Vergrösserung der Kühleroberfläche erhalten, ohne Vergrösserung der gesamten Querabmessung, einen Kühler erhält mit grosser Dickenabmessung,, was in Kraftfahrzeugen auch nicht akzeptierbar ist. Vorgeschlagen wurde bereits, die obengenannten Nachteile dadurch auszuschalten, dass die betreffenden Kühlwasserrohre in einer Anzahl flacher Elemente gegliedert werden, deren Seiten in der Vorder- bzw. Rückfläche des Kühlers luftdicht miteinander verbunden sind und wobei diese Elemente mit der Vorder- und Rtickfläche einen Winkel einschliessen, so dass eine gefaltete Vorder- und Rückseite des Kühlers entsteht und wobei weiter die Dickenabmessung jedes der Elemente höchstens 25 nun und der hydraulische Durchmesser der Luftkanäle in den Elementen höchstens 2 mm beträgt und weiter der Ouotient -j— ⁴C 25 ist, wobei 1 die Länge und

h
d, der hydraulische Durchmesser der Luftkanäle in jedem der

Elemente darstellt.

Auf diese Weise ist ein Kühler erhalten worden,der eine sehr grosse Kühlleistung mit einer akzeptierbaren Breiten- und Dickenabmessung verbindet, so dass das Einbauen in

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Kraftfahrzeugen ohne grosse Probleme möglich ist. Durch die feine Aufteilung ist eine grosse Kühlleistung pro Frontoberflächeneinheit erhalten worden, wobei trotzdem der Strömungswiderstand niedrig ist, während überraschenderweise durch die schräge Lage der Kühlerelemente gegenüber der Anströmungsrichtung der Luft praktisch keine Verschmutzung auftritt. Insekten und anderer Schmutz sammeln sich an der Stelle, wo die Rückseiten der Elemente miteinander verbunden sind. Dieser angesammelte Schmutz kann zu gewissen Zeiten entfernt werden,

Obschon durch die schräge Lage der betreffenden Ktihlerelemente eine Vergr8sserung der Frontoberfläche des Kühlers erhalten wird, während weiter erreicht wird, dass keine Verschmutzung auftritt, hat sich nun herausgestellt, dass bei einer bestimmten Wahl der schragen Lage der Kühlerelemente ein Optimum an Wärmeübertragungsleistung und Gewicht erhalten werden kann.

Um diese Erkenntnis zu verwirklichen weist der erfindungsgemässe Kühler das Kennzeichen auf, dass die betreffenden Kühlmittelrohre in einer Anzahl Elemente liegen, deren Seiten in der Vorder- bzw, Rtickfläche des Kühlers luftdicht miteinander verbunden sind, wobei der Abstand zwischen der Vorder- und Rückfläche zwischen 7 und 15 cm liegt und jedes der Elemente mit der Vorder- bzw, Rückfläche einen Winkel einschliesst, der zwischen 70° und 80° liegt, und zwar derart, dass eine gefaltete Vorder- und Rückseite entsteht.

Es hat sich herausgestellt, dass, wenn die Schräge, in der die Elemente angeordnet sind, innerhalb des obenstehenden Bereiches liegt, ein Kühler erhalten wird, der was die

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Wärmeübertragungsleistung sowie das Gewicht anbelangt, sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Kühler als günstig erweist und nicht durch Verunreinigungen verstopft wird.

An Hand der Zeichnung, in der auf schematische Weise ein Kühler dargestellt ist, wird die Erfindung untenstehend näher erläutert.

Mit dem Bezugszeichen 1 sind eine Anzahl Kühlerelemente angegeben, die an der Stelle 2 an der Vorder- und Rückseite luftdicht miteinander verbunden sind. Die Elemente 1 schliessen mit der Vorderfläche 3 bzw, Rtickflache k einen Winkel O^ ein.

Jedes der Elemente 1 enthält eine Anzahl Kühlmittelrohre 5» an denen Metallstreifen oder eine Gaze wärmeleitend befestigt sind. Die Dicke 1 jedes der Elemente 1 beträgt höchstens 25 mm, während der hydraulische Durchmesser der Luftströmungskanäle zwischen den Streifen oder durch die Gaze höchstens 2 mm beträgt. Weiter sind die obengenannten Abmessungen derart gewählt worden, dass 4. 25 ist.

Der Winkel ck liegt zwischen 70 und 80°, Es hat sich herausgestellt, dass für einen Winkel <£, zwischen 80 und 90* die Wärmeübertragungsleistung pro Frontoberflächeneinheit hoch ist und weniger von d/ abhängt. Mit zunehmendem Winkel nimmt jedoch das Gewicht des Kühlers stark zu,

Bei einem Winkele*/ zwischen 80 und 7O° nimmt die Wärmeübertragungsleistung pro Frontoberflächeneinheit bei abnehmendem Winkel-*/ nur wenig ab, während auch das Gewicht nur wenig von dem vom Winkel Φ abweicht. In diesem Bereich erhält man also einen Kühler mit einer praktisch optimalen Wärmeübertragung bei möglichst niedrigem Gewicht, Bei einem

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Winkel <fj kleiner als 70° nimmt die Wärmeübertragungsleistung pro FrontOberflächeneinheit so schnell ab, dass dies das ebenfalls abnehmende Gewicht nicht mehr ausgleicht. Das bedeutet, dass man durch die schnell abnehmende WärmeUbertragungsleistung gezwungen wird, die Frontoberfläche zu vergrössern, so dass das Gesamtgewicht wieder zunimmt.

Wenn also der Winkel c£/ im angegebenen Bereich gewählt wird, wird praktisch immer ein Kühler erhalten, bei dem eine optimale WärmeUbertragungsleistung mit einem minimalen Gewicht einhergeht.

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Claims

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PATENTANSPRUCHι

Kühler z.B. zinn Einbau in einem Kühlsystem eines Motors mit einer Anzahl Kühlmittelrohre, die sich einerseits an eine Zufuhr und andererseits an eine Abfuhr für Kühlmittel anschliessen, wobei die Rohre mit einer Anzahl sich quer zu denselben erstreckender und mit denselben in wärmeleitendem Kontakt stehender Metallteile wie Streifen oder Gaze verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffenden Kühlmittelrohre in einer Anzahl Elemente liegen, deren Seiten in der Vorder- bzw. RückflSche des Kühlers luftdicht miteinander verbunden sind, wobei der Abstand zwischen der Vorder- und Rückf 3 **che zwischen 7 und 15 cm liegt und wobei jedes der Elemente mit der Vorder- bzw. Rückfläche einen Winkel einschliesst, der zwischen 70 und 80° liegt, dies und jenes derart, dass eine gefaltete Vorder- und Rückseite des Kühlers entsteht, wobei weiter die Dickenabmessung jedes der Elemente höchstens 25 min und der hydraulische Durchmesser der Luftkanäle in jedem der Elemente höchstens 2 mm beträgt und dass weiter

der Quotient -= ^ 25 ist, wobei 1 die Länge und d. den

^ah ⁿ

hydraulischen Durchmesser der Luftkanäle in jedem der Elemente darstellt.

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