DE2362014A1

DE2362014A1 - Kuehlluftgeblaese

Info

Publication number: DE2362014A1
Application number: DE2362014A
Authority: DE
Inventors: Werner Giesecke; Wolf-H Dr Ing Hucho
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-12-13
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1975-06-19

Description

23620H

VOEKSWAGENWEHK Aktiengesellschaft

318 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 1595
1702-Pt-We-Hr

tZ !2. 73

Kühlluftgebläse.

Die Erfindung bezieht eich auf ein auf das Motorgehäuse aufgesetztes Kühlluftgebläse für einen luftgekühlten Boxermotor.

Bs sind luftgekühlte Vierzylinder-Brennkraftmaschinen in Boxeranoränung für Kraftfahrzeuge bekannt, die auf jeder Seite der Kurbelwelle zwei nebeneinanderliegende Zylinder und Zylinderkopf e aufweisen. Dabei bilden die Köpfe jeder Motorseite eine Baueinheit. Bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Zylindern entstehen nun in den Zylinderköpfen und den oberen Zylinderpartien die höchsten Temperaturen. Zur Begrenzung der Wandtemperaturen müssen daher diese Bereiche aus Festigkeitsgründen besonders wirksam gekühlt werden, wozu spezielle Kühlluftgebläse zur Förderung der Kühlluft erforderlich sinde Besondere Schwierigkeiten für die Wahl eines geeigneten Gebläses ergeben sich nun dann, wenn in dem Motorraum des Kraftfahrzeuges nur wenig Bauraum zur Unterbringung des Gebläsea zur Yerfügu&g steht und wenn außerdem der von dem Gebläse aufzubringende Druck infolge enger Yerrippung der zu kühlenden Zylinderpartien sehr hoch liegt.

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!Für eine derartige Motorausführung sind als Kühlluftgebläse bisher Hadialgebläse verwendet worden, die auf das Motorgehäuse aufgesetzt sind. Die Zuführung der Kühlluft zu den beiden Motorseiten kann dabei jedoch nur zu einem geringen Teil über ein strömungsgünstig ausgebildetes Spiralgehäuse erfolgen, da der zur vollständigen Ausbildung eines Spiralgehäuses bei Radialgebläsen erforderliche Bauraum an den eingangs genannten Kraftfahrseugmotoren nicht zur Verfügung steht. Die durch den beschränkten Bauraum verursachte Abweichung des Gebläsegehäuses von einem strömungsgünstigen Spiralgehäuse führt bei dem bekannten Gebläse nun zu relativ großen Strömungsverlusten und verhältnismäßig niedrigen Wirkungsgraden. Das bekannte Gebläse verbraucht also zur Aufbringung der geforderten Kühlleistung eine erhebliche Leistung, die von dem Motor aufzubringen ist und damit dem Antrieb des Kraftfahrzeuges verlorengeht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, ein Kühlluftgebläse für einen luftgekühlten Boxermotor zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Gebläseausführungen vermeidet und das trotz des beengten Bauraums eine möglichst große Kühlleistung bei gutem Wirkungsgrad zur Verfügung stellt. Darüber hinaus soll auch die Geräuschentwicklung sich innerhalb tragbarer Grenzen halten.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Gebläse in Trommelläuferbauart ausgeführt ist mit einem mit vorwärts gekrümmten Schaufeln versehenen Laufrad und mit einem Spiralgehäuse, das zwei jeweils einer Motorseite zugeordnete, diffusorartig sich erweiternde Anschlußstutzen aufweist.

Gebläse in Trommelläuferbauart sind an sich schon bekannt, jedoch nicht als Kühlgebläse für luftgekühlte Boxermotoren. Ein Trommelläufergebläse bringt jedoch, wie im folgenden nachgewiesen wird, bei der Bewältigung der eingangs genannten Aufgaben gegenüber den Eadialgebläsen so überragende und nicht zu erwartende Vorteile, daß es als das ideale Kühlluftgebläse für einen in beengten Baumverhältnissen untergebrachten Boxermotor anzusehen ist.

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Zunächst werden von solchen TroBimelläufern mit vorwärts gekrümmten Schaufeln am Laufradaustritt Umfangskomponenten C2_U der Absolutgoschwindigkeit erreicht, die etwa dem doppelten Wert der Umfangsgeschwindigkeit U2 entsprechen. Deshalb benötigen Eäder dieser Bauart zur Erzielung der Brücke, die für die Überwindung des in der relativ engen Motorgehäuse-Verrippung entstehenden Druelrverlustes erforderlich sind, auch nur verhältnismäßig niedrige Umfangsgeschwindigkeiten» Bei vorgegebener Drehzahl ergibt sich damit für den Trommelläufer ein relativ kleiner Außendurchmesser. .Wegen der relativ großen Umfangskomponente C2_U der Absolutgeschwindigkeit am Laufradaustritt werden außerdem nur verhältnismäßig kleine Spiralquerschnitte benötigt, so daß sich insgesamt gesehen ein relativ kleines und damit auch bei beengten Eaximverhältnissen günstig einzubauendes Spiralgehäuse ergibt.

Das erfindungsgemäße Trommelläufer-Gebläse kann daher ohne Schwierigkeiten auf das Motorgehäuse des eingangs genannten Boxermotors aufgesetzt werden und trotz des dort nur in geringem Umfang zur Verfügung stehenden Bauraums mit einem vollständig ausgebildeten, zweistutzigen Spiralengehäuse ausgeführt werden, wobei jeweils ein diffusorförmig ausgebildeter Austrittsstutzen für eine der beiden Motorseiten bestimmt ist. Damit ist die Gewähr dafür gegeben, daß das Gebläse einen günstigen ¥irkungsgrad aufweist.

Das sich bei der erfindungsgemäßeh Ausführung ergebende Spiralgehäuse zeigt weiter den Torteil, daß die rechteckförmigen Strömungsquerschnitte in den Austrittsstutzen gegenüber den Verhältnissen bei einem Radialgebläse verhältnismäßig breit, also mit einem relativ kleinen Höhen/Breiten-Verhältnis ausgebildet sind, so daß sie in ihrer Form den zu kühlenden Motorgehäusebereichen schon geometrisch ähnlich sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kühlluft unter besonders günstigen Voraussetzungen und ohne große Druckverluste an die thermisch hoch beaufschlagten Motorgehäusepartien herangeführt werden kann. Die dadurch erzielte verlustarme und im Stömungsprofil vergleichraäßigte Zuströmung der Kühlluft zu der Motor-Ver-

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rippling ergibt einen sehr guten Wärmeübergang, so daß die zur Einhaltung der zulässigen Wandtemperaturen erforderliche Kühlluftmenge herabgesetzt werden kann.

Insgesamt gesehen ergibt sich durch die vielfachen, die Kühlluftströmung und -führung betreffenden Vorteile des erfindungsgemäßen Trommelläufergebläses gegenüber den bekannten Radialgebläsen eine Verringerung des Leistungsbedarfs bei einem ausgeführten Kühlluftgebläse auf nahezu die Hälfte. Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trommelläufergebläses hat sich gezeigt, daß dieses bei gleicher Kühlleistung geräuschärmer als das Eadialgebläse ist.

Um eine Ablösung der Strömung im Bereich der Deckscheibe des Laufrades zu vermeiden, ist diese abgerundet und wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aus einem Eingspalt von einem Hilfsstrahl angeströmt, der infolge des Coanda-Effektes an der Deckecheibe anliegend bleibt und die umlenkung der Strömung im Laufrad von der axialen in die radiale Sichtung unterstützt. Dabei wird der durch den Eingspalt aus dem Eingraum kommende Hilfsstrahl dadurch erzeugt, daß der Eingraum mit dem Endbereich der Spiralgehäuse-Anschlußstutzen verbunden wird und somit auf einem gegenüber dem Saugmund des Laufrades höheren Druckniveau liegt.

Eine gute Anlage der Strömung an der Deckscheibe wird weiter dann erreicht, wenn der Krümmungsradius der Laufrad-Deckscheibe größer ist als die Differenz zwischen dem Austritts- und dem Eintrittsradius des Laufrades. TTm auch eine Ablösung der Strömung auf der Druckseite des Laufrades zu verhindern, sollen die Schaufelkanäle des Laufrades sich in Strömungsrichtung verengen. Zur Begrenzung der Umlenkverluste in dem Spiralgehäuse soll schließlich das Höhen/ Breiten-Verhältnis im Spiralgehäuse den Wert von 0,5 nicht wesentlich überschreiten.

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Schließlich wird vorgeschlagen daß der Singraum mit dem Endbereich der Spiralgehäuse-Anschlußstutssen durch Verbindungskanäle verbunden ist, die in die Gehäusewand des Spiralgehäuses integriert sind.

Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 eine Gesamtansicht des Trommelläufer= gebläses und

Figur 2 das Laufrad des Gebläses«

In der Zeichnung ist mit 1 das Spiralgehäuse eines Srommelläufergebläses gezeigt, das auf einem durch die Kontur 2 angedeuteten Boxermotor zur Kühlung der thermisch hoch beanspruchten Zylinderpartien aufgesetzt ist. Das Spiralgehäuse weist zwei diffusorartig sich erweiternde Anschlußstutzen 3 und 4 auf, die Jeweils eine Seite des Boxermotors mit Kühlluft beaufschlagen« 5 stellt einen Heizluftabgang des Spiralgehäuses dar, während mit 6 Verbindungskanäle bezeichnet sind, die einen im Bereich der Deckscheibe 10 des Laufrades/liegenden Eingraum "] &es Spiralgehäuses mit dem Endbe- S ,^erweiterten Anschluß stutzen J uncl 4 verbinden.

Aus der Pigur 2 geht der Querschnitt des Bingraumes 7 hervor_s der über einen Hingspalt 11 in den Saugmund des Laufrades 8 im Bereich der Deckscheibe 10 einmündete 9 stellen die in radialer ErStreckung verhältnismäßig kurzen, vorwärts gekrümmten "Schaufeln dar. Mit 12 sind schließlich Stromlinien gezeigt, die die Umlenkung der Luftströmung in dem Laufrad von der axialen in die radial© Sichtung verdeutlichen, und die unterbrochene Linie 1J zeigt das sich am Austritt des Laufrades etwa einstellende Geschwindigkeitsprofil»

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Das von der Erfindung vorgeschlagene Trommelläufergebläse, das sich durch verhältnismäßig geringe Geräuschentwicklung und eine äußerst gedrängte Bauweise- auszeichnet, weist, wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, eine abgerundete Deckscheibe auf, die die Verluste durch Ablösung im Einlauf begrenzt. Dabei ist der Krümmungsradius, der Deckscheibe wesentlich größer als die Hadiendifferenz zwischen dem Laufradaustritt und dem Laufradeintritt. Dazu strömt durch den Eingspalt 11 ein Hilfsstrahl aus dem Eingrauia 7 in den Saugmund des Laufrades ein, der infolge des Coanda-Effektes die Anlage der Strömung an der Deckscheibe unterstützt. Zur Erzeugung eines ausreichend starken Hilfsstrahles ist dabei der Hingraum 7 über Verbindungskanäle 6, die zweckmäßigerweise in die Gehäusewand des Spiralgehäuses integriert sind» mit den Endbereichen der diffusorartig sich erweiternden Anschluß stutz en 5 und 4 verbunden, in denen der höchste statische Druck vorhanden ist.

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Die wesentlichen Vorteile/von der Erfindung für das Kühlgebläse eines Boxermotors vorgeschlagenen Trommelläuferbauart sind jedoch darin zu sehen, daß dieses Gebläse trotz der äußerst beengten Platzverhältnisse im Motorraum mit einem voll ausgebildeten, zweistutzigen Spiralgehäuse ausgeführt werden kann. Die Zuführung der Kühlluft zu den zu kühlenden Motorgehäusepartien erfolgt dadurch sehr strömungsgünstig und zudem mit einem Querschnitt,der demjenigen der zu kühlenden Bereiche schon geometrisch ähnlich ist. Infolgedessen erbringt das erfindungsgemäße Kühlluftgebläse trotz der schwierigen räumlichen Gegebenheiten eine große Kühlleistung bei hohem Wirkungsgrad und geringem Leistungsaufwand.

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Claims

ANSPRÜCHE

Auf das Motorgehäuse aufgesetztes Kühlluftgebläse für einen luftgekühlten Boxermotor, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Gebläses in Trommelläuferbauart mit einem mit vorwärts gekrümmten Schaufeln (.9) versehenen Laufrad (8) und mit einem Spiralgehäuse (1), das zwei jeweils einer Motorseite zugeordnete, diffusorartig sich erweiternde Anschlußstutzen (5» 4) aufweist«
2. Kühlluftgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (8) eine abgerundete Deckscheibe (10) aufweist und im Bereich des Saugmundes durch einen Ringspalt (11) aus einem mit dem Endbereich des Spiralgehäuse-Anschlußstutzen (3, 4) verbundenen üingraum (7) angeströmt ist.
3« Kühlluftgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Laufrad-Deckscheibe (10) größer ist als die Differenz zwischen dem Austritts- und dem Eintrittsradius des Laufrades (9)·
4. Kühlluftgebläse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkanäle des Laufrades (8) sich in Strömungsrichtung verengen.
5. Kühlluftgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekenn-, zeichnet, daß das Höhen/Breiten-Yerhältnis im Spiralgehäuse (1) den Wert von 0,5 nicht wesentlich überschreitet.
6. Kühlluftgebläse nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (7) mit dem Endbereich der Spiralgehäuse-Anschlußstutzen (3» 4) über Verbindungskanäle (.6) verbunden ist, die in die Gehäusewand des Spiralgehäuses (1) integriert Ejnd.

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