DE2362885A1 - Radiator block for engines - having pressed sheet metal heat transfer surfaces with staggered crimp for greater rigidity - Google Patents

Radiator block for engines - having pressed sheet metal heat transfer surfaces with staggered crimp for greater rigidity

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DE2362885A1
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Nikolaj Gawrilowitsch Mosochin
Sergei Wasilewitsch Ve Nikonow
Fedor Demjanowi Tschintschenko
Nikolaj Grigorewit Wajnschtejn
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Abstract

Radiator block for i.c. engines consists of two water feed headers with tubes running between them. In between the rows of tubes crimped plates are inserted to provide flow channels for the cooling air with extended heat transfer surfaces. The channels have direction changes at regular intervals causing each section to be offset from the previous one. Each plate has a series of such channels running parallel to each other. They are arranged symmetrically around a central axis of the plate. The plates are formed from an aluminium alloy. Sheets made in this construction have a greater intrinsic stability than a simple straight crimp. This means that a much thinner gauge sheet can be used to give effective contact of the tubes. Cheaper material such as aluminium can be used without the need for resorting to copper, brass and using lead/zinc solder. Maximum heat transfer is achieved for minimum weight. Plates can be placed back to back between tubes or a single plate can be used.

Description

Dipl.-Ing. Dr. jtir. '" " ' '* -Dipl.-Ing. Dr. jtir. '""' '* -

Frank Arnold NixFrank Arnold Nix

PatentanwaltPatent attorney

Frankfurt am Main 70Frankfurt am Main 70

Gartenstraße 123Gartenstrasse 123

KÜHLBRBLOCKCOOLING BLOCK

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die
Kraftfahzeug- und Traktorenindustrie und betrifft Vervollkommnungen von Kühlern (Wärmeaustauschern) des Kühlsystems für Motoren von Kraftfahrzeugen, Traktoren und anderen fahrbaren und ortsfesten Anlagen.The present invention relates to
Motor vehicle and tractor industry and concerns the improvement of radiators (heat exchangers) of the cooling system for engines of motor vehicles, tractors and other mobile and stationary equipment.

Es sind Kühler bekannt, die neben anderen Elementen des Kühlsystems die Arbeit der Motoren ohne Überhitzung beim Betrieb in verschiedenen klimatischen Gebieten sicherstellen sollen.There are known coolers which, along with other elements of the cooling system, allow engines to work without overheating when operating in different climatic areas.

Bekannt sind Kühlerblöcke mit Kühllamellen
(gewellte Streifen) mit Schlitzen an den Rippen oder mit Vertiefungen auf denselben, die unterhalb der GrundlinieRadiator blocks with cooling fins are known
(wavy stripes) with slits on the ribs or with indentations on the same that are below the baseline

S0 9825/0624S0 9825/0624

Sr.Sr.

236288b -Λ. 236288b -Λ.

der Lamellenrippe liegen, was zur Verminderung des Luftweges in der Tiefe des Kühlers, zur Verstopfung der Blöcke mit Kehricht, zur Stauung des Schmutzes in den Vertiefungen, zur Herabsetzung der Wärmeabgabe und zu Schwierigkeiten beim J'ieinigen und Waschen der Kühler führt.the lamellar rib, which reduces the air passage in the depth of the cooler, to clog the Blocks with rubbish, to stow the dirt in the depressions, to reduce the heat emission and to Difficulty cleaning and washing the coolers leads.

Die zur Zeit in der Kraftfahrzeugindustrie hergestellten Kupfer-Messing-Kühler weisen eine Reihe von Nachteilen auf:Those currently manufactured in the automotive industry Copper-brass coolers have a number of disadvantages:

Die Blöcke haben eine unzureichende Zuverlässigkeit, Lebensdauer und mechanische Festigkeit, da Kühllamellen, die in Form einer Harmonika gewellt sind, zur Verwendung kommen, welche manchmal sägezahnartige Einschnitte und lokale Vertiefungen aufweisen. Eine solche Kühllamelle biegt sich durch und verzerrt sich vom Eigengewicht her; sie stellt keine starre Konstruktion dar, weil ihre geradlinigen Hauptrippen durch Biegen ohne plastische Verformung gebildet werden. Sie besitzen keine stabile geometrische Form, die beim Zusammenbau des Blocks einen garantierten Kontakt der zugeordneten Oberflächen für das qualitätsgerechte Löten gewährleisten würde.The blocks have insufficient reliability, service life and mechanical strength because cooling fins, which are corrugated in the shape of a harmonica are used, which sometimes have sawtooth-like incisions and have local depressions. Such a cooling fin bends and is distorted by its own weight here; it does not represent a rigid construction because its straight main ribs are bent without being plastic Deformation are formed. They do not have a stable geometrical shape, which one when assembling the block guaranteed contact of the assigned surfaces for quality soldering.

Bei dieser Konstruktion der Kühllamelle ist die Verwirbelung der den Kühler durchströmenden Luft gering.With this design of the cooling lamella, the turbulence of the air flowing through the cooler is low.

Außerdem wird bei der Fertigung von Kühlern eine sehr große Menge an knapp vorhandenem und teurem Walzgut von Kupfer, Messing und an Blei-Zinn-Lot verbraucht.In addition, a very large amount of scarce and expensive rolling stock is used in the manufacture of coolers consumed by copper, brass and lead-tin solder.

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ORlQiHAL INSPECTEDORlQiHAL INSPECTED

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlerblock mit solchen gewellten Kühllamellen zu schaffen, welche eine maximale Wärmeabgabe des Kühlers bei geringem Gewicht gewährleisten .The invention is based on the object of providing a cooler block with such corrugated cooling fins create, which a maximum heat dissipation of the cooler guarantee with low weight.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Kühlerblock des Motorkühlsystems, der eine obere und eine untere Stützplatte enthält, zwischen denen KÖhren mit an ihnen befestigten gewellten Lamellen, welche Kanäle für die Kühlluft bilden, montiert sind, erfindungsgemäß jeder Kanal aus mehreren, aufeinanderfolgend aneinander anstoßenden Abschnitten mit über die Länge des Kanals veränderlichem Querschnitt besteht, wobei die benachbarten Abschnitte in bezug aufeinander versetzt sind.This object is achieved in that in the cooler block of the engine cooling system, which contains an upper and a lower support plate, between which tubes with they attached corrugated slats, which channels for form the cooling air, are mounted, according to the invention, each channel of several, one after the other abutting sections with over the length of the channel variable cross-section, with the neighboring Sections are offset with respect to each other.

Es ist, zweckmäßig, daß mehrere, hintereinander in Verbindung stehende Abschnitte eines jeden Kanals Zweige bilden, welche geneigt zueinander angeordnet sind.It is expedient that several successively connected sections of each channel have branches form, which are arranged inclined to each other.

Es ist auch zweckmäßig, daß die Kanäle in den gewellten Lamellen parallel zueinander angeordnet sind.It is also useful that the channels in the corrugated Slats are arranged parallel to each other.

Es ist weiterhin zweckmäßig, daß die Zweige der Kanäle uer gewellten Lamellen symmetrisch in bezug auf die Querachse der Lamellen orientiert sind.It is also useful that the branches of the channels uer corrugated lamellas symmetrically with respect to the transverse axis of the slats are oriented.

Es ist ferner zweckmäßig, daß die gewellten Lamellen aus Aluminiumlegierung gefertigt sind.It is also useful that the corrugated lamellae are made of aluminum alloy.

Die vorliegende Erfindung ist dazu bestimmt, die vox'sl-ehend erwähnten Nachteile durch Anwendung einer neuen jrorm der Kanäle der gewellten Kühllamellen zu beseitigen.The present invention is intended to overcome the disadvantages mentioned above by employing a new jrorm of the channels of the corrugated cooling fins too remove.

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Die vorgeschlagene Konstruktion der Kühlerblocks mit der neuen Form der gewundenen Kanäle der gewellten Kühllamellen ist bei der Projektierung und Herstellung von Aluminiumkühlern anwendbar.The proposed design of the radiator blocks with the new shape of the winding channels of the corrugated Cooling fins can be used in the design and manufacture of aluminum coolers.

Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen zeigenA specific embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings Drawings described; show in the drawings

Fig.1 den erfindungsgemäßen Kühlerblock, Seitenansicht; 1 shows the cooler block according to the invention, side view;

Fig.2 das Schema der Anordnung der Kühlkanäle einer gewellten Lamelle;Fig. 2 the scheme of the arrangement of the cooling channels a corrugated fin;

Fig.J) eine gewellte Lamelle in räumlicher Darstellung; Fig. J) a corrugated lamella in a spatial representation;

Fig.4 den Kühlerblock mit einfacher gewellter Lamelle, Schnitt nach Linie IV-IV der Fig.1;4 shows the cooler block with a simple corrugated lamella, section along line IV-IV of FIG. 1;

Fig.5 den Kühlerblock mit doppelter gewellter Lamelle, Schnitt nach Linie IV-IV von Fig.1.Fig. 5 the cooler block with double corrugated fin, section along line IV-IV of Fig. 1.

Im zusammengebauten Kühler erfüllt der Block die Funktionen eines Wärmeübertragungsgliedes durch Wärmeabgabe an die den Kühler durchströmende Luft.In the assembled cooler, the block fulfills the functions of a heat transfer member by releasing heat to the air flowing through the cooler.

Der Kühlerblock mit gewellten Kühllamellen 1 ist durch eine obere und eine untere Stützplatte 2 (Fig.1, 4·, 5) gebildet, zwischen denen Röhren 5 mit auf ihnen befestigten gewellten Lamellen, welcheThe cooler block with corrugated cooling fins 1 is supported by an upper and a lower support plate 2 (Fig. 1, 4 ·, 5) formed between which tubes 5 with on them attached corrugated slats, which

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gewundene Kanäle 4 für die Kühlluft bilden, montiert sind, Es ist die Herstellung der Blöcke mit einer Reihe der gewellten Küllamellen 1 (Fig.4) sowie mit doppelter Reihe (Fig.5) möglich.Meandering channels 4 form for the cooling air, are mounted, It is the manufacture of the blocks with a number of the Corrugated cooling lamellas 1 (Fig. 4) as well as with a double row (Fig. 5) are possible.

«Jeder Kanal 4 (Fig.2) besteht aus mehreren, aufeinanderfolgend aneinander anstoßenden Abschnitten,mit über die Länge des Kanals veränderlichem Querschnitt, wobei die benachbarten Abschnitte in bezug aufeinander versetzt sind.«Each channel 4 (Fig. 2) consists of several, one after the other adjoining sections with a cross-section that changes over the length of the channel, the adjacent sections with respect to one another are offset.

Mehrere, hintereinander in Verbindung stehende Abschnitte eines jeden Kanals bilden Zweige, welche zueinander geneigt angeordnet und symmetrisch in bezug auf die Querachse der Lamellen 1 orientiert sind.Several successively connected sections of each channel form branches that connect to one another are arranged inclined and oriented symmetrically with respect to the transverse axis of the slats 1.

Sämtliche Kanäle in den gewellten Lamellen sind parallel zueinander angeordnet.All channels in the corrugated lamellas are arranged parallel to one another.

Die in Fig.3 gezeigten Seitenwände 5 cLer Rippen der Kanäle 4 und deren Verbindungen bestimmen den Querschnitt der Kanäle 4 der Kühllamelle 1. Die einzelnen Abschnitte der Rippen 6, 7, 8, 9 (Fig.3) sind in bezug aufeinander versetzt. Die versetzten Rippen (Wände) sind, untereinander über Abschnitte 10, 11 und 12 verbunden, wobei sie einen gemeinsamen trapezförmigen Kanal 4 der gewellten Lamelle 1 bilden.The side walls shown in Fig.3 5 cLer ribs the channels 4 and their connections determine the cross section of the channels 4 of the cooling fin 1. The individual Sections of the ribs 6, 7, 8, 9 (Fig.3) are related offset on each other. The staggered ribs (walls) are, interconnected via sections 10, 11 and 12, they have a common trapezoidal channel 4 of the Form corrugated lamella 1.

Die Elemente des Kühlerblocks lassen sich leicht miteinander zusammenbauen und bilden eine starre Konstruktion des Kühlers.The elements of the radiator block are easy to assemble together and form a rigid structure of the cooler.

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Der Luftstrom, der in den Kühlerblock durch, die obengenannten Kanäle 4 eintritt, ändert mehrmals seine Richtung, indem er sich hierbei gut vermischt. Infolge einer hohen Verwirbelung des Luftstromes und Verlängerung des Luftweges in den Kanälen 4- der Kühllamellen 1 des Kühlers wird eine effektive Wärmeübertragung zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Luftstrom sichergestellt.The air flow that enters the cooler block through the above-mentioned channels 4 changes its several times Direction by mixing well here. As a result of a high degree of turbulence in the air flow and elongation of the air path in the channels 4- of the cooling fins 1 of the cooler is an effective heat transfer between the cooling liquid and the air flow ensured.

Am wirksamsten ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung von Kühlern (Wärmeaustauschern) aus Aluminiumlegierungen, wobei knapp vorhandene und teuere Buntmetalle wie Kupfer, Messing, Zinn und Blei eingespart werden.The application of the present invention is most effective in the manufacture of coolers (heat exchangers) made of aluminum alloys, with scarce and expensive non-ferrous metals such as copper, brass, tin and Lead can be saved.

Die vorgeschlagene Konstruktion der gewellten Kühllamelle gehört zu den Wärmeaustauschern allgemeinen Typs sowie auch zu den Kühlern, die zur Kühlung αer Motoren von Kraftfahrzeugen, Traktoren und anderen fahrbaren und ortsfesten Anlagen verwendet werden.The proposed construction of the corrugated cooling fin belongs to the heat exchangers in general Type as well as to the coolers, which are used to cool αer engines of motor vehicles, tractors and other drivable and fixed systems are used.

Die Anwendung dieser Erfindung erlaubt es, zur Fertigung von Kühllamellen preisgünstiges Aluminiumwalzgut oder- legierung zu verwenden. So z.B. beträgt die mittlere Wärmeabgabe des Blocks bei einem Wasserkühler, ausgeführt aus Aluminium, etwa 7150 kcal/h und bei einem Kühler aus Kupfer-Messing-Legierung etwa 5040 kcal/h. Im ganzen liegt die Wirksamkeit der wärmeabgabe im Aluminiumkühler um 10% höher als die beimThe application of this invention allows inexpensive rolled aluminum for the production of cooling fins or alloy to be used. For example, the average heat output of the block for a water cooler made of aluminum is around 7150 kcal / h and for a cooler made of copper-brass alloy, for example 5040 kcal / h. Overall, the effectiveness of the heat dissipation lies in the aluminum cooler by 10% higher than in the

ORIGINAL INSPECTED 509826/062/» ORIGINAL INSPECTED 509826/062 / »

Kupfer-Messing-Kühler bei etwas .geringerer Kühlfläche. Dabei ist das Gewicht des Aluminiumkühlers um 5 kg geringer als beim Kupfer-Messing-Kühler. Diese Gewichtsverminderung senkt die Belastungen in den Elementen des eigentlichen Kühlers und seiner Aufhängung.Copper-brass cooler with a slightly smaller cooling surface. The weight of the aluminum cooler is around 5 kg lower than with the copper-brass cooler. This weight reduction lowers the loads in the elements of the actual cooler and its suspension.

Als Resultat ist die Schwingungsfestigkeit und allgemeine Festigkeit des Aluminiumkühlers mit der erfindungsgemäßen Bauart der Kühllamelle mehr als zweimal höher als beim herkömmlichen Kupfer-Messing-Kühler. Dies bedeutet, daß sich die Zahl der Kühler für Ersatzteile erheblich verringert. Mit Aluminiuiokiihlern versehene LastkraftwagenAs a result, the vibration resistance and general Strength of the aluminum cooler with the inventive design of the cooling fin more than twice higher than with the conventional copper-brass cooler. This means that the number of coolers for spare parts increases considerably decreased. Trucks fitted with aluminum coolers

Kilometerleist.iing mit 4-, 5 t Tragfähigkeit erreichen eine V. von über 25OOOO km. Außerdem sei auf eine bessex*e Arbeitsfähigkeit von Zjlinderblocken und Zylinderköpfen aus Aluminium hingewiesen, da beim Einsatz von Aluminiumkühlern im Kühlsystem das Paar Aluminium - Kupfer fehlt, das ein großes elektrochemisches Potential bildet, wodurch die elektrochemische Korrosion, die bei der Verwendung von Kupfer-Messing-Kühlern zu verzeichnen ist beseitigt wird. Der vorgeschlagene Kühlerblock mit gewellten Lamellen erlaubt eine besonders kompakte Konstruktion des Kühlers bei dessen höchster Wärmeeffektivität, was eine rationelle Herstellung der Kühler unter den Bedingungen der Massenfertigung ermöglicht. Mileage with a load capacity of 4, 5 t achieve a V. of over 25OOOO km. In addition, be on a better working ability of cylinder blocks and cylinder heads made of aluminum pointed out, since when using aluminum coolers in the cooling system the pair aluminum - copper is missing, the one forms a large electrochemical potential, reducing the electrochemical corrosion that occurs when using Copper-brass coolers on record is being eliminated. The proposed radiator block with corrugated fins allows a particularly compact design of the cooler with its highest heat efficiency, which enables an efficient production of the cooler under the conditions of mass production.

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS (Λ .yKühlerblock des Kühlsystems eines Motors, enthaltend eine obere und eine untere Stützplatte, zwischen denen Röhren mit an ihnen befestigten gewellten Lamellen, welche Kanäle für die Kühlluft bilden, montiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (4) aus mehreren, aufeinanderfolgend aneinander anstoßenden Abschnitten mit über die Länge des Kanals veränderlichem Querschnitt besteht , wobei die benachbarten Abschnitte (6, 7i 8, 9) in bezug aufeinander versetzt sind. (Λ .yCooler block of the cooling system of an engine, containing an upper and a lower support plate, between which tubes with corrugated fins attached to them, which form channels for the cooling air, are mounted, characterized in that each channel (4) consists of several, successive there are mutually abutting sections with variable cross-section over the length of the channel, the adjacent sections (6, 7i, 8, 9) being offset with respect to one another. 2. Kühlerblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere, hintereinander in Verbindung stehende Abschnitte eines jeden Kanals (4) Zweige bilden, welche geneigt zueinander angeordnet 4Lnd.2. cooler block according to claim 1, characterized in that several, one behind the other communicating portions of each channel (4) form branches which are inclined towards each other arranged 4Lnd. 3· Kühlerblock nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (4) in den gewellten Lamellen (1) parallel zueinander angeordnet sind.3 · cooler block according to claims 1 and 2, characterized in that the Channels (4) in the corrugated lamellas (1) are arranged parallel to one another. 4. Kühlerblock nach·Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zweige der Kanäle (4) der gewellten Lamellen (I) symmetrisch in bezug auf die Querachse uer Lamellen (1) orientiert sind.4. Radiator block according to · Claims 2 and 3, characterized in that the Branches of the channels (4) of the corrugated lamellas (I) symmetrically with respect to the transverse axis of the outer lamellas (1) are oriented. 509825/062Λ509825 / 062Λ 5. Kühlerb lock nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellten Lamellen (1) aus Äluminitunle gierung gefertigt sind.5. Radiator lock after. Claim i, thereby characterized in that the corrugated lamellas (1) are made from Äluminitunle alloy. 9*8 25/06249 * 8 25/0624 /IO/ IO LeerseiteBlank page
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3196582A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-26 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger with enhanced heat transfer

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