DE2505563B2 - Kuehlluftfoerdereinrichtung fuer brennkraftmaschinen, insbesondere in fahrzeugen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlluftfördereinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Fahrzeugen, bestehend aus einem Kühler, einem diesem nachgeschalteten Axiallüfter mit einem umlaufenden Lüfterrad und mit einer Lüfterverkleidung, die einen dem Kühler zugewandten vorderen Einiaßteil und einen rückwärtigen Auslaßteil aufweist, der aus einem zylindrischen Ringteil, einem viertelbogenförmigen Verlängerungsteil und einem radialen flachen Teil besteht, wobei eine von den Hinterkanten der umlaufenden Lüfterbiätter des Lüfterrades erzeugte Ebene sich parallel zum radialen flachen Teil erstreckt.

Eine solche Formgebung für eine Lüfterverkleidung bei einem dem Kühler nachgeschalteten Axiallüfter ist aus der US-PS 31 44 859 bekannt. Eine ähnliche Formgebung einer Lüfterverkleidung zeigt die US-PS 83 404. bei der jedoch kein ausgeprägtes viertelbogenförmiges Verlängerungsteil und kein sich daran anschließender radialer flacher Teil vorhanden ist.

Mii der älteren Patentanmeldung P 24 11 225.2-13 ist bereits vorgeschlagen worden, durch ein in bestimmter Weise gestaltetes Auslaßteil der Lüfterverkleidung und die dadurch bedingte radiale Abluftströmung die Antriebsleistung des Lüfters zu erhöhen und Lüfter- und Fahrzeuggeräusche zu reduzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine KühHuftfördereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine noch bessere Ausnutzung des Lüfters und damit eine bessere Luftströmung ermöglicht.

Diese Aulgabc wird erfindungsgemiiß dadurch gC' löst, daß auf einem Abstand von etwn 15% des Durchmessers der Uifterbliliter zum Auslaßteil parallel zu den Hinterkanten der Lüfterbliitter eine Umlenkplatte , > angeordnet ist. '

Die Anordnung einer Umlenkvorrichtung bei einem ' dem Kühler nachgeschalteicn Lüfterrad ist an sich aus der US-^f)S 21 15 660 bekannt. Der Lüfter ist hierbei je- j doch nicht von einer Ulfterverklcidung umgeben, und die Umlenkvorrichtung besteht hierbei aus einer trichterförmig nach hinten gewölbten Ebene, welche die vom Lüfterrad angesaugte Luft schrilg nach außen durch zusätzliche vorgesehene Wä'rmeaustauschflächcn führen soll.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung einer Umlenkplatte mit einem bestimmten Abstand zu den Hinterkanten der Lüfterblätter wird eine Rückströmung der Kühlluft aus dem hinter der Lüfterverkleidung liegenden Bereich vermieden. Die Umlenkplatte ist dabei so angeordnet, daß eine Beeinflussung der normalen Luftströmung in den Bereichen der Lüfterspitzen nicht eintritt. Zugleich dient die Umlenkplatte als Schutzschild. Durch die Anordnung der Umienkplatte wird nunmehr der größte Teil der Länge der Lüfterblätter für die Erzeugung des Luftstromes ausgenutzt. Man kommt hierdurch zu einer Kühlluftfördereinrichtung, mittels der in wirksamer Weise die erzeugte Hitze abgeführt werden kann. Die Kühlluftfördereinrichtung kann einen üblichen Wasserkühler, einen Axiallüfter mit einem mehrere Lüfterblätter umfassenden Lüfterrad aufweisen, wobei die Luft rückwärts durch den Kühler angesaugt wird. Die Lüfterverkleidung erstreckt sich von der Rückseite des Kuhlers und bildet einen Kanal, um die Luft durch den Kühler zu leiten. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß keine durch die Wärmeaustauschfläche des Kuhlers hindurch gegangene bzw. damit in Berührung gelangende Luft angesaugt wird Zu diesem Zweck ist die gesamte perforierte wärmeaustauschende Fläche des Kuhlers gegenüber der Verkleidung abgeschlossen Die Lüfterverkleidung besitzt einen Auslaßteil, der sich fest und dicht an die Verkleidung anschließt und iich nach hinten und nach außen erstreckt. Diese besondere Ausgestaltung des Auslaßteils in Verbindung mit dem Axiallüfter ermöglicht eine Luftströmung, die radial aus dem Motorraum ausströmt. Diese Abluftströmung wird dabei durch die Umlenkplatte gezielt geleitet.

Die erfindungsgemäße Kühlluftfördereinrkhtung kann nicht nur bei einem Fahrzeug, sondern auch bei stationären Anlagen verwendet werden, wo eine große leistung der Lüfterblätter erforderlich ist.

Die Anordnung einer Umlenkplatte läßt sich in besonders vorteilhafter Weise bei einer Lüfterverklei dung verwenden, bei der die Breite <ie% Auslaßteils entsprechend der älteren Patentanmeldung P 24 11 225.2-13 der projizierten axialen Breite der Luf· terblätter entspricht, wobei die Radiaiersireckung des radialen flachen Teils als auch die Axialerstreckung des Ringteils ein Drittel der projizierten axialen Breite der Lüfterblätter entspricht, während der Radius des viertelbogenförmigen Verlängerungsteils zwei Drittel der projizierten axialen Breite der Lüfterbiätter entspricht.

Ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Kühlluftfördereinrichtung nach der Erfindung ist in den Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht auf den Brennkraftmaschinenraum mit der erfindungsgemäßen Kühlluftförder-

einrichtung in einem Fahrzeug,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Kühlluftförclereinrich· tung,

Fig.3 die Anordnung einer Uinlcnkplatte auf Abstand zum LWtgr.

In Fi g. 1 ist eine in herkömmlicherweise wasserte· kühlte Brennkraftmaschine IO dargestellt, die auf dem vorderen Teil eines Fahrgestell;ahmens 12 eines Fahrzeugs 14 angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Fahrzeug ein Ackerschlepper. Im vorderen Teil des Fahrzeugs ist ein Kühler Ib angeordnet, der die von der Brennkraftmaschine erzeugte Wärme aufnimmt. Der Kühler ist über Leitungen 18 und 20 mit der Brennkraftmaschine 10 verbunden, so daß Kühlwasser zwischen dem Kühler 16 und den Kühlwasserräumen der Brennkraftmaschine strömen kann.

Die Brennkraftmaschine 10 ist in üblicher Weise von einer Blechhaube 22 umgeben, so daß ein Brennkraftmaschinenraum 24 gebildet wird.

Über eine am vorderen Ende der Brennkraftmaschine 10 befindliche Lüfterwe'le 26 wird ein Lüfter 28 in ; Drehung versetzt. Bei diesem als Axiallüfter ausgebil deten Luftcrrad handelt es sich um einen Sauglüfter, eier dem Kühler 16 gegenüberliegend angeordnet ist und normalerweise in axialer Richtung Luft durch den Kühler ansaugt und in axialer Richtung wieder abgibt. Diese axiale Luftströmung wird durch eine Lüfterverkleidung 30 geleitet, die aus einem Einlaßteil 32 und deinem rückwärtigen Auslaßteil 38 besteht. Der Kintrittsquerschnitt des Einlaßteils 32 ist an den Durchtnttsquerschnitt der rückwärtigen Seite 34 des Kühlers angepaßt. Hat der Kühler ein kastenförmiges Querschnittsprofil mit einer entsprechend rechteckförmigen Rückseite 34, so wird dieser Querschnitt durch ein entsprechend geformtes Einlaßlei! an den meist runden Querschnitt des Lüfterrades angepaßt. Im wesentlichen ist hierbei das Einlaßteil 32 l· egelstumpfförmig oder konisch zum Auslaßteil 38 auslautend ausgebildet und mit seiner rückwärtigen Kante 36 mit einem zylindrischen Ringteil 40 des Auslaßteils 38 verbunden. Beim Kühler 16 ist die gesamte perforierte Fläche abgedichtet, so daß Kühlluft nur durch den Kühler strömen und nicht von at.deren Richtungen zuströmen kann.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, schließt sich an das zylindrische Ringteil 40 zunächst ein viertelbogenförmiges Verlängerungsteil 42 und daran ein radialer flacher Teil 44 an. Der Ringteil 40 bildet die F.inlaSöffnung für den Auslaßteil 38, während sich dtr viertelbogenförmigc Verlängerungsteil 42 nach hinten und gleichzeitig bogenförmig nach außen erstreckt, wobei ein Bezugspunkt für den Bogenradius in F i g. 2 mit 46 bezeichnet ist. Der viertelbogenförmige Verlängerungsteil 42 ist somit glockenförmig ausgebildet und bildet eine Überführungsfläche bzw. kommt einer solchen nahe. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser viertelbogenförmige Verlängerungsteil 42 ein Teil mit einem konstanten Bogenradius. Der sich daran anschließende radiale flache Teil 44 bildet die Hinterkante des Auslaßteils 38 und besitzt eine Hauptebene, die vertikal zum Ringteil 40 verläuft

Der Lüfter 28 weist mehrere Lüfterblätter 48 auf, von denen in der Zeichnung nur eins dargestellt ist. Der Lüfter ist vom Auslaßteil 38 umgeben, wobei seine Anordnung innerhalb der Lüfterverkleidung 30 derart getroffc¹ ist, daß eine von einer Führungskante 50 gebildete vordere Ebene mit der Vorderkante des Ringteils 40 zusammenfällt und eine durch eine Hinterkante 52 gebildete rückwärtige Ebene mit dem radialen flachen Teil 44 des Auslaßicils 18 /.usiimmenfällt. Es hat sieh jedoch herausgestellt, daß in beiden Füllen eine Abweichung von plus oder minus 12% von der projizierten Axialbreite A Wdes Lülters möglich ist. Dies bedeute!.

S daß bei einer Lagcabwe'ichung von 12% der beiden Ebenen, welche durch die Vorder· und Hinterkante der umlaufenden Lüftcrbliltter gebildet werden immer noch eine zufriedcnstellcncir Funktion der Lufifördereinrichtung nach der Erfindung erreicht, werden kann,

ίο d.h. innerhalb dieses Bereiches wird der abgelenkte Luftstrom noch immer im wesentlichen radial abgeleitet.

Es wurde festgestellt, daß die besten Ergebnisse erzielt v/erden, wenn die durch die Führungskante 50 gebildete vordere Ebene der Lüfterbiätter durch die Verbindungsebene 36 des konisch verlaufenden Einlaßteils 32 und dem Ringteil 40 verläuft. Von noch größerem Linfluß auf das Ergebnis ist das Verhältnis zwischen der rückwärtigen Ebene, die durch die Hinterkante 52 des Lüfterrades gebildet wird, und dem radialen flachen Teil 44. Die Maximalleistung wird erreicht, wenn die rückwärtige Ebene und der radiale flache Teil 44 miteinander fluchten und parallel zueinander verlaufen Abweichungen von dieser Lage zwingen den Luftstrom zu einer schnelleren Ablenkung als bei einer gleichen prozentualen Abweichung der vorderen Lage der vorderen Ebene.

Zwischen den Parametern besteht folgendes Verhältnis: Die Radialerstreckung RF des radialen flachen Teils 44 als auch die Axialerstreckung CFdes Ringteils 40 entspricht ein Drittel der projizierten axialen Breite A W der Lüfterblätter 48, während der Radius R des viertelbogenförmigen Verlängerungsteils 42 zwei Drittel der projizierten axialen Breite A W der Lüfterblätter 48 entspricht.

Auf Grund der gewonnenen Erkenntnis ergibt sich bei einem Strömungsverlauf gemäß F i g. 2, daß der Luftströmungsverlauf 51 ausgeschaltet werden muß, ohne daß der normalerweise radial verlaufende Luftstrom 53 unterbrochen wird. Wie bereits erläutert, bat das Einziehen von Luft im Nabenbereich einen sehr großen Einfluß auf die Leistung des Lüfters. Wenn jedoch eine Sperre eingesetzt wird, sollte diese so angeordnet sein, daß die Luftumkehrung verhindert und eine Unterbrechung des Strömungsbildes in den Spitzenbereichen der Lüfterbiätter nicht behindert wird.

Wie aus den F i g. 1 und 3 hervorgeht, ist hinte^r den Lüfterblättern 28 eine Umlenkplatte 31 angeordnet. Bei dieser Umlenkplatte handelt es sich um eine flache Scheibe, die einen Gesamtdurchmesser aufweist, der etwa gleich dem Auslaßteil 38 ist Die Umlenkplatte 31 ist durch geeignete Mittel am Fahrgestellrahmen 12 befestigt und mit einer geeigneten öffnung für den Durchtritt der Lüfterantriebswelle 26 versehen. Die Umlenkplatte 31 kann auch auf der Antriebswelle 26 oder vor einem Teil 37 der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sein, um die Luftumkehrung im Nabenbereich zu verhindern.
Es wurde festgestellt, daß eine optimale Leistung der Kühlluftfördereinrichtung dann erreicht werden kann, wenn die Umienkplatte 31 in bezug auf die Hinterkanten 52 der Lüfterblätter 48 in einem Abstand von etwa 15% des Durchmessers der Lüfterblätter 48 angeordnet ist Der Durchmesser der Umlenkplatte 31 braucht an sich nur so groß zu sein, um einen Lu/teinzug von rückwärts in den Nabenbereich des Lüfters zu verhindern und gleichzeitig die Strömung im Spitzenbereich der Lüfterbiätter nicht zu beeinflussen. Die auf diese

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Weise erzielte Luftströmung ist in Fig.3 mit 39 bezeichnet. '

Die Umlenkplatte 31 dient gleichzeitig als Sicherheitsschild, um Personen zu schützen, die zufäjiig ^;mit ihren Händen oder sonstigen Körperteilen' in den Be"-reich des Lüfters 28 gelangen. ' T

Hierzu 1 Blatt Zeichnungeiü;

Claims (2)

1. Patentansprüche·.

   t, KüWluftfördereinrichtung für Brennkraftma· ichincn, insbesondere in fahrzeugen, bestehend aus einem Kühler, einem diesem nnchgcschalteten Axiallüfter mit einem umlaufenden Lüfterrad und mit einer Uiftcrverkieidung, die einen dem Kühler zugewandten vorderen Einlaßteil und einen rückwärtigen Auslaßteil aufweist, der aus einem zylindrischen Ringteil, einem viertelbogenförmigen Vertängerungsteil und einem radialen flachen Teil best», (t, wobei eine von den Hinterkanten a".r umlaufenden Lüfterblätter des Lüfterrades erzeugte Ebene sich parallel zum radialen flachen Teil erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Abstand von etwa 15% des Durchmessers der Lüfterbiätter (48) zum Auslaßteil (*8) parallel zu den Hinterkanten (52) der Lüfterblätter (48) eine L'mlenkplaue (31) angeordnet ist.
2. 2. Kühlluftfördereinrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Auslaßteils (38) der projizierten axialen Breite (A W) der Lüfterblätter (48) entspricht, daß die Radialerstrekkung (RF) ebenso wie die Axialerstreckung (CF) des Ringteils (40) ein Drittel der projizierten axialen Breite (A W) der Lüfterblätter (48) entspricht, während der Radius des viertelbogenförmigen Verlängerungsteils (42) zwei Drittel der projizierten axialen Breite (AW) der Lüfterbiätter (48) entsprich L