DE2718966A1

DE2718966A1 - Ringkuehler mit mehrfach unterteiltem kuehlerkern

Info

Publication number: DE2718966A1
Application number: DE19772718966
Authority: DE
Inventors: Dennis H Lindstedt; Donald F Rundy
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1976-05-03
Filing date: 1977-04-28
Publication date: 1977-11-17
Also published as: JPS52134158A; US4062401A

Description

Ringkühler mit mehrfach unterteiltem Kühlerkern

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringkühler mit mehrfach unterteiltem Kühlerkern zur Kühlung mehrerer Kühlkreisläufe.

Bei einem aus der US-PS 3 800 866 bekannten Ringkühler ist der Kühlerkern in axialer Richtung dreifach unterteilt. Es entstehen hierdurch drei in axialer Richtung hintere inanderliegende Kernabschnitte zur Kühlung des Kühlmittels für die Brennkraftmaschine, für das Getriebe und für die hydraulisch betätigten Arbeitsgerätschäften beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Bei dieser bekannten Bauart eines Ringkühlers erstrecken sich die von radial verlaufenden Wärmeaustauschflächen begrenzten Kühlkanäle zwischen Einlaß und Auslaß des jeweiligen Kernabschnittes in Umfangsrichtung des Ringkühlers. Bei einem der drei Kernabschnitte verzweigt sich das Kühlmittel für die Brennkraftmaschine hinter dem Einlaß und durchströmt die Kühlerkernhälften bis zum diametral gegenüberliegend angeordneten Auslaß. Bei den beiden anderen Kernabschnitten liegen Einlaß und Auslaß durch axial verlaufende Trennwände dicht nebeneinander, und das Kühlmittel für diese beiden Kreisläufe durchströmt die zugehörigen Kühlerkernabschnitte auf fast 360°, d.h. einmal um den Kühlerkern herum.

Nachteilig bei diesem bekannten Ringkühler ist es, daß durch die axiale Unterteilung des Kühlerkerns in axial hintereinanderliegende Kernabschnitte und durch die in Umfangsrichtung des Ringkühlers laufenden Kühlkanäle die Kernabschnitte des Kühlerkerns vom Axiallüfterrad ungleichmäßig mit Kühlluft versorgt werden, da wegen fehlender Luftleitflächen hinter dem Lüfterrad und einer Anordnung des Lüfterrades

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innerhalb des Ringkühlers die vom Lüfterrad abgelegenen Kühlkanäle im Vergleich zu dem das Lüfterrad umgebenden Kühlkanälen stärker von der geförderten Kühlluft durchströmt werden.

Auch bestehen bei dem bekannten Ringkühler Schwierigkeiten bei der Montage und Demontage des Kühlerkerns sowie beim Austausch und Auswechseln von einzelnen Kühlerkemen oder Kernabschnitten beispielsweise nach dem Leckwerden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ringkühler mit mehrfach unterteiltem Kühlerkern zur Kühlung mehrerer Kühlkreisläufe zu schaffen, mit dem eine im Vergleich zur bekannten Bauart gleichmäßigere Beaufschlagung des unterteilten Kühlerkerns mit Kühlluft, ein einfacherer Zusammenbau des Kühlerkerns und ein leichteres Auswechseln einzelner Kernabschnitte möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kühlerkern in einzelne, in sich geschlossene ringcegmentförmige Kernabschnitte unterteilt ist.

Derart ringsegmentförmige Kernabschnitte, die einzelne, in sich geschlossene und unabhängig wirksame Wärmeaustauscherkerne darstellen, lassen sich zu einem Ring zusammensetzen und werden somit auf ihrer gesamten axialen Länge von der geförderten Kühlluft erfaßt, ohne daß axiale Teile des Ringkühlers bevorzugt bzw. zu wenig mit Kühlluft versorgt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Ringkühlers besteht jeder Kernabschnitt aus einer kreisbogenförmig verlaufenden, mit einem Einlaß versehenen Einlaßringkammer und auf axialem Abstand hierzu aus einer entsprechend verlaufenden, mit einem Auslaß versehenen Auslaßringkammer, wobei Einlaßring-

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kammer und Auslaßringkammer über mehrere aur Bildung von Luftdurchtrittsschlitzen auf Abstand zueinander verlaufende Kühlkanäle in Flüssigkeitsverbindung miteinander stehen.

Dabei verlaufen die Kühlkanäle parallel zur axialen Mittellinie jedes ringoegmentförmigen Kernabschnittes oder Wärmeaustauscherkernfa.

Dadurch, daß beispielsweise drei ringsegmentförmige Kernabschnitte sich zu einer geschlossenen Ringanordnung zusammensetzen lassen, gewinnt man unabhängig voneinander wirksame V/ärmeaustauscherkerne für die Kühlkreisläufe zum Kühlen des Kühlmittels für die Brennkraftmaschine, des Getriebe- und Drehniomentwandler-Öls und der hydraulischen Druckflüssigkeit für Arbeitsgerätschaften.

Als besonderer Vorteil dieses Ringkühlers ergibt sich, daß ein wirksamer Wärmeaustausch für verschiedene Kühlkreisläufe durch nur ein an einer bestimmten Gtelle angeordnetes Lüfterrad herbeigeführt v/ird. Dabei ergibt sich als weiterer Vorteil, daß eine gleichmäßige Luftströmung über die Kernfläche einen jeden Wärmeaustauscherkerns erzielt wird.

Anhand eines Ausführungsbeispiels ist der Ringkühler nach der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im Nachfolgenden beschrieben; in der Zeichnung zeigt

Pig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeugs mit einem an der Stirnseite angeordneten Ringkühler;

Fig. 2 eine Frontansicht des Ringkühlers mit den einzelnen, unabhängig wirksamen Kernabschnitten;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Ringkühler entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Pig. 4 eine Ansicht eines einzelnen Kernab3Chnittes oder Wärmeaustauscherkernes, herausgenommen aus der in Pig. 2 gezeigten Anordnung;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung dieses Kernabschnittes oder Wärmeaustauscherkerns entlang der Linie 5-5 in Pig. 4.

Der in Fig. 1 wiedergegebene Teil eines Fahrzeugs 10, beispielsweise eines Schleppers, besitzt einen Fahrgestellrahmen 12 und Räder 14» von denen in Fig. 1 nur ein Rad sichtbar ist.

Der Schlepper besitzt im Ausführungsbeispiel mindestens drei Druckflüssigkeitssysteme, deren Druckflüssigkeit gekühlt werden soll. Hierzu gehören beispielsweise das Druckflüssigkeitssyotem für die hydraulisch betätigten Zubehörteile und Arbeitsgerätschaften und ein weiteres Druckflüssigkeitssyetem für die Flüssigkeitskupplung des Getriebes oder für den Drehmomentwandler. Der in Fig. 1 dargestellte Teil des Fahrzeugs 10 kann entweder der vordere Teil eines allradangetriebenen Fahrzeugs aber auch der hintere Teil eines Fahrzeugs sein.

Der Fahrgestellrahmen 12 trägt die Brennkraftmaschine 16 sowie das übrige notwendige Zubehör, wie z.B. Auspufftopf und Schalldämpfer 20. An dem einen ntirnseitigen Ende des Fahrzeugs 10 befindet sich ein Ringkühler 22, der von einem in Fig. 1 teilweise weggebrochenen perforierten Kühlerblech 24 umgeben ist. Von einer ebenfalls perforierten Kühlerfrontplatte 26 ist in Fig. 1 auch nur ein Teil wiedergegeben.

Der Ringkühler 22 weist einen Lüfter 30 auf, der über eine Lüfterradwelle 32, wie gestrichelt in Fig. 1 wiedergegeben,

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von der Brennkraftmaschine 16 oder auch von einer anderen, eigenen Antriebsquelle antreibbar ist. Um einen optimalen Luftstrom durch den Kühler zu erzielen, ist eine Lüfterverkleidung 42 vorgesehen.

Am Hingkühler 22 münden mehrere Einlasse für die zu kühlendenPlüssigkeiten, nämlich ein Einlaß 34 für die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine, ein Einlaß 36 für die Hydraulikflüssigkeit und ein Einlaß 40 für das Getriebeöl.

V/ie die Pig. 2, 3 und 4 zeigen, ist der Ringkühler aus mehreren unabhängigen Wärmeaustauscherkemen zusammengesetzt, die jeweils kurze Rohrstücke bilden.

Wie die Frontansicht des Ringkühlers in Pig. 2 zeigt, ist ein erster Wärmeaustauscherkern 44 vorgesehen, der für die Wärmeübertragung der Kühlflüssigkeit für die Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Daran schließt sich in Umfangsrichtung des Ringkühlers ein zweiter Wärmeaustauscherkern 46 für das Kühlmittel im Getriebe und im Drehmomentwandler an. Der Ring wird geschlossen durch einen zwischen den Wärmeaustauscherkemen 44 und 46 eingesetzten dritten Wärmeaustauscherkern 50 für die Kühlung der Hydraulikflüssigkeit, so daß sich hierdurch ein geschlossener Ring von Kernabschnitten bildet, wozu jeder der Wärmeaustauscherkerne den gleichen Krümmungsradius aufweist. Die Bogenlänge jedes WärmeaustauDcherkernes richtet sich nach der für jedes der Kühlsysteme zu erwartenden Wärmeaustauschkapazität. Diese ist beim Ausführungsbeispiel für die Kühlung der Brennkraftmaschine größer angenommen als für die Kühlung der beiden anderen Verbraucher. Demzufolge ist auch der Wärmeaustauscherkern 44 verhältnismäßig größer dimensioniert, d.h. er hat eine größere Bogenlänge, als die beiden anderen Wärmeaustauscherkerne.

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Der aus Fig. 2 ersichtliche Lüfter 30 weist mehrere Lüfterblätter 52 auf, die mit der Lüfterverklcidung \2 zusammenwirken. Im Innern dec Ringkühlers ist eine Luftleitfläche 54 angeordnet, die die Form eines Exponentialtrichters aufweist. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, stehen die Einlasse 34» 36 und 40 mit Ringkanimern jedes der Wärueauctauscherkeme in Verbindung.

Der für das Kühlmittel der Brennkraftmaschine bestimmte Wärmeauatauscherlcern 44 erhält das Kühlmittel über den Einlaß 34 zugeführt, von wo es in eine Einlaßringkaramer 56 gelangt. Von hier aus strömt das Kühlmittel durch Kühlkanäle 60 zu einer Auslaßringkammer 62 und aus dieser über einen Auslaß 64 in einem ausreichend gekühltem Zustand zurück zur Brennkraftmaschine des Fahrzeugs.

Einlaß- und Auslaßringkammer sind derart ausgebildet, daß ihre Hauptachse (Längsachse) bogenförmig verläuft, wobei die Krümmungsradien beider Ringkammern gleich sind.

An der Rückseite der drei sich wieder zu einem Ring zusammenschließenden Auslaßringkammern jedes der drei Wärmeaustauscherkerne ist eine Abschlußplatte 66 vorgesehen, die sowohl als feste Montageplatte für die drei daran zu befestigenden Wärmeaustauscherkerne als auch als Befestigungsplatte des gesamten Ringkühlers am Fahrzeugrahmen dient.

Fig. 4 zeigt die Frontseite der Einlaßringkammer 56 und den für diesen Wärmeaustauscherkern 46 zugehörigen Einlaß 40. Aus Fig. 5 geht der Verlauf der Kühlkanäle 60 zwischen der Einlaßringkammer 56 und der Auslaßringkammer 62 sowie der Einlaß 40 und der Auslaß 64 deutlich hervor. Größe, Abstand und Anzahl der Kühlkanäle 60 können beliebig sein. In Fig.5 erscheinen sie aus Gründen der Deutlichkeit schmaler als sie in Wirklichkeit sind.

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Lie vom Lüfter 30 erzeugte Luftströmung kann im Ansauglüfterprinaip radial von außen nach innen durch die von den Kühlkanülen 60 gebildeten Luftdurchtrittsschlitze 70 oder aber auch im Drucklüfterprinzip radial von innen nach außen gerichtet sein.

Die Unterteilung des Ringkühlers auf drei Wärmeaustauscherkerne oder Kernabsciinitte kann selbstverständlich im Rahmen der Erfindung anders gewählt v/erden, d.h. der Ringkühler kann in mehr als drei oder weniger als drei Abschnitte unterteilt sein, solange die Ringstruktur erhalten bleibt.

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AO

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Claims

D-8000 München5, 28. April 1977

Telefon (089)2406 75 D-9651

International Harvester Company
401, North Michigan Avenue

Chicago, Illinois 60611 / USA

Patentansprüche

W)Ringkühler mit mehrfach unterteiltem Kühlerkern zur Kühlung mehrerer Kühlkreisläufe, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlerkern in einzelne, in sich geschlossene ringsegmentförmige Kernabschnitte (44, 46, 50) unterteilt ist.
2. Ringkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kernabschnitt aus einer kreisbogenförmig verlaufenden, mit einem Einlaß (34) versehenen Einlaßringkammer (56) und auf axialem Abstand hierzu aus einer entsprechend verlaufenden, mit einem Auslaß (64) versehenen Auslaßringkammer (62) besteht, und daß Einlaßringkammer (56) und Auslaßringkammer (62) über mehrere zur Bildung von Luftdurchtrittsschlitzen (70) auf Abstand zueinander verlaufende Kühlkanäle (60) in flussigkeitsVerbindung miteinander stehen.

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3. Ringkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (60) parallel zur axialen Mittellinie jedes ringsegmentförmigen Kernabschnittes verlaufen.
4· Ringkühler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ringförmige Hintereinanderschaltung dreier ringsegmentfönnlger Kernabschnitte (44, 46, 50) für die Kühlkreislaufe zum Kühlen des Kühlmittels für die Brennkraftmaschine (16), des Getriebe- und Drehmomentwandler-Öls und der hydraulischen Druckflüssigkeit für Arbeitsgerätschaften.
5. Ringkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Ring zusammengesetzten Auslaßringkammern (62) mittels einer Abschlußplatte (66) zusammengehalten sind, die Abschlußplatte (66) zentral eine Durchtrittsbohrung für eine Lüfterradwelle (32) aufweist, das umlaufbare Lüfterrad (30) vor der Einlaßringkammer (56) angeordnet ist und im Innern des zusammengesetzten Ringkühlers (22) eine die vom Lüfterrad (30) geförderte Kühlluft radial umlenkende Luftleitfläche (54) vorgesehen ist.
6. Ringkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Innendurchmesser der Einlaßringkammer (56) eine das Lüfterrad (30) umgebende Lüfterverkleidung (42) einläuft.
7. Ringkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft leitfläche (54) die Form eines Exponentialtrichters aufweist und mit ihrer radial auslaufenden Fläche den Öffnungsquerschnitt der Auslaßringkammer (62) abschließt.

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