DE2834422C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem Block be­ stehenden Kühler für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraft­ maschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Aus dem DE-GM 66 02 685 ist ein Kühler der gattungsge­ mäßen Bauart bekannt. Bei diesem Kühler erstrecken sich die Flachrohre zwischen den oberen und unteren Wasserkästen geradlinig und die zwischen den Flachrohren eingesetzten Rippen bilden jeweils parallel zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft verlaufende Kühlkanäle. Durch aus den Rippen herausgedrückte Lamellen entsteht in den Kühlkanälen eine sich bis zur Abströmseite fortsetzende turbulente Strömungs­ bewegung. Von Nachteil ist der sich hierdurch ergebende er­ höhte Durchströmwiderstand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei dem aus dem DE-GM 66 02 685 bekannten Kühler die Flachrohre sowie die Rippen so anzuordnen, daß einerseits eine best­ mögliche Durchströmung des Kühlers und andererseits ein bestmöglicher Strömungsübergang vom Kühler zum Lüfter bei zumindest gleichbleibendem Wärmeübergang vom Kühler auf die durchströmende Kühlluft erzielt wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich eine Durchströmung des Kühlers, die derjenigen eines Leitrades entspricht. Der dadurch erzielte günstige Strömungs­ verlauf erhöht den Luftdurchsatz und verbessert damit bei­ spielsweise die Wärmeabfuhr. Auch werden dadurch kleinere Abmessungen des Kühlers ermöglicht und damit eine raum­ sparende Unterbringung in Kraftfahrzeugen erreicht. Sofern der Lüfter dem Kühler nachgeordnet ist, sind die Luftkanäle erfindungsgemäß so gerichtet, daß sie der Luft einen der Drehrichtung des Lüfters gegenläufigen Drall erzeugen. Dies führt zu einer strömungsgünstigen Luftzufuhr zum Lüfter, die dessen Wirkungsgrad erhöht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Beispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Brennkraft­ maschine mit einem Wärmetauscher mit nachgeord­ netem Lüfter in der Ansicht und in

Fig. 2 in der Draufsicht,

Fig. 3 ein Schema des Wärmetauschers nach Fig. 1 und 2 mit Bezugsebenen in räumlicher Darstellung,

Fig. 4 eine Stirnansicht eines Teiles dieses Wär­ metauschers,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 2,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 2,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 1,

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 1, jeweils durch einen Teil des Wärmetauschers,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine Rippe eines weiteren Wärmetauschers und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine Rippe eines anderen Abschnittes dieses Wärmetauschers, jeweils ausschnittsweise in größerem Maßstab,

Fig. 11 die schematische Darstellung einer Brennkraft­ maschine mit einem Wärmetauscher mit vorge­ ordnetem Lüfter in der Ansicht sowie die

Fig. 12 bis 14 Längsschnitte durch verschiedene Ausführun­ gen von Rippen in kleinerem bzw. größerem Maßstab.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brennkraftmaschine 11 eines Kraftfahrzeuges weist einen als Kühler eingesetzten blockförmigen Wärme­ tauscher 12 auf, dessen Stirnfläche mit 13 und dessen beide Seitenflächen mit 14 und 15 bezeichnet sind. Der Wärmetauscher 12 ist durch Anschlußstutzen 16 und 17 am oberen bzw. unteren Wasserkasten 18 bzw. 19 auf übliche Weise mit dem nicht dar­ gestellten Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine 11 verbunden. Dem Wärmetauscher 12 ist ein von der Brennkraftmaschine 11 angetriebener Lüfter 20 nachgeordnet, der die durch den Wärmetauscher 12 strömende Kühlluft beschleunigt. Die senk­ recht auf der Stirnfläche 13 stehende Hauptströmungsrichtung 21 der Luft ist durch einen Pfeil angedeutet.

Der Wärmetauscher 12 wird, wie Fig. 3 zeigt, durch seine vertikale Längsmittelebene 22 und durch seine horizontale Mittelebene 23 in die Abschnitte 24 bis 27 aufgeteilt, die in ihrem inneren Aufbau etwas voneinander abweichen. Eine zur Stirnfläche 13 des Wärmetauschers 12 parallele Hilfs­ ebene 28, die eine den Abschnitten 24 bis 27 entsprechende Aufteilung aufweist, dient der Erläuterung der Strömungs­ verhältnisse.

Wie die Fig. 4 bis 8 erkennen lassen, besteht der Wärme­ tauscher 12 aus vertikal angeordneten Flachrohren 29, die mit Rippen 30 versehen sind. Die Flachrohre 29 und die Rip­ pen 30 bilden zwischen sich Kanäle 31, durch die die Kühl­ luft strömt.

Die Kanäle 31 weisen in den verschiedenen Abschnitten 24 bis 27 des Wärmetauschers 12 unterschiedliche Richtungen auf. Dazu sind die Rippen 30 im Verhältnis zur Hauptströ­ mungsrichtung 21 in den Abschnitten 24 und 25 steigend (Fig. 5) und in den Abschnitten 26 und 27 fallend (Fig. 6) angeordnet. Zusätzlich sind die Flachrohre 29 im Verhältnis zur Hauptströmungsrichtung 21 in den Abschnitten 24 und 26 schräg nach rechts (Fig. 7) und in den Abschnitten 25 und 27 schräg nach links (Fig. 8) gerichtet.

Im Verhältnis zur Hauptströmungsrichtung 21 sind die Kanäle 31 im Abschnitt 24 nach rechts aufwärts, im Abschnitt 26 nach rechts abwärts, im Abschnitt 27 nach links abwärts und im Abschnitt 25 nach links aufwärts gerichtet. Dadurch wird der Luft beim Durchströmen des Wärmetauschers 12, ähnlich wie beim Durchströmen eines Leitrades, ein der Drehrichtung des Lüfters 20 gegenläufiger Drall erteilt, der dessen Wir­ kungsgrad erhöht. Pfeile 32 auf der Hilfsebene 28 in Fig. 3 geben die jeweils hinter den Abschnitten 24 bis 27 des Wär­ metauschers 12 wirksamen Drallkomponenten der Luftströmung an.

Die Winkel, die die steigend bzw. fallend angeordneten Rip­ pen 30 und die schräg nach rechts bzw. schräg nach links gerichteten Flachrohre 29 zur Hauptströmungsrichtung 21 auf­ weisen, richten sich nach der Bauart und den Betriebsdreh­ zahlen des Lüfters 20. Während im Ausführungsbeispiel die Winkel auf jeder Seite der entsprechenden vertikalen Längs­ mittelebene 22 oder der horizontalen Mittelebene 23 den gleichen Wert aufweisen, sind auch eine Aufteilung in eine größere Anzahl von Abschnitten mit jeweils verschiedenen Winkeln oder auch allmähliche Übergänge möglich. So können beispielsweise die Winkel der Rippen 30 ausgehend von den beiden Seitenflächen 14 und 15 des Wärmetauschers 12 gegen die vertikale Längsmittelebene 22 hin allmählich abnehmen. Die unterschiedlichen Richtungen der Flachrohre 29 können durch allmähliche Verdrehung ineinander übergehen. Es sind auch besonders geformte, beispielsweise gewellte Rippen einsetzbar.

Die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Rippen 33 und 34 eines Wärmetauschers weisen an sich bekannte an Querschlitze 35 angrenzende Querlamellen 36 auf. Die Querlamellen 36 sind im Verhältnis zur Hauptströmungsrichtung 21 in den entsprechenden Abschnitten 24 und 25 des Wärmetau­ schers 12 steigend, in den Abschnitten 26 und 27 fallen ange­ ordnet. Der ausströmenden Luft wird auf diese Weise eben­ falls ein Drall erteilt, der durch eine zusätzliche steigen­ de oder fallende Anordnung der Rippen 33 bzw. 34 noch wesent­ lich gesteigert werden kann.

Die Anordnung der Luftkanäle läßt sich sinn­ gemäß auch auf einen Querstrom-Wärmetauscher anwenden, bei dem die Rohre horizontal und die Rippen vertikal angeordnet sind. An sich ergibt sich eine solche Anordnung schon durch eine Drehung von 90 Grad um die Längsachse des oben beschrie­ benen Wärmetauschers 12 mit vertikalen Flachrohren 29, ohne daß an der Stellung der Flachrohre 29 und der Rippen 30 inner­ halb des Wärmetauscherblockes etwas geändert werden müßte. Die erzielte Drallwirkung eines derart aufgebauten Quer­ strom-Wärmetauschers ist dabei die gleiche wie bei einer Ausführung mit vertikalen Rohren.

Die in Fig. 11 gezeigte Brennkraftmaschine 37 hat einen Wär­ metauscher 38 mit vorgeordnetem Lüfter 39. Die Luftkanäle des Wärmetauschers 38 weisen auch bei dieser Anordnung in verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Richtungen auf, die durch die besondere Gestalt und Anordnung der Rippen und/ oder Rohre verwirklicht werden.

Die in Fig. 12 gezeigten Rippen 40 sind durch einen einfach herausstellenden stumpfwinkligen Knick 41 in Längsrichtung ab­ gewinkelt. Der vom Lüfter 39 der Luft erteilte Drall wird durch diese Maßnahme abgebaut und die Luft in die zum Wärme­ tauscher 38 achsparallele Hauptströmungsrichtung 21 gelenkt. Damit entspricht die Durchströmung des Wärmetauschers 38 im wesentlichen derjenigen eines Leitrades.

Eine ähnliche Anordnung ist in Fig. 13 dargestellt, bei der Rippen 42 in Längsrichtung gewölbt sind. Sie ergeben eine widerstandsarme stetige Umlenkung der durchströmenden Luft in die achsparallele Hauptströmungsrichtung 21.

Die in Fig. 14 gezeigte Rippe 43 weist an Querschlitze 44 an­ grenzende Querlamellen 45 auf. Durch in Längsrichtung der Rippe 43 abnehmende Anstellwinkel der Querlamellen 45 wird auch bei dieser Ausführung eine Umlenkung der Luft in die Hauptströmungsrichtung 21 erzielt.

In Längsrichtung gewölbte oder abgewinkelte Rippen lassen sich mit Vorteil auch bei Wärmetauschern mit nachgeordnetem Lüfter anwenden. Gestalt und Anordnung der Rippen bzw. Rohre, die zu einer besonders günstigen Durchströmung der Kombination von Wärmetauscher und Lüfter führen, müssen im Einzelfall, beispielsweise durch Versuche, bestimmt werden.

Claims (4)

1. Aus einem Block bestehender Kühler für eine flüssigkeits­ gekühlte Brennkraftmaschine mit zwischen einem oberen und einem unteren Wasserkasten in mehreren Reihen mit Abstand voneinander angeordneten Flachrohren, die durch Rippen ver­ bunden sind, welche mit den Flachrohren Kühlkanäle begrenzen, durch die Kühlluft von einem Kühlgebläse zwischen einer dem Gebläse abgewandten und einer dem Gebläse zugewandten Kühler­ stirnfläche gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durchströmende Stirnfläche (13) des Kühlers in Abschnitte (24 bis 27) mit voneinander abweichenden Ver­ läufen der Flachrohre (29) und der Rippen (30) unterteilt ist, derart, daß in Hauptströmungsrichtung (21) der Kühlluft gesehen bei einem entgegen dem Uhrzeigersinn drehenden Lüfter (20, 39) ausgehend von der dem Lüfter abgewandten Stirn­ seite die Flachrohre (29) in den Abschnitten (24 und 26) von der Hauptströmungsrichtung (21) weg nach rechts und in den Abschnitten (25 und 27) nach links ge­ richtet und die Rippen (30) in den Abschnitten (24 und 25) ansteigend und in den Abschnitten (26 und 27) fallend angeordnet sind.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen ansteigenden oder fallenden Verlauf die Rippen (40) in Längsrichtung durch einen herausstellenden stumpfwinkligen Knick (41) abgewinkelt sind.

3. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen ansteigenden oder fallenden Verlauf die Rippen (42) in Längsrichtung gewölbt sind.

4. Kühler nach Anspruch 1 mit Rippen, die an Querschlitze angrenzende Querlamellen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Querlamellen (36, 45) in verschiedenen Abschnitten (24 bis 27) des Kühlers im Verhältnis zur Hauptströmungs­ richtung (21) der Kühlluft unterschiedliche Anstellwinkel aufweisen.