DE2849675A1 - Kuehlanlage fuer brennkraftmaschinen, insbesondere in fahrzeugen - Google Patents

Kuehlanlage fuer brennkraftmaschinen, insbesondere in fahrzeugen

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DE2849675A1 DE19782849675 DE2849675A DE2849675A1 DE 2849675 A1 DE2849675 A1 DE 2849675A1 DE 19782849675 DE19782849675 DE 19782849675 DE 2849675 A DE2849675 A DE 2849675A DE 2849675 A1 DE2849675 A1 DE 2849675A1
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Description

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU
D-85Q0 NÜRNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-6 TELEFON 0911/20 37 27 TELEX 06/23135
Nürnberg, 15. 11. 1978 17/53
Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr.Behr GmbH & Co.KG., Mauserstr. 3, D-7000 Stuttgart 30
"Kühlanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in
Fahrzeugen"
Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeuge, bestehend aus einem freilaufenden Radiallüfter mit Laufradscheiben und Laufschaufeln, und einem den Radiallüfter umgebenden Ringkühler.
Derartige Kühlanlagen werden vornehmlich dort eingesetzt, wo auf begrenztem Raum eine hohe Kühlleistung erbracht werden muß, also beispielsweise bei gepanzerten Fahrzeugen (DE-AS 2 435 839; DE-AS 2 462 und DE-OS 2 050 265).
In Anbetracht der zukünftig vorgeschriebenen Begrenzungen des Lärmpegels bei Personenkraftwagen und Nutzfahrzeugen ist der Einsatz von Ringkühlern in Verbindung mit -Radiallüftern vorteilhaft, da sich neben einer kompakten Bauweise auch ein geräuscharmer Betrieb der Kühlanlage ergibt. Der spezifische Schall-, leistungspegel eines Radiallaufrades liegt um mindestens 6 dB (A) unter den mit Axiallüftern erreichbaren Werten.
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Zur Einhaltung der erforderlichen Kühlfläche ist die axiale Erstreckung des Kühlers (Kühlerbreite) der bekannten Anlagen gewöhnlich größer als die Austrittsbreite des zum Ringkühler konzentrisch angeordneten Radiallaufrades. Die maximale Laufradbreite wird durch die zulässige Verzögerung zwischen dem engsten Querschnitt der Einlaufdüse und der Schaufeleintrittsfläche bestimmt. Um eine Strömungsablösung innerhalb des Laufrades zu vermeiden, darf die Verzögerung ein bestimmtes Maß nicht· überschreiten, woraus folgt, daß die Laufradaustrittsbreite der Kühlerbreite nicht angepaßt werden kann.
Bei bekannten Kühlanlagen dieser Bauart beträgt das Verhältnis Kühlerbreite zur Laufradaustrittsbreite etwa 2,0 bis 3,3 (DE-AS 1 551 519, 2 462 475 und DE-PS 1 576 705). Da aus Platzgründen der Abstand zwischen Laufradaustritt und Kühlereintritt möglichst klein gehalten werden muß, ergibt sich in den Randbereichen der Kühlerbreite eine wesentlich geringere Durchströmung als im Bereich der Laufradaustribtsbreite.
Um diesen Nachteil zu beheben, wurde bereis vorgeschlagen, zwischen Lüfter und Kühler, konische Leitringe in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen (DE-AS 1 551 519, DE-PS 1 576 705 und DE-OS 2 050 265), so daß sich eine aus mehreren Radialdiffusoren bestehende Erweiterung von der Laufradaustrittsbreite auf die Kühlerbreite ergibt. Diese Maßnahme ist jedoch sehr aufwendig.
Es ist bereits bekannt.. (DE-AS 2 462 475) ,ein bestimm-
3 -
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tes Verhältnis Lüfterbreite zu Kühlerbreite und Lüfterdurchmesser zu- Kühlerdurchmesser festzulegen, um eine annehmbare Geschwindigkeitsverteilung im Kühler zu erzielen. Messungen an Kühlanlagen mit diesen Verhältnissen haben jedoch unbefriedigende Ergebnisse gezeigt.
Der .,Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei kleiner radialer Erstreckung der Kühlanlage, also geringem Abstand Laufrad zu Ringkühler, mit einfachen Mitteln eine Verbesserung der Kühlerbeaufschlagung zu erreichen. Dies wird bei der Kühlanlage der eingangs erläuterten Art erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß eine oder beide Laufradscheiben an ihrem Umfang eine Abrundung aufweisen, welche den Laufradaustrittsquerschnitt erweitern . Dadurch wird die Strömung bereits innerhalb der Beschaufelung seitlich abgelenkt, so daß die Randzonen der Kühlerbreite besser beaufschlagt werden. Ein durch die Abrundung . gebildeter Kurzdiffusor arbeitet mit gutem Wirkungsgrad, also praktisch ablösungsfrei. Dies-ist darauf zurückzuführen, daß die sich an den Wandungen bildende Grenzschicht durch die Rotation der Scheiben abgeschleudert wird. Außerdem wird die Verzögerung der Strömung durch die Stauwirkung des Kühlers begünstigt.
Es ist zwar bereits eine gehäusefeste Abrundung zwischen Laufraddeckscheiben und Kühler bekannt (DE-OS 22 35 729), damit die Strömung eine erforderliche starke Umlenkung von fast 90° vollführt. Dabei ist jedoch die Kühlereintrittsebene parallel zum Luftstrom des Laufrades angeordnet.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel· der Erfindung beginnt die Abrundung der Laufraddeckscheibe und/oder des Laufradbodens bereits im Bereich der Laufschaufein.
Eine zusätziiche Verbesserung der Kühlerbeaufschlagung im vorderen Bereich der Kühlerbreite wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen der Einlaufdüse und der Laufraddeckscheibe ein sich in axialer Richtung erstreckender, mit der Stirnwand des Ringkühlers verbundener vorderer Stauring angebracht ist.
Das Aufstauen der Strömung begünstigt den Lufteintritt im Kühlerrandbereich und reduziert gleichzeitig Spaltverluste des Lüfters.(Im allgemeinen wird auf eine spanabhebende Bearbeitung der Eirflaufdüse und der ■Deckscheibe im Bereich des Laufradspaltes verzichtet, so daß zur Berücksichtigung der Bautoleranzen eine Spaltweite von mindestens 4 mm vorzusehen ist.)
Der erfindungsgemäß angeordnete Stauring bringt besonders in solchen Fällen eine erhebliche Verbesserung, in denen das Radiallaufrad auf einem Wellenzapfen der Brennkraftmaschine (z. B. Kurbelwe^e) gelagert ist, während sich der Ringkühler an einem Fahrzeugrahmen abstützt. Die Relativbewegung zwischen Lüfter- und Kühlerachse erfordert Laufradspalte bis zu 25 mm, was mit erheblichen Leistungsverlusten verbunden ist. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Stauringes wird der Spaltluftstrom stark gedrosselt, wodurch Luftleistung und Wirkungsgrad erhöht werden.
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Da bei strömungstechnisch hochwertigen Radiallüftern, die bei geräuscharmen Kühlanlagen zur Anwendung kommen müssen, eine wirbelfreie und gleichmäßige Spa3.tströmung für die ablösungsfreie Durchströmung des Laufrades Voraussetzung ist, muß der Stauring diesen Erfordernissen angepasst werden. Es hat sich daher als günstig erwiesen, den Stauring, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, zumindest auf einem Teil seiner axialen Erstreckung mit öffnungen zu versehen, so daß die Spaltluft zwar gedrosselt wird, aber gleichzeitig zum Laufradspalt strömt.
In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, einen zweiten, hinteren Stauring zwischen Laufradboden und Kühlerrückwand vorzusehen. Neben der Verbesserung der Kühler beauf schlagung werden dadurch auch die Spaltverluste am Wellendurchgang reduziert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt.
In der Zeichnung ist schematisch in einem Axialschnitt teilweise eine erfindungsgemäße Kühlanlage dargestellt. Dabei ist ein Ringkühler 1 vorgesehen mit einer an der Lufteintrittsseite angeordneten Kühlerstirnwand 2 und einer am axialen Ende vorgesehen Kühlerrückwand 3. Die Luft strömt durch eine Einlaufdüse 4 des Radiallüfters , der aus einer Laufraddeckscheibe 5, Laufschaufeln 6 und einem Laufradboden 7 besteht. Erfindungsgemäß weist die Laufraddeckscheibe 5 eine äußere Abrundung 8 auf, während der laafradbo-
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-X-
den 7 mit einer Abrundung 9 versehen ist. Die Ansaugluft strömt gemäß dem Pfeil 19 in den Radiallüfter. Die Luft strömt dann entsprechend den Pfeilen 20 vom Laufradaustritt in den Kühler.
Zwischen dem Ringkühler 1 und einem Laufradspalt entsteht ein Kurzschluß-Luftstrom 15, der in eine Spaltströmung 16 übergeht. Mit Hilfe eines vorderen Stauringes 10 wird eine Vergleichmäßigung des Luftstromes erzielt, insbesondere dann, wenn der vordere Stauring 10 mit öffnungen 21 versehen ist.
Zusätzlich kann auch ein hinterer Stauring 11 vorgesehen sein, der von einem Leckluftstrom 17 passiert wird. Der Leckluftstrom 17 geht dann in einen Leckluftstrom 18 an einem Wellendurchgang 13 einer Antriebswelle 14 über.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist es, daß die Abrundung 8 bzw. die Abrundung 9 im Bereich der Laufschaufel 6 beginnt. Dadurch ergibt sich die vor teilhafte Wirkung, daß die austretende Luftströmung den Ringkühler 1 über seine gesamte axiale Länge gleichbleibend beaufschlagt bzw. durchströmt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispxele beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil- und ünterkombinatxonen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.
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Claims (5)

  1. PATENTANWÄLTE
    DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU
    D-8500 NÜRNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-i TELEFON 0911/203727 TElEX 06/23135
    Nürnberg, 15.11.1978 17/53
    Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr.Behr GmbH & Co.KG. Mauserstrasse 3, D-7000 Stuttgart 30
    Ansprüche
    1» Kühlanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeuge, bestehend aus einem freilaufenden Radiallüfter mit Laufradscheiben und Laufschaufeln, und einem den Radiallüfter umgebenden Ringkühler, dadurch .gekennzeichnet, daß eine öder beide Laufradscheiben (5 ozw. 7) an ihrem Umfang eine Abrundung (8 bzw. 9) aufweisen, welche den Laufradaustrittsquerschnitt erweitern.
  2. 2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrundung (8 bzw. 9) der Laufraddeckscheibe (5) und/oder des Laufradbodens (7) bereits im Bereich der Laufschaufeln (6) beginnt.
  3. 3. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Laufraddeckscheibe (5) und Stirnwand (2) des Ringkühlers (1) ein sich in axialer Richtung erstreckender und mit der Kühlerstirnwand (1) verbundener vorderer Stauring (10) angebracht ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
    _ 2 —
  4. 4. Kühlanlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet/ daß zumindest ein Teil der axialen Erstreckung des Stauringes (10) mit Öffnungen (21) versehen ist.
  5. 5. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet^ daß zwischen Laufradboden (7) und Rückwand (3) des Ringkühlers (1) ein sich in axialer Richtung erstreckender und mit der Rückwand (3) verbundener, hinterer Stauring (11) vorgesehen ist.
    030024/0029
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