DE2849675C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für Brenn­ kraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Kühlanlagen werden vornehmlich dort einge­ setzt, wo auf begrenztem Raum eine hohe Kühlleistung erbracht werden muß, also beispielsweise bei ge­ panzerten Fahrzeugen (DE-AS 24 35 839; DE-AS 24 62 475).

In Anbetracht der zukünftig vorgeschriebenen Begren­ zungen des Lärmpegels bei Personenkraftwagen und Nutz­ fahrzeugen ist der Einsatz von Ringkühlern in Ver­ bindung mit Radiallüftern vorteilhaft, da sich neben einer kompakten Bauweise auch ein geräuscharmer Betrieb der Kühlanlage ergibt. Der spezifische Schall­ leistungspegel eines Radiallaufrades liegt um min­ destens 6 dB (A) unter den mit Axiallüftern erreich­ baren Werten.

Zur Einhaltung der erforderlichen Kühlfläche ist die axiale Erstreckung des Kühlers (Kühlerbreite) der bekannten Anlagen gewöhnlich größer als die Austritts­ breite des zum Ringkühler konzentrisch angeordneten Radiallaufrades. Die maximale Laufradbreite wird durch die zulässige Verzögerung zwischen dem engsten Quer­ schnitt der Einlaufdüse und der Schaufeleintritts­ fläche bestimmt. Um eine Strömungsablösung inner­ halb des Laufrades zu vermeiden, darf die Verzöge­ rung ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, woraus folgt, daß die Laufradaustrittsbreite der Kühlerbrei­ te nicht angepaßt werden kann.

Bei bekannten Kühlanlagen dieser Bauart beträgt das Ver­ hältnis Kühlerbreite zur Laufradaustrittsbreite etwa 2,0 bis 3,3 (DE-AS 15 51 519, 24 62 475 und DE-PS 15 76 705). Da aus Platzgründen der Abstand zwischen Laufradaustritt und Kühlereintritt möglichst klein gehalten werden muß, ergibt sich in den Randbereichen der Kühlerbreite eine wesentlich geringere Durch­ strömung als im Bereich der Laufradaustrittsbreite.

Um diesen Nachteil zu beheben, wurde bereits vorgeschla­ gen, zwischen Lüfter und Kühler konische Leitringe in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen (DE-AS 15 51 519, DE-PS 15 76 705), so daß sich eine aus mehreren Radialdiffusoren bestehen­ de Erweiterung von der Luftradaustrittsbreite auf die Kühlerbreite ergibt. Diese Maßnahme ist jedoch sehr aufwendig.

Es ist bekannt (DE-AS 24 62 475), ein bestimm­ tes Verhältnis Lüfterbreite zu Kühlerbreite und Lüfterdurch­ messer zu Kühlerdurchmesser festzulegen, um eine annehmbare Geschwindigkeitsverteilung im Kühler zu erzielen. Messungen an Kühlanlagen mit diesen Verhältnissen haben jedoch unbe­ friedigende Ergebnisse gezeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die bei kleiner radialer Erstreckung mit einfachen Mitteln eine gleichmäßige Beaufschlagung des Ringkühlers über seine gesamte axiale Länge gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kühlanlage durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Merkmale der vorliegenden Erfindung wird erreicht, daß bei einer gattungs­ gemäßen Kühlanlage ohne Notwendigkeit eines Diffusors oder Leitschaufeln umfassender Leitapparate, sondern mit äußerst einfachen Mitteln eine optimale Beaufschlagung des Ringküh­ lers erfolgt. Die Strömung wird bereits innerhalb der Be­ schaufelung seitlich abgelenkt, so daß die Randzonen der Küh­ lerbreite 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.

Da bei strömungstechnisch hochwertigen Radiallüftern, die bei geräuscharmen Kühlanlagen zur Anwendung kom­ men müssen, eine wirbelfreie und gleichmäßige Spalt­ strömung für die ablösungsfreie Durchströmung des Lauf­ rades Voraussetzung ist, ist der Stauring diesen Erfordernissen angepaßt. Es hat sich als günstig erwiesen, den Stauring, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, zumindest auf einem Teil seiner axialen Erstreckung mit Öffnungen zu ver­ sehen, so daß die Spaltluft zwar gedrosselt wird, aber gleichzeitig zum Laufradspalt strömt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel im Axialschnitt darstellt.

Dabei ist ein Ringkühler 1 vorgesehen mit einer an der Lufteintrittsseite angeordneten Kühlerstirn­ wand 2 und einer am axialen Ende vorgesehenen Kühlerrück­ wand 3. Die Luft strömt durch eine Einlaufdüse 4 des Radiallüfters, der aus einer Laufraddeckschei­ be 5, Laufschaufeln 6 und einem Laufradboden 7 be­ steht. Erfindungsgemäß weist die Laufraddeckscheibe 5 eine äußere Abrundung 8 auf, während der Laufradbo­ den 7 mit einer Abrundung 9 versehen ist. Die An­ saugluft strömt gemäß dem Pfeil 19 in den Radial­ lüfter. Die Luft strömt dann entsprechend den Pfeilen 20 vom Laufradaustritt in den Kühler.

Zwischen dem Ringkühler 1 und einem Laufradspalt 12 entsteht ein Kurzschluß-Luftstrom 15, der in eine Spaltströmung 16 übergeht. Mit Hilfe eines vorderen Stauringes 10 wird eine Vergleichmäßigung des Luft­ stromes erzielt, insbesondere dann, wenn der vordere Stauring 10 mit Öffnungen 21 versehen ist.

Zusätzlich ist auch ein hinterer Stauring 11 vor­ gesehen, der von einem Leckluftstrom 17 passiert wird. Der Leckluftstrom 17 geht dann in einen Leck­ luftstrom 18 an einem Wellendurchgang 13 einer An­ triebswelle 14 über.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist es, daß die Abrundung 8 bzw. die Abrundung 9 im Bereich der Laufschaufeln 6 beginnt. Dadurch ergibt sich die vor­ teilhafte Wirkung, daß die austretende Luftströmung 20 den Ringkühler 1 über seine gesamte axiale Länge gleichbleibend beaufschlagt bzw. durchströmt.

Claims (2)

1. Kühlanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeuge, bestehend aus einem Radial­ lüfter mit Laufradscheiben und Laufschaufeln und einem den Radiallüfter unter Bildung eines leitschaufellosen Ringraumes umgebenden Ringkühler, dessen axiale Länge wesentlich größer als die axiale Breite des Laufradaustritts ist, und wobei zwischen der Laufraddeckscheibe und einer Stirnwand des Ringkühlers ein sich in axialer Richtung erstreckender und mit der Stirnwand, verbundener vorderer Stauring, der mit dem Laufrad einen Spalt bildet, angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Laufradscheiben (5, 7) an ihrem Umfang eine bereits im Bereich der Laufschaufeln (6) beginnende, den Laufrad­ austrittsquerschnitt erweiternde Abrundung (8, 9) aufweisen, daß zwischen dem Laufradboden (7) und einer Rückwand (3) des Ringkühlers (1) ein sich in axialer Richtung er­ streckender und mit der Rückwand (3) verbundener hinterer Stauring (11) vorgesehen ist, und daß der Spalt eine Rückströmung zum Laufradeintritt ermöglicht.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Teil der axialen Erstreckung des Staurings (10) mit Öffnungen (21) versehen ist.