DE3147027A1

DE3147027A1 - Motorkuehler

Info

Publication number: DE3147027A1
Application number: DE19813147027
Authority: DE
Inventors: Jozsef Dipl Ing Csomor; Jozsef Dipl Ing Hodasz; Gyula Dipl Ing Kovacs; Oszkar Dipl Ing Pohl
Original assignee: HUETOEGEPGYAR
Current assignee: HUETOEGEPGYAR
Priority date: 1981-02-05
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1982-09-16
Also published as: HU184377B; GB2095813A; GB2095813B; DE3147027C2; FR2499232A1; FR2499232B1; ATA510081A; AT395747B

Description

DiPL-ING. R. LEMCKE

DR.-ING. H. J. BROMMER - 3 -

AMALIENSTRASSE 28
KARLSRUHE 1

HÜTÖG&PGYAR Jasabereny. Pf. 64. 5100 Ungarn Motorkühler

Gegenstand der Erfindung ist ein für stabile oder Kraftfahrseugmotoren geeigneter öl- oder Wasserkühler, bei dem ataf den an die Rechteck- oder Ellipsenquerschnitt aufweisenden Flüssigkeit leitenden Rohre befestigten Wärmeabgabelamellen zweckdienlich angeordnete, mehreren Aufgaben dienende elementare Rippenpaare vorzufinden sind.

Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge sind Wasserkühler allgemein bekannt, bei denen auf dem - einen Rechteck- oder Ellipsenquerschnitt aufweisenden - sogenannten Flachrohren dicht angeordnete Platten, Lamellen vorzufinden sind. Weniger bekannt weil weniger zu sehen sind jedoch die Konstruktionseinzelheiten der betreffenden Kühler und die Gesichtspunkte, auf deren Grundlage eine derartige Konstruktion aufgebaut werden muß.

Die wesentlichste Forderung bei der Ausgestaltung der Kühler besteht darin, daß sie bei einem sehr geringen Durchlaßmaß /Rauminhalt) eine einer größtmöglichsten Motorleistung entsprechende Wärmemenge entziehen bzw. an die Umgebung übertragen. Die Kühler müssen demgemäß über eine auf die Volumeneinheit bezogene große Wärmeabgabe verfügen, jedoch bei einer vertretbaren, einen nur sehr geringen Teil der Motorleistung ausmachenden Ventilationsleistung. In vielen Fällen, insbesondere bei zeitgemäßen schnelleren Fahrzeugmotoren, steht jedoch nur die Fahrtgeschwindigkeit entsprechende Luftströmungsgeschwindigkeit zur Verfugung, da der Kühlerlüfter (Ventilator) nur bei geringen Geschwindigkeiten bzw. bei Stillstand des Fahrzeuges in Betrieb ist. In diesen Fällen ist der Luftwiderstand des Kühlers ein nocht wichtigerer Gesichtspunkt.

Aufgrund der Optimalrechnung der Kühler stellte es sich heraus, daß aus je dünnerem Werkstoff die Lamellen angefertigt werden, desto größer wird die auf die Volumeneinheit entfallende Wärmeabgabe. Auf diesem Gebiet erreichte jedoch die Entwicklung das technische Mindestmass, da der Stärkeverminderung der Rippen durch die Festigkeitsanforderungen die Grenzen gesetzt werden. Zur Erhöhung der Effektivität müssen deshalb andere Wege gesucht werden.

Wie allgemein bekannt, erhöht ein turbulenter wirbelnder Luftwiderstand die Wärmeabgabe und deshalb gelangen verschiedene wirbelbildende Konstruktionen zur Anwendung. Derartige Konstruktionen erhöhen jedoch auch den Strömungswiderstand der Rippenrohre. Demgemäß ist das optimale Verhältnis zwischen den glatten und den wirbelbildenden Lamellenabschnitten zu ermitteln.

Bei der Ausgestaltung des Kühlers ist auch darauf zu achten, daß die Zwischenräume zwischen den Lamellen gleichmäßig verlaufen, da die gleichmäßige Rippenteilung nicht in erster Linie eine ästhetische Frage ist, sondern eine unbedingte Voraussetzung der gleichmäßigen Luftströmung ist. Zur Sicherung der gleichmäßigen Rippenteilung pflegt man Abstandsstücke zu verwenden, die jedoch an der Wärmeabgabe nicht teilnehmen und bei deren Konstruktion ihre auf die Strötnung ausgeübte schädliche oder günstige Wirkung nicht berücksichtigt wird. Aus diesem Grunde sind im allgemeinen in der Mittellinie zwischen zwei Rohren angeordnet, dort wo die Rippe am kältesten ist, d.h. die Wärmeabgabe minimal ist»

- 6 - NACHGSREIOHT

Bei der Ausgestaltung der KUhlerkonstruktion sind schließlich auch das örtliche Strömungsbild, die weniger ausgenutzten Gebiete hinter den Rohren zu berücksichtigen und die wirbelbildenden Elemente sind auf der dazu am besten geeigneten Stelle anzuordnen.

Die erfindungsgemäße Motorkühlerkonstruktion sichert aufgrund der vorstehend angeführten Erkenntnisse eine auf die Volumeneinheit entfallende hohe Wärmeabgabe, bei verhältnismäßig geringer Erhöhung des Widerstandes zufolge einer gut durchdachten und optimalen Ausgestaltung der Lamellen.

Das wesentliche der Erfindung besteht darin, daß an den Lamellen des Motorkühlers in einem Winkel von 90° aufgebogene mehrere Aufgaben erfüllende elementare Rippenpaare vorgesehen sind, die einerseits eine turbulente Luftströmung sichern, andererseits auch selbst an der Wärmeabgabe teilnehmen, als wärmeabgebende Flächen wirken, da.sie nahe zu den wärmezuführenden Rohren symmetrisch .zur Mittellinie der durch zwei Flachrohre begrenzten Felder und in entsprechender Zahl, zwei oder noch mehr, angeordnet sind und schließlich jedoch in letzter Reihe auch den Abstand zwischen den Lamellen sichern.

Die optimale Zahl der erfindungsgemäßen elementaren Rippenpaare ergibt sich aus wärmetechnischen und technologischen Überlegungen so, daß das Verhältnis der glatten, d.h. ohne Rippen ausgeführten Abschnitte s und der mit Rippen ausgeführten, d.h. unterbrochenen Abschnitte m größer als die Einheit ist:

S-*

3U7027

Die elementaren Rippenpaare selbst können zufolge ihrer turbulenzbildenden Funktion und zwecks Leitung der Luftströmung bogenförmig ausgeführt sein und zwar in der Weise, daß die um einen Winkel von 90° aufgebogenen und zur Luftströmungsrichtung im wesentlichen parallelen elementaren Rippenpaare bogenförmig sind und die zu den Bogen gezogene Tangente mit der Luftströmung einen Winkel von 0 - 15° einschließt.

Die erfindungsgemäßen elementaren Rippenpaare können bei Kraftwagenkühlern mit hintereinander angeordneten Rohren, sogenannter graden Rohranordnung und mit schachtafelartig angeordneten Rohren, d.h. einer versetzten Rohranordnung in gleicher Weise verwendet werden.

Die Erfindung wird detailliert aufgrund der Figuren verständlich.

Fig. 1 zeigt die Vorderansicht eines üblichen Lamellenkühlers für Motoren.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht der Lamellen eines Motorkühlers mit erfindungsgemäßer versetzter Rohranordnung.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht der Lamellen eines Motorkühlers mit erfindungsgemäßer grader Rohranordnung.

Fig. 4 zeigt die Draufsicht des Teiles einer Lamelle,

auf dem die elementaren Rippen zur Anordnung gelangen.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht der elementaren Rippenpaare nach dem Aufbiegen.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der elementaren Rippenpaare.

Fig. 7 und 8 zeigen den Abschnitt einer Motorkühler-

lamelle zwischen zwei Rohren vergrößert in Draufsicht.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines üblichen Motorkühlers, wo das das zu kühlende Medium, das Wasser oder Öl leitende flache Rohr 1 und die senkrecht zum Rohr aufgesetzten dünnen Lamellen 2 zu sehen sind. Das zu kühlende Medium strömt innerhalb des Rohres 1, das Kühlmittel zum Beispiel die Luft hingegen senkrecht zu den Lamellen 2.

Fig. 2 zeigt bereits die Draufsicht einer möglichen Ausführungsform eines Details einer erfindungsgemäß ausgebildeten Motorkühlerlamelle. Die Fig. bezieht sich auf einen Kühler mit versetzter Rohranordnung. Auf der Zeichnung sind erneut die das Kühlmittel führenden flachen Rohre 1 und die an diese befestigten Rippen 2 zu sehen. In den Abschnitten zwischen den Rohren sind die elementaren Rippenpaare 3 sichtbar. Zwischen zwei benachbarten Rohrreihen sind in der Fig. 3 elementare Rippenpaare vorfindbar. Die elementaren Rippenpaare sind in Richtung der Luftströmung gesehen hinter je einer Rohrreihe angeordnet.

Bei Fig. 3 ist im Falle der gerade angeordneten Rohre 1 gut zu sehen, daß in den durch je zwei benachbarte flache Rohre begrenzten Rippenfeld zwei symmetrisch zur Mittellinie des Feldes zwei oder mehrere auf der Zeichnung beispielsweise 3 in einem Winkel von 90 aufgebogene turbulenzbildende und abstandhaltende elementare Rippenpaare 3 angeordnet sind.

Die Fig. 4-6 erklären die Technologie der Herstellung der elementaren Rippenpaare 3. Bei Fig. 4 sind die Abschnitte a-b-c zu sehen, entlang deren das Ausstanzen des Bleches erfolgt. Entlang der Kante d erfolgt das Aufbiegen des ele-

3 H 7 O 2 7-

.mentaren Rippenpaaresunter einem Winkel von 90 . Nach dem Aufbiegen entsteht das in Fig. 5 in Draufsicht dargestellte Rippenpaar, Die Enden 4 des Rippenpaares 3 sind ein wenig bogenförmig und die zum Bogen gezogene Tangente schließt mit der Luftströmungsrichtung einen Winkel von 0-15° ein. Fig. 6 zeigt die Seitenansicht einer aufgebogenen elementaren Rippe 3. Die Höhe der Aufbiegung entspricht hier der Teilung der Kühlerlamellen.

Fig. 7 zeigt vergrößert die Draufsicht einen zwischen den beiden Rohrreihen 1 liegenden Abschnitt der Lamelle 2. Bei der Figur ist das Verhältnis der glatten s und der verrippten m Felder beispielsweise gleich der Einheit und dieser Wert darf geringer als 1 sein. Auf der Zeichnung ist schließlich auch zu sehen, daß das Breitenmass der Kühlerrohre 1 kleiner als der Abstand der elementaren Rippenpaare ist. Diese Maßnahme kann insbesondere bei Lamellen mit versetzter Anordnung angewandt werden, da dort erreicht werden kann, daß die elementaren Rippen die Luft in die Nähe des nächstfolgenden Rohres zum Rohransatz, dem wärmsten Abschnitt hinleiten.

Die bei Kühlern mit größerem Lamellenabstand zweckdienliche Ausführung ist in Fig. 8 dargestellt. In diesem Falle gelangen um den Abstand der Rohre 1 nicht erhöhen zu müssen, was mit einer Verschlechterung des Rippenwirkungsgrades verbunden wäre, die einzelnen Elemente der Rippenpaare 3 versetzt zur Anwendung.

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Leerseite

Claims

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DIPL.-SNG. R. LEMCKE

DR.-ING. H. J. BROMMER

AMALIENSTRASSE 28

KARLSRUHE 1

HUTÖPEPGYAR. Jaszbereny. Pf. 64. 5100 Ungarn

Patentansprüche

l.jFür stabile oder Kraftfahrzeugmotoren geeigneter hH/- oder Wasserkühler, der aus Rechteck- oder Ellipsenquerschnitt aufweisenden auf versetzt oder gerade angeordnete Rohrreihen senkrecht aufgezogenen Lamellen besteht,

dadurch gekennzeichnet,

daß auf dem durch zwei Rohre(l) abgegrenzten Lamellenfeld, symmetrisch zur Mittellinie des Feldes 2 oder mehrere aus der ursprünglichen Ebene des Bleches trapezförmig ausgestanzte und in einem Winkel von 90 ° aufgebogene turbulenzbildende und abstandhaltende elementare Rippenpaare(3) angeordnet sind.
2. Ausführung des Motorkühlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß das elementare Rippenpaar (3) auf der Lamelle so angeordnet ist, daß das Verhältnis der glatten Abschnitte s und der unterbrochenen Abschnitte m gleich oder größer als die Einheit ist.
3. Ausführung des Motorkühlers nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Strömung parallelen

* "-" -^:- 3H7027

Abschnitte (4) der in einem Winkel von 90° aufgebogenen elementaren Rippenpaare (3) bogenförmig ausgeführt sind und die zu den Bögen gezogene Tangente mit der Strömungsrichtung ι
schließt.

richtung des Kühlmittels einen Winkel von 0-15° ein-
4. Ausführung der Verrippung des Motorkühlers nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der in einem Winkel von 90 aufgebogenen elementaren Rippenpaare (3) zweckdienlicherweise gleich dem Abstand zwischen den Rippen ist.
5. Ausführung der Rippen des Motorkühlers nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebogenen elementaren Rippenpaare (3) hinter je einer Rohrreihe symmetrisch zur Mittellinie der Rohrreihe (2) so angeordnet sind, daß der Abstand t zwischen den elementaren Rippenpaaren (3) größer als das zur Luftströmung senkrechte Breitenmaß sz der Rohre ist.
6. Ausführung der Rippen des Motorkühlers nach Anspruch bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente der Rippenpaare (3) versetzt zur Halbierungslinie des Abstandes zwischen den Rohren (1) symmetrisch angeordnet sind.