DE3501862C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für einen mit einer luftgekühlten Wärmekraftmaschine verbundenen elektrischen Generator, wobei die Welle des elektrischen Generators vorzugsweise durch einen Keilriemen angetrieben wird und eine Kühlturbine oder einen Ventilator für die Kühlung der Wärmekraftmaschine trägt, die einen den elektrischen Generator umströmenden und anschließend zur Wärmekraftmaschine geleiteten Luftstrom erzeugt, von dem durch eine in Strömungsrichtung des Luftstroms hinter dem Generator angeordnete Luftleiteinrichtung ein Teilstrom abgezweigt und dem Generator zugeführt wird.

Eine derartige Belüftungsvorrichtung ist beispielsweise aus der FR 15 02 017 oder der US-PS 35 17 207 bekannt. Der Betrieb von elektrischen Generatoren, die von solchen Belüftungsvorrichtungen gekühlt werden, ist immer dann problematisch, wenn diese an Verbrennungsmotoren mit Luftkühlung montiert sind, bei denen die Welle des durch einen Keilriemen mit Hilfe der Welle der Wärmekraftmaschinen angetriebenen elektrischen Generators, direkt eine Kühlturbine für diese Wärmekraftmaschine trägt, die dementsprechend koaxial zum elektrischen Generator angeordnet ist. Da zudem der elektrische Generator im allgemeinen selbst nicht mit einem eigenen Ventilator ausgestattet ist, wird er folglich nur durch den Teil des durch die Kühlturbine erzeugten Luftstromes gekühlt, der um den Generator herumströmt, bevor er zum Motor geleitet wird.

Um die Gefahr einer Überhitzung des Generators aufgrund unzureichender Kühlung zu vermeiden, weisen die Gehäuse der bekannten Generatoren Öffnungen auf, über die ein Teilstrom des von dem Lüfter erzeugten Luftstromes in das Gehäuse eintritt und in diesem zirkuliert. Dabei wird der Luftstrom durch den Lüfter entweder unmittelbar in das Gehäuse des Generators hineingedrückt (FR 15 02 017) oder hineingesogen (US-PS 35 17 207). Beim praktischen Einsatz der bekannten Generatoren hat sich jedoch gezeigt, daß auch bei einer derartigen Führung des Teilluftstromes durch das Generatorgehäuse eine Überhitzung des Generators nicht mit der erforderlichen Sicherheit ausgeschlossen werden kann.

Eine alternative Luftleiteinrichtung zu den vorangehend beschriebenen ist aus der DE-PS 8 53 934 bekannt. Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen elektrischen Lüfter ist das Gehäuse des Lüftermotors von einer Abströmhaube umgeben, die die Form eines aerodynamischen Strömungskörpers aufweist und die von dem durch den Lüfter erzeugten Luftstrom umströmt ist. Die besondere Formgebung der Abströmhaube bewirkt, daß ein Teil des von dem Lüfter erzeugten Luftstroms über das offene Ende der Haube in den Haubeninnenraum eintritt, so daß der Lüftermotor ebenfalls von einem kühlenden Luftstrom umströmt ist.

Nachteilig an einer derartigen Abströmhaube ist jedoch der für deren Funktion benötigte große Bauraum, dessen Länge ein Vielfaches der Länge des Motorgehäuses beträgt. Dieser übergroße Raumbedarf ist besonders dann von Nachteil, wenn ein entsprechend ausgerüsteter elektrischer Generator im Motorraum eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden soll, in dem nur ein sehr begrenzter Raum zur Montage des Generators zur Verfügung steht.

Die Aufgabe der Erfindung ist, die Belüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß der Generator in einer wärmeren Umgebung betrieben werden oder aber einen größeren elektrischen Strom liefern kann, ohne daß die Gefahr einer Überhitzung besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Luftleitvorrichtung als Lufteinströmhaube mit mindestens einem in den Luftstrom hineinragenden Außenteil ausgebildet und auf der der Kühlturbine abgewandten Seite des Generators befestigt ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Belüftungsvorrichtung wird bei einem geringen Raumbedarf ein zusätzlicher Teilluftstrom dem Generator direkt zugeführt, so daß dieser dementsprechend besser gekühlt ist. Dadurch kann er entweder bei höheren Umgebungstemperaturen oder aber mit einer höheren Leistungsabgabe betrieben werden.

Für den Fall, daß die Lufteinströmhaube als Aufsatzteil ausgebildet ist, kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung nachträglich ohne Probleme an vorhandene Konstruktionen angebracht werden.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Lufteinströmhaube gleichzeitig integriertes Teil eines Schutzdeckels ist, der an dem der Kühlturbine gegenüberliegenden Ende des elektrischen Generators befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung auf sehr einfache und wirtschaftliche Weise realisiert werden, ohne daß zusätzliche Teile oder spezielle Befestigungsorgane notwendig sind.

Vorteilhafterweise kann die Lufteinströmhaube integriertes Teil eines Schutzdeckels sein, unter dem die mit dem Wechselstromgenerator verbundene Gleichrichtereinheit angeordnet ist. Neben dem Generator selbst wird somit auch die Gleichrichtereinheit besonders gut gekühlt.

Nach einer Ausführungsform weist die Lufteinströmhaube einen äußeren, ringförmigen Rand mit gewölbtem Profil auf, der koaxial zu der ringförmigen Ventilationsführung angeordnet ist und in diese Luftführung hineinragt. Durch den Rand wird über den gesamten Umfang der Lufteinströmhaube ein Teilluftstrom abgegriffen. Nach einer anderen Ausführungsform kann die Lufteinströmhaube an ihrem Umfang flügel- oder ohrenartige, vorzugsweise mit etwa gleichen Abständen angeordnete Ausformungen aufweisen, die in die ringförmige Ventilationsführung hineinragen. Für eine gezielte Teilluftzuführung zu bestimmten Bereichen des Generators kann diese Ausführungsform vorteilhaft sein.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines Wechselstromgenerators mit Belüftungsvorrichtung und getrennter Lufteinströmhaube und

Fig. 2 ebenfalls eine Längsschnittdarstellung eines Wechselstromgenerators mit Belüftungsvorrichtung und in einen Schutzdeckel einer Gleichrichtereinheit integrierten Lufteinströmhaube.

In den Figuren ist ein Wechselstromgenerator 1 erkennbar, dessen hier nicht näher dargestellter Rotor durch eine Welle 2 getragen ist, an deren einem Ende ein mit einer Kühlturbine 4 verbundenes Antriebsrad 3 befestigt ist. Das Antriebsrad 3 wird mittels eines Keilriemens 5 von der Wärmekraftmaschine angetrieben. Die Turbine 4 weist an ihrem Außenumfang eine Reihe von nach außen gerichteten Flügeln 6 auf, durch die ein Kühlluftstrom erzeugt und in eine ringförmige Strömungsführung 7 eingeblasen wird. Die Strömungsführung 7 ist durch eine Halterung 8 des Wechselstromgenerators 1 gebildet und in den Figuren ist ein Ringflansch 9 sowie eine Schraube 10 erkennbar, mittels denen der Wechselstromgenerator 1 mit der Halterung 8 verbunden ist.

Der erzeugte Luftstrom, der die ringförmige, den Wechselstromgenerator 1 umgebende Strömungsführung durchströmt, durchquert dabei Öffnungen 11 der Halterung 8 und wird im wesentlichen zu der mit dem Wechselstromgenerator 1 verbundenen Wärmekraftmaschine geleitet und dient zu deren Kühlung. Ein Teil dieser Luftströmung wird nun erfindungsgemäß abgeleitet und zum Wechselstromgenerator 1 geführt.

Zu diesem Zweck kann, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Lufteinströmhaube 12 vorgesehen sein, die auf der der Turbine 4 gegenüberliegenden Seite des Wechselstromgenerators 1 an der Halterung 8 befestigt ist. Die Lufteinströmhaube 12 weist einen zentralen, im wesentlichen scheibenförmigen Teil 13 auf, der sich etwa in der Nähe eines Schutzdeckels 14 befindet, der eine Gleichrichtereinheit des Wechselstromgenerators 1 überdeckt. Weiterhin weist die Lufteinströmhaube 12 ein äußeres Teil 15 in Form eines ringförmigen Randes mit gewölbtem Profil auf, der in die ringförmige Luftführung, abströmseitig gegenüber der Öffnung 11 hineinragt. Die Lufteinströmhaube 12 ist an einem stirnseitigen Ende des Halters 8 des Wechselstromgenerators 1 mittels Schrauben 16 befestigt.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform, wobei der Fig. 1 entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen benannt sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lufteinströmhaube 12′ nicht als separates Teil ausgebildet, sondern bildet ein zum Schutzdeckel 14′ gehörendes, integriertes Teil, der die Gleichrichtereinheit 17 des Wechselstromgenerators 1 überdeckt. Dieser gleichzeitig die Lufteinströmhaube 12′ und den Schutzdeckel 14′ bildende Teil ist in an sich bekannter Weise auf der der Turbine 4 gegenüberliegende Seite mittels Schrauben oder Klipsen befestigt.

Die Lufteinströmhaube 12, 12′, die durch ein separates Teil oder ein in den Schutzdeckel 14′ integriertes Teil gebildet sein kann, kann wahlweise aus Metall, aus Leichtmetallegierung oder aus Kunststoffmaterial bestehen.

In allen Fällen wird durch die Lufteinströmhaube 12, 12′ ein Teil des durch die Turbine 4 entwickelten Luftstromes abgegriffen und in das Innere des Wechselstromgenerators 1 geleitet, der somit in axialer Richtung mit einem Kühlluftstrom durchsetzt wird, wie dies durch die Pfeile in den Figuren angedeutet ist. Die Endbereiche des Wechselstromgenerators 1 und/oder der Schutzdeckel 14, 14′ sind durchbrochen, wie dies in Fig. 2 bei 18 angedeutet ist, um die Zuführung des vom Hauptkühlstrom abgenommenen Teilluftstromes zu ermöglichen. Der den Wechselstromgenerator 1 durchquerte Teilluftstrom wird ausgangsseitig durch eine Reihe von inneren Flügeln 19 der Turbine 4 aufgenommen und in die ringförmige Luftführung 7 zurückgefördert.

Es ist somit erkennbar, daß durch diese verstärkte Luftzirkulierung, die zu der Kühlluftumströmung des Wechselstromgenerators 1 hinzukommt, die Gesamtkühlung des Wechselstromgenerators 1 verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung beschränkt sich nicht auf die Anwendung für Wechselstromgeneratoren bei Verbrennungsmotoren, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, sondern es können auch andere Ausführungs- und Anwendungsvarianten auf dem gleichen Grundprinzip vorgesehen sein. Beispielsweise könnte die Form der Lufteinströmhaube verändert werden, indem der äußere Rand 15 durch flügel- oder ohrenartige Ausformungen ersetzt wird, die mit Abstand am Umfang angeordnet sind. Diese Ausformungen ragen jeweils etwas in den Hauptkühlluftstrom hinein, um einen Teil dieses Turbinen-Kühlluftstromes abzugreifen. Auch besteht die Möglichkeit, die Belüftungsvorrichtung nicht an einen Wechselstromgenerator sondern an einen anderen elektrischen Generator anzupassen, der mit einer Wärmekraftmaschine verbunden ist, die durch stehende Luft oder durch Montage auf ein Fahrzeug gekühlt wird.

Claims (8)

1. Belüftungsvorrichtung für einen mit einer luftgekühlten Wärmekraftmaschine verbundenen elektrischen Generator, wobei die Welle des elektrischen Generators vorzugsweise durch einen Keilriemen angetrieben wird und eine Kühlturbine oder einen Ventilator für die Kühlung der Wärmekraftmaschine trägt, die einen den elektrischen Generator umströmenden und anschließend zur Wärmekraftmaschine geleiteten Luftstrom erzeugt, von dem durch eine in Strömungsrichtung des Luftstroms hinter dem Generator angeordnete Luftleiteinrichtung ein Teilstrom abgezweigt und dem Generator zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitvorrichtung als Lufteinströmhaube (12) mit mindestens einem in den Luftstrom hineinragenden Außenteil ausgebildet und auf der der Kühlturbine (4) abgewandten Seite des Generators (1) befestigt ist.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinströmhaube (12) als Aufsatzteil ausgebildet ist.

3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinströmhaube (12) an einem die ringförmige Ventilationsführung (7) bildenden Halterungsteile (8) des Generators (1) vorzugsweise durch Schraubverbindungen (16) befestigt ist.

4. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinströmhaube (12′) gleichzeitig integriertes Teil eines Schutzdeckels (14′) ist, der an dem der Kühlturbine (4) gegenüberliegenden Ende des elektrischen Generators (1) befestigt ist.

5. Belüftungsvorrichtung für einen elektrischen Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinströmhaube (12′) integriertes Teil eines Schutzdeckels (14′) ist, unter dem die mit dem Wechselstromgenerator (1) verbundene Gleichrichtereinheit (17) angeordnet ist.

6. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinströmhaube (12) einen äußeren, ringförmigen Rand (15) mit gewölbtem Profil aufweist, der koaxial zu der ringförmigen Ventilationsführung (7) angeordnet ist und in diese Luftführung hineinragt.

7. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinströmhaube (12) an ihrem Umfang flügel- oder ohrenartige, vorzugsweise mit etwa gleichen Abständen angeordnete Ausformungen aufweist, die in die ringförmige Ventilationsführung hineinragen.

8. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlturbine (4) beim turbinenseitigen Ausgang des Generators eine Reihe von inneren Flügeln (19) zur Rückführung des durch die Lufteinströmhaube (12, 12′) abgenommenen Teilluftstromes in den Haupt-Kühlluftstrom hat.