DE3512891A1

DE3512891A1 - Ladeluftkuehler fuer verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE3512891A1
Application number: DE19853512891
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 7014 Kornwestheim Hautau
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1986-10-16
Also published as: IT8620035A0; IT1190100B; GB2173586B; DE3512891C2; GB8608334D0; GB2173586A; FR2580332B1; FR2580332A1

Description

Ladeluftkühler für Verbrennungkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für wassergekühlte Dieselmotoren, mit einem von der Ladeluft und von Wasser durchströmten Rippenrohrblock, der zwischen zwei Wasserkästen und Seitenteilen angeordnet ist.

Wasser/Ladeluftkühler sind bekannt (Prospekt Ladeluftkühler der Süddeutschen Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Stuttgart). Solche Wasser/Ladeluftkühler werden beispielsweise für sehr große Dieselmotoren, wie sie im Schiffsbau oder auch im Schwermaschinenbau verwendet werden, vorgesehen und dem Motor zugeordnet, um den Ladegrad so groß als möglich zu halten. Bei den bekannten Bauarten werden die wasserdurchflossenen Rippenrohrblöcke zwischen Seitenteilen angeordnet, » welche den oberen und' den unteren Wasserkasten verbinden und k den Rippenrohrblock seitlich abdecken. Nachteilig ist bei ^ solchen Bauarten, daß zwischen Seitenteilen und dem Rippenrohrblock hohe Temperaturdifferenzen auftreten können, die dadurch bedingt sind, daß die Seitenteile die Temperatur der Ladeluft annehmen, während die vom Kühlwasser durchflossenen Rohre sich an die Temperatur des Kühlwassers angleichen. Dadurch können Temperaturdifferenzen in der Größenordnung von 150⁰C zwischen Seitenteilen und Rohren entstehen. Die dadurch hervorgerufenen unterschiedlichen Längenänderungen, die in der Größenordnung von etwa 1 mm bei den üblichen Abmessungen liegen können, führen zu sehr hohen Beanspruchungen der in den Ecken zwischen Seitenteilen und Wasserkästen liegenden Rohr-Bodenverbindung, die zu Undichtheiten in diesem Bereich führen können. Man hat daher bisher versucht, diese Unzulänglichkeiten dadurch auszugleichen, daß die Rohrboden der Wasserkästen entsprechend elastisch ausgebildet werden. Dies ist jedoch nur in beschränktem Maß und auch nicht bei allen Bauarten möglich. Die Gefahr der Bildung von Undichtheiten im Eckbereich ließ sich jedoch im

Hinblick auf unterschiedliche Betriebsbeanspruchungen, Herstell·- und Werkstofftoleranzen nicht mit ausreichender Sicherheit vermeiden. Das gilt insbesondere dann, wenn Leichtbauweise für den Kühler gefordert wird und die Seitenteile daher z.B. aus Aluminium bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ladeluftkühler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in den Eckbereichen zwischen Seitenteilen und Rippenrohrblock keine überbeanspruchungen durch stark unterschiedliche Wärmedehnungen mehr auftreten.

Die Erfindung besteht bei einem Ladeluftkühler der eingangs genannten Art darin, daß die Seitenteile mit Strömungskanälen und mit Zu- und Abführöffnungen für ein Kühlmedium versehen sind, das die Temperatur der Seitenteile an jene der Rohre des Rippenrohrblockes anzugleichen hilft. Durch diese Maßnahme treten keine unterschiedlichen Wärmedehnungen mehr auf. Damit kann auch die Gefahr von Beschädigungen der Rohr-Bodenverbindung im Eckbereich vermieden werden.

Vorteilhaft ist es, wenn als Kühlmedium das auch in den Wasserkästen und im Rippenrohrblock strömende Kühlwasser vorgesehen ist, weil dadurch keine gesonderten Anschlüsse für ein Kühlmedium und auch kein gesonderter Kühlkreislauf notwendig wird. Vielmehr wird das ohnehin schon im Kühler vorhandene Kühlwasser auch zur Kühlung der Seitenteile ausgenutzt. Dies bringt auch den Vorteil mit sich, daß die Temperatur der Seitenteile wegen der Verwendung des gleichen Kühlmediums sich weitgehend an jene des Rippenrohrblockes angleichen läßt.

Bei einer einfachen Ausführungεform kann vorgesehen werden, daß das Kühlwasser in einem Bypass-System von den Wasserkästen des Kühlers abgezweigt wird und die Strömungskanäle der Seitenteiie durchläuft. Die für das Kühlwasser ohnehin vorgesehenen Pumporgane, die den Kreislauf im Kühler aufrechterhalten, sorgen bei dieser Ausführung auch für den Strömungskreislauf durch die Seitenteile.

Die Strömungskanäle können in einfacher Weise als Hohlkanunern in den Seitenteilen ausgebildet werden. Dabei ergibt sich eine besonders einfache Ausführungsform, wenn die Seitenteile zweiteilig ausgebildet werden und aus einem mit Vertiefungen gemäß dem Verlauf der Hohlkammern versehenen Wandteil und aus einer auf dieses aufgesetzten Deckelplatte bestehen» Die Abflußöffnungen und die Zuflußöffnungen für die Überleitung der Bypassmenge in die Seitenteile können in einfacher Weise die Form von Rohrstutzen aufweisen, die zwischen den Wasserkästen und den Seitenteilen verlaufen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht eines -neuen Ladeluftkühlers,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Ladeluftkühler der Fig. 1 in Richtung des- Pfeiles II und

Fig. 3 die Seitenansicht des Ladeluftkühlers der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles III in einer vergrößerten Darstellung, die teilweise aufgeschnitten ist bzw. bei der ein Teil der Abschlußplatte des Seitenteiles weggelassen ist.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Wasser/Ladeluftkühler gezeigt, der aus einem. Rippenrohrblock 1 üblicher Bauart besteht, bei dem mehrere längs der Achsen 2 verlaufende Rohre vorgesehen sind, die nicht im einzelnen dargestellt sind. Diese Rohre stehen in Berührung mit quer dazu verlaufenden Rippen 3, die parallel zueinander angeordnet sind und in Richtung senkrecht zur Zeichenebene von der Ladeluft angeströmt werden. Die jeweils parallel zueinander in Richtung der Achsen 2 verlaufenden Rohre münden mit ihren beiden Enden jeweils in nicht dargestellte Böden ei-

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nes oberen Wasserkastens 4 bzw. eines unteren Wasserkastens 5. Diese Wasserkästen 4 und 5 werden durch einen Anschlußstutzen 6 am unteren Wasserkasten 5 mit Kühlwasser, beispielsweise aus dem Ladeluft-Kühlwasserkreislauf des Motors, versorgt, das in Richtung des Pfeiles 7 zuströmt. Der untere Wasserkasten 5 weist dabei eine quer zur Zuströmrichtung 7 verlaufende Trennwand 8 auf, die dafür sorgt, daß die in Richtung des Pfeiles 7 zugeführte Kühlwassermenge zuerst die eine Hälfte der Rohre längs deren Achsen 2 von unten nach oben zum Wasserkasten 4 durchströmt, dort dann in Richtung des in der Fig. 3 gestrichelten Pfeiles 9 in den Bereich oberhalb der zweiten Hälfte der Rohre strömt und von dort nach unten zum Auslaß 10 gelangt, der in der Fig. 3 längs der Teilschnittlinie IV aufgebrochen ist.

Zwischen-dem oberen und dem unteren Wasserkasten 4 bzw. 5 sind beim Ausführungsbeispiel Trennwandstege 11, 12 angeordnet, die zur Unterteilung des Luftstromes dienen. Es sind außerdem die beiden Seitenteile 13 und 14 vorgesehen, die aus Aluminium bestehen, den äußeren Abschluß des Ladeluftkühlers bilden und für den Zusammenhalt von oberem und unterem Wasserkasten vorgesehen sind. Beide Seitenteile 13 und 14 sind zweiteilig und untereinander identisch ausgebildet, so daß die Beschreibung zum Seitenteil 14 gemäß Fig. 3 auch auf das Seitenteil 13 zutrifft. Das Seitenteil 14 besteht, wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, aus einem Wandteil 14a, das mit mehreren in der Art von Kammern ausgebildeten Vertiefungen 15, 16 und 17 versehen' ist, das in Fig. 3 zum Betrachter hin durch eine Deckelplatte 14b abgeschlossen ist, welche dicht jeweils auf der Oberseite der an den Begrenzungen der Vertiefungen 15, 16 bzw. 17 verlaufenden Trennnwände 18 bzw. 19 aufsitzt. Analog ist das Seitenteil 13 ausgebildet. Es besteht aus einer mit Vertiefungen versehenen Wandplatte 13a und der Deckelplatte 13b. Auf diese Weise sind beide Seitenteile 13 und 14 mit Hohlkammern gemäß den Vertiefungen 15, 16, 17 ausgebildet, durch die Kühlwasser im Sinne der Pfeile 20 strömen kann.

Dieses Kühlwasser wird, wie den Figuren zu entnehmen ist, jeweils dem oberen bzw. unteren Wasserkasten in der Art eines Bypasses über U-förmig gebogene Rohrstutzen 21, 22, 23 und 24 entnommen bzw. den Wasserkästen wieder zugeführt, wie im folgenden noch beschrieben werden wird. Dies gilt wieder für beide Seitenteile 13 und 14.

Zunächst wird ein Bypass durch den Rohrstutzen 21 zwischen dem Einlaufbereich des unteren Wasserkastens 5 und den ersten beiden Hohlkammern im Seitenteil 14 (bzw. 13) gebildet, die im Bereich der Vertiefungen 15 durch Deckel 14b und Wandplatte 14a entstehen. Da aufgrund des Kreislaufsystemes für das Kühlwasser in der vorderen Kammer 25 des unteren Wasserkastens 5 ein gewisser Überdruck besteht, wird Kühlwasser, außer durch die längs der Achsen 2 verlaufenden Rohre, auch in die Seitenteile 13 bzw. 14 geleitet, das dort längs den Pfeilen 20 etwa auf der Hälfte der Fläche des Seitenteiles 14 (bzw. 13) in die im Bereich der Ausnehmungen 17 gebildeten Kammern strömt und von dort in den Rohrstutzen 22 gelangt. Durch diesen Rohrstutzen 22 tritt das Kühlwasser in den oberen Wasserkasten 4 ein und wird von dort in Richtung des Pfeiles 9 in den zweiten Bereich des Rippenrohrblockes umgelenkt, wobei es durch die Rohrstutzen 23 auch in den zweiten Bereich der Seitenwände 13 bzw. 14 gelangt, dort durch die Hohlräume im Sinne der Pfeile 26 strömt und schließlich durch die Rohrstutzen 24 in die Kammer .27 des unteren Wasserkastens 5 gelangt und dort in Richtung des Pfeiles 28 austritt.

Durch diese Ausgestaltung kann die im Sinne der Pfeile 30 durch den Ladeluftkühler durchströmende Ladeluft nicht zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des Rippenrohrblockes 1 und der Seitenteile 13 bzw. 14 führen. In den Eckbereichen 29 zwischen den Wasserkästen 4, 5 und den Seitenteilen 13, 14 können daher keine übermäßigen Belastungen aufgrund von Wärmedehnungen auftreten.

Der Aufbau des Ladeluftkühlers ist im übrigen konventioneller Art. Die Rohre sind mit den Rohrboden verlötet oder in die Rohrboden fest eingewalzt.

Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann auch ein separater Kühlkreislauf für die Seitenteile vorgesehen werden. Die Vertiefungen 15, 16, 17 können auch in der Form von mäanderförmig verlaufenden Kanälen ausgebildet sein.

Claims

DR.-ING. H. H. WILHELJVf---3MPL.-ING. HiDÄUSTER - D-7000 Stuttgart 1 Gymnasiumstr. 31B Tel. (0711) 291133/292857 Anmelder; Süddeutsche Kühlerfabrik Stuttgart, den 10. Apri 1985 Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG D 7298 Mauserstraße 3 Dr.W/Ei 7000 Stuttgart 30 83-B-07 Patent- und Schutzansprüche

1. Ladeluftkühler für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für wassergekühlte Dieselmotoren, mit einem von der Ladeluft und von Wasser durchströmten Rippenrohrblock, der zwischen zwei Wasserkästen und Seitenteilen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (13, 14) mit Strömungskanälen und mit Zu- und Abführöffnungen (21, 22, 23, 24) für ein Kühlmedium versehen sind.

2. Ladeluftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium das die Wasserkästen (4, 5) durchströmende Kühlwasser vorgesehen ist.

3. Ladeluftkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser in einem Bypass-System von den Wasserkästen (4, 5) abgezweigt ist und die Strömungskanäle durchläuft.

4. Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle als Hohlkammern (15, 16, 17) in den Seitenteilen (13, 14) ausgebildet sind.

5. Ladeluftkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (13, 14) zweiteilig ausgebildet sind und aus einem mit Vertiefungen (15, 16, 17) gemäß dem Verlauf der Hohlkammern versehenen Wandteil (14a, 13a) und aus einer auf dieses Wandteil aufgesetzten Deckelplatte (13b, 14b) bestehen.

6. Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußöffnungen aus Überleitungskanälen in der Form von Rohrstutzen (21, 22, 23, 24) zwischen den Wasserkästen (4, 5) und den Seitenteilen (13, 14) bestehen.