DE3833911A1 - Fluessigkeitskuehler, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskühler, der insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Flüssigkeitskühlung angewendet werden kann.

Die verschiedenen Versionen der bekannten, für Kraftfahrzeuge üblichen Flüssigkeitskühler sind z.B. im Buch von Dr. Levai: "Strukturlehre von Kraftfahrzeugen" (Lehrbuchverlag, Budapest, 1978) beschrieben.

Der Flüssigkeitskühler (Wärmetauscher) stellt einen unentbehrlichen Bestandteil der mit Flüssigkeit gekühlten Motoren dar. Früher wurden die Kühler aus gerippten Rohren ausgestaltet; auf diese Weise konnte die wärmeabgebende Oberfläche des Rohrensystems über die Kühlrippen vergrößert werden. Später haben sich die Flüssigkeitskühler mit Luftrohren verbreitet, bei denen eine gleiche Fläche auf der Wasserseite und der Luftseite vorhanden war. Im Hinblick darauf, daß die Wärmeübergabe in erster Linie von der Größe der Oberfläche an der Luftseite beschränkt wird, stellte man neuerdings auf Kühler mit Wasserrohren um. Früher war das Grundmaterial der Kühler meistens Kupfer; als technologisches Verfahren wurde das Löten gewählt. Nach den neueren Entwicklungen wird Aluminium zu diesem Zwecke verwendet, und anstatt durch Löten werden die Aluminiumrohre durch Kaltverformung mit den Stahlplatten verbunden.

Heutzutage wird die Kühlluft meistens von einem Ventilator anstatt vom Fahrtwind geliefert. Da bei kaltem Wetter die Kühlflüssigkeit auch zu Heizungszwecken verwendet wird, wird diese Aufgabe durch den Einbau eines seperaten Radiators und mit einem Gebläse gelöst. Diese Maßnahme kompliziert das gesamte Kühlsystem, der Kostaufwand ist groß, dabei ist jedoch die Heizleistung niedriger als es möglich wäre.

Der Kühler des üblichen Typs kann immer schwieriger in den zeitgemäßen Kraftfahrzeugen angeordnet werden, da er die optimale Formgestaltung des Autos beeinträchtigt und außerdem das Sichtfeld einengt und die Motormontage erschwert. Noch dazu ist die Form und Anordnung des Kühlers keinesfalls als optimal im Hinblick auf den Luftwiderstand anzusehen.

Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe liegt insbesondere darin, einen Kühler zu schaffen, welcher neben einfacherer und billigerer Konstruktion einen wirkungsvolleren Wärmeaustausch ermöglicht.

Die erwähnten Nachteile der bekannten Flüssigkeitskühler haben wir durch die Weiterentwicklung eines Flüssigkeitskühlers vermieden, der einen die zirkulierende Kühlflüssigkeit aufnehmenden und von einer Wärmeaustauschwand begrenzten, mit einem Zulauf und einem Ablauf für die Kühlflüssigkeit versehenen Flüssigkeitsraum aufweist, wobei die Wärmeaustauschwand mit ihrer anderen Seite mit der Umgebungsluft in Berührung steht.

Im Sinne der Erfindung wurde ein derartiger Flüssigkeitskühler dadurch weiterentwickelt, daß die Wärmeaustauschwand - wenigstens teilsweise - von einem Metallblech gebildet wird, welches unter Ausbildung einer Mehrzahl von an beiden Enden in Längsrichtung abdichtend abgeschlossenen, mit dem Flüssigkeitsraum kommunizierenden länglichen Flüssigkeitskanälen an der einen Seite, und mit der Umgebungsluft kommunizierenden länglichen Luftkanälen an der anderen Seite gefaltet ist.

Die Wärmeaustauschwand des erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlers wird aus einem einzigen Blech - zweckmäßig aus einem Aluminiumband - durch Falten und Kleben erzeugt. Im Verlauf der Herstellung entsteht keinerlei Materialverlust. Die Abdichtung ist einfach, dauerhaft und zuverlässig.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlers ist dieser als Trommelkühler ausgestaltet. Bei dieser Ausführungsform ist die die länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle bildende Wärmeaustauschwand in einem Ringraum angeordnet, dessen Außenmantel von einer mit dem Ablauf und dem Zulauf versehenen Bekleidung des Flüssigkeitsraumes gebildet wird, des weiteren auch einen zentralen Luftkanal aufweist, der mit den von der Wärmeaustauschwand gebildeten Luftkanälen - z.B. über Bohrungen bzw. Spalte - in Verbindung steht. Dank dieser Anordnung ist der Raumbedarf des erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlers wesentlich geringer, und dessen Anordnung ist nicht gebunden (d.h. der Kühler muß nicht unbedingt vor dem Motor im Wagenbug senkrecht eingebaut werden); die Formgestaltung des Kraftfahrzeuges wird nicht beeinträchtigt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Blickfeld des Fahrers überhaupt nicht eingeengt wird und die Zugänglichkeit und Montierbarkeit des Motors nicht behindert wird.

Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn der Zulauf des zentralen Luftkanals mit der Atmosphäre, und dessen Ablauf über ein regulierbares Steuerorgan mit dem Innenraum des Kraftfahrzeuges und/oder mit der Atmosphäre verbunden ist.

Der Querschnitt des Luftablaufes kann z.B. mit einer Drosselklappe geregelt werden. Vorteilhaft ist der Ventilator in dem zentralen Luftkanal eingebaut.

Im Sinne einer weiteren Charakteristik der Erfindung sind die von der Wärmeaustauschwand gebildeten länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle von einem einzigen wellenförmig gefalteten (endlosen) Metallband, vorteilhaft aus einem Aluminiumband gebildet werden. Auch eine solche Ausführungsform ist möglich, bei der die Kanäle von mindestens einem rohrförmig gefalteten Metallband durch Verkleben gebildet werden.

Weiter wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die von der Wärmeaustauschwand gebildeten Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle axial angeordnet sind, wodurch die Produktion des Flüssigkeitskühlers weiter erleichtert wird.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung zeigt sich darin, daß über die Lufkanäle ein geregelter Luftstrom erreicht werden kann, die Kühlung selbst einfach regulierbar ist. Gegebenenfalls kann die ganze Wärmemenge des Kühlers für das Heizen des Fahrgastraumes verwendet werden, und zwar ohne etwaige zusätzliche Heizvorrichtung.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit einer verhältnismäßig einfachen und billigen Konstruktion, sowie wegen der beliebigen Anordnungsmöglichkeit, der erfindungsgemäße Flüssigkeitskühler die Verringerung des Luftwiderstandes des Kraftfahrzeuges ermöglicht. Diese Verringerung des Luftwiderstandes wurde bisher teilweise von den traditionellen "platten"-artigen Wärmeaustauschern verhindert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier vorteilhaften Ausführungsformen mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den vertikalen Schnitt des erfindungsgemäßen, für ein Kraftfahrzeug verwendbaren Flüssigkeitskühlers,

Fig. 1a den Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 2 den Längsschnitt des zweiten Auführungsbeispieles und

Fig. 2a den Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2.

Wie es aus Fig. 1 und 1a ersichtlich ist, ist der erfindungsgemäße Flüssigkeitskühler hier als ein Trommelkühler ausgebildet. Die Wärmeaustauschwand ist mit der Bezugszahl 1 bezeichnet. Diese Wand 1 bildet im Sinne der Erfindung eine Serie von aus gefalteten Metallbändern (z. B. aus Aluminiumband) begrenzten, an den beiden Längsenden abdichtend abgeschlossenen, an der einen Seite mit einem Flüssigkeitsraum kommunizierenden länglichen Flüssigkeitskanälen, an der anderen Seite aber mit der Atmosphäre kommunizierenden länglichen Luftkanälen. Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist die Wärmeaustauschwand 1 aus einem einzigen wellenförmig gefalteten (endlosen) Aluminiumband ausgebildet. An den Längsenden der länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle sind Dichtungen 2 vorgesehen.

Aus Figur 1a ist es klar ersichtlich, daß die die länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle bildende Wärmeaustauschwand 1 in einem trommelartigen Ringraum angeordnet ist, dessen Außenmantel von der mit dem Zulauf und dem Ablauf ausgestalteten Bekleidung 3 des Flüssigkeitsraumes gebildet wird. (In Fig. 1 ist die Richtung des Zulaufes bzw. Ablaufes des Kühlmediums lediglich mit Pfeilen angegeben).

Bei der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Kühler mit einem zentralen Luftkanal 8 versehen, in dem ein von einem Elektromotor 4 angetriebener Ventilator 5 angeordnet ist. Der zentrale Luftkanal 6 kommuniziert mit den von der Wärmeaustauschwand 1 gebildeten länglichen Luftkanälen. Der Ablauf des zentralen Luftkanals 6 ist in diesem Falle über eine Abzweigung 7 mit dem Inneren des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) und der Atmosphäre verbunden. Die Ausströmungsmenge der Luft kann z. B. mit Klappen 8, 9 geregelt werden. Dies bedeutet, daß in dem hier geschilderten Falle die Regelung des Luftstromes lediglich mit den Klappen 8, 9 gelöst werden kann.

Die Fig. 2 und 2a veranschaulichen eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trommelkühlers (vergleichbare Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet). Auch in diesem Falle wurde die Wärmeaustauschwand 1 durch Falten ausgestaltet, wodurch die länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle serienmäßig entstanden. Der guten Ordnung halber soll bemerkt werden, daß die Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle hier aus einem rohrartig gefaltenen Aluminiumband ausgestaltet worden sind, die freien Enden 11 (Längskanten) wurden aneinandergeklebt und so befestigt. Die so gebildeten länglichen Rohre 10 sind an ihren Längsenden ebenfalls von Dichtungen 2 abgeschlossen. Die in Form eines Ringraumes angeordneten länglichen Flüssigkeits- und Luftkanäle sind beidseitig von Verschlußdeckeln 12, 13 umhüllt. Der eine davon ist mit dem Ablauf der Kühlflüssigkeit, der andere mit dem Zulauf der Kühlflüssigkeit versehen (mit Pfeilen angezeigt).

Das Kühlmedium fließt zwischen den Deckeln 12, 13 durch die Rohre 10 hindurch, gleichzeitig strömt die Luft radial durch eine Bohrungsreihe bzw. Spalte (mit den Bezugszeichen 14 bezeichnet) in den länglichen Luftkanälen zwischen den Rohren 10 und gelangt aus den Luftkanälen in die Atmosphäre.

Es soll bemerkt werden, daß als Dichtung 2 jedwelche zweckdienliche wärmebeständige Dichtung verwendet werden kann oder es können die Enden z.B. durch Verkleben verschlossen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 kann anstatt des Antriebes des Ventilators über einen Elektromotor 4 ein Ventilatorantrieb z.B. mit Keilriemen eingesetzt werden. Obzwar bei den hier als Beispiel veranschaulichten Ausführungsformen die von der Wärmeaustauschwand 1 gebildeten länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle zu der Mittellinie des Trommelkühlers parallel bzw. koaxial verlaufen, können gegebenenfalls die Kanäle auch schräg oder spiralförmig angeordnet werden.

Zuletzt soll erwähnt werden, daß der Flüssigkeitskühler nicht nur als Trommelkühler, sondern auch als in der Ebene ausgebreiteter Plattenkühler realisiert werden kann. Unter Anwendung dieser Technologie können Flüssigkeitskühler zu bereits vorhandenen Typen, mit vergleichsweise geringerem Aufwand erzeugt werden.

Claims (6)

1. Flüssigkeitskühler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, welcher einen die zirkulierende Kühlflüssigkeit aufnehmenden Flüssigkeitsraum aufweist, der von einer Wärmeaustauschwand begrenzt wird, deren andere Seite mit der Atmosphäre in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschwand (1) - wenigstens teilweise - von einem Metallblech gebildet wird, welches unter Ausbildung einer Mehrzahl von an beiden Enden in Längsrichtung abdichtend abgeschlossenen, mit dem Flüssigkeitsraum kommunizierenden länglichen Flüssigkeitskanälen an der einen Seite und mit der Atmosphäre kommunizierenden länglichen Luftkanälen an der anderen Seite gefaltet ist.

2. Flüssigkeitskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle bildende Wärmeaustauschwand (1) in einem trommelartigen Ringraum angeordnet ist, dessen Außenmantel von der mit dem Zulauf und dem Ablauf versehenen Bekleidung (3) des Flüssigkeitsraumes gebildet wird, und daß ein zentraler Luftkanal (6) vorgesehen ist, der mit den länglichen Luftkanälen kommuniziert.

3. Flüssigskeitskühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf des zentralen Luftkanals (6) mit der Atmosphäre, und dessen den Ablauf bildende Abzweigung (7) mit dem Innenraum des Kraftfahrzeuges und/oder der Atmosphäre verbunden ist, wobei die Abzweigung (7) mit mindestens einem regulierbaren Steuerorgan, vorzugsweise einer Klappe (8, 9), versehen ist.

4. Flüssigkeitskühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Luftkanal (6) mit einem Ventilator (5) versehen ist.

5. Flüssigkeitskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle bildende Wärmeaustauschwand (1) aus einem einzigen, wellenförmig gefalteten endlosen Metallband, vorzugsweise Aluminiumband, ausgebildet ist.

6. Flüssigkeitskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die länglichen Flüssigkeits- bzw. Luftkanäle bildende Wärmeaustauschwand (1) aus mindestens einem rohrartig gefalteten Metallband durch Verkleben ausgebildet ist.