DE4205234A1 - Waermetauscher, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Waermetauscher, insbesondere fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für
Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein Wärmetauscher der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE-OS 32 04 381
bekannt. Der beschriebene Wärmetauscher weist jedoch
aufgrund seiner Strömungswiderstände einen Wirkungsgrad auf,
der insbesondere in der Verwendung des Wärmetauschers als flach
bauender Motorkühler für eine ausreichende Motorkühlung unge
nügend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen
Wärmetauscher so weiterzubilden, daß sein Wirkungsgrad derart
verbessert wird, daß insbesondere in der Verwendung des Wärme
tauschers als flach bauender Motorkühler eine ausreichende
Kühlleistung zur Motorkühlung erzielt wird.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1
angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Durch die Verbindung der beiden seitlichen Wasserkästen mit
einer Verbindungsleitung zu einer gemeinsamen Rücklaufleitung
und die Anordnung des Anschlusses für den Wasserabfluß im Ver
lauf der Rücklaufleitung ist der Wasserrücklauf mit dem Abfluß
außerhalb des über den zum Wärmetausch nutzbaren Querschnitts
des Wärmetauschers vorgesehen. Über den mittleren Wasserkasten
erfolgt dabei ausschließlich die Wasserverteilung. Dadurch wird
in dem von den einzelnen Rohren der Rohrbündel gebildeten Quer
schnitt des Wärmetauschers eine Strömungsführung mit kurzen
Strömungswegen und mit relativ großen Strömungsquerschnitten
geschaffen. Somit wird eine schnelle Durchströmung der Rohr
bündel mit geringem Strömungswiderstand und wesentlich geringe
re Abkühlung in den Rohrbündeln erreicht.
Damit bleibt auch in den stromab liegenden Wärmetauscherberei
chen nahezu die gesamte Temperaturdifferenz zwischen Wasser und
anströmender Luft bezüglich des Wassereintritts in den Wärme
tauscher erhalten. Dadurch wird jedoch eine hohe spezifische
Leistung für den Wärmetauscher somit ein hoher Wirkungsgrad für
den Wärmetauscher erzielt. Für einen als flach bauenden Motor
kühler verwendeten Wärmetauscher ergibt sich somit eine für
eine gute Motorkühlung ausreichende Kühlleistung.
In einer bauraumsparenden Ausgestaltung der Erfindung nach An
spruch 2 ist die Verbindungsleitung oberhalb und/oder unterhalb
der Rohrbündel verlaufend ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 3
bildet die Verbindungsleitung zusammen mit den seitlichen Was
serkästen einen die Rohrbündel umgreifenden Rahmen. Der Rahmen
erhöht dabei die mechanische Festigkeit des Wärmetauschers.
In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist die Rück
laufleitung von den beiden seitlichen Wasserkästen und der Ver
bindungsleitung gebildet, in welcher der Anschluß für den Was
serabfluß angeordnet ist. Unterhalb der Rohrbündel verläuft
dabei ein Stützprofil für den Wärmetauscher. Dies hat zum Vor
teil, daß die unterhalb der Rohrbündel verlaufende Verbindungs
leitung entfallen kann, wodurch Platz gespart wird, und daß
Fahrwerkselemente nicht bei einem besonders breit bauenden Wär
metauscher die Anordnung des Kühlwasserschlauches für den
Wasserabfluß behindern. Das Stützprofil sorgt dabei für eine
stabile Bauform des Wärmetauschers.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6
ist der mittlere Wasserkasten außermittig angeordnet, wobei der
Abstand vom mittleren Wasserkasten zum Wasserkasten mit dem
Anschluß für den Wasserabfluß größer ist als zum anderen seit
lichen Wasserkasten. Die Länge des Rohrbündels zwischen dem
mittleren Wasserkasten und dem anschlußlosen seitlichen Was
serkasten wird dadurch im Verhältnis zur Länge des anderen
Rohrbündels kürzer.
Da der anschlußlose seitliche Wasserkasten die Abströmung des
Wassers hemmt, weisen die durch den mittleren Wasserkasten von
einander getrennten Wärmetauscherabschnitte unterschiedlich
große Strömungswiderstände auf. Infolge der Verkürzung des den
anschlußlosen seitlichen Wasserkasten umfassenden Wärmetau
scherabschnitts wird dieser Unterschied jedoch wieder ausge
glichen, so daß insgesamt eine gleichmäßige Durchströmung des
ganzen Wärmetauschers erzielt wird.
In weiteren Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 8, 9 und 10 wei
sen die auf der Abströmseite des Wärmetauschers angeordneten
Luftführungsgehäuse zu den Wasserkästen gerichtete Abströmöff
nungen auf. Die im Bereich der Abströmöffnungen angeordneten
Elektrolüfter können dadurch in vorteilhafter Weise mit langen
Elektromotoren geringen Durchmessers ausgestattet werden. Auf
grund dessen ergibt sich ein niedriger aerodynamischer Strö
mungswiderstand für die Elektrolüfter und eine verbesserte
Luftabströmung. Eine weitere Erniedrigung des aerodynamischen
Strömungswiderstandes ergibt sich für zum Fahrzeugboden hin
weisende Abströmöffnungen der Luftführungsgehäuse, da die Luft
in niedere Druckbereiche - beispielsweise zum Rad hin - auswei
chen kann.
Dies bedeutet jedoch eine geringere elektrische Leistung des
Lüfters zur Erzeugung einer für die Motorkühlung ausreichenden
Luftabströmung, wodurch schließlich das Lüftergeräusch und somit
die Geräuscheinwirkung auf den Fahrgastraum vermindert
wird.
In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung sind Ausführungs
beispiele der Erfindung anhand eines als Motorkühler verwendeten
Wärmetauschers näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Kühler in einer Vorderansicht,
Fig. 2 schematisch den Kühler aus Fig. 1 in einer Draufsicht
geradlinig ausgebildet mit zwei Luftführungsgehäusen und jeweils
einer zu den seitlichen Wasserkästen gerichteten Abström
öffnung,
Fig. 3 schematisch den Kühler aus Fig. 1 in gepfeilter Ausbildung,
mit zwei Luftführungsgehäusen und jeweils einer zum mittleren
Wasserkasten gerichteten Abströmöffnung in einer Draufsicht,
Fig. 4 den Kühler aus Fig. 2 in gebogener Ausbildung,
Fig. 5 den Kühler aus Fig. 2 mit jeweils einer zum mittleren
und zum seitlichen Wasserkasten gerichteten Abströmöffnung.
Fig. 6 schematisch den Kühler aus Fig. 1 mit einem Stützprofil
und einem in einer oberen Verbindungsleitung zwischen den seitlichen
Wasserkästen angeordneten Anschluß für den Wasserabfluß.
In Fig. 1 weist ein Motorkühler 1 einen mittleren Wasserkasten
2 auf, in dessen einer Stirnseite 3 ein Anschluß 4 zum Zufluß
von Kühlwasser vorgesehen ist.
Von beiden Schmalseiten 5,6 des mittleren Wasserkastens 2 aus
führen mehrere zu jeweils einem Rohrbündel 7,8 zusammengefaßte
Rohre 9 ab, die parallel übereinander verlaufen. Die Rohre 9
besitzen einen flachen nahezu rechteckigen Querschnitt und sind
durch Kühllamellen 10 miteinander verbunden. Die Rohrbündel 7,8
münden mit ihren dem Wasserkasten 2 abgekehrten Enden 11,12
jeweils in einen seitlichen Wasserkasten 13,14 aus. Der seit
liche Wasserkasten 14 besitzt einen Anschluß 15 zum Kühlwas
serabfluß.
Der seitliche Wasserkästen 13 ist über eine oberhalb der Rohr
bündel 7,8 und eine unterhalb der Rohrbündel 7,8 verlaufende
Verbindungsleitung 16, 17 an den Wasserkasten 14 angeschlossen.
Dadurch bilden die Verbindungsleitungen 16, 17 mit den seitli
chen Wasserkästen 13, 14 einerseits eine Rücklaufleitung und
andererseits einen Rahmen, der die Rohrbündel 7, 8 und den mitt
leren Wasserkasten 2 umgibt.
Der mittlere Wasserkasten 2 weist an seiner Ober- und Unter
seite 18, 19 jeweils eine Lasche 20 auf, die die Rahmenrohre
16, 17 zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Kühlers um
schließt.
Die Verbindungsleitungen 16,17 der Rücklaufleitung besitzen
einen größeren Querschnitt als die Rohre 9 der Rohrbündel 7, 8.
Der Strömungswiderstand ist in der Rücklaufleitung dadurch ver
ringert, was zu einer verbesserten Abführung des im seitlichen
Wasserkasten 13 zusammenströmenden Wassers zum Wasserkasten 14
hin führt.
Der Abstand zwischen den seitlichen Wasserkästen 13, 14 beträgt
ein Mehrfaches des Abstandes zwischen den Verbindungsleitungen
16, 17, wodurch der Kühler 1 eine sehr flache und gestreckte
Bauweise (im Verhältnis 1:3 bis 1:6) aufweist und besonders für
Fahrzeuge mit sehr knapp bemessenen Verhältnissen im Motorraum
geeignet ist.
Im Fahrbetrieb strömt das Kühlwasser gemäß der Pfeilrichtung
durch den Zuflußanschluß 4 im mittleren Wasserkasten 2 in die
Rohre 9 der Rohrbündel 7, 8, welche mit den Kühllamellen 10 die
nutzbare Kühlfläche des Kühlers 1 bilden.
Im seitlichen Wasserkasten 13 sammelt sich das durch die Rohre
9 des Bündels 7 strömende Kühlwasser und wird über die Verbin
dungsleitungen 16,17 zum Wasserabflußanschluß 15 im seitlichen
Wasserkasten 14 abgeführt.
In Fig. 2 bis 5 sind bauraumsparende Anpassungen des Kühlers 1
an verschiedene Ausgestaltungen eines Fahrzeugbuges und strö
mungsgünstige Anordnungen der Kühlerlüftung dargestellt.
Fig. 2 zeigt einen in seiner Erstreckung geradlinig ausgebil
deten Kühler 1. Auf seiner Abströmseite 21 ist an beiden vom
mittleren Wasserkasten 2 getrennten Kühlerabschnitten 22, 23
jeweils ein annähernd quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlau
fendes Luftführungsgehäuse 24, 25 angebracht. Die Luftführungs
gehäuse 24, 25 weisen Abströmöffnungen 26 auf, die jeweils zu
den seitlichen Wasserkästen 13, 14 gerichtet sind. Im Bereich
der Abströmöffnungen 26 sind in die Luftführungsgehäuse 24, 25
Elektrolüfter 27 eingesetzt.
Fig. 3 stellt in Abweichung von Fig. 2 einen entgegen der An
strömrichtung der Luft gepfeilt ausgebildeten Kühler 1 dar. Die
Abströmöffnungen 26 der Luftführungsgehäuse 24, 25 liegen sich
im Bereich des mittleren Wasserkastens 2 gegenüber. Die Ab
strömöffnungen 26 können dabei beispielsweise zum Fahrzeugboden
hin weisen.
Fig. 4 zeigt im Unterschied zu Fig. 2 eine der Anströmrichtung
der Luft entgegengesetzt gebogene Ausbildung des Kühlers 1. Die
Luftführungsgehäuse 24, 25 verlaufen dabei in etwa diagonal zur
Fahrzeuglängsrichtung.
Desweiteren zeigt Fig. 5 in Abweichung von Fig. 2 den Kühler 1
mit Luftführungsgehäusen 24, 25, die jeweils eine Abströmöffnung
26 sowohl im Bereich der seitlichen Wasserkästen 13, 14 als auch
im Bereich des mittleren Wasserkastens 2 besitzen. In jeder
Abströmöffnung 26 ist dabei ein Elektrolüfter 27 vorgesehen.
Die Luftführungsgehäuse 24, 25 weisen Luftführungswände 28 auf,
die parallel zu den Kühlerabschnitten 22, 23 verlaufen und zu
diesen gewölbt ausgebildet sind.
In Fig. 6 ist in Abweichung von Fig. 1 ein Kühler 1 mit nur
einer oberhalb der Rohrbündel 7, 8 verlaufenden Verbindungslei
tung 16 dargestellt, in welcher der Anschluß 15 für den Wasser
abfluß angeordnet ist. Unterhalb der Rohrbündel 7, 8 ist an den
beiden seitlichen Wasserkästen 13, 14 und dem mittleren Wasser
kasten 2 ein parallel zur Verbindungsleitung 16 verlaufendes
Stützprofil 29 befestigt.
Claims (10)
1. Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit je einem
Anschluß für den Wasserzufluß und den Wasserabfluß, mit einem
mittleren Wasserkasten, der den Anschluß für den Wasserzufluß
enthält, und von dem von zwei Seiten aus mehrere zu einem Rohr
bündel zusammengefaßte Rohre abführen, die mit ihren einander
abgekehrten Enden jeweils an einem seitlichen Wasserkasten an
geschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden seitlichen Wasserkästen (13, 14) durch eine Ver
bindungsleitung (16, 17) zu einer gemeinsamen Rücklaufleitung
miteinander verbunden sind, in deren Verlauf der Anschluß (15)
für den Wasserabfluß vorgesehen ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungsleitung (16, 17) oberhalb und/oder unter
halb der Rohrbündel (7, 8) verlaufend ausgebildet ist.
3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungsleitung (16, 17) zusammen mit den seitli
chen Wasserkästen (13, 14) einen die Rohrbündel (7, 8) um
greifenden Rahmen bilden.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschluß (15) für den Wasserabfluß im seitlichen Was
serkasten (14) angeordnet ist.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rücklaufleitung durch die beiden seitlichen Wasserkä
sten (13, 14) und die Verbindungsleitung (16) gebildet ist, in
welcher der Anschluß (15) für den Wasserabfluß angeordnet ist,
und daß ein unterhalb der Rohrbündel (7, 8) verlaufendes
Stützprofil (29) für den Wärmetauscher (1) vorgesehen ist.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Wasserkasten (2) außermittig angeordnet ist,
wobei der Abstand vom mittleren Wasserkasten (2) zum seitlichen
Wasserkasten (14) größer ist als zum anderen seitlichen Was
serkasten (13).
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Abströmseite (21) des Wärmetauschers (1) an beiden
durch den mittleren Wasserkasten (2) getrennten Wärmetauscher
abschnitten (22, 23) Luftführungsgehäuse (24, 25) angeordnet
sind.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftführungsgehäuse (24, 25) Abströmöffnungen (26)
aufweisen, die nach dem im jeweils zugeordneten Wärmetauscher
abschnitt (22, 23) vorgesehenen seitlichen Wasserkasten (13, 14)
gerichtet sind.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftführungsgehäuse (24, 25) Abströmöffnungen (26)
aufweisen, die im Bereich des mittleren Wasserkastens (2) ge
genüberliegend angeordnet sind.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftführungsgehäuse (24, 25) mit je einer zu den Wär
metauscherabschnitten (22, 23) gewölbten Luftführungswand (28)
ausgebildet sind und je zwei seitlich gerichtete Abströmöff
nungen (26) aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924205234 DE4205234C2 (de) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4205234A1 true DE4205234A1 (de) | 1993-08-26 |
DE4205234C2 DE4205234C2 (de) | 1994-11-24 |
Family
ID=6452210
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924205234 Expired - Fee Related DE4205234C2 (de) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
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Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
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