DE4323176C1 - Kühleinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Anwendung betrifft eine Kühleinrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Brennkraftmaschinen ist üblicherweise ein kühlmitteldurchströmter Kühler zugeordnet, der durch die von einem Kühlluftgebläse geförderte Kühlluft gekühlt wird. Zur Luftführung dient ein zwischen Kühler und Kühlluftgebläse angeordnetes Luftführungsgehäuse.

Wegen beengter Platzverhältnisse kommt es nur all zu oft zu einer asymmetrischen Anordnung des Kühlluftgebläses in Bezug auf den Kühler, wie beispielsweise in der DE 38 22 052 A1 dargestellt. Folge ist eine sehr unterschiedliche Beaufschlagung der verschiedenen Kühlerbereiche mit der durch das Kühlluftgebläse und das Luftführungsgehäuse erzwungenen Kühlluftströmung. Zur Vergleichmäßigung der Strömung wird vorgeschlagen, innerhalb des Luftführungsgehäuses ein zusätzliches Innengehäuse vorzusehen, das den Ansaugbereich des Kühlluftgebläses teilt, so daß verschiedene Bereiche des Kühlers mit unterschiedlichen Kühlluftströmungen beaufschlagt sind.

Bei einer Kühlanlage nach dem DE-GM 66 06 723 für eine Lokomotive sind, ebenfalls aufgrund beengter Platzverhältnisse, die Wärmetauscher so nahe an ein Kühlluftgebläse herangerückt, daß nicht alle Flächenteile, insbesondere eines auf der Druckseite liegenden Wärmetauschers in gleichem Maße von Kühlluft durchströmt werden. Zur Vergleichmäßigung der Durchströmung ist dieser Wärmetauscher mit Kühllamellen ausgestattet, die einen großen Durchtrittswiderstand aufweisen.

Ohne Einfluß auf die Strömung im Wärmetauscher sind dabei Jalousien, die in der Dachrundung der Lokomotive angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlleistung von Wärmetauschern für Brennkraftmaschinen durch Vergleichmäßigung der Kühlluftströmung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Kühlleistung eines Wärmetauschers kann nicht beliebig durch Erhöhen der Förderleistung eines Kühlluftgebläses gesteigert werden, weil nach Überschreiten einer gewissen Grenzgeschwindigkeit der Strömung der Austauschgrad eines Wärmetauschers wieder sinkt. Eine Erhöhung der Kühlleistung läßt sich durch Vergleichmäßigung der Kühlluftströmung erzielen, d. h. alle Flächenbereiche des Kühlers werden mit optimaler Geschwindigkeit angeströmt. Dies wird nach Anspruch 1 dadurch erreicht, daß in kühlluftgebläsenahen Bereichen, in denen hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu erwarten sind, der Strömungswiderstand des Kühlers erhöht wird, gegenüber Bereichen, die aufgrund ihrer kühlluftgebläsefernen Lage mit geringerer Geschwindigkeit angeströmt werden. Nach dem Anspruch 2 werden unterschiedliche Strömungswiderstände in verschiedenen Kühlerbereichen durch unterschiedliche Beabstandung von Kühlrippen erzeugt, wobei die Kühlrippen in kühlluftgebläsenahen Bereichen enger beieinander liegend angeordnet werden als in kühlluftgebläsefernen Bereichen. Nach Anspruch 3 wird die Kühlluft nach Durchströmen des Kühlers im Luftführungsgehäuse zur Seite hin umgelenkt. Hier ist es vorteilhaft, die kühlluftgebläsenahe Hälfte des Kühlers mit eng beieinander liegenden Kühlrippen auszubilden und die kühlluftgebläseferne Hälfte des Kühlers mit weiter auseinanderliegenden Kühlrippen, um eine Vergleichmäßigung der Strömung zu erzielen. In einer anderen Ausführungsform der Kühleinrichtung nach Anspruch 4 wird der gewünschte Strömungwiderstand durch ein am Kühler in der Kühlluftströmung angeordnetes Strömungsgitter erwirkt, wobei eben in kühlluftgebläsenahen Bereichen des Kühlers der Strömungswiderstand des Strömungsgitters größer ausgebildet ist als in kühlluftgebläsefernen Zonen. Es wird dadurch ebenfalls eine Vergleichmäßigung der Strömung erzielt, so daß die Leistungsfähigkeit des Kühlers besser ausgenutzt werden kann. Nach Anspruch 5 sind im Strömungsgitter Lamellen vorgesehen, die in Zonen höheren Strömungswiderstands enger stehen als in Zonen niedrigen Strömungswiderstands. Vorzugsweise ist der Kühler nach Anspruch 6 auf der Saugseite angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht des Kühlers mit seitlich des Kühlers in einem Luftführungsgehäuse angeordneten Kühlluftgebläsen in Richtung der in Fig. 2 an die Schnittlinie I-I eingezeichneten Pfeile gesehen;

Fig. 2 eine in Richtung der Pfeile an die Schnittlinie II-II der Fig. 1 gesehene Ansicht der Kühleinrichtung;

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht, zusätzlich mit einem vor dem Kühler im Kühlluftstrom angeordneten Strömungsgitter.

Die Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Fig. 1 und Fig. 2 besteht im wesentlichen aus einem Kühler 1, einem Luftführungsgehäuse 5 sowie zwei Kühlluftgebläsen 3 und 4, die seitlich des Kühlers 1 angeordnet sind. An den Kühler 1 sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, Kühlmittelleitungen angeschlossen, über die zum Kühler 1 Kühlmittel zu- und abgeführt wird. Die von den Kühlluftgebläsen 3, 4 angesaugte Kühlluft (die Strömung ist in Fig. 2 u. 3 durch Pfeile vor dem Kühler angedeutet) strömt durch Zwischenräume des Kühlers 1, in denen Kühlrippen 2 angeordnet sind. Die Kühlrippen dienen in erster Linie zur Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche und sind beispielsweise als gewellte Blechlamellen ausgebildet. Zwischen Kühler 1 und den Kühlgebläsen 3, 4 erstreckt sich das Luftführungsgehäuse 5, in dem die vom Kühler abströmende Kühlluft zur Seite hin zu den Kühlluftgebläsen 3, 4 umgelenkt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine Fig. 2 entsprechende Kühleinrichtung, bei der im Bereich des Kühllufteintritts am Kühler zusätzlich ein Strömungsgitter 6 angeordnet ist, das vor oder hinter dem Kühler liegen kann. Das Strömungsgitter 6 ist mit Lamellen ausgebildet, die auch schwenkbar sein können, um den Kühlluftdurchsatz zu regulieren.

Bei einer Kühleinrichtung mit in Bezug auf den Kühler 1 asymmetrischer Anordnung der Kühlluftgebläse 3, 4 entsprechend den Figuren, erfolgt üblicherweise die Durchströmung des Kühlers bei in der gesamten Kühlerfläche gleichem Strömungswiderstand in kühlluftgebläsenahen Bereichen mit höherer Strömungsgeschwindigkeit als in kühlluftgebläsefernen Bereichen aufgrund der unterschiedlich langen Strömungswege. Zur Vergleichmäßigung der Anströmung des Kühlers ist es erfindungsgemäß deshalb vorgesehen, die Kühlrippen 2 in den kühlluftdurchströmten Zwischenräumen des Kühlers in der kühlgebläsenahen Hälfte enger beieinander liegend auszubilden, als in der kühlluftgebläsefernen Hälfte. Auf diese Weise wird in der kühlluftgebläsenahen Hälfte ein höherer Strömungswiderstand erzielt, als in der kühlluftgebläsefernen Hälfte. Es ist einfach einzusehen, daß durch die so erfolgte Vergleichmäßigung der Strömung die Leistungsfähigkeit des Kühlers bei entsprechender Förderleistung der Kühlluftgebläse angehoben werden kann, da die gesamte Kühlerfläche mit optimaler Strömungsgeschwindigkeit angeströmt wird. Durch Erhöhung der Rippendichte in der kühlluftgebläsenahen Zone wird darüber hinaus durch Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche der Austauschgrad noch gesteigert.

Mit einer entsprechenden Lamellendichte des dem Kühler 1 vorgeschalteten Strömungsgitters 6 nach Fig. 3 kann die Durchströmung des Kühlers 1 in entsprechender Weise vergleichmäßigt werden. Die dabei erfolgende Erhöhung des Strömungswiderstandes durch das Strömungsgitter kann durch entsprechende Anhebung der Förderleistung der Kühlluftgebläse ausgeglichen werden. Bei dieser Ausbildung der Kühleinrichtung mit Strömungsgitter ist von Vorteil, daß die Kühlrippenstruktur im Kühler beliebig ist, und auch noch nachträglich die Leistungsfähigkeit eines Kühlers in einfacher Weise, nämlich durch Vorschalten eines geeigneten Strömungsgitters die Strömung beeinflußt werden kann.

Die Ausbildung der Rippen- bzw. Lamellendichte ist natürlich abhängig von der Lage und Ausbildung der Kühlluftgebläse und des Luftführungsgehäuses. Dementsprechend kann es zur Vergleichmäßigung der Strömung notwendig sein, in ganz anderen Bereichen der Kühlerfläche oder der Strömungsgitterfläche den Strömungswiderstand zu erhöhen oder zu erniedrigen als beim vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Claims (6)

1. Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem kühlmitteldurchströmten Kühler, sowie wenigstens einem Kühlluftgebläse und einem zur Kühlluftführung zwischen Kühler und Kühlluftgebläse angeordneten Luftführungsgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der der Kühlluft im Kühler (1) entgegengesetzte Strömungswiderstand in kühlluftgebläsenahen Bereichen größer ist als in kühlluftgebläsefernen Bereichen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (1) in den von der Kühlluft durchströmten Zwischenräumen mit Kühlrippen (2) versehen ist, und daß die Kühlrippen (2) in kühlluftgebläsenahen Bereichen enger beieinander liegen, als in kühlluftgebläsefernen Bereichen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlluftgebläse (3, 4) seitlich des Kühlers (1) in einem die Kühlluft in Strömungsrichtung quer zur Kühlerfläche umlenkenden Luftführungsgehäuse (5) angeordnet ist, und daß die kühlluftgebläsenahe Hälfte des Kühlers (1) mit enger beieinander liegenden Kühlrippen (2) ausgebildet ist als die kühlluftgebläseferne Hälfte.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlluftströmung am Kühler (1) ein Strömungsgitter (6) angeordnet ist, das der Kühlluft einen Strömungswiderstand entgegensetzt, der in kühlluftgebläsenahen Bereichen größer ist als in kühlluftgebläsefernen Bereichen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsgitter (6) mit Lamellen ausgebildet ist, die in kühlluftgebläsennahen Bereichen enger beieinander liegen als in kühlluftgebläsefernen Bereichen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (1) auf der Saugseite des Kühlluftgebläses (3, 4) angeordnet ist.