DE7712009U1 - Ringkühler - Google Patents

Description

I! Die Neuerung bezieht sich auf die Anordnung eines Ringkühlers mit f

den im Oberbejgriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. J

Ein Ringkühler dieser Art ist aus: der DE-OS 24 42 174 bekannt. Es \

werden hierdurch die bekannten Vorzüge eines Axialgebläses mit dem |

ti Vorteil einer in axialer Richtung Platz sparenden Bauweise vereinigt, |

wobei im Gegensatz zu reinen Axialgebldsen die Abstromung· an der |

Druckseite des Gebläses bei Drucklüfterbetrieb unter önlenkung der *

Gebläseluft an der Außenfläche des Luftleitkörpers in radialer Richtung erfolgt. Dadurch, daß jedoch bei der bekannten Anordnung des i¹ Ringkühlers das Lüfterrad einen im Vergleich zum Durchmesser des
Ringkühlers kleinen AußencJurchmess er aufweist, und die vordersten
Kühler elemente über die mittlere Iüfterradebene nach vorn vorstehen,
ist eine gleichmäßige Durchströmung aller Kernelemente mit Kühlluft,
insbesondere der unmittelbar hinter der Lüfterradebene angeordneten
Kernelemente nicht mit Sicherheit gev?ährleistet.

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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ringkühler mit Luftleitkörper so anzuordnen, daß bei besonders rationellem Energieeinsatz eine gleichmäßige Durchströmung der Kernelemente mit Kühlluft über die gesamte Länge des Ringkühlers oberhalb einer bestimmten Temperatur gewährleistet ist, wobei unterhalb dieser Temperatur kein Lüfterbetrieb stattfinden soll.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmalen gelöst.

Dadurch, daß sich der Luftleitkörper über die gesamte axiale Länge des Ringkühlers erstreckt, ergibt sich eine gleichmäßig verteilte Durchströmung der Kernelemente über die gesamte axiale Länge des Ringkühlers, wobei durch Änderung der Konizität des Luftleitkörpers entlang der Achse des Ringkühlers in einem gewissen Maße Einfluß auf die Verteilung der abströmenden Kühlluft ausgeübt werden kann.

Dadurch, daß der das Lüfterrad antreibende hydraulische Motor im Innern des Luftleitkörpers angeflanscht ist, wird der dort verlorengehende Raum optimal ausgenutzt, ohne daß die Lüfterradwelle, die bei bisher bekanntem Antrieb direkt oder über eine Gelenkwellenverbindung mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, an der Rückseite des Ringkühlers vorsteht, was einen

unmittelbaren Anbau des Ringkühlers an der Stirnseite der Brennkraftmaschine beeinträchtigen würde.

Durch die Steuerung des Druckmittelzulaufs für den hydraulischen Motor in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch das zu kühlende, Hitze erzeugende Aggregat läßt sich Lüfterradgeschwindigkeit und damit Kühlerleistung je nach Kühlbedarf des zu kühlenden Aggregats mehr oder weniger an den dort stattfindenden Wärmeübergang auf die Kühlflüssigkeit anpassen. Wenn diese Steuerung so gewählt ist, daß unterhalb einer bestimmten Temperatur der Druckmittelzulauf gesperrt bleibt, wird auch das Lüfterrad nicht in Lhilauf gesetzt, und es entfällt der Lüfterbetrieb so lange, wie eine bestimmte optimale Betriebstemperatur noch nicht erreicht ist. Da dann der hydraulische Motor keine Leistung benötigt, steht die von der Brennkraftmaschine gelieferte Leistung anderweitig zur Verfügung,, oder aber es können Brennstoffkosten eingespart werden.

Die Anordnung des hydraulischen Motors im Innern des Luftleitkörpers hat den wesentlichen Vorteil einer schalldämmenden Kapselung, so daß zusätzliche schallabsorbierende Auskleidungen im Gehäuse-Innern des Ringkühlers entfallen können.

Ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des Ringkühlere nach der Neuerung für den Einbau in ein Kraftfahrzeug ist in den Zeichnungen wiedergegeben.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Fahrzeugs mit dem gestrichelt angedeuteten Ringkühler vor dem nicht näher dargestellten Brenrikraftmaschinenraum;

Fig. 2 eine Frontansicht auf den Ringkühler;

Fdg. 3 einen Querschnitt durch den Ringkühler entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Druckmittelkreislaufs und der Kühlflüssigkeitskreisläufe.

Fig. 1 zeigt den Brennkraftmaschinenteil eines Fahrzeugs 10, beispielsweise eines Erdbewegungsfahrzeugs, an dessen Rahmen 12 das Radpaar 14 gelagert ist. Ein Ringkühler 16 ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet.

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Der in Fig. 3 im Querschnitt wiedergegebene Ringkühler mit seinen Wärmeaustauschflachen 20 ist als Mehr-Kammersystem ausgebildet, welches es erlaubt, mehrere Flüssigkeitskreisläufe gleichzeitig zu kühlen. So gelangt beispielsweise das Kühlmittel für die Brennkraftmaschine, also Wasser und Frostschutzmittel, über einen Einlaß 22 in einen vorgeschalteten Einlaßtank 42, von wo es sich auf Kernelemente 24 der Wärmeaustauschflächen verteilt.

Diese Kernelemente 24 bilden eine Mehrzahl von Flüssigkeitskanälen,, die mit ihrem einen Ende mit der Einlaßkammer oder mit dem vorgeschalteten Einlaßtank 42 und mit ihrem anderen Ende mit einer Auslaßkammer oder einem Auslaßtank 44 am Boden des Ringkühlers verbunden sind, so daß über diese Kernelemente eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Einlaßtank 42 und dem Auslaßtank 44 besteht. Un die so zirkulierende Kühlflüssigkeit weitgehend zu kühlen und eine möglichst große Wärmeaustauschfläche zu erzielen, sind die Kernelemente 24 auf Abstand zueinander angeordnet, durch die Kühlluft hindurchtreten kann. Die Kühlflüssigkeit verläßt den Ringkühler, dessen Kernelemente etwa 75% der Kühlerstruktur ausmachen, über einen Auslaß 26.

Zur Kühlung der Hydraulikflüssd gkeit für die hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften oder für andere Verbraucher des Fahrzeugs dient ein zweiter Ringabschnitt 34 des Ringkühlers, in den die zu kühlende Hydraulikflüssigkeit über einen Einlaß 36 gelangt. Über einen durch in Fig. 3 gestrichelt wiedergegebene obere und untere

Trennwände 52 und 54 abgeteilten Teil des Einlaßtanks 42 und des Auslaßtanks 44 strömt diese Flüssigkeit zu einem Auslaß 40.

In entsprechender Weise kann der Ringkühler auch weiter unterteilt sein, um weitere Flüssigkeitskreisläufe gleichzeitig zu kühlen. Dabei ist der Querschnitt der Kernelemente nicht auf den in Fig. 3 wiedergegebenen rechteckformigen Querschnitt beschränkt. Vielmehr können die Kernelemente 24 auch einen quadratischen, polygonalen, kreisförmigen, elliptischen oder sonstwie geformten Querschnitt aufweisen.

Der Kühlerkern wird getragen von einer Frontwand 56 und von einer rückwärtigen Wand 60. Die Frontwand 56 ist kreisringförmig ausgebildet und dient der Befestigung einer Lüfterverkleidung 64. Die rückwärtige Wand 60 ist ebenfalls kreisringförmig ausgebildet und ist durch Verschweißen oder Verschrauben mit einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Luftleitkörper 62 verbunden, der gleichzeitig als Befestigungsflansch für den Antriebsmotor des Lüfterrades dient. Hierzu ist der vordere abgestumpfte Teil des Luftleitkörpers mit einer Befestigungsplatte 66 abgeschlossen, die mit Befestigungslöchern 70 und einer mittleren Bohrung 72 für den Durchtritt der Lüfterradwelle versehen ist. An der Innenseite dieser Befestigungsplatte 66 ist, wie Fig. 3 zeigt, mittels Bolzen 80 der als hydraulischer Motor 74 ausgebildete Antriebsmotor befestigt, über

dessen Äusgangswelle 76 das Lüfterrad 82 angetrieben wird. Über Einlaß- und Auslaßleitungen 84 und 86 wird dieser hydraulische Motor mit Druckmittel versorgt.

Die Frontansicht in Fig. 2 zeigt den Ringkühler 16 deutlich mit seiner Frontwand 56 und der daran befestigten Lüfterverkleidung 64, mit dem Lüfterrad 82, dem Luftleitkörper 62, sowie dem Einlaß 36 und dem Auslaß 50 des zweiten Ringabschnittes 34. Mittels der in Fig. 2 wiedergegebenen Befestigungsflansche 84 läßt sich der Ringkühler 16 mit dem Fahrzeug verbinden.

Fig. 4 zeigt den Arbeitskreislauf des Ringkühlers. Hierbei ist der Ringkühler 16 mit der Brennkraftmaschine 86 über eine Zulaufleitung 90 verbunden, die einerseits an den Auslaß 26 des Kühlers und andererseits über einen Einlaß 94 der Brennkraftmaschine an deren Wasserkühlmantel 92 angeschlossen ist. In diese Zulaufleitung 90 zwischengeschaltet ist ein kleiner Wärmeaustauscher 96 für zu kühlende Flüssigkeit des Drehmomentwandlers und des Getriebes. Die durch die Brennkraftmaschine zirkulierende Kühlflüssigkeit wird dem Ringkühler an dessen Einlaß 22 über eine Leitung 100 zugeführt, die vom Auslaß 102 des Wasserkühlmantels 92 abgeht. Eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Wasserpumpe treibt die Kühlflüssigkeit durch die Brennkraftmaschine.

Um den Wärmeübergang zwischen Kühlflüssigkeit und der Brennkraft-

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maschine einerseits und dem Ringkühler andererseits zu regulieren, ist ein von der Kühlflüssigkeitstemperatur beim Durchgang durch die .Brennkraftmaschine gesteuertes Schieberventil 104 üblicher Bauart vorgesehen. Dieses Ventil besteht aus einem Temperatur-Meßsystem und einem DurchfluDbegrenzungssystem. Das Tempera tür-Meßsystem erhält sein Steuersignal von der Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch die Brennkraftmaschine. Solange dieses eine bestimmte Temperatur nicht übersteigt, bleibt das Ventil in seiner geschlossenen Schieberstellung. Sobald die Temperatur der Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch die Brennkraftmaschine diesen Wert jedoch übersteigt, öffnet das Ventil und läßt eine dem Temperatur-Anstieg proportionale Durchflußmenge von Druckflüssigkeit für den hydraulischen Motor 74 durch. Auf diese Weise treibt der hydraulische Motor das Lüfterrad 82 mit einer hohen Drehzahl an, wenn die Kühlflüssigkeit beim Durchgang durch die Brennkraftmaschine heiß geworden ist. Bei niedriger Temperatur der Kühlflüssigkeit wird dem hydraulischen Motor entsprechend gedrosselt Druckflüssigkeit zugeführt, so daß auch das Lüfterrad entsprechend langsamer angetrieben wird.

Zur Temperaturmessung wird die vom Wasserkühlmantel 92 über eine Leitung 106 abgezweigte Kühlflüssigkeit verwendet, die nach Durchgang durch das Temperatur-Meßsystem des Ventils 106 sich über eine Leitung 110 mit der Kühlflüssigkeit vereinigt, die über die Leitung 100 zum Ringkühler führt.

Das Endglied des Kühlsystems wird von einem Ausgleichbehälter 112 gebildet, der sowohl als zusätzliches Reservoir als auch als Expansionstank dient.

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Der kleine Wärmeaustauscher 96 ist mit einer Getriebeölquelle 114 und mit einer Quelle 116 für das Öl des Drehmomentwandlers verbunden und sorgt für einen Kühlmittelumlauf in diesen beiden Kreisläufen.

Wenn bei entsprechend hoher Kühlflürsigkeitstemperatur sich das Schieberventil 104 in seiner zum hydraulischen Motor 74 hin offenen Stellung befindet, gelangt Druckflüssigkeit aus einem Reservoir 122 über eine hydraulische Pumpe 120 und eine Leitung 118 zum hydraulischen Motor 74. Die hydraulische Pumpe 120 wird hierbei von der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Rückfluß verläuft über eine Leitung 124 zum Reservoir 122.

Befindet sich dagegen das Schieberventil 104 in seiner in Bezug auf den hydraulischen Motor 74 geschlossenen Stellung, wie sie in Fig. 4 wiedergegeben ist, so wird die Druckflüssigkeit wieder zurück zum Reservoir 122 geleitet. Ein in der Leitung 124 vorgesehenes Rückschlagventil 126 verhindert die Beaufschlagung des hydraulischen Motors durch zurückzirkulierendes Druckmittel auf dessen Äuslaßseite.

Ein Druckbegrenzungsventil 128 schützt den hydraulischen Motor 74 vor Überdruck durch Nebenschluß der Pumpendruckseite mit dem Reservoir | 122, falls der Pumpendruck den Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils 128 übersteigt.

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Mit dem Reservoir 122 ist auch die Leitung angeschlossen, über
die mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpe Kühlflüssigkeit für weitere Verbraucher über den zweiten Ringabschnitt 34 des Ringkühlers in Umlauf gebracht werden kann.

Die Regulierung der Umlaufgeschwindigkeit des hydraulischen Motors durch das Schieberventil 104 erfolgt in der Weise, daß dem Motor gerade so viel Druckflüssigkeit zugeführt wird, wie Wärme im Ringkühler abgeleitet wird. Dies bedeutet vor allem, daß bei noch kalter Brennkraftmaschine das Lufterr Eid überhaupt nicht angetrieben wird. Dadurch ist es möglich, daß sich in der Brennkraftmaschine die Wärme sehr schnell bis zu der normalen Betriebstemperatur entwickeln kann. Sobald sich die Wärme über diese Betriebstemperatur aufzubauen beginnt, treibt der hydraulische Motor auch in zunehmendem Maße das
Lüfterrad an, jedoch nur so schnell, um die Kühlflüssigkeit in der Brennkraftmaschine wieder auf die optimale Betriebstemperatur zu
bringen. Erreicht dagegen die Temperatur in der Kühlflüssigkeit
einen bestimmten oberen Grenzwert, wird das Lüfterrad mit einer
konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben.

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Claims (4)

1 I 1 • · 111 fe 1 D-8000 München 5, 27. November 1979 . dali O. £cepke ErlwdtstraBa 8 P.t.ntanwBlt. Telefon (089) 240075 Il/d. International Harvester Company, Chicago Schutzansprüche

1. Anordnung eines vom Luftstrom eines Axiallüfterrades durchströmten Ringkühlers mit Wärmeaustauschflächen bildenden, am Umfang angeordneten Kernelementen für die zirkulierende Aufnahme der Kühlflüssigkeit und mit einem in den Nabenbereich des hydrostatisch antreibbaren Lüfterrades konisch zulaufenden Luftleitkörper, der an seinem konisch erweiterten Ende radial nach außeai in eine kreisringfcrmige Rückwand übergeht, die mit den dem Lüfterrad entgegengesetzten Ende der Kernelemente verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftlei tkörper (62) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, sich über die gesamte axiale Länge des Ringkühlers (16) auf radialem Abstand zu diesem erstreckt, nach vorne innerhalb des Nabenbereiches des Lüfterrades (82) mit einer eine mittlere Durchtrittsbohrung (72) für die Lüfterradwelle aufweisenden Befestigungsplatte (66) abgedeckt ist, an der im Inneren des Luftleitkörpers (62) der hydraulische Motor (74) angeflanscht ist, dessen Druckmittelzulauf (Leitung 118) durch ein von der Temperatur der Kühlflüssigkeit steuerbares Schieberventil (104) absperrbar und steuerbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkiihler (16) durch Trennwände (52, 54) in mindestens zwei Kammern bildende Ringabschnitte unterteilt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeidrinet, daß die Konizität des Luftleitkörpers (62) entlang der Achse des Ringkühlers (16) unterschiedlich ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberventil (104) in der Offenstellung als Drosselventil ausgebildet ist, dessen Schieberstellung in Abhängigkeit von der Temperatur der den Wasserkühlmantel (92) der Brennkraftmaschine verlassenden Kühlflüssigkeit steuerbar ist.