DE970300C

DE970300C - Device for cooling back the coolant of power plants, in particular of vehicle engines

Info

Publication number: DE970300C
Application number: DEE1936A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-08-12
Filing date: 1950-08-12
Publication date: 1958-09-04

Description

Vorrichtung zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Kraftanlagen, insbesondere von Fahrzeugmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Fahrzeugmaschinen und Kraftanlagen, zu deren Kühlung Frischwasser nicht zur Verfügung steht. In derartigen Rückkühlern wird die zu kühlende Flüssigkeit, in der Regel Wasser, im Kreislauf durch ein System von Rohren, Lamellengängen od. dgl. geführt, das quer zur Längsrichtung der Rohre od. dgl. von einem gasförmigen Kühlmittel, üblicherweise Luft, durchströmt wird. Die zu kühlende Flüssigkeit tritt in heißem Zustand gewöhnlich oben in den Rückkühler ein, durchfließt die Rohre, Lamellenzüge od. dgl. von oben nach unten und verläßt abgekühlt den Kühler durch einen Auslaß im unteren Teil. Infolgedessen bildet sich in dem Kühler ein Wärmegefälle aus, das von einer sehr hohen Temperatur im oberen Teil auf eine verhältnismäßig niedere Temperatur im unteren Teil des Kühlers abfällt und zur Folge hat, daß die Wärmeaufnahme des durch den Kühler strömenden gasförmigen Kühlmittels, bezogen auf den Durchtrittsquerschnitt, nicht einheitlich ist. Das Wärmeaustauschvermögen des Kühlers und die Wärmeaufnahmefähigkeit des durch das System tretenden gasförmigen Kühlmittels werden aus diesem Grunde bei den bekannten Kühlvorrichtungen nicht in ausreichendem Maße genutzt.Device for recooling the cooling liquid of power plants, in particular of vehicle engines. The invention relates to a device for recooling the coolant of vehicle engines and power plants, fresh water to cool them is not available. In such dry coolers, the liquid to be cooled is usually water, in a circuit through a system of pipes, lamellar ducts or. Like. Out, the od transversely to the longitudinal direction of the tubes. Like. From a gaseous Coolant, usually air, is flowed through. The liquid to be cooled occurs usually enters the top of the recooler when hot, flows through the pipes, Lamellae or the like from top to bottom and leaves the cooler cooled an outlet in the lower part. As a result, a heat gradient forms in the cooler from that from a very high temperature in the upper part to a relatively low temperature drops in the lower part of the cooler and has the consequence that the Heat absorption of the gaseous coolant flowing through the cooler, based on the passage cross-section, is not uniform. The heat exchange capacity of the Cooler and the heat absorption capacity of the gaseous gas passing through the system For this reason, coolants are not used in the known cooling devices used to a sufficient extent.

Die Erfindung geht aus von einem Rückkühler der vorbeschriebenen Art, bestehend aus zwei oder mehr hintereinander angeordneten, aus parallel zueinander verlaufenden Rohren, Lamellengängen od. dgl. gebildeten Wärmeaustauschereinheiteh, in denen die Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, mittels einer Pumpe od. dgl. im Kreislauf geführt wird und die quer zur Längsrichtung der Rohre od. dgl. von einem gasförmigen Kühlmittel, z. B. Kühlluft, durchströmt werden. Bei einem derartigen Rückkühler wird die Erfindung darin gesehen, daß zwischen den in Strömungsrichtung der Kühlluft od. dgl. hintereinander angeordneten Einheiten, die von der Kühlflüssigkeit in an sich bekannter Weise entgegengesetzt zum Kühlluftstrom nacheinander, jedoch in wechselnder Richtung durchflossen werden, ein vorzugsweise ausseitig offener Luftspalt vorgesehen ist.The invention is based on a dry cooler of the type described above, consisting of two or more arranged one behind the other, of parallel to each other trending Tubes, lamellar ducts or the like. Heat exchanger units formed in which the Coolant, e.g. B. water, od by means of a pump. Like. Circulated and the transverse to the longitudinal direction of the pipes or the like of a gaseous coolant, z. B. cooling air, are flowed through. In such a dry cooler, the invention seen therein that between the od in the direction of flow of the cooling air. Like. One after the other arranged units, which are opposed to the cooling liquid in a manner known per se flow through to the cooling air flow one after the other, but in alternating directions, an air gap that is preferably open on the outside is provided.

Wärmeaustauscher, in denen ein Kühl- oder Heizmittel hintereinander angeordnete Heiz- oder Kühlelemente in wechselnder Richtung durchfließt, sind bekannt. Bei den bekannten Wärmeaustauschern dieser Art handelt es sich jedoch nicht um Vorrichtungen zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Kraftmaschinen. insbesondere Fahrzeugmaschinen, und die hintereinandergeschalteten Kühlelemente bilden bei ihnen eine in sich geschlossene Einheit, in der eine gegenseitige Beeinflussung durch Wärmeleitung unvermeidbar ist. Andererseits ist es aber auch bekannt, bei Wärmeaustauschern, bestehend aus zwei oder mehr Wärmeaustauschereinheiten, zwischen den Einheiten nach allen Seiten offene Zwischenräume zu belassen. Hierbei handelt es sich jedoch durchweg um Wärmeaustauscher, bei denen die Kühlflüssigkeit im Gleichstrom durch die Einheiten geführt wird und bei denen infolgedessen die anfangs geschilderte mangelhafte Kühlwirkung besteht. Erfindungsgemäß werden demgegenüber in wechselnder Richtung von Kühlflüssigkeit durchflossene Wärmeaustauschereinheiten unter Belassung eines vorzugsweise allseitig offenen Luftspaltes hintereinander angeordnet, was zurWirkung hat, daß jede Einheit für sich einen selbständigen Wärmeaustauscher mit hoher Austauschwirkung darstellt.Heat exchangers in which a cooling or heating medium is used in series arranged heating or cooling elements flowing through in alternating directions are known. However, the known heat exchangers of this type are not devices for recooling the coolant of engines. in particular vehicle machines, and the cooling elements connected in series form a self-contained one Unit in which mutual influence through thermal conduction is unavoidable is. On the other hand, it is also known for heat exchangers consisting of two or more heat exchanger units, between the units on all sides to leave open spaces. However, these are all heat exchangers, in which the cooling liquid is passed through the units in cocurrent and in which, as a result, the insufficient cooling effect described at the beginning exists. According to the invention, on the other hand, in alternating directions of cooling liquid through-flow heat exchanger units, preferably leaving one on all sides open air gap arranged one behind the other, which has the effect that each unit represents in itself an independent heat exchanger with a high exchange effect.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher tritt das gasförmige Kühlmittel, z. B. Luft, erst durch eine Einheit, deren Wärmeinhalt erheblich geringer als der Wärmeinhalt der nachgeordneten Kühleinheit ist. Die durch die erste Einheit tretende Luft od. dgl. wird somit nur in geringem Maße aufgewärmt, und ihre Hauptkühlwirkung kommt infolgedessen der nachgeschalteten Einheit, die am heißesten läuft, zugute. Der Wärmeaustauch ist infolgedessen erheblich stärker als bei den bekannten Rückkühlern, und das Temperaturgefälle innerhalb des gesamten Systems ist vollkommen ausgeglichen, d. h., bei einem z. B. aus zwei Einheiten bestehenden Wärmeaustauscher addieren sich am Ein- und Austritt der zu kühlenden Flüssigkeit die maximale und minimale Temperatur zur mittleren Temperatur, während an der Umkehrstelle der Flüssigkeit die mittlere Temperatur vorhanden ist. Es tritt somit eine absolut gleichmäßige Wärmeaufnahme der Kühlluft über den ganzen Querschnitt ein. Der Wärmeaustauscher kann darum wesentlich tiefer als bisher ausgeführt werden, so daß die Stirnfläche erheblich verkleinert werden kann. Auch kann die Durchflußgeschwindigkeit der zu kühlenden Flüssigkeit vergleichsweise beträchtlich, z. B. auf das Doppelte und mehr, erhöht werden. Weiterhin ergaben sich erfindungsgemäß gegenüber dem Bekannten eine beträchtliche Materialersparnis, ein geringeres Gewicht und dementsprechend eine größere Stabilität und Raumersparnis.In the heat exchanger according to the invention, the gaseous coolant occurs z. B. air, only through a unit whose heat content is significantly lower than that Is the heat content of the downstream cooling unit. The one passing through the first unit Air or the like is thus only warmed up to a small extent, and its main cooling effect as a result, the downstream unit that runs the hottest benefits. As a result, the heat exchange is considerably stronger than with the known dry coolers, and the temperature gradient within the entire system is perfectly balanced, d. h., at a z. B. add heat exchangers consisting of two units at the inlet and outlet of the liquid to be cooled, the maximum and minimum Temperature to mean temperature, while at the reversal point of the liquid the mean temperature is present. There is thus an absolutely even Heat absorption of the cooling air over the entire cross-section. The heat exchanger can therefore be made much deeper than before, so that the face can be significantly reduced in size. The flow rate of the to cooling liquid comparatively considerably, e.g. B. to double and more, increase. Furthermore, according to the invention, compared to the known one, a considerable material savings, a lower weight and, accordingly, a greater stability and space saving.

Infolge seiner hohen Kühlwirkung ist der Rückkühler gemäß der Erfindung insbesondere auch für solche Anlagen geeignet, bei denen beispielsweise zwei verschiedene Kraftmaschinen oder auch eine Kraft- und eine Arbeitsmaschine, z. B. ein Kompressor oder ein Ölgetriebe oder eine andere mit Kühlflüssigkeit arbeitende Vorrichtung, an einen gemeinsamen Rückkühler angeschlossen sind und in denen die erste Maschine mit möglichst kaltem Wasser, die zweite dagegen mit dem von der ersten Maschine ablaufenden schwach erwärmten Wasser gekühlt wird, worauf das Wasser erst rückgekühlt wird. Weiterhin eignet sich der Rückkühler getnäß der Erfindung auch zur Kühlung von Luft und anderen Gasen, z. B. in Klimaanlagen od. dgl.Due to its high cooling effect, the recooler is according to the invention particularly suitable for systems in which, for example, two different Power machines or a prime mover and a work machine, e.g. B. a compressor or an oil gear or other device that works with cooling liquid, are connected to a common dry cooler and in which the first machine with water that is as cold as possible, the second with that from the first machine draining slightly heated water is cooled, after which the water is only cooled back will. Furthermore, according to the invention, the dry cooler is also suitable for cooling of air and other gases, e.g. B. in air conditioners or the like.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung nochmals näher erläutert.The invention is described in greater detail below with reference to the drawing explained.

Fig. i der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch einen Rückkühler bisheriger Bauart für Kraftwagen, wogegen in den Fig. 2 bis.4 Ausführungsformen des Rückkühler gemäß der Erfindung beispielsweise wiedergegeben sind.Fig. I of the drawing shows a section through a previous recooler Type for motor vehicles, whereas in Figs. 2 to 4 embodiments of the dry cooler are reproduced according to the invention, for example.

Sämtliche Figuren zeigen das Beispiel eines Lamellenkühlers.All figures show the example of a lamellar cooler.

Bei dem in Fig. i dargestellten Rückkühler bisheriger Bauart tritt die zu kühlende Flüssigkeit hei i in den Kühler ein, durchfließt die Lamellengänge von oben nach unten und tritt bei 2 aus dem Kühler wieder aus. Die Kühlluft wird durch den Ventilator 3, d. in senkrechter Richtung zu den Lamellengängen durch den Kühler gesaugt. Nimmt man die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit am Eintritt i mit 8o° C, am Austritt 2 mit qo° C und die Temperatur der durch den Kühler gesaugten Kühlluft mit 2o° C an, so ergibt sich im Bereich der Oberkante des Ventilatorflügels 3 ein Temperaturgefälle von 8o° weniger 2o° C, also 6o° C, wogegen in Höhe der Unterkante des Ventilatorflügels q. nur ein Temperaturgefälle von 4.o° minus 2o° C, also 20° C vorhanden ist. Die Wärmeaufnahme der Kühlluft ist also oben erheblich größer als unten, obwohl die Luftgeschwindigkeit oben und unten gleich ist.In the case of the previous type of recooler shown in FIG the liquid to be cooled enters the cooler and flows through the lamellar ducts from top to bottom and exits the cooler at 2. The cooling air is by the fan 3, d. in a direction perpendicular to the lamellar passages through the Cooler sucked. If you take the temperature of the liquid to be cooled at the inlet i with 80 ° C, at outlet 2 with qo ° C and the temperature of the suctioned through the cooler Cooling air with 2o ° C is obtained in the area of the upper edge of the fan blade 3 a temperature gradient of 8o ° less 2o ° C, i.e. 6o ° C, while at the level of the lower edge of the fan blade q. only a temperature gradient of 4.o ° minus 2o ° C, i.e. 20 ° C is present. The heat absorption of the cooling air is therefore considerably greater than above below, although the air speed is the same above and below.

Der in Fig. 2 wiedergegebene Rückkühler besitzt die gleiche Zahl von Lamellenelementen wie der in Fig. i dargestellte Kühler. Der Kühler ist im Falle der Fig. 2 jedoch erfindungsgemäß in zwei Einheiten io aufgeteilt, die unter Belassung eines Zwischenraumes i i hintereinander angeordnet sind. Der Eintritt der zu kühlenden Flüssigkeit erfolgt bei 5 und der Austritt bei 6. Die Kühleinheiten münden oben in eine gemeinsame Kammer 7, über die die unten bei 5 eintretende zu kühlende Flüssigkeit von der ersten Einheit in die zweite Einheit gelangt. Tritt bei dem in Fig. z dargestellten Kühler die zu küh- Lende Flüssigkeit ebenso wie im Falle der Fig. i mit 8o° C bei 5 ein und wird mit 40° C bei 6 abgeführt, so beträgt die Temperatur an der Umkehrstelle in der Kammer 7 etwa 6o° C. Im Bereiche der Oberkante 8 des Ventilators ergibt sich somit bei einer Temperatur der Kühlluft von 2o° C ein Temperaturgefälle von 6o° weniger 2o° C, also 40° C. Im Bereich der Unterkante 9 des Ventilators beträgt das Temperaturgefälle weniger2o° C, d. h. also ebenfalls 40° C. ' Die Wärmeaufnahme der Kühlluft ist somit über den ganzen Querschnitt gleich, so daß die größtmögliche Ausnutzung der Kühlluftmengen gewährleistet ist.The recooler shown in FIG. 2 has the same number of lamellar elements as the cooler shown in FIG. In the case of FIG. 2, however, the cooler is divided according to the invention into two units io, which are arranged one behind the other, leaving an intermediate space ii. The liquid to be cooled enters at 5 and exits at 6. The cooling units open at the top into a common chamber 7, via which the liquid to be cooled entering the bottom at 5 passes from the first unit into the second unit. If, in the cooler shown in FIG. Z, the liquid to be cooled enters at 80 ° C. at 5, as in the case of FIG. 1, and is removed at 40 ° C. at 6, the temperature at the reversal point in the chamber is 7 about 6o ° C. In the area of the upper edge 8 of the fan, with a temperature of the cooling air of 2o ° C, there is a temperature gradient of 6o ° less 2o ° C, i.e. 40 ° C. In the area of the lower edge 9 of the fan, the temperature gradient is less2o ° C, ie also 40 ° C. The heat absorption of the cooling air is thus the same over the entire cross-section, so that the greatest possible utilization of the cooling air quantities is guaranteed.

In den Fig. 3 und 4 sind erfindungsgemäß ausgebildete Kühler dargestellt, die im wesentlichen dem in Fig. 2 wiedergegebenen entsprechen. In Fig.3 münden ddeWärmeaustauschereinheiten io in eine Kammer 13, die im oberen Teil eine Entlüftung 12 besitzt. In Fig.4 sind die Wärmeaustauschereinheiten io auswechselbar angeordnet. Im übrigen bedeuten die Bezugszeichen das gleiche wie in den Fig. 2 und 3.3 and 4 show coolers designed according to the invention, which essentially correspond to that shown in FIG. The heat exchanger units open out in FIG io into a chamber 13 which has a vent 12 in the upper part. In Fig.4 are the heat exchanger units io arranged interchangeably. Incidentally, they mean Reference numerals the same as in FIGS. 2 and 3.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for recooling the cooling liquid of power systems, air conditioning systems and the like, in particular of vehicle machines from two or more arranged one behind the other, from parallel to each other Tubes, lamellar ducts or the like. Heat exchanger units formed in which the Coolant, e.g. B. water, is circulated by means of a pump and the transverse to Longitudinal direction of the tubes od. Like. Of the gaseous coolant, z. B. air, flows through are, characterized in that -between in the flow direction of the cooling air Od. The like. Units arranged one behind the other, from the cooling liquid in on in a known manner opposite to the cooling air flow one after the other, but in alternating fashion Direction are flowed through, an air gap preferably open on the outside is provided so that the air flow passing through the foremost unit is only slightly warmed up and the main cooling effect in the downstream unit or units Units occurs through which the liquid to be cooled flows first.

2. Recooler according to claim r, characterized in that the heat exchanger units (io) open into a common chamber (7 or 13) between the exit point one unit and the entry point of the other unit is switched.

3. Recooler according to claims i and 2, characterized in that on the between the exit point of one cooler unit and the entry point of the other Cooling unit lying reversal point of the liquid to be cooled, for example in the common collecting hood (7 or 13) arranged there, a vent (12) is arranged.

4. Recooler according to claims i to 3, characterized in that the heat exchanger units (io) are arranged interchangeably. Documents considered: German utility model No. 1 519 392; German Patent No. 483,915; French Patent Nos. g73 838, 371 165, 328 189; USA. Patent Nos. 2 336 O68, 2,307,298, 1,694,352.