EP1146210A2

EP1146210A2 - Kastenförmige Kühlanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: EP1146210A2
Application number: EP01106769A
Authority: EP
Inventors: Werner Zobel; Michael Ehlers; Frank Vetter; Jörg Soldner
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2001-03-17
Publication date: 2001-10-17
Anticipated expiration: 2021-03-17
Also published as: DE10018089A1; US20010035283A1; EP1146210A3; ATE338884T1; US6427766B2; DE50110914D1; EP1146210B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kastenförmige Kühlanlage (1) für Kraftfahrzeuge, bestehend aus kastenförmig zusammengesetzten aus einem Kühlnetz (8) mit Flachrohren (7) und Wellrippen (6) sowie Sammelkästen (10, 11) aufweisenden Kühlflüssigkeitskühler (3), Ladeluftkühler (2) und gegebenenfalls anderen Kühlern bzw. Wärmetauschern, einem im Inneren rotierenden Radialventilator (14) sowie einer Front - und einer Rückwand (16, 17) und mit mindestens einem Ausgleichsbehälter (4) für die Kühlflüssigkeit. Die Kühlanlage weist dadurch niedrige Gesamtkosten auf und gewährleistet die sichere Funktion derselben, daß der Ausgleichsbehälter (4) so angeordnet ist, daß seine Projektionsfläche einen wesentlichen Teil der Fläche des Kühlnetzes (8) eines Kühlers (2) abdeckt und der Ausgleichsbehälter (4) die Kühlluft ableitet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine kastenförmige Kühlanlage für Kraftfahrzeuge, bestehend aus kastenförmig zusammengesetzten, aus einem Kühlnetz mit Flachrohren und Rippen sowie Sammelkästen aufweisenden Kühlflüssigkeitskühlern, Ladeluftkühlern und gegebenenfalls anderen Kühlern bzw. Wärmetauschern, einem im Inneren rotierenden Radialventilator sowie einer Front - und einer Rückwand und mit mindestens einem Ausgleichsbehälter.

Kühlflüssigkeitskühler im Kraftfahrzeug erfordern, um effektiv wirksam zu sein, in ihrer Nähe einen Raum, in dem sich die Kühlflüssigkeit ausdehnen und entgasen kann. In der Regel wird dazu ein separater Ausgleichsbehälter oder auch ein vom Sammelkasten des Kühlflüssigkeitskühlers abgetrennter Raum verwendet, der mit dem Kühlkreislauf in Verbindung steht. Solche Ausgleichsbehälter haben in aller Regel einen Einfüllstutzen, um das Kühlsystem aufzufüllen und sie erlauben außerdem, daß im Kühlsystem vorhandene Lufteinschlüsse entweichen können.
Beispielsweise wurde in der ein Kühlsystem für Brennkraftmaschinen betreffenden DE 3912734 A1 der Ausgleichsbehälter einstückig mit dem Mantel des Gebläses ausgebildet und dient als Träger für einen Kühler. Dies ist jedoch kein Hinweis zur Art und Weise der Anordnung des Ausgleichsbehälters bei den angesprochenen Kühlanlagen.
Bei kastenförmigen Kühlanlagen in Kraftfahrzeugen, die Kühlflüssigkeitskühler enthalten, ist unter den restriktiven Forderungen der Anwender solcher Kühlanlagen die Anordnung eines Ausgleichsbehälters und dessen Einbindung in das Kühlsystem mit Problemen behaftet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für die genannte Kühlanlage einen Ausgleichsbehälter vorzusehen, der sowohl hinsichtlich der Gesamtkosten der Kühlanlage als auch hinsichtlich seiner Funktion den Forderungen der Anwender vollständig entspricht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Ausgleichsbehälter so angeordnet ist, daß seine Projektionsfläche die Fläche des Kühlnetzes mindestens eines Kühlers zu einem wesentlichen Teil abdeckt und der Ausgleichsbehälter die Kühlluft ableitet.

Vorzugsweise befindet sich der Ausgleichsbehälter oberhalb des oberen horizontal angeordneten Ladeluftkühlers und ist in einem optimierten Abstand von demselben angeordnet, wobei der Boden des Ausgleichsbehälters die Funktion eines Luftleitbleches oder dergleichen besitzt. Als optimierter Abstand wird ein solcher Abstand verstanden, der die Leitung der aus dem Kühlnetz austretenden Kühlluft wirksam in eine gewollte Richtung unterstützt.
Vorzugsweise erhält der Ausgleichsbehälter einen günstigen Platz am höchsten Punkt der Kühlanlage, um seine Funktion der Entgasung der Kühlflüssigkeit erfüllen zu können. Ferner führt die Ausbildung des Bodens des Ausgleichsbehälters als Luftleitblech dazu, daß der vorhandene Strömungswiderstand in vertretbaren Grenzen bleibt.
Es hat sich überraschend erwiesen, daß der Ausgleichsbehälter, wenn er in einem optimierten Abstand vom Kühlnetz entfernt vorgesehen wird, die Leistung des Kühlers nur unwesentlich, jedenfalls nur in einem vertretbaren Umfang mindert. Die vom Radialventilator durch die Öffnung in der Frontplatte der Kühlanlage angesaugte Kühlluft wird radial umgelenkt und durch die Kühlnetze der Kühler gedrückt. Die aus dem Kühlnetz austretende Kühlluft erreicht auch den abgedeckten Bereich des Kühlnetzes, um dort ihre Kühlfunktion zu erfüllen und wird um den Ausgleichsbehälter herum gelenkt. Die Kühlwirkung kann vorteilhafter Weise zusätzlich durch Luftleitelemente unterstützt werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel oder zusätzlich kann der Ausgleichsbehälter schräg angeordnet sein, so daß seine Bodenfläche mit der Ebene des Kühlnetzes einen spitzen Winkel bildet, wodurch der Ausgleichsbehälter selbst wie ein Luftleitelement wirken kann. Der erwähnte optimierte Abstand vom Kühlnetz ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht konstant, sondern steigt entsprechend der Steigung an. Dabei kann der Abstand auf einer Seite auch den Wert 0 betragen, d.h. der Ausgleichsbehälter stützt sich auf der besagten Seite direkt am Kühlnetz ab bzw. er berührt das Kühlnetz. Schließlich kann die Bodenfläche des Ausgleichsbehälters eine strömungstechnisch günstige Form erhalten, die den Einsatz von separaten Luftleitelementen erübrigt.
Ferner kann die Leistungseinbuße durch die Verwendung eines Radialventilators kompensiert werden, der bei gleicher Leistungsaufnahme deutlich höhere Luftfördermengen als ein Axialventilator aufweist.
Die Befestigung des Ausgleichsbehälters wird vorzugsweise direkt am Kühlnetz vorgenommen. Dazu sind in von Wellrippen freien Ausschnitten Halter zwischen den Flachrohren des Kühlnetzes angeordnet, die mit den Flachrohren metallisch verbunden sind und eine ausreichend stabile Befestigung und Abstützung erlauben.
Die erfindungsgemäße Lösung ist hinsichtlich der Gesamtkosten für die Kühlanlage, im Vergleich mit Kühlanlagen, die den Ausgleichsbehälter an einem Sammelkasten vorsehen, sehr günstig, weil standardmäßige Sammelkästen für die Kühler der Kühlanlage verwendet werden können. Bei der erfindungsgemäßen Lösung können auch sehr einfach Ausgleichsbehälter unterschiedlicher Größe eingesetzt werden, ohne daß weitgehende Änderungen an den übrigen Teilen der Kühlanlage erforderlich werden.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die beiliegenden Figuren zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht der Kühlanlage;

Fig. 2 Ansicht von hinten auf die Kühlanlage;

Fig. 3 Ansicht von vorne auf die Kühlanlage;

Fig. 4 Perspektivansicht auf den Ladeluftkühler mit dem Ausgleichsbehälter;

Fig. 5 Draufsicht von Fig. 4;

Fig. 6 Einzelheit der Befestigung

Die kastenförmige Kühlanlage 1 besteht aus einem im Bild oben angeordneten Ladeluftkühler 2, der Sammelkästen 10; 11, einen Ladelufteinlass 21, einen Ladeluftauslass 22 und ein Kühlnetz 8 aufweist, das nicht gezeichnet wurde. Das Kühlnetz 8 ist jedoch prinzipiell identisch mit dem Kühlnetz 8 des Kühlflüssigkeitskühlers 3, das aus Fig. 1 hervorgeht. Das Kühlnetz 8 besteht aus Flachrohren 7 und zwischen den Flachrohren 7 angeordneten Wellrippen 6. Die Enden der Flachrohre 7 sind mit gegenüberliegenden Sammelkästen 10 und 11 verbunden. Die Kühlflüssigkeit oder die zu kühlende Ladeluft strömt auf dem Weg vom Sammelkasten 10 zum Sammelkasten 11 durch die Flachrohre 7 und wird mittels Kühlluft, die durch die Wellrippen 6 strömt, gekühlt. Die Kühlluft wird von einem Radialventilator 14 durch eine in der Frontwand 16 angeordnete Öffnung 20 mit einer Einströmdüse 15 (Fig. 3) angesaugt und durch die Kühlnetze 8 sämtlicher Kühler der Anordnung befördert. Die Kühlanlage 1 ist an der Rückseite mittels der Rückwand 17 verschlossen.

Der Ausgleichsbehälter 4 enthält Kühlflüssigkeit und ist strömungstechnisch in nicht gezeigter Weise z. B. mit dem Kühlflüssigkeitskühler 3 verbunden und ist Bestandteil des Kreislaufes. Er ist am höchsten Punkt der Kühlanlage 1 angeordnet, damit dort Gaseinschlüsse aus der Kühlflüssigkeit entweichen können. Zum Auffüllen des Systems ist ein Einfüllstutzen 13 am Ausgleichsbehälter 4 angeordnet. Der Ausgleichsbehälter 4 hat einen Abstand a vom Kühlnetz 8 des Ladeluftkühlers 2. Wie auch die Fig. 2 zeigt, deckt der Ausgleichsbehälter 4 in diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Fläche des Kühlnetzes 8 ab. Dadurch kann der Ausgleichsbehälter 4 bei gleichem Fassungsvermögen mit geringerer Bauhöhe ausgeführt werden, wodurch die Gesamtbauhöhe der Kühlanlage 1 reduziert wird. Der Boden 5 des Ausgleichsbehälters 4 hat in diesem Ausführungsbeispiel keinen konstanten Abstand a zum Kühlnetz 8. Der Abstand a steigt von der Vorderseite zur Rückseite der Kühlanlage 1 an, wodurch der Boden 5 die Funktion eines Luftleitbleches einnimmt und den überwiegenden Anteil der abströmenden Kühlluft (Pfeile in Fig. 1) entweder zur weiteren Nutzung oder ins Freie ableitet. Dort wo der geringe Abstand a vorhanden ist, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, diesen Abstand a mit einem Abdeckblech 9 zu schließen, um die Kühlluft gezielt abzuführen. Insgesamt beeinträchtigt eine solche Anordnung des Ausgleichsbehälters 4 die Kühlleistung nur unwesentlich und ist ein ausgezeichneter Kompromiß hinsichtlich einer hohen Kühlleistung bei kompakter Gestaltung der gesamten Kühlanlage und dem Erfordernis der Anordnung des Ausgleichsbehälters 4, als Voraussetzung für ein funktionierendes Kühlsystem des Kraftfahrzeuges. Der Ausgleichsbehälter 4 ist mittels Halter 12 am Ladeluftkühler 2 befestigt worden.
Eine vorteilhafte Befestigung des Ausgleichsbehälters ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt worden. Die beiden Figuren zeigen lediglich den Ladeluftkühler 2 oder einen Teil davon und den Ausgleichsbehälter 4. Die gezeigte Befestigung kommt hauptsächlich dann zur Anwendung, wenn ein Ausgleichsbehälter 4 verwendet werden kann, der einen kleineren Teil der Fläche des Kühlnetzes 8 abdeckt als in den Fig. 1 bis 3 gezeigt wurde. Es sind von Wellrippen 6 freie Bereiche vorgesehen, in denen die Halter 12 mit einem Ende zwischen den Flachrohren 7 eingesetzt wurden. Da vorzugsweise gelötete Kühlnetze 8 verwendet werden, sind die Halter 12 mit den Flachrohren 7 mittels Löten verbunden. Die Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch den Ladeluftkühler 2 im Bereich der Halter 12. Der Ladeluftkühler 2 weist zwei Rohrreihen auf. Das Ende der Halter 12 reicht über beide Rohrreihen, um ausreichende Haltbarkeit zu bieten.

Claims

Kastenförmige Kühlanlage (1) für Kraftfahrzeuge, bestehend aus kastenförmig zusammengesetzten aus einem Kühlnetz (8) mit Flachrohren (7) und Rippen (6) sowie Sammelkästen (10, 11) aufweisenden Kühlflüssigkeitskühler (3), Ladeluftkühler (2) und gegebenenfalls anderen Kühlern bzw. Wärmetauschern, einem im Inneren rotierenden Radialventilator (14) sowie einer Front - und einer Rückwand (16, 17) und mit mindestens einem Ausgleichsbehälter (4) für die Kühlflüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß
daß der Ausgleichsbehälter (4) so angeordnet ist, daß seine Projektionsfläche einen wesentlichen Teil der Fläche des Kühlnetzes (8) eines Kühlers (2) abdeckt und der Ausgleichsbehälter (4) die Kühlluft ableitet.
Kastenförmige Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ausgleichsbehälter (4) oberhalb des oberen horizontal angeordneten Ladeluftkühlers (2) befindet und in einem optimierten Abstand (a) von demselben angeordnet ist, wobei der Boden (5) des Ausgleichsbehälters (4) die Funktion eines Luftleitbleches oder dergleichen besitzt.
Kastenförmige Kühlanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (5) des Ausgleichsbehälters (4) zur Ebene des Kühlnetzes (8) schräg ansteigend ausgebildet ist, wobei an der Seite mit dem geringsten Abstand (a) zum Kühlnetz ein Abdeckblech (9) angeordnet ist.
Kastenförmige Kühlanlage nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (4) am Kühlnetz (8) befestigt ist, wozu zwischen den Flachrohren (7) in von Rippen (6) freien Ausschnitten Halter (12) angeordnet und mit den Flachrohren (7) metallisch verbunden sind.
Kastenförmige Kühlanlage nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (4) an den Sammelkästen (10; 11) und/oder den Seitenteilen (18) des Ladeluftkühlers (2) und/oder der Front-und Rückwand (16; 17) der Kühlanlage (1) befestigt ist.