EP1420221A2 - Luftgekühlte Kühler mit nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen - Google Patents

Luftgekühlte Kühler mit nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen Download PDF

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EP1420221A2
EP1420221A2 EP03024275A EP03024275A EP1420221A2 EP 1420221 A2 EP1420221 A2 EP 1420221A2 EP 03024275 A EP03024275 A EP 03024275A EP 03024275 A EP03024275 A EP 03024275A EP 1420221 A2 EP1420221 A2 EP 1420221A2
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cooling
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    • F28D1/0417—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating/cooling the heat exchange medium at different temperatures
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    • F01P2003/187—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers arranged in series

Definitions

  • the invention relates to air-cooled coolers with cooling air flowing through them in succession Cooling levels according to the preamble of the main claim.
  • Air-cooled coolers for internal combustion engines with a U-shaped flow of the liquid to be cooled with at least two cooling planes through which cooling air flows in succession are previously known from the document DE 34 33 370 A1.
  • Groups of cooling tubes arranged one behind the other and in parallel and connected on one side via a connection space form a cooler unit, in which the outflow and the inflow for the medium to be cooled are arranged on the cooler side directly exposed to the cooling air.
  • a first group of cooling tubes forming the first cooling level, to which cooling air is first applied on the upstream side, has the outflow for the medium to be cooled.
  • the second group of cooling tubes which is subsequently acted upon by the cooling air and forms the second cooling level, is equipped with the inflow for the medium to be cooled.
  • coolers with two successively acted upon by cooling air and the cooling planes flowing through the medium to be cooled from closely behind one another arranged first and second groups of cooling tubes. But it does not reveal any Means or suggestions for achieving high temperature difference between the Cooling tube groups.
  • the invention is based on the object for generic air-cooled coolers for liquids to be cooled with a small inflow area, good efficiency and realize high temperature difference between inflow and outflow and advantageous can be used for vehicle units to be cooled.
  • the object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of the main claim.
  • Coolers according to the invention are economically advantageous and can be implemented in a simple manner by arranging and connecting them in series.
  • the cooler units form a cooling column by connecting them in series in the flow and, due to the lack of substantial direct heat transfer to one another, furthermore have a high temperature difference between inflow and outflow.
  • Cooler 1 is an air-cooled cooler 1, preferably for liquids to be cooled, with at least two cooling levels through which cooling air flows Cooler units 2; 3 schematically shown for liquids to be cooled.
  • At least two cooler units flow through one after the other 2; 3 arranged one behind the other without substantial direct heat transfer, the front cooler unit 2, which is acted upon first by the cooling air, is the Drain A2 arranged for the medium M to be cooled. That of the cooling air subsequently acted upon, rear cooler unit 3 assigns the inflow Z3 for the cooling medium M.
  • a plurality of rear cooler units 3 can also be used are used, the last from which the heated cooling air is returned to the Free occurs, with the inflow Z3.
  • the cooler units 2; 3 are in a housing 4 forming the cooler 1 arranged, which between the cooler units 2; 3 just a little Allows heat transfer and the cooling air KL between the cooling units 2; 3 leads or includes. With this design, the cooler units 2; 3 strong different temperature level.
  • the flow direction of the medium M to be cooled in the one behind the other arranged and successively flowed through cooler units 2; 3 can be advantageous be the same, not shown.
  • the opposite surface areas of the Arranged cooler units 2 through which cooling air KL flows; 3 each have a large temperature difference in such an embodiment.
  • the rear cooler unit 3 has one larger flow cross-section for the already heated cooling air than the front, Cooling unit 2 acted upon directly by cooling air Flowing through both cooler units 2; 3 scored.
  • the air-cooled cooler 1 Due to its favorable dimensions, the air-cooled cooler 1 with its Zu-Z3 and drain A2 of the medium M to be cooled directly on an aggregate be connected. It is thus possible for the cooler 1 to be connected to an assembly in the Front or rear area of a vehicle in or near the area of a Wheel arch cutout is arranged and thus favorably acted upon by cooling air.
  • the cooler elements made of tubular or flat, with air are advantageous acted cooling lines provided lines formed.
  • the front radiator element and / or the rear cooler element (3) can be single or multiple U-shaped flow.
  • the lines provided with cooling surfaces are on the upstream or downstream side seen, arranged one above the other. See Fig. 2, it shows the view of the Cooler element 3 counter to the flow of cooling air KL in FIG. 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft luftgekühlte Kühler mit mindestens zwei nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen für zu kühlende Flüssigkeiten, wobei deren Kühlerelemente Anschlüsse zur Verbindung untereinander aufweisen. Es wird die Aufgabe gelöst, luftgekühlte Kühler vorgenannter Art mit geringer Anströmfläche, gutem Wirkungsgrad und hoher Temperaturdifferenz zwischen Zuund Abfluss zu realisieren, die vorteilhaft für zu kühlende Fahrzeugaggregate einsetzbar sind. Erfindungsgemäß wird dies durch folgende Gestaltung erreicht: mindestens zwei nacheinander vom zu kühlenden Medium (M) durchflossene Kühlereinheiten (2; 3) sind ohne wesentlichen direkten Wärmeübergang hintereinanderliegend angeordnet, die an der Anströmseite zuerst von der Kühlluft (KL) beaufschlagte vordere Kühlereinheit (2) weist den Abfluss (A2) für das zu kühlende Medium (M) und die von der Kühlluft (KL) letztlich beaufschlagte hintere Kühlereinheit (3) den Zufluss (Z3) für das zu kühlende Medium (M) auf. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft luftgekühlte Kühler mit nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen gemäß dem Oberbegriff des Haupanspruches.
Vorbekannt sind durch die Schrift DE 34 33 370 A1 luftgekühlte Kühler für Verbrennungsmotoren mit U-förmigem Durchfluss der zu kühlenden Flüssigkeit mit mindestens zwei nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen.
Hintereinander und parallel angeordnete, einseitig über einen Verbindungsraum verbundene Gruppen von Kühlrohren bilden eine Kühlereinheit, bei der an der direkt von der Kühlluft beaufschlagten Kühlerseite der Abfluss und dahinter der Zufluss für das zu kühlende Medium angeordnet ist.
Eine erste die erste Kühlebene bildende Gruppe von Kühlrohren, die an der Anströmseite zuerst von Kühlluft beaufschlagt wird, weist den Abfluss für das zu kühlende Medium auf. Die nachfolgend von der Kühlluft beaufschlagte, die zweite Kühlebene bildende zweite Gruppe von Kühlrohren ist mit dem Zufluss für das zu kühlende Medium ausgestattet.
Diese Schrift beschreibt Kühler mit zwei nacheinander von Kühlluft beaufschlagten und dem zu kühlenden Medium durchströmten Kühlebenen aus eng hintereinander angeordneten ersten und zweiten Gruppen von Kühlrohren. Sie offenbart aber keine Mittel oder Anregungen für das Erzielen hoher Temperaturdifferenz zwischen den Kühlrohrgruppen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für gattungsgemäße luftgekühlte Kühler für zu kühlende Flüssigkeiten mit geringer Anströmfläche, gutem Wirkungsgrad und hoher Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abfluss zu realisieren und vorteilhaft für zu kühlende Fahrzeugaggregaten einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Haupanspruches genannten Merkmale gelöst. Es sind mindestens zwei nacheinander von Kühlluft durchströmte Kühlebenen vorhanden, die durch zwei, ohne wesentlichen direkten Wärmeübergang hintereinanderliegend angeordnete Kühlereinheiten gebildet werden. Erfindungsgemäße Kühler sind wirtschaftlich vorteilhaft und in einfacher Weise durch Hintereinanderanordnung und - schaltung realisierbar.
Einerseits bilden die Kühlereinheiten durch Reihenschaltung im Durchfluss eine Kühlkolonne und weisen weiterhin durch das Fehlen eines wesentlichen direkten Wärmeübergang untereinander eine hohe Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abfluss auf. Andererseits wird dadurch, dass die zuerst von der Kühlluft beaufschlagte vordere Kühlereinheit den Abfluss für das zu kühlende Medium und die von der Kühlluft danach beaufschlagte hintere Kühlereinheit den Zufluss für das zu kühlende Medium aufweist, während des gesamten Durchlauf des Mediums eine hohe Temperaturdifferenz zwischen dem zu kühlenden Medium und dem jeweiligen Durchlaufbereich in den Kühlereinheiten erzielt.
Die Merkmale der Unteransprüche werden in der Beschreibung in Verbindung mit ihren vorteilhaften Wirkungen erläutert.
Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1
einen erfindungsgemäßen Kühler,
Fig.2
eine abströmseitige Ansicht eines Kühlers mit U-förmig durchflossenen Leitungen,
Fig.3
einen erfindungsgemäßen Kühler in teilweise geschnittener perspektivischer Ansicht in einer hinsichtlich des Durchflusses der Kühlluft optimierten Ausführung.
In Fig. 1 ist ein luftgekühlter Kühler 1, vorzugsweise für zu kühlende Flüssigkeiten, mit mindestens zwei nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen mit Kühlereinheiten 2; 3 für zu kühlende Flüssigkeiten schematisiert dargestellt.
Erfindungsgemäß sind mindestens zwei nacheinander durchflossene Kühlereinheiten 2; 3 ohne wesentlichen direkten Wärmeübergang hintereinanderliegend angeordnet, dabei ist an der, von der Kühlluft zuerst beaufschlagten, vorderen Kühlereinheit 2 der Abfluss A2 für das zu kühlende Medium M angeordnet. Die von der Kühlluft nachfolgend beaufschlagte, hintere Kühlereinheit 3 weist den Zufluss Z3 für das zu kühlende Medium M auf. Es können auch mehrere hintere Kühlereinheiten 3 angewandt werden, dabei ist die letzte, aus der die erwärmte Kühlluft wieder ins Freie tritt, mit dem Zufluss Z3 versehen. Mit derartigen Anordnungen sind kompakte Kühler 1 mit kleiner Frontfläche und hoher Kühlleistung realisierbar, weil in den Kühlereinheiten 2; 3 grundsätzlich hohe Differenztemperaturen zwischen der Kühlluft KL und dem zu kühlenden Medium M wirksam sind.
Die Kühlereinheiten 2; 3 sind in einem den Kühler 1 bildenden Gehäuse 4 angeordnet, welches zwischen den Kühlereinheiten 2; 3 nur einen geringen Wärmeübergang zulässt und die Kühlluft KL zwischen den Kühleinheiten 2; 3 führt bzw. einschließt. Durch diese Ausführung weisen die Kühlereinheiten 2; 3 stark unterschiedliches Temperaturniveau auf.
Die Flussrichtung des zu kühlenden Mediums M in den hintereinanderliegend angeordneten und nacheinander durchflossenen Kühlereinheiten 2; 3 kann vorteilhaft gleichartig sein, nicht dargestellt. Die gegenüber liegenden Flächenbereiche der nacheinander von Kühlluft KL durchströmten angeordneten Kühlereinheiten 2; 3 weisen bei solcher Ausführung jeweils eine große Temperaturdifferenz auf.
In Fig. 3, siehe hierzu Einzelheiten E2 und E3, weist die hintere Kühlereinheit 3 einen größeren Durchflussquerschnitt für die bereits erwärmte Kühlluft auf als die vordere, direkt von Kühlluft beaufschlagte Kühlereinheit 2. Damit wird ein optimales Durchströmen beider Kühlereinheiten 2; 3 erzielt.
Auf Grund günstiger Abmessungen kann der luftgekühlter Kühler 1 mit seinem Zu-Z3 und Abfluss A2 des zu kühlenden Mediums M direkt an einem Aggregat angeschlossen sein. Damit ist es möglich, dass der Kühler 1 an einem Aggregat im Front- oder Heckbereich eines Fahrzeuges im oder nahe des Bereiches eines Radkastenausschnittes angeordnet und damit günstig mit Kühlluft beaufschlagt ist. Vorteilhaft sind die Kühlerelemente aus rohrförmigen oder flächigen, mit Luft beaufschlagten Kühlflächen versehenen Leitungen gebildet. Vorzugsweise ist das vordere Kühlerelement 2 in einer Richtung vom zu kühlenden Medium M durchflossenen. Auf diese Weise wird die höchste Temperatursenkung für das kühlende Medium M im vorderen Kühlerelement 2 erzielt.
Für günstige Strömungsführung des zu kühlenden Mediums M und das Erzielen großer Kühlflächen sowie Luftdurchtritte kann das vordere Kühlerelement und / oder das hintere Kühlerelement (3) einfach oder mehrfach U-förmig durchflossenen sein. Die mit Kühlflächen versehenem Leitungen sind dabei, an- oder abströmseitig gesehen, übereinander angeordnet. Siehe Fig. 2, sie zeigt die Ansicht des Kühlerelementes 3 entgegen der Strömung der Kühlluft KL in Fig. 1.
Bezugszeichen
1
Kühler
2
vordere Kühlereinheit
3
hintere Kühlereinheit
4
Gehäuse
KI
Kühlluft
A2
Abfluss des gekühlten Mediums
Z3
Zufluss des heißen Mediums
M
zu kühlendes Medium
E2
Durchflussquerschnitt der vorderen Kühlereinheit 2; E2 kleiner E3
E3
Durchflussquerschnitt der hinteren Kühlereinheit 3; E3 größer E2

Claims (9)

  1. Luftgekühlter Kühler mit nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen für zu kühlende Flüssigkeiten, wobei deren Kühlerelemente Anschlüsse zur Verbindung untereinander aufweisen,
    gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    mindestens zwei nacheinander vom zu kühlenden Medium (M) durchflossene Kühlereinheiten (2; 3) sind ohne wesentlichen direkten Wärmeübergang hintereinanderliegend angeordnet,
    die an der Anströmseite zuerst von der Kühlluft (KL) beaufschlagte vordere Kühlereinheit (2) weist den Abfluss (A2) für das zu kühlende Medium (M) und die von der Kühlluft (KL) letztlich beaufschlagte hintere Kühlereinheit (3) den Zufluss (Z3) für das zu kühlende Medium (M) auf.
  2. Luftgekühlter Kühler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die hintereinanderliegend angeordneten Kühlereinheiten (2; 3) in einem Gehäuse (4) einen Kühler (1) bildend angeordnet sind, wo bei das Gehäuse (4) zwischen den Kühlereinheiten (2; 3) einen geringen Wärmeübergang aufweist und die Kühlluft (KL) zwischen den Kühleinheiten (2; 3) führt bzw. einschließt.
  3. Luftgekühlter Kühler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Flussrichtung des zu kühlenden Mediums (M) in den hintereinanderliegend angeordneten und nacheinander durchflossenen Kühlereinheiten (2; 3) gleichartig ist.
  4. Luftgekühlter Kühler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Kühlereinheit (3) einen größeren Durchflussquerschnitt für die Kühlluft (KL) aufweist, als die vordere Kühlereinheit (2).
  5. Luftgekühlter Kühler nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (1) direkt an einem Aggregat mit seinem Zu- (Z3) und Abfluss (A3) des zu kühlenden Mediums (M) angeschlossen ist.
  6. Luftgekühlter Kühler nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlerelemente (2; 3) aus rohrförmigen oder flächigen, mit Kühlluft (KL) beaufschlagten Kühlflächen versehenen Leitungen gebildet sind.
  7. Luftgekühlter Kühler nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen des vorderen Kühlerelementes (2) in einer Richtung durchflossenen sind.
  8. Luftgekühlter Kühler nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Kühlerelement (2) und / oder hintere Kühlerelement (3) einfach oder mehrfach U-förmig durchflossene, mit Kühlflächen versehene Leitungen aufweist, die an- oder abströmseitig gesehen übereinander angeordnet sind.
  9. Luftgekühlter Kühler nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (1) an einem Aggregat im Front- oder Heckbereich eines Fahrzeuges im oder nahe des Bereiches eines Radkastenausschnittes angeordnet ist.
EP03024275A 2002-11-18 2003-10-23 Luftgekühlte Kühler mit nacheinander von Kühlluft durchströmten Kühlebenen Withdrawn EP1420221A3 (de)

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