EP3976971A1 - Kühler - Google Patents

Kühler

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EP3976971A1
EP3976971A1 EP20758096.0A EP20758096A EP3976971A1 EP 3976971 A1 EP3976971 A1 EP 3976971A1 EP 20758096 A EP20758096 A EP 20758096A EP 3976971 A1 EP3976971 A1 EP 3976971A1
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EP
European Patent Office
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fan
heat exchanger
housing
air
cooler
Prior art date
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EP20758096.0A
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EP3976971B1 (de
EP3976971C0 (de
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Thomas Euler-Rolle
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ALPVER VERMOEGENS- und LIEGENSCHAFTSVERWALTUNGS GmbH
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Individual
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Publication of EP3976971B1 publication Critical patent/EP3976971B1/de
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D19/002—Axial flow fans
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
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    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/501—Elasticity

Definitions

  • the invention relates to a cooler, comprising:
  • Fan housing which encloses a fan air flow space
  • Heat exchanger housing which encloses a heat exchanger air flow space
  • the heat exchanger housing connects essentially fluid-tight, the air guiding element made of a flexible,
  • rubber-elastic material is formed.
  • Cooling devices are used in the prior art for a wide variety of applications, for example as engine coolers.
  • a cooling system has become known from DE 10 2012 018 571 B3.
  • the cooling system has a fan for generating a cooling air flow and a heat exchanger for cooling a medium,
  • a connection channel for conveying cooling air to the heat exchanger is formed between the fan and the heat exchanger.
  • connection channel between heat exchanger and fan must be designed and dimensioned for the respective application. Accordingly, until now, suitable fans and heat exchanger housings had to be suitable for each size and shape of the respective fan and heat exchanger housing
  • the AT 515 865 Bl offers a solution to achieve greater variability in the modular production of fans. In order to avoid expensive injection-molded parts, this is
  • Fan housing made from a textile element.
  • Textile element has several textile segments arranged so as to overlap in the circumferential direction to form a
  • Air guiding jacket which surrounds the fan wheel.
  • a fan housing made of a flexible fabric is also known from US Pat. No. 2,198,420 A.
  • the distance between an opening in a floor and a ring surrounding a fan is bridged by the flexible fabric.
  • the fan housing should be made of flexible materials. In practice, however,
  • JP H 02 196 198 A discloses a radiator cover between a radiator inlet opening and a fan bracket.
  • the radiator cover is made of an elastic material.
  • CN 205 047 290 U relates to a cooler housing with a
  • Radiator frame a rubber ring and a mounting frame, wherein a cooling fan is arranged inside the radiator frame.
  • the cooler frame is made of plastic that
  • Rubber ring made of flexible, rubber-elastic material and the
  • Mounting frame made of sheet steel.
  • the top of the rubber ring is fastened in the groove of the mounting frame.
  • the mounting frame is connected to the engine block using combination screws.
  • rubber-elastic material known for example from documents, which create simple assembly conditions through their design.
  • the object of the present invention is to eliminate or at least alleviate at least individual disadvantages of the prior art.
  • the invention is therefore particularly aimed at a cooler
  • a further aim of the invention is to improve the flow conditions between the fan and the heat exchanger and / or to reduce the development of noise during operation of the cooler.
  • the air guiding element is formed from a flexible, in particular rubber-elastic, material.
  • the air guiding element Due to the flexible, in particular rubber-elastic, design of the air guiding element, the air guiding element can be structurally simple, but nevertheless stable and durable
  • Fan housing and the heat exchanger air flow space of the heat exchanger housing can be achieved.
  • the air guiding element guides the air flow in the axial direction (based on the
  • the air guide element extends from a heat exchanger air outlet opening of the heat exchanger to a fan air inlet opening of the fan.
  • the air flow can also be directed in the opposite direction, so that the heat exchanger air outlet opening of the heat exchanger is designed as a heat exchanger air inlet opening and the fan air inlet opening of the fan is designed as a fan air outlet opening.
  • Air guiding element can be attached in a particularly simple manner
  • the air guiding element is so flexible, i. essentially freely deformable, so that an adaptation of the transition from the fan housing to the heat exchanger housing is significantly facilitated.
  • the flexible configuration of the air guiding element is intended to mean that the air guiding element can be bent over, folded or otherwise deformed in all directions like a dog.
  • the use of a rubber-elastic material for the air guiding element is particularly advantageous, as a result of which, on the one hand, a high
  • Air guiding element can be achieved because a continuous, flow-optimized transition between different
  • Air guiding element has a low tendency to wear, even in a damp environment. It is particularly advantageous that the flexible, in particular rubber-elastic, material of the
  • Air guide element can absorb and dampen mechanical vibrations of the fan. This advantageously results in a particularly low level during operation of the cooler
  • the inner surface has a rubber-elastic effect
  • Air guiding elements when impacting for example
  • the fan housing and the heat exchanger housing are essentially rigid, i. dimensionally stable, designed and therefore much less easily deformed compared to the air guiding element.
  • One aspect of the invention is therefore that which is surprising
  • Heat exchanger housing through flexible materials for
  • Variability of the cooler can be increased without impairing the stability of the cooler.
  • At least one rigid connection between the fan housing and the heat exchanger housing is provided according to the invention.
  • the fan housing and the heat exchanger housing can thus be held in the predetermined position relative to one another by the rigid connection, regardless of the operating loads.
  • the rigid connection enables the flexible air guiding element to be comparatively long
  • the fan can be a fan wheel with attached fan blades and a motor for
  • Fan housing a fan air inlet opening with a first cross section and the heat exchanger housing a
  • Heat exchanger air outlet opening with a second cross section the first cross section from the second cross section
  • the assembly consisting of the
  • Air guiding element through appropriate expansion of the flexible air guiding element for different cross-sectional dimensions and / or cross-sectional geometries of the fan or
  • Heat exchanger are designed. For example, an air inlet opening of the fan with a comparatively small cross-sectional area can thus be combined with an air outlet opening of the heat exchanger with a comparatively larger one
  • Cross-sectional area be connected via the same air guiding element as with two equally large cross-sectional areas of the air inlet and air outlet opening.
  • the heat exchanger housing preferably has a flange, in particular essentially square, protruding in the direction of the fan housing, to which one end of the flexible air guiding element is fastened.
  • One end of the flexible air guiding element is preferably slipped over the outside of the flange.
  • the flange is essentially rectangular, in particular essentially square, with rounded corners being able to be provided. The flange encloses the air outlet opening of the heat exchanger.
  • the fan can have a fastening flange, in particular with a circular cross section, to which the other end of the flexible air guiding element is attached.
  • the rigid connection between the fan housing and the heat exchanger housing has a rod, in particular a threaded rod.
  • the rod preferably extends essentially parallel to the central axis of the fan air inlet opening.
  • the heat exchanger housing can have protruding ear parts on which the one ends of the rods are arranged.
  • the other ends of the rods are preferably at corner areas
  • the central axis of the fan air inlet opening of the fan housing is arranged offset in the radial direction to the central axis of the heat exchanger air outlet opening of the heat exchanger housing. This design enables a particularly flexible arrangement of the fan housing relative to the
  • Heat exchanger housing For example, the
  • the air guiding element is preferably electrically conductive. This counteracts possible spark formation, which can arise from the contact between sucked-in particles, such as dust particles, and the inner surface of the air guiding element. Accordingly, the cooler according to the invention can also be compulsorily
  • the material of the air guiding element is a conductive rubber.
  • the conductive rubber of the rubber-elastic air guiding jacket has a mixture of at least one elastomer and at least one electrically conductive metal and / or an electrically conductive alloy of two or more metals.
  • the electrically conductive metals and / or the electrically conductive alloys are incorporated into the elastomer in the form of particles and / or wires.
  • the combination of at least one of: silicone, fluorosilicone, ethylene-propylene-diene rubber or neoprene and at least one of: Monel, is particularly suitable for the production of conductive rubber
  • FIG. 1 schematically shows a perspective view of a
  • Air guiding element connects a rigid fan housing with a rigid heat exchanger housing.
  • Fig. 2 schematically shows a perspective view of the
  • Air guiding element has been removed to provide a better view of a
  • Fig. 3 is a side view of another according to the invention.
  • Fan housing is smaller than the heat exchanger air outlet opening of the heat exchanger housing and the
  • Coincide heat exchanger air outlet opening. 4 shows a sectional view of a further cooler according to the invention, in which the fan air inlet opening of the fan housing has a larger radius than the height of the
  • Has heat exchanger air outlet opening of the heat exchanger housing and the central axes of the fan air inlet opening and the heat exchanger air outlet opening are radially offset from one another.
  • a cooler 1 is shown with an air guide element 2, which has a fan housing 4 with a
  • Heat exchanger housing 6 connects.
  • the fan housing 4 surrounds a fan element 3 which generates an air flow.
  • the heat exchanger housing 6 surrounds a heat exchanger 5, in which a medium to be cooled by the air flow of the
  • Fan element 3 is cooled.
  • the fan housing 4 has a fan air inlet opening 7 and a fan air outlet opening 8, which delimit a fan air flow space 9 on both sides.
  • Heat exchanger housing 6 encloses a heat exchanger air flow space 12 between a heat exchanger air inlet opening 10 and a heat exchanger air outlet opening 11.
  • the air guiding element 2 is essentially flexible, in particular rubber-elastic, whereas the
  • Essentially rigid, i.e. dimensionally stable, are.
  • the fan air inlet opening 7 of the fan housing 4 and the second air outlet opening 11 of the heat exchanger housing 6 are connected to one another in an essentially fluid-tight manner by the flexible air guiding element 2.
  • the fan air inlet opening 7 of the fan housing 4 has an im
  • Essentially circular cross-section and the heat exchanger air outlet opening 11 has an essentially rectangular, here essentially square, cross-section.
  • One end of the flexible air guide element 2 is on a substantially square, the heat exchanger
  • Flange 19 surrounding the air outlet opening 11 is turned up.
  • the other end of the flexible air guiding element 2 is fastened to a fastening flange 13 of the fan housing 4.
  • the fastening flange 13 is designed to be essentially cylindrical, corresponding to the fan air inlet opening 7.
  • the cooler 1 has four rigid ones
  • Threaded rods 14 are provided.
  • the heat exchanger housing 6 has ear parts 15 protruding from the flange 19 for receiving the one ends of the threaded rods 14. The other ends of the
  • Threaded rods 14 are preferably attached to the corner areas 16 of a square retaining plate of the fan housing 4.
  • the heat exchanger housing 6 has a number of cooling elements 17 in the interior of the air flow space 12. In the embodiment shown, several are parallel to one another
  • the fan housing 4 can have an air-permeable protective cover.
  • Fig. 3 shows a cooler 1, in which the central axis Ml of the fan air inlet opening 7 with the central axis M2 of the
  • Heat exchanger air outlet opening 11 collapses.
  • FIG. 4 shows a cooler 1 in which the central axis M1 of the fan air inlet opening 7 is offset in the radial direction to the central axis M2 of the heat exchanger air outlet opening 11. Due to the offset of the two central axes Ml, M2, the air guiding element 2 is in relation to the respective central axis Ml, M2 designed as an asymmetrical body of revolution. Starting from the flange 19 on the heat exchanger housing, the flexible air guiding element 2 expands in the direction of the fastening flange 13 with respect to the central axis M2.

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Abstract

Kühler (1), aufweisend: einen Ventilator mit einem im Wesentlichen starren Ventilatorgehäuse (4), welches einen Ventilator-Luftströmungsraum (9) einschließt, einen Wärmetauscher mit einem im Wesentlichen starren Wärmetauschergehäuse (6), welches einen Wärmetauscher-Luftströmungsraum (12) einschließt, und ein Luftführungselement (2), welches den Ventilator-Luftströmungsraum (9) innerhalb des Ventilatorgehäuses (4) mit dem Wärmetauscher-Luftströmungsraum (12) innerhalb des Wärmetauschergehäuses (6) im Wesentlichen fluiddicht verbindet, wobei das Luftführungselement (2) aus einem flexiblen, insbesondere gummielastischen, Material gebildet ist, wobei zumindest eine starre Verbindung (14) zwischen dem Ventilatorgehäuse (4) und dem Wärmetauschergehäuse (6) vorgesehen ist.

Description

Kühler
Die Erfindung betrifft einen Kühler, aufweisend:
- einen Ventilator mit einem im Wesentlichen starren
Ventilatorgehäuse, welches einen Ventilator- Luftströmungsraum einschließt,
- einen Wärmetauscher mit einem im Wesentlichen starren
Wärmetauschergehäuse, welches einen Wärmetauscher- Luftströmungsraum einschließt, und
- ein Luftführungselement, welches den Ventilator- Luftströmungsraum innerhalb des Ventilatorgehäuses mit dem Wärmetauscher-Luftströmungsraum innerhalb des
Wärmetauschergehäuses im Wesentlichen fluiddicht verbindet, wobei das Luftführungselement aus einem flexiblen,
insbesondere gummielastischen, Material gebildet ist.
Kühlvorrichtungen werden im Stand der Technik für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise als Motorkühler, verwendet. Aus der DE 10 2012 018 571 B3 ist eine Kühlanlage bekannt geworden. Die Kühlanlage weist einen Lüfter zur Erzeugung eines Kühlluftstroms und einen Wärmetauscher zur Abkühlung eines Mediums,
beispielsweise Kühlwasser, mit Hilfe des Kühlluftstroms auf. Zwischen Lüfter und Wärmetauscher ist ein Verbindungskanal zum Fördern von Kühlluft zum Wärmetauscher ausgebildet.
Diese Ausführung von Kühlern hat sich zwar grundsätzlich
bewährt, bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass der
Verbindungskanal zwischen Wärmetauscher und Lüfter für den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt und dimensioniert werden muss. Demnach mussten bisher für jede Baugröße und Form des jeweiligen Lüfter- und Wärmetauschergehäuses passende
Verbindungskanäle vorgesehen werden, welche jedoch
nachteiligerweise mit hohen Fertigungs- und Planungskosten einhergehen. Nicht optimal sind weiters die
Strömungsverhältnisse in dem bekannten Verbindungskanal. Weiters besteht Verbesserungsbedarf hinsichtlich der
Geräuschentwicklung .
Einen Lösungsansatz zur Erzielung einer höheren Variabilität bei der modularen Fertigung von Lüftern bietet beispielsweise das AT 515 865 Bl. Um teure Spritzgussteile zu vermeiden, wird das
Lüftergehäuse aus einem Textilelement gefertigt. Das
Textilelement weist mehrere in Umfangsrichtung überlappend angeordnete Textilsegmente zur Ausbildung eines
Luftführungsmantels auf, welcher das Lüfterrad umgibt.
Durch die US 2,198,420 A ist ebenfalls ein Lüftergehäuse aus einem flexiblen Gewebe bekannt. Dabei wird der Abstand zwischen einer Öffnung in einer Geschossdecke und einem einen Lüfter umgebenden Ring durch das flexible Gewebe überbrückt.
Bei diesen Ansätzen soll also das Lüftergehäuse aus flexiblen Materialien gefertigt werden. In der Praxis können jedoch
erhebliche Stabilitätsprobleme auftreten. Keines dieser beiden Dokumente offenbart die Verwendung eines Wärmetauschers und demnach auch keine Verbindung zwischen einem Ventilatorgehäuse und einem Wärmetauschergehäuse.
DE 10 2017 200 222 Al betrifft eine Kühlvorrichtung für
Kraftfahrzeugmotoren mit einem Wärmetauscher und einem Lüfterrad, welche durch Lüfterzargen aus gummielastischem Material miteinander verbunden sind. Bei diesem Stand der Technik kann der flexible Verbindungsabschnitt nur eine kurze axiale Erstreckung aufweisen, um den Belastungen im Betrieb - einschließlich der Schwingungen - gerade noch standhalten zu können.
JP H 02 196 198 A offenbart eine Kühlerabdeckung zwischen einer Kühlereinlassöffnung und einer Gebläsehalterung. Die
Kühlerabdeckung ist aus einem elastischen Material gefertigt.
CN 205 047 290 U betrifft ein Kühlergehäuse mit einem
Kühlerrahmen, einem Gummiring und einem Befestigungsrahmen, wobei ein Kühlgebläse im Inneren des Kühlerrahmens angeordnet ist. Der Kühlerrahmen ist aus Kunststoff gefertigt, der
Gummiring aus flexiblem, gummielastischen Material und der
Befestigungsrahmen aus Stahlblech. Die Oberseite des Gummirings ist in der Nut des Befestigungsrahmens befestigt. Der
Befestigungsrahmen wird mittels Kombinationsschrauben mit dem Motorblock verbunden.
Außerdem sind im Stand der Technik, vgl. DE 40 15 259 Al, US 4 774 911 A und CN 104 747 266 A, Lüfterummantelungen sowie
Manschetten für Lüfter, Kühlergebläse oder dergl . aus
gummielastischem Material beispielsweise aus Dokumenten bekannt, die durch deren Ausgestaltung einfache Montagebedingungen schaffen .
US 2017 275 458 Al offenbart die Anwendung von
Polyamidharzzusammensetzungen für die Herstellung von
Kühlergehäusen, wobei diese Zusammensetzungen leitfähige
Additive enthalten können.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik zu beheben bzw. zumindest zu lindern. Die Erfindung setzt sich daher insbesondere zum Ziel, einen Kühler der
eingangsangeführten Art zu schaffen, bei welchem mit geringem konstruktiven Aufwand eine fluiddichte Verbindung
unterschiedlicher Ventilator- und Wärmetauschergehäuse erzielt werden soll. Weiters setzt sich die Erfindung zum Ziel, die Strömungsverhältnisse zwischen dem Lüfter und dem Wärmetauscher zu verbessern und/oder die Geräuschentwicklung im Betrieb des Kühlers zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch einen Kühler mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den
abhängigen Ansprüchen angegeben. Demnach ist das Luftführungselement aus einem flexiblen, insbesondere gummielastischen, Material gebildet.
Das Luftführungselement kann durch die flexible, insbesondere gummielastische, Ausgestaltung des Luftführungselements eine konstruktiv einfache, aber dennoch stabile und dauerhafte
Verbindung zwischen dem Ventilator-Luftströmungsraum des
Ventilatorgehäuses und dem Wärmetauscher-Luftströmungsraum des Wärmetauschergehäuses erzielt werden. Das Luftführungselement führt den Luftstrom in axialer Richtung (bezogen auf die
Mittelachse des Ventilators) zwischen dem Ventilator- Luftströmungsraum des Ventilatorgehäuses und dem Wärmetausche- Luftströmungsraum des Wärmetauschergehäuses. Zu diesem Zweck erstreckt sich das Luftführungselement von einer Wärmetauscher- Luftauslassöffnung des Wärmetauschers bis zu einer Ventilator- Lufteinlassöffnung des Ventilators. Je nach Anwendung kann der Luftstrom auch in die entgegengesetzte Richtung geführt sein, so dass die Wärmetauscher-Luftauslassöffnung des Wärmetauschers als Wärmetauscher-Lufteinlassöffnung und die Ventilator- Lufteinlassöffnung des Ventilators als Ventilator- Luftauslassöffnung ausgebildet ist. Das flexible
Luftführungselement kann auf besonders einfache Weise an
unterschiedliche Einbausituationen angepasst werden. Anders als die Spritzguss- oder Blechteile von Teilen des Standes der
Technik ist das Luftführungselement derart biegsam, d.h. im Wesentlichen frei verformbar, dass eine Anpassung des Übergangs vom Ventilatorgehäuse zum Wärmetauschergehäuse wesentlich erleichtert wird. Für die Zwecke dieser Offenbarung soll die flexible Ausgestaltung des Luftführungselements bedeuten, dass das Luftführungselement hündisch umgebogen, gefaltet oder auf andere Weise in alle Richtungen verformt werden kann. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines gummielastischen Materials für das Luftführungselement, wodurch einerseits eine hohe
Reißfestigkeit und andererseits eine besonders wirksame
Luftundurchlässigkeit erzielt. Vorteilhaft ist weiters, dass günstige Strömungsverhältnisse innerhalb des
Luftführungselements erzielt werden, weil ein kontinuierlicher, strömungsoptimierter Übergang zwischen unterschiedlichen
Gehäuseformen des Ventilator- und Wärmetauschergehäuses
geschaffen werden kann. Darüber hinaus weist das
Luftführungselement eine geringe Verschleißneigung, auch in feuchter Umgebung, auf. Besonders vorteilhaft ist, dass das flexible, insbesondere gummielastische, Material des
Luftführungselements mechanische Vibrationen des Ventilators aufnehmen und dämpfen kann. Dadurch kommt es im Betrieb des Kühlers vorteilhafterweise zu einer besonders geringen
Lärmentwicklung. Anders als bei Spritzguss- oder Blechteilen wirkt die Innenoberfläche der gummielastischen
Luftführungselemente beim Auftreffen von beispielsweise
Staubpartikeln schalldämmend. Durch die Wahl einer dickeren Wandstärke des Luftführungselements kann so eine zusätzliche Schalldämmung erzielt werden. Demgegenüber sind das
Ventilatorgehäuse und das Wärmetauschergehäuse im Wesentlichen starr, d.h. formstabil, ausgebildet und daher im Vergleich zum Luftführungselement um ein Vielfaches weniger leicht verformbar. Einem Aspekt der Erfindung liegt daher die überraschende
Erkenntnis zugrunde, nicht das Ventilator- bzw. das
Wärmetauschergehäuse durch flexible Materialien für
unterschiedliche Einsatzzwecke auszubilden, sondern die starre Ausführung des Ventilator- und Wärmetauschergehäuses
beizubehalten und lediglich das dazwischen angeordnete
Luftführungselement flexibel zu gestalten. Somit kann die
Variabilität des Kühlers erhöht werden, ohne die Stabilität des Kühlers zu beeinträchtigen.
Um den im Betrieb des Kühlers auftretenden Belastungen dauerhaft standzuhalten und das Ventilatorgehäuse in der
bestimmungsgemäßen Position zum Wärmetauschergehäuse zu halten, ist erfindungsgemäß zumindest eine starre Verbindung zwischen dem Ventilatorgehäuse und dem Wärmetauschergehäuse vorgesehen. Somit können das Ventilatorgehäuse und das Wärmetauschergehäuse durch die starre Verbindung unabhängig von den Betriebslasten in der vorgegebenen Stellung zueinander gehalten werden.
Vorteilhafterweise ermöglicht es die starre Verbindung, das flexible Luftführungselement vergleichsweise lang
auszugestalten, wodurch eine noch höhere Anpassungsfähigkeit erzielt wird und zudem auch die Strömungseigenschaften deutlich verbessert werden.
Je nach Ausführung kann der Ventilator ein Ventilatorrad mit daran angebrachten Ventilatorschaufeln und einen Motor zum
Antrieb des Ventilatorrades aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das
Ventilatorgehäuse eine Ventilator-Lufteinlassöffnung mit einem ersten Querschnitt und das Wärmetauschergehäuse eine
Wärmetauscher-Luftauslassöffnung mit einem zweiten Querschnitt auf, wobei der erste Querschnitt vom zweiten Querschnitt
verschieden ist.
Vorteilhafterweise kann so die Baugruppe bestehend aus dem
Ventilatorgehäuse, dem Wärmetauschergehäuse und dem
Luftführungselement durch entsprechende Dehnung des flexiblen Luftführungselements für verschiedene Querschnittsdimensionen und/oder Querschnittsgeometrien des Ventilators bzw.
Wärmetauschers ausgelegt werden. Beispielsweise kann so eine Lufteinlassöffnung des Ventilators mit einer vergleichsweise kleinen Querschnittsfläche mit einer Luftauslassöffnung des Wärmetauschers mit einer vergleichsweise größeren
Querschnittsfläche über das gleiche Luftführungselement wie bei zwei gleich großen Querschnittsflächen von Lufteinlass- und Luftauslassöffnung verbunden sein. Durch die variable
Verwendbarkeit können Kosteneinsparungen erzielt werden, wobei auf die Fertigung verschiedener Spritzguss- oder Blechteilen für die unterschiedlichen Luftführungselemente verzichtet werden kann . Hinsichtlich einer fertigungstechnisch einfachen und
kostengünstigen Herstellung ist der erste Querschnitt
vorzugsweise im Wesentlichen kreisförmig und/oder der zweite Querschnitt vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig,
insbesondere im Wesentlichen quadratisch.
Die unterschiedlichen Geometrien der jeweiligen
Luftströmungsräume bewirken neben der einfachen und
kostengünstigen Herstellung eine hervorragende Luftführung innerhalb des Luftführungselements . Durch das flexible,
vorzugsweise gummielastische, Luftführungselement kann auf einfache Art und Weise ein flexibler und fließender Übergang zwischen den unterschiedlichen Querschnitten erzielt werden. Dadurch wird die Leistung des Kühlers erhöht. Weiters wird die Geräuschentwicklung reduziert.
Das Wärmetauschergehäuse weist bevorzugt einen in Richtung des Ventilatorgehäuses vorstehenden, insbesondere im Wesentlichen quadratischen, Flansch auf, an dem das eine Ende des flexiblen Luftführungselements befestigt ist. Bevorzugt ist das eine Ende des flexiblen Luftführungselements über die Außenseite des Flansches gestülpt. In einer bevorzugten Ausführung ist der Flansch im Wesentlichen rechteckig, insbesondere im Wesentlichen quadratisch, wobei abgerundete Ecken vorgesehen sein können. Der Flansch schließt die Luftaustrittsöffnung des Wärmetauschers ein .
Entsprechend kann der Ventilator einen Befestigungsflansch, insbesondere mit kreisförmigem Querschnitt aufweisen, an welchem das andere Ende des flexiblen Luftführungselements angebracht ist .
Bei einer konstruktiv einfachen, stabilen und mit geringem
Aufwand montierbaren Ausführungsform weist die starre Verbindung zwischen dem Ventilatorgehäuse und dem Wärmetauschergehäuse eine Stange, insbesondere eine Gewindestange auf. Bevorzugt erstreckt sich die Stange im Wesentlichen parallel zur Mittelachse der Ventilator-Lufteinlassöffnung.
Bevorzugt sind mehrere, insbesondere vier, Stangen parallel zueinander zwischen dem Ventilatorgehäuse und dem
Wärmetauschergehäuse angeordnet. Der Flansch des
Wärmetauschergehäuse kann abstehende Ohrenteile aufweisen, an denen die einen Enden der Stangen angeordnet sind. Die anderen Enden der Stangen sind bevorzugt an Eckbereichen einer
quadratischen Halteplatte des Ventilatorgehäuses befestigt.
Zur Optimierung der Strömungsverhältnisse kann es günstig sein, wenn die Mittelachse der Ventilator-Lufteinlassöffnung des Ventilatorgehäuses in radialer Richtung versetzt zur Mittelachse der Wärmetauscher-Luftauslassöffnung des Wärmetauschergehäuses angeordnet ist. Diese Ausführung ermöglicht eine besonders flexible Anordnung des Ventilatorgehäuses gegenüber dem
Wärmetauschergehäuses. Beispielsweise eignet sich der
erfindungsgemäße Kühler in vorteilhafter Weise für die
Verwendung als Motorkühler in engen und verwinkelten Motorräumen eines Kraftfahrzeuges.
Um elektrostatische Aufladungen innerhalb des
Luftführungselements zu vermeiden, ist das Luftführungselement bevorzugt elektrisch leitfähig. Dadurch wird einer möglichen Funkenbildung entgegengewirkt, die durch den Kontakt zwischen angesaugten Teilchen, wie beispielsweise Staubpartikel und der Innenoberfläche des Luftführungselements entstehen kann. Demnach lässt sich der erfindungsgemäße Kühler auch in zwingend
explosionssicheren Umgebungen verwenden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Material des Luftführungselements ein leitfähiger Gummi. Beispielsweise weist der leitfähige Gummi des gummielastischen Luftführungsmantels eine Mischung aus mindestens einem Elastomer und mindestens einem elektrisch leitenden Metall und/oder einer elektrisch leitenden Legierung aus zwei oder mehreren Metallen auf. Die elektrisch leitenden Metalle und/oder die elektrisch leitenden Legierungen sind dabei in Form von Partikeln und/oder Drähten in das Elastomer eingearbeitet. Besonders gut für die Herstellung von leitfähigem Gummi eignet sich die Kombination aus mindestens einem von: Silkon, Fluorosilikon, Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk oder Neopren und mindestens einem von: Monel,
Aluminium, Silber-Aluminium, Silber-Glas, Silber-Kupfer oder Nickel-Graphit .
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen in der
Zeichnung :
Fig. 1 schematisch eine schaubildliche Ansicht eines
erfindungsgemäßen Kühlers, bei dem ein flexibles
Luftführungselement ein starres Ventilatorgehäuse mit einem starren Wärmetauschergehäuse verbindet.
Fig. 2 schematisch eine schaubildliche Ansicht des
erfindungsgemäßen Kühlers, bei dem das flexible
Luftführungselement entfernt wurde, um die Sicht auf eine
Ventilator-Lufteinlassöffnung des Ventilatorgehäuses und eine Wärmetauscher-Luftauslassöffnung des Wärmetauschergehäuse freizugegeben .
Fig. 3 eine Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Kühlers, bei welchem die Ventilator-Lufteinlassöffnung des
Ventilatorgehäuse kleiner als die Wärmetauscher- Luftauslassöffnung des Wärmetauschergehäuse ist und die
Mittelachsen der Ventilator-Lufteinlassöffnung und der
Wärmetauseher-Luftauslassöffnung zusammenfallen . Fig. 4 eine Schnittansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Kühlers, bei welchem die Ventilator-Lufteinlassöffnung des Ventilatorgehäuse einen größeren Radius als die Höhe der
Wärmetauscher-Luftauslassöffnung des Wärmetauschergehäuse hat und die Mittelachsen der Ventilator-Lufteinlassöffnung und der Wärmetauscher-Luftauslassöffnung radial zueinander versetzt sind .
In Fig. 1 ist ein Kühler 1 mit einem Luftführungselement 2 gezeigt, das ein Ventilatorgehäuse 4 mit einem
Wärmetauschergehäuse 6 verbindet. Das Ventilatorgehäuse 4 umgibt ein Ventilatorelement 3, welches eine Luftströmung erzeugt. Das Wärmetauschergehäuse 6 umgibt einen Wärmetauscher 5, in welchem ein zu kühlendes Medium durch die Luftströmung des
Ventilatorelements 3 gekühlt wird. Das Ventilatorgehäuse 4 weist eine Ventilator-Lufteinlassöffnung 7 und eine Ventilator- Luftauslassöffnung 8 auf, welche einen Ventilator- Luftströmungsraum 9 beidseitig begrenzen. Das
Wärmetauschergehäuse 6 schließt zwischen einer Wärmetauscher- Lufteinlassöffnung 10 und einer Wärmetauscher-Luftauslassöffnung 11 einen Wärmetauscher-Luftströmungsraum 12 ein.
Erfindungsgemäß ist das Luftführungselement 2 im Wesentlichen flexibel, insbesondere gummielastisch, wohingegen das
Wärmetauschergehäuse 6 und das Ventilatorgehäuse 4 im
Wesentlichen starr, d.h. formstabil, sind. Die Ventilator- Lufteinlassöffnung 7 des Ventilatorgehäuse 4 und die zweite Luftauslassöffnung 11 des Wärmetauschergehäuse 6 sind durch das flexible Luftführungselement 2 im Wesentlichen fluiddicht miteinander verbunden.
In der gezeigten Ausführung weist die Ventilator- Lufteinlassöffnung 7 des Ventilatorgehäuses 4 einen im
Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und die Wärmetauscher- Luftauslassöffnung 11 einen im Wesentlichen rechteckigen, hier im Wesentlichen quadratischen, Querschnitt auf. Das eine Ende des flexiblen Luftführungselements 2 ist auf einen im Wesentlichen quadratischen, die Wärmetauscher-
Luftaustrittsöffnung 11 umgebenden Flansch 19 aufgestülpt. Das andere Ende des flexiblen Luftführungselements 2 ist an einem Befestigungsflansch 13 des Ventilatorgehäuses 4 befestigt. Der Befestigungsflansch 13 ist entsprechend der Ventilator- Lufteintrittsöffnung 7 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
In der gezeigten Ausführung weist der Kühler 1 vier starre
Verbindungen 14 zwischen dem Ventilatorgehäuse 4 und dem
Wärmetauschergehäuse 6 auf. Als starre Verbindungen sind
Gewindestangen 14 vorgesehen. Das Wärmetauschergehäuse 6 weist zur Aufnahme der einen Enden der Gewindestangen 14 vom Flansch 19 abstehende Ohrenteile 15 auf. Die anderen Enden der
Gewindestangen 14 sind bevorzugt an den Eckbereichen 16 einer quadratischen Halteplatte des Ventilatorgehäuses 4 befestigt.
Wie aus Fig. 2 (ohne Darstellung des Luftführungselements 2) ersichtlich, weist das Wärmetauschergehäuse 6 im Inneren des Luftströmungsraum 12 eine Reihe von Kühlelementen 17 auf. In der gezeigten Ausführung sind mehrere parallel zueinander
angeordnete Leitungen 17 für ein zu kühlendes Fluid vorgesehen. Die Leitungen 17 erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zu der Luftströmung, mit welcher das Fluid abgekühlt wird. Das Ventilatorgehäuse 4 kann eine luftdurchlässige Schutzabdeckung aufweisen .
Fig. 3 zeigt einen Kühler 1, bei dem die Mittelachse Ml der Ventilator-Lufteinlassöffnung 7 mit der Mittelachse M2 der
Wärmetauscher-Luftauslassöffnung 11 zusammenfällt.
In Fig. 4 ist ein Kühler 1 gezeigt, bei dem die Mittelachse Ml der Ventilator-Lufteinlassöffnung 7 in radialer Richtung zur Mittelachse M2 der Wärmetauscher-Luftauslassöffnung 11 versetzt ist. Durch den Versatz der beiden Mittelachsen Ml, M2 ist das Luftführungselement 2 in Bezug auf die jeweilige Mittelachse Ml, M2 als asymmetrischer Rotationskörper ausgebildet. Das flexible Luftführungselement 2 weitet sich ausgehend vom Flansch 19 am Wärmetauschergehäuse in Richtung des Befestigungsflansches 13 in Bezug auf die Mittelachse M2.

Claims

Patentansprüche :
1. Kühler (1), aufweisend:
- einen Ventilator mit einem im Wesentlichen starren
Ventilatorgehäuse (4), welches einen Ventilator- Luftströmungsraum (9) einschließt,
- einen Wärmetauscher mit einem im Wesentlichen starren
Wärmetauschergehäuse (6), welches einen Wärmetauscher- Luftströmungsraum (12) einschließt, und
- ein Luftführungselement (2), welches den Ventilator- Luftströmungsraum (9) innerhalb des Ventilatorgehäuses (4) mit dem Wärmetauscher-Luftströmungsraum (12) innerhalb des Wärmetauschergehäuses (6) im Wesentlichen fluiddicht verbindet,
- wobei das Luftführungselement (2) aus einem flexiblen,
insbesondere gummielastischen, Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine starre Verbindung (14) zwischen dem Ventilatorgehäuse (4) und dem
Wärmetauschergehäuse (6) vorgesehen ist.
2. Kühler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilatorgehäuse (4) eine Ventilator-Lufteinlassöffnung (7) mit einem ersten Querschnitt und das Wärmetauschergehäuse (6) eine Wärmetauscher-Luftauslassöffnung (11) mit einem zweiten
Querschnitt aufweist, wobei der erste Querschnitt vom zweiten Querschnitt verschieden ist.
3. Kühler (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig und/oder dass der zweite Querschnitt im Wesentlichen rechteckig, insbesondere im Wesentlichen quadratisch, ist.
4. Kühler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Wärmetauschergehäuse (6) einen in
Richtung des Ventilatorgehäuses (4) vorstehenden, insbesondere im Wesentlichen quadratischen, Flansch (19) aufweist, an dem das eine Ende des flexiblen Luftführungselements befestigt ist.
5. Kühler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die starre Verbindung (14) zwischen dem Ventilatorgehäuse (4) und dem Wärmetauschergehäuse (6) eine Stange, insbesondere eine Gewindestange, aufweist.
6. Kühler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mittelachse (Ml) der Ventilator- Lufteinlassöffnung (7) des Ventilatorgehäuses (4) in radialer Richtung versetzt zur Mittelachse (M2) der Wärmetauscher- Luftauslassöffnung (11) des Wärmetauschergehäuses (6) angeordnet ist .
7. Kühler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das Luftführungselement (2) elektrisch leitfähig ist.
8. Kühler (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Luftführungselements (2) ein leitfähiger Gummi ist.
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