NO883577L

NO883577L - COMBUSTION ENGINE RADIATOR.

Info

Publication number: NO883577L
Application number: NO883577A
Authority: NO
Inventors: Igor Moisseeff
Original assignee: Moisseeff Advanced Technology
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1988-09-29
Also published as: NO883577D0

Description

Oppfinnelsen gjelder en varmeveksler av det slaget som er angitt i innledningen til patentkrav 1, særlig for bruk som radiator for kjøling av kjølevannet i en forbrenningsmotor. The invention relates to a heat exchanger of the type specified in the introduction to patent claim 1, in particular for use as a radiator for cooling the cooling water in an internal combustion engine.

Radiatorer for forbrenningsmotorer brukt på motorkjøretøyer er vanligvis plassert foran på kjøretøyet, hvor en luftstrøm bringes til å strømme gjennom radiatoren, idet denne luftstrømmen blir forsterket av ei eller flere vifter. Radiatoren omfatter vanligvis en øvre topptank og en nedre bunntank, idet tankene er forbundet med vertikale rør påmontert vinger, hvor vannet, som strømmer fra den øvre til den nedre tanken blir kjølt av luftstrømmen over vingene over rørene. Radiators for internal combustion engines used on motor vehicles are usually located at the front of the vehicle, where a stream of air is caused to flow through the radiator, this stream of air being amplified by one or more fans. The radiator usually comprises an upper top tank and a lower bottom tank, the tanks being connected by vertical pipes mounted on wings, where the water flowing from the upper to the lower tank is cooled by the air flow over the wings above the pipes.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å forbedre en slik varmeveksler eller radiator ved å gjøre den mindre og fjerne behovet for plassering foran i kjøretøyet, slik at radiatoren ikke i særlig grad begrenser den aerodynamiske formen på kjøretøyets front. The main purpose of the invention is to improve such a heat exchanger or radiator by making it smaller and removing the need for placement at the front of the vehicle, so that the radiator does not particularly limit the aerodynamic shape of the front of the vehicle.

Et formål er derfor å skape en radiator eller varmeveksler som kan plasseres hvor som helst i motorrommet og hvor den utgående luftstrømmen eventuelt kan føres direkte inn i det indre av kjøretøyet for oppvarming av dette. One purpose is therefore to create a radiator or heat exchanger that can be placed anywhere in the engine compartment and where the outgoing air flow can possibly be led directly into the interior of the vehicle for heating it.

Dette kan i samsvar med oppfinnelsen oppnås ved å utforme varmeveksleren som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1. This can be achieved in accordance with the invention by designing the heat exchanger as stated in the characterizing part of patent claim 1.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er Further advantageous features of the invention are

angitt i de øvrige patentkravene.stated in the other patent claims.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor The invention will be described in more detail below with reference to the drawings, where

fig. 1 viser et planriss av en utførelsesform av oppfinnelsen, idet enkelte deler er skåret bort for å gi bedre klarhet, fig. 1 shows a plan view of an embodiment of the invention, with certain parts cut away to provide better clarity,

fig. 2 viser et skjematisk tverrsnitt gjennom fig. 1, hvilken illustrerer to alternative former av oppfinnelsen, mens fig. 2 shows a schematic cross-section through fig. 1, which illustrates two alternative forms of the invention, while

fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen. fig. 3 shows a cross-section through a further embodiment of the invention.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen som er vist i fig. 1 og 2, har radiatoren 1 fortrinnsvis sylinderform, idet en ende er forsynt med et par sirkulære manifold 2, 3. In a preferred embodiment of the invention shown in fig. 1 and 2, the radiator 1 preferably has a cylindrical shape, one end being provided with a pair of circular manifolds 2, 3.

Disse manifoldene er plassert konsentrisk og det ytre manifoldet 2 har form av en hul ring med en vannforbindelse 4 som rager sideveis ut. These manifolds are placed concentrically and the outer manifold 2 has the form of a hollow ring with a water connection 4 that protrudes laterally.

På manifoldets 2 flate finnes det ei rekke hull 5 plassert konsentrisk rundt omkretsen. On the surface 2 of the manifold there is a series of holes 5 placed concentrically around the circumference.

Det andre manifoldet 3 er plassert innenfor det første og kan enten bære en ytterligere ring eller et sirkelformet manifold, som i begge tilfeller er hult og forsynt med en vannforbindelse 6. The second manifold 3 is placed inside the first and can either carry a further ring or a circular manifold, which in both cases is hollow and provided with a water connection 6.

Også flata til manifoldet 3 er forsynt med ei rekke hull 7 som tallmessig tilsvarer hullene 5 i det ytre manifoldet. The surface of the manifold 3 is also provided with a series of holes 7 which numerically correspond to the holes 5 in the outer manifold.

Disse indre hullene er fortrinnsvis plassert på en konsentrisk sirkel, men kan også være plassert på to konsentriske sirkler. These inner holes are preferably located on a concentric circle, but can also be located on two concentric circles.

Ei rekke radiale plater 8, er plassert for å forbinde disse hullene med hverandre, idet hver plate har et innløpsrør 9 og et utløpsrør 10 for å forbinde de respektive hullen 7 og 5. Platene 8 strekker seg radialt og dessuten aksialt i radiatoren, idet hver av platene er utformet med eller har innesluttet en vannkanal, idet de respektive endene er forbundet med rørene 9 og 10 til de respektive hullene 7 og 5 i manifoldene 3 og 2. A series of radial plates 8 are positioned to connect these holes to each other, each plate having an inlet pipe 9 and an outlet pipe 10 to connect the respective holes 7 and 5. The plates 8 extend radially and also axially in the radiator, each of the plates are designed with or have enclosed a water channel, the respective ends being connected by pipes 9 and 10 to the respective holes 7 and 5 in the manifolds 3 and 2.

Hver plate 8 kan består av et par metallplater, hvor hver plate er forsynt med en fordypning eller et spor 17 ved pressing, slik at disse sporene danner en slynget bane, og hver av platene er formet med et tilsvarende spor, slik at de sammensatt danner en gjennomløpskanal for vannet. Each plate 8 can consist of a pair of metal plates, where each plate is provided with a recess or a groove 17 when pressed, so that these grooves form a winding path, and each of the plates is shaped with a corresponding groove, so that they form a composite a through channel for the water.

Platene kan være tilvirket av et hvert egnet materiale, såsom kobber, aluminium, rustfritt stål eller liknende og de er hensiktsmessig sammenføyd ved lodding, sveising eller på annen måte. The plates can be made of any suitable material, such as copper, aluminium, stainless steel or the like and they are appropriately joined by soldering, welding or in another way.

For å forbinde platene til hullene i manifoldet, finnes det korte rør eller slanger 9 og 10, hvis ender passer inn i manifoldet og endene av kanalen i plata. To connect the plates to the holes in the manifold, there are short tubes or hoses 9 and 10, the ends of which fit into the manifold and the ends of the channel in the plate.

Som nevnte ovenfor kan hullene i det indre manifoldet være plassert i to konsentriske sirkler, og dette skjer for å etterlate tilstrekkelig masse mellom de respektive hullene i det indre manifoldet. Enden av radiatoren kan være forsynt med et sirkelformet deksel 11, med en åpning for gjennomløp av luft, ned forbi platene og deretter ut gjennom en ringformet åpning mellom manifoldene, idet også den sentrale åpningen i det indre manifoldet er ringformet. As mentioned above, the holes in the inner manifold can be located in two concentric circles, and this is done to leave sufficient mass between the respective holes in the inner manifold. The end of the radiator can be provided with a circular cover 11, with an opening for the passage of air, down past the plates and then out through an annular opening between the manifolds, as the central opening in the inner manifold is also annular.

For å gi luftstrøm er ei vifte 12 drevet av en elektrisk motor festet til endeplata 11, idet vifta enten er ei aksialvifte, ei sentrifugalvifte eller ei radialvifte. To provide air flow, a fan 12 is driven by an electric motor attached to the end plate 11, the fan being either an axial fan, a centrifugal fan or a radial fan.

Vifta drives fortrinnsvis av en elektrisk motor og kan være festet til radiatoren eller uavhengig av denne og forbundet til radiatoren med en kanal. Ei elektromagnetisk kobling 14 er plassert mellom motoren 13 og vifta 12. The fan is preferably driven by an electric motor and can be attached to the radiator or independent of it and connected to the radiator by a duct. An electromagnetic coupling 14 is placed between the motor 13 and the fan 12.

Når vannet strømmer fra et manifold, gjennom kanalen i de forskjellige platene og tilbake gjennom manifoldet, dannes et stort kjøleareal, idet platene gir overføring av varme fra vannet til lufta som strømmer forbi platene. When the water flows from a manifold, through the channel in the various plates and back through the manifold, a large cooling area is formed, as the plates transfer heat from the water to the air that flows past the plates.

Lufta som kommer ut av radiatoren kan føres tilbake til omgivelsene eller over en del av forbrenningsmotoren, for å kjøle denne. Alternativt kan lufta føres direkte eller gjennom en kanal til det indre av kjøretøyet for å varme opp dette. The air that comes out of the radiator can be led back to the surroundings or over a part of the internal combustion engine, to cool it. Alternatively, the air can be fed directly or through a duct to the interior of the vehicle to heat it up.

Som vist i tegningene, kan ei vannpumpe 16 også drives av den elektriske motoren 13, idet forbindelsene mellom pumpa og manifoldene ikke er vist. As shown in the drawings, a water pump 16 can also be driven by the electric motor 13, the connections between the pump and the manifolds not being shown.

Oppfinnelsen kan også utformes slik at den gir kjøling for gearolje, idet en eller flere av platene kan være koblet til gearoljessystemet, idet de respektive manifoldene er tilpasset for dette formålet, f.eks. med hensiktsmessige indre skillevegger. The invention can also be designed so that it provides cooling for gear oil, one or more of the plates can be connected to the gear oil system, the respective manifolds being adapted for this purpose, e.g. with suitable internal partitions.

Alternativt kan innløpene og utløpene til hver av disse platene være forbundet direkte til gearolje-systemet. Formen på banen for vannstrømmen gjennom platene kan varieres og en annen utførelsesform er vist til venstre i fig. 2, hvor vannbanen dannes av et kopperrør 15 eller liknende, hvor vinger eller plater kan festes for å øke kjølearealet. Alternatively, the inlets and outlets of each of these plates can be connected directly to the gear oil system. The shape of the path for the water flow through the plates can be varied and another embodiment is shown on the left in fig. 2, where the water path is formed by a copper tube 15 or similar, where wings or plates can be attached to increase the cooling area.

Ved en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen som vist i fig. 3, kan en vanntank 20 være plassert i et luftkammer 21, idet vanntanken har et innløpsrør som strekker seg mot en lukket ende 23 av tanken fra en åpen ende 24 av tanken, og har et utløp 25 også fra den åpne enden av tanken 20. Vanntanken er innsatt i luftkammeret 21, idet ei vifte 26 er plassert ved en ende av luftkammeret for å føre luft med overtrykk over vanntanken. In an alternative embodiment of the invention as shown in fig. 3, a water tank 20 can be placed in an air chamber 21, the water tank having an inlet pipe that extends towards a closed end 23 of the tank from an open end 24 of the tank, and has an outlet 25 also from the open end of the tank 20. The water tank is inserted in the air chamber 21, a fan 26 being placed at one end of the air chamber to pass air with excess pressure over the water tank.

Luftkammeret ved en utførelsesform av oppfinnelsen kan således være utformet med en åpen ende, med ei vifte plassert ved den andre. The air chamber in one embodiment of the invention can thus be designed with one open end, with a fan located at the other.

Vanntanken 20 er også lukket ved en ende 23 og åpen ved den andre 24, idet den åpne enden har en flens 27 som er beregnet for å ligge tett an mot den åpne enden av luftkammeret 21. Vanntanken er selv lukket med ei dekkplate 28 som i seg selv er festet til vanntankens flens, idet de to flensene til luftkammeret og vanntanken og plata er skrudd sammen. The water tank 20 is also closed at one end 23 and open at the other 24, the open end having a flange 27 which is designed to lie close to the open end of the air chamber 21. The water tank itself is closed with a cover plate 28 as in itself is attached to the flange of the water tank, as the two flanges of the air chamber and the water tank and the plate are screwed together.

Gjennom plata er det ført et innløpsrør 22 for varmvann, som går gjennom den lukkete enden av vanntanken, idet utløpsrør 25 for avkjølt vann også er plassert i dekkplata. An inlet pipe 22 for hot water is routed through the plate, which passes through the closed end of the water tank, the outlet pipe 25 for cooled water also being placed in the cover plate.

Vanntanken kan være tilvirket av ethvert egnet materiale, fortrinnsvis et materiale med høy termisk ledningsevne. For å øke kontaktarealet kan vanntanken være forsynt innvendig og/eller utvendig med vinger 29 eller ha en bølget eller korrugert vegg, idet disse korrugeringene strekker seg aksialt langs tanklengden. The water tank can be made of any suitable material, preferably a material with high thermal conductivity. In order to increase the contact area, the water tank can be provided internally and/or externally with wings 29 or have a wavy or corrugated wall, these corrugations extending axially along the length of the tank.

Luftkammeret og luftstrømmen fra begge utførelseseksemplene kan ha ett eller flere utløp, og ved en utførelsesform av oppfinnelsen, kan ett av utløpene være forbundet med forgasseren, for på denne måten å varme lufta før den kommer til forgasseren. Samtidig kan vifta forsyne forgasseren med trykkluft og på den måten gi en form for turbolading. The air chamber and the air flow from both embodiments can have one or more outlets, and in one embodiment of the invention, one of the outlets can be connected to the carburettor, in this way to heat the air before it reaches the carburettor. At the same time, the fan can supply the carburettor with compressed air and thus provide a form of turbocharging.

Dersom et ytterligere utløp er anordnet, kan dette også være forbundet enten til det indre av kjøretøyet for å oppvarme dette eller lufta kan alternativt slippes ut i omgivelsene. If an additional outlet is arranged, this can also be connected either to the interior of the vehicle to heat it or the air can alternatively be released into the surroundings.

Det varme vannet som stammer fra motorblokka kommer således gjennom den normale termostaten, går gjennom innløpsrøret, gjennom varmeveksleren og føres deretter i resirkulasjon tilbake til motoren. The hot water originating from the engine block thus comes through the normal thermostat, goes through the inlet pipe, through the heat exchanger and is then recirculated back to the engine.

Ved en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan vanntanken være den ytre tanken og et luftkammer kan være plassert i vanntanken, idet vanntanken har en innløpsende ved en ende og en utløpsende ved den andre. Ved en utførelsesform som likner på den beskrevne kan luftkammeret være innsatt i vanntanken, idet dette luftkammeret har vegger som er bølget eller korrugert, med korruger inger som strekker seg langs veggen til luftkammeret og i luftkammeret er der plassert et innløpsrør forbundet med ei vifte som blåser luft ned gjennom innløpsrøret til den lukkete enden av luftkammeret, hvor den blir blåst ut, enten for bruk i motoren, ved tilførsel til forgasseren som en slags superlading, eller ført til det indre av kjøretøyet for oppvarming, eller sluppet ut i omgivelsene, eventuelt i en kombinasjon av disse driftsmåtene. In a further embodiment of the invention, the water tank can be the outer tank and an air chamber can be placed in the water tank, the water tank having an inlet end at one end and an outlet end at the other. In an embodiment similar to the one described, the air chamber can be inserted into the water tank, as this air chamber has walls that are wavy or corrugated, with corrugates that extend along the wall of the air chamber and in the air chamber there is an inlet pipe connected to a fan that blows air down through the inlet pipe to the closed end of the air chamber, where it is blown out, either for use in the engine, by feeding to the carburettor as a kind of supercharge, or carried to the interior of the vehicle for heating, or released into the environment, possibly in a combination of these modes of operation.

Ved en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen har tanken kanaler anordnet for å bli gjennomblåst luft, og disse kanalene kan ha form av U-formete rør eller liknende, som strekker seg langs radiatortanken, men somer innrettet for å ha en gjennomgående luftstrøm, idet tanken ved en ende av radiatoren fortrinnsvis har en innløpskanal utformet slik at den tillater luft å bli trukket inn i kanalene i radiatortanken og med en andre kanal tilknyttet de andre endene av røret, slik at luft kan strømme gjennom et luftinnløp, gjennom rørene og ut igjen gjennom luftutløpet, idet luftutløpet imidlertid er tilknyttet ei motordrevet vifte, slik at det presses en luftstrøm gjennom rørene i radiatortanken og ut, hvilket utløp fortrinnsvis er koblet til forgassersystemet for å forvarme lufta som strømmer inn i motorens innløpsmanifold, men også for å ha en rest for superlading, idet vifta kan være flertrinns, for å virke som en effektiv superlader for motoren, og samtidig sørge for luftgjennomgang gjennom rørene i radiatortanken, slik at det hentes varme ut fra kjølemiddelet som pumpes gjennom tanken. In an alternative embodiment of the invention, the tank has channels arranged for air to be blown through, and these channels can take the form of U-shaped pipes or the like, which extend along the radiator tank, but which are arranged to have a continuous air flow, since the tank at a end of the radiator preferably has an inlet duct designed to allow air to be drawn into the ducts in the radiator tank and with a second duct connected to the other ends of the pipe so that air can flow through an air inlet, through the pipes and out again through the air outlet, however, the air outlet is connected to an engine-driven fan, so that a stream of air is pushed through the pipes in the radiator tank and out, which outlet is preferably connected to the carburettor system to preheat the air that flows into the engine's intake manifold, but also to have a residue for supercharging, as the fan can be multi-stage, to act as an efficient supercharger for the engine, and at the same time ensure air passage through through the pipes in the radiator tank, so that heat is extracted from the coolant that is pumped through the tank.

Virkningsgraden kan forbedres ved å ordne luftstrømmens retning gjennom rørene i radiatortanken i forhold til vannstrømmens retning, for å gi høyest mulig varmeoverfør ing. Efficiency can be improved by arranging the direction of the air flow through the pipes in the radiator tank in relation to the direction of the water flow, to provide the highest possible heat transfer.

Vifta kan reguleres med en termostat eller liknende organ og kan drives med en hastighet hvor kjølemiddelet som sirkulerer gjennom radiatortanken holdes ved optimal temperatur. En slik utforming tillater hurtig oppvarming av kjølemiddelet ved start av motoren, Dersom dette kreves, og fordi luftstrømmen lett kan reguleres, og når lufta trekkes gjennom radiatorrørene av ei styrt vifte, kan maksimale betingelser oppnås under alle motortemperaturer og omgivelsesforhold. The fan can be regulated with a thermostat or similar device and can be operated at a speed where the coolant circulating through the radiator tank is kept at the optimum temperature. Such a design allows rapid heating of the coolant when starting the engine, If this is required, and because the air flow can be easily regulated, and when the air is drawn through the radiator tubes by a controlled fan, maximum conditions can be achieved under all engine temperatures and ambient conditions.

Claims

1. Heat exchanger, especially for use in internal combustion engines on vehicles, characterized in that it is cylindrical and one end of the cylinder is provided with a pair of concentric manifolds, the inner manifold being placed radially within the outer manifold, a water inlet being connected to one and a water outlet being connected to the other manifold , and where the manifolds are connected to a series of longitudinal heat exchanger members, where each member is provided with a path for water flow, so that the water flows from one manifold through the flow path to the other, and that the other end of the cylindrical member is connected or is provided with a fan that blows air over the organs and out through one or more openings up to the two manifolds.

2. Heat exchanger in accordance with claim 1, characterized in that the heat exchanger elements comprise two matching plates, each designed with a groove and where the grooves in the two plates fit against each other so that the plates combined form a continuous channel, with each end of the channel opening towards a end of the plates.

3. Heat exchanger in accordance with claim 2, characterized in that the end of the channel is connected to a manifold and the other end of the channel is connected to the other manifold.

4. Heat exchanger in accordance with claim 1, characterized in that the heat exchanger elements each comprise a copper tube attached to a heat-conducting plate.

5. Heat exchanger in accordance with claim 1, characterized in that the heat exchanger elements are arranged in a circular row, an electric motor being placed centrally in relation to this row and driving a fan located up to the other end of the heat exchanger.

6. Heat exchanger in accordance with patent claim 1, characterized by a cylindrical water tank with an inlet pipe extending from a first end to the adjacent opposite end of the tank, an outlet pipe up to the inlet pipe at the first end, inner and outer fins on the tank surface, an air chamber which surrounds the tank and an air inlet at one end of the chamber and an air outlet at the other end.