DE4009726A1 - Waermetauscher-lueftersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmetauscher-Lüftersystem mit mindestens zwei Wärmetauschern, die von einem gemeinsamen Lüfter mit Kühlluft beaufschlagt werden.

Bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen wird der Kühlflüssigkeits-Wärmetauscher üblicherweise vor der Brennkraftmaschine angeordnet. Zwischen Brennkraftmaschine und Kühlflüssigkeitswärmetauscher befindet sich ein Lüfter, der die Kühlluft durch den Wärmetauscher fördert. Um eine gleichmäßige Beaufschlagung des Wärmetauschers und zugleich einen geringeren Abstand zwischen Wärmetauscher und Lüfter zu erreichen, wird üblicherweise eine quadratische Wirkfläche des Wärmetauschers angestrebt.

Häufig werden von Brennkraftmaschinen Zusatzaggregate angetrieben, die eine erhebliche Kühlleistung für das Arbeitsmedium des Zusatzaggregates benötigen. Der erforderliche zusätzliche Wärmetauscher ist häufig größer als der Kühlflüssigkeits-Wärmetauscher der Brennkraftmaschine. Es ist schwierig, beide Wärmetauscher gleichmäßig mit Kühlluft zu beaufschlagen und zugleich mit geringem Abstand zum Lüfter unterzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmetauscher- Lüftersystem mit mindestens zwei Wärmetauschern und einem Lüfter zu schaffen, das möglichst geringen Platzbedarf aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Durch die erfindungsgemäße Anodnung wird auch bei geringem Abstand des Lüfters von der Ebene der Wärmetauscher eine gleichmäßige Beaufschlagung der Wirkflächen der Wärmetauscher erreicht, da diese von dem Lüfter optimal bestrichen werden können.

Es ist üblich, den Lüfter aus Einbaugründen als Sauglüfter zu betreiben, doch bietet auch ein Drucklüfter Vorteile wie z. B. die geringere Lüfterleistung wegen der zu fördernden Kaltluft. Die Vorteile der Erfindung gelten aber für beide Lüfterbauarten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird erreicht, daß bei einer Brennkraftmaschine mit konstanter Kühlwärmemenge und Zusatzaggregaten mit unterschiedlichen Kühlwärmemengen jeweils ein Kühlmittelwärmetauscher konstanter Abmessungen und unterschiedlich große Wärmetauscher für das Arbeitsmedium zu einer optimalen Kombination zusammengefügt werden können. Dabei sind die kühlluftseitigen Strömungswiderstände beider Wärmetauscher in etwa gleich, wodurch eine gleichmäßige Kühlluftverteilung ebenfalls gefördert wird.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird der gleiche Effekt auch bei ladeluftgekühlten Motoren erreicht, bei denen der Ladeluftkühler in Strömungsrichtung vor dem Kühlmittelwärmetauscher angeordnet ist. Diese Lage des Ladeluftkühlers bewirkt außerdem, daß die Kühlluft vor Eintritt in den zweiten Wärmetauscher des Arbeitsmediums nicht vorgewärmt wird, wodurch dessen Abmessungen relativ klein bleiben.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird die Effektivität des Lüfters erhöht. Die Kühlluftführung durch einen Kühlluftkanal verhindert das Ansaugen bzw. Abblasen von Fremdluft und bewirkt eine Wirkungsgradsteigerung und Geräuschsenkung des Lüfters selbst. Spielen Lüfterwirkungsgrad und Lüftergeräusch im Vergleich zu den Anschaffungskosten keine entscheidende Rolle, so kann der Kühlluftkanal auch entfallen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Lüfter durch Gebläse mit Leitrad ersetzt werden, das durch einen erhöhten Kühlluftdruck die Verwendung kompakter Hochleistungswärmetauscher mit erhöhtem Luftwiderstand ermöglicht.

Die angestrebte quadratische Anordnung der Wirkflächen der Wärmetauscher kann auf unterschiedliche Weise verwirklicht werden. Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist dies mit einer besonders einfachen Anordnung der Wärmetauscher möglich. Der standardmäßig vorgesehene Wärmetauscher für die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine hat dabei eine einfache Quadrat- oder Rechteckform, während der Zusatzwärmetauscher eine L-Form aufweist, die den jeweils abzuführenden Wärmemengen in der Größe angepaßt ist und die die insgesamt quadratische Form der Wirkflächen der Wärmetauscher verwirklicht.

Sind mehrere Zusatzwärmetauscher erforderlich, so können an Stelle der L-Form auch zwei Rechtecke verwendet werden. Es sind auch vier Rechteck-Wärmetauscher denkbar, die den Standard-Kühlmittelwärmetauscher gleichsam als Rahmen umgeben. In jeder denkbaren Anordnung bilden die Wärmetauscher aber insgesamt eine quadratische Wirkfläche.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht der Wirkflächen der Wärmetauscher,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Wärmetauscher mit vorgeschaltetem Lüfter und Kühlluftkanal.

Der erste Wärmetauscher 1 hat ein rechteckig geformtes Kühlnetz, das durch den zweiten Wärmetauscher 2 aufgrund dessen abgestimmter L-Form zu einer quadratischen Form des Gesamtkühlnetzes ergänzt wird. Der erste Wärmetauscher 1 dient zur Rückkühlung des Kühlmediums der Brennkraftmaschine, der zweite Wärmetauscher 2 zur Rückkühlung des Arbeitsmediums des oder der Zusatzaggregate der Brennkraftmaschine. Innerhalb des zweiten Wärmetauschers 2 befindet sich eine Trennwand 7, die zur inneren Führung des zu kühlenden Mediums dient. Beide Wärmetauscher besitzen wie üblich Wärmetauscherkästen 6, 6′, 6′′, 6′′′, 6′′′′. Sie dienen zum gleichmäßigen Verteilen und zum Sammeln des jeweils zu kühlenden Mediums.

Aus Fig. 2 geht die Anordnung des Ladeluftkühlers 4 hervor. Dieser ist in Strömungsrichtung vor dem ersten Wärmetauscher 1 angeordnet und besitzt die gleiche Kühlnetzfläche wie dieser. Er heizt zwar die Kühlluft für den ersten Wärmetauscher 1 geringfügig auf, was sich jedoch bei dem Kühlmedium des ersten Wärmetauschers 1 - in der Regel Kühlwasser - im Gegensatz zum zweiten - in der Regel Hydrauliköl - wegen des höheren Temperaturniveaus des Kühlwassers weniger stark auswirkt.

Der Widerstand der Kühlluft in den zwei bzw. drei Wärmetauschern ist so abgestimmt, daß er auf der gesamten Fläche der Wärmetauscher konstant ist und damit eine gleichmäßige Durchströmung mit Kühlluft erleichtert.

Der Lüfter 3 ist als Sauglüfter ausgebildet. Er befindet sich in geringem Abstand in Strömungsrichtung hinter den Wärmetauschern. Sein Durchmesser entspricht dem Innenkreis der quadratischen Fläche der Kühlernetze. Zwischen den Wärmetauschern 1, 2, 4 und dem Lüfter 3 ist ein Kühlluftkanal 5 angeordnet. Er dient zur Führung der Kühlluft und verhindert, daß der Lüfter 3 Falschluft ansaugt. Aus dem gleichen Grunde sind der erste und zweite Wärmetauscher mit geringem Abstand zusammengefügt. Der dadurch ermöglichte hohe Wirkungsgrad des Wärmetauscher-Lüftersystems senkt auch den Geräuschpegel des Lüfters 3.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Wärmetauscher bietet den Vorteil einer gleichmäßigen Beaufschlagung der Kühlernetze bei kleiner axialer Baulänge aufgrund des möglichen geringen Lüfterabstandes. Außerdem wird eine Aufheizung der Kühlluft für den zweiten Wärmetauscher 2 vermieden, was dessen Abmessungen vermindert.

Claims (6)

1. Wärmetauscher-Lüftersystem mit mindestens zwei Wärmetauschern (1, 2), die von einem gemeinsamen Lüfter (3) mit Kühlluft beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (1, 2) in einer Ebene und lückenlos aneinanderstoßend angeordnet sind, wobei Abmessungen und Formgebung der einzelnen Wärmetauscher (1, 2) so gewählt sind, daß die Wirkflächen der Wärmetauscher (1, 2) insgesamt eine in etwa quadratische Projektionsfläche aufweisen.

2. Wärmetauscher-Lüftersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Wärmetauscher (1) für die Kühlflüssigkeit einer Brennkraftmaschine, ein zweiter Wärmetauscher (2) für die Arbeitsflüssigkeit von Zusatzaggregaten, die von der Brennkraftmaschine angetrieben sind vorgesehen ist, wobei die Abmessungen des ersten Wärmetauschers (1) vorzugsweise konstant, die Abmessungen des zweiten Wärmetauschers (2) entsprechend der erforderlichen Kühlleistung unterschiedlich gewählt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem ersten Wärmetauscher (1) vorzugsweise ein Ladeluft-Wärmetauscher (4) einer aufgeladenen und ladeluftgekühlten Brennkraftmaschine angeordnet ist, und daß die Summe der Kühlluft-Widerstände des Ladeluftkühlers (4) und des ersten Wärmetauschers (1) in etwa dem Kühlluftwiderstand des zweiten Wärmetauschers (2) entspricht.

4. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft zwischen den Wärmetauschern (1, 2) und dem Lüfter (3) vorzugsweise durch einen Kühlluftkanal (5) geführt wird.

5. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (3) als Gebläse mit Leitrad ausgebildet ist und daß die dazugehörenden Wärmetauscher dem erhöhten Kühlluftdruck angepaßt sind.

6. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmetauscher (1) vorzugsweise eine quadratische oder rechteckige, der zweite Wärmetauscher (2) vorzugsweise eine L-förmige Wirkfläche aufweist.