DE970300C

DE970300C - Vorrichtung zur Rueckkuehlung der Kuehlfluessigkeit von Kraftanlagen, insbesondere von Fahrzeugmaschinen

Info

Publication number: DE970300C
Application number: DEE1936A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-08-12
Filing date: 1950-08-12
Publication date: 1958-09-04

Description

Vorrichtung zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Kraftanlagen, insbesondere von Fahrzeugmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Fahrzeugmaschinen und Kraftanlagen, zu deren Kühlung Frischwasser nicht zur Verfügung steht. In derartigen Rückkühlern wird die zu kühlende Flüssigkeit, in der Regel Wasser, im Kreislauf durch ein System von Rohren, Lamellengängen od. dgl. geführt, das quer zur Längsrichtung der Rohre od. dgl. von einem gasförmigen Kühlmittel, üblicherweise Luft, durchströmt wird. Die zu kühlende Flüssigkeit tritt in heißem Zustand gewöhnlich oben in den Rückkühler ein, durchfließt die Rohre, Lamellenzüge od. dgl. von oben nach unten und verläßt abgekühlt den Kühler durch einen Auslaß im unteren Teil. Infolgedessen bildet sich in dem Kühler ein Wärmegefälle aus, das von einer sehr hohen Temperatur im oberen Teil auf eine verhältnismäßig niedere Temperatur im unteren Teil des Kühlers abfällt und zur Folge hat, daß die Wärmeaufnahme des durch den Kühler strömenden gasförmigen Kühlmittels, bezogen auf den Durchtrittsquerschnitt, nicht einheitlich ist. Das Wärmeaustauschvermögen des Kühlers und die Wärmeaufnahmefähigkeit des durch das System tretenden gasförmigen Kühlmittels werden aus diesem Grunde bei den bekannten Kühlvorrichtungen nicht in ausreichendem Maße genutzt.
Die Erfindung geht aus von einem Rückkühler der vorbeschriebenen Art, bestehend aus zwei oder mehr hintereinander angeordneten, aus parallel zueinander verlaufenden Rohren, Lamellengängen od. dgl. gebildeten Wärmeaustauschereinheiteh, in denen die Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, mittels einer Pumpe od. dgl. im Kreislauf geführt wird und die quer zur Längsrichtung der Rohre od. dgl. von einem gasförmigen Kühlmittel, z. B. Kühlluft, durchströmt werden. Bei einem derartigen Rückkühler wird die Erfindung darin gesehen, daß zwischen den in Strömungsrichtung der Kühlluft od. dgl. hintereinander angeordneten Einheiten, die von der Kühlflüssigkeit in an sich bekannter Weise entgegengesetzt zum Kühlluftstrom nacheinander, jedoch in wechselnder Richtung durchflossen werden, ein vorzugsweise ausseitig offener Luftspalt vorgesehen ist.
Wärmeaustauscher, in denen ein Kühl- oder Heizmittel hintereinander angeordnete Heiz- oder Kühlelemente in wechselnder Richtung durchfließt, sind bekannt. Bei den bekannten Wärmeaustauschern dieser Art handelt es sich jedoch nicht um Vorrichtungen zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Kraftmaschinen. insbesondere Fahrzeugmaschinen, und die hintereinandergeschalteten Kühlelemente bilden bei ihnen eine in sich geschlossene Einheit, in der eine gegenseitige Beeinflussung durch Wärmeleitung unvermeidbar ist. Andererseits ist es aber auch bekannt, bei Wärmeaustauschern, bestehend aus zwei oder mehr Wärmeaustauschereinheiten, zwischen den Einheiten nach allen Seiten offene Zwischenräume zu belassen. Hierbei handelt es sich jedoch durchweg um Wärmeaustauscher, bei denen die Kühlflüssigkeit im Gleichstrom durch die Einheiten geführt wird und bei denen infolgedessen die anfangs geschilderte mangelhafte Kühlwirkung besteht. Erfindungsgemäß werden demgegenüber in wechselnder Richtung von Kühlflüssigkeit durchflossene Wärmeaustauschereinheiten unter Belassung eines vorzugsweise allseitig offenen Luftspaltes hintereinander angeordnet, was zurWirkung hat, daß jede Einheit für sich einen selbständigen Wärmeaustauscher mit hoher Austauschwirkung darstellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher tritt das gasförmige Kühlmittel, z. B. Luft, erst durch eine Einheit, deren Wärmeinhalt erheblich geringer als der Wärmeinhalt der nachgeordneten Kühleinheit ist. Die durch die erste Einheit tretende Luft od. dgl. wird somit nur in geringem Maße aufgewärmt, und ihre Hauptkühlwirkung kommt infolgedessen der nachgeschalteten Einheit, die am heißesten läuft, zugute. Der Wärmeaustauch ist infolgedessen erheblich stärker als bei den bekannten Rückkühlern, und das Temperaturgefälle innerhalb des gesamten Systems ist vollkommen ausgeglichen, d. h., bei einem z. B. aus zwei Einheiten bestehenden Wärmeaustauscher addieren sich am Ein- und Austritt der zu kühlenden Flüssigkeit die maximale und minimale Temperatur zur mittleren Temperatur, während an der Umkehrstelle der Flüssigkeit die mittlere Temperatur vorhanden ist. Es tritt somit eine absolut gleichmäßige Wärmeaufnahme der Kühlluft über den ganzen Querschnitt ein. Der Wärmeaustauscher kann darum wesentlich tiefer als bisher ausgeführt werden, so daß die Stirnfläche erheblich verkleinert werden kann. Auch kann die Durchflußgeschwindigkeit der zu kühlenden Flüssigkeit vergleichsweise beträchtlich, z. B. auf das Doppelte und mehr, erhöht werden. Weiterhin ergaben sich erfindungsgemäß gegenüber dem Bekannten eine beträchtliche Materialersparnis, ein geringeres Gewicht und dementsprechend eine größere Stabilität und Raumersparnis.
Infolge seiner hohen Kühlwirkung ist der Rückkühler gemäß der Erfindung insbesondere auch für solche Anlagen geeignet, bei denen beispielsweise zwei verschiedene Kraftmaschinen oder auch eine Kraft- und eine Arbeitsmaschine, z. B. ein Kompressor oder ein Ölgetriebe oder eine andere mit Kühlflüssigkeit arbeitende Vorrichtung, an einen gemeinsamen Rückkühler angeschlossen sind und in denen die erste Maschine mit möglichst kaltem Wasser, die zweite dagegen mit dem von der ersten Maschine ablaufenden schwach erwärmten Wasser gekühlt wird, worauf das Wasser erst rückgekühlt wird. Weiterhin eignet sich der Rückkühler getnäß der Erfindung auch zur Kühlung von Luft und anderen Gasen, z. B. in Klimaanlagen od. dgl.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung nochmals näher erläutert.
Fig. i der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch einen Rückkühler bisheriger Bauart für Kraftwagen, wogegen in den Fig. 2 bis.4 Ausführungsformen des Rückkühler gemäß der Erfindung beispielsweise wiedergegeben sind.
Sämtliche Figuren zeigen das Beispiel eines Lamellenkühlers.
Bei dem in Fig. i dargestellten Rückkühler bisheriger Bauart tritt die zu kühlende Flüssigkeit hei i in den Kühler ein, durchfließt die Lamellengänge von oben nach unten und tritt bei 2 aus dem Kühler wieder aus. Die Kühlluft wird durch den Ventilator 3, d. in senkrechter Richtung zu den Lamellengängen durch den Kühler gesaugt. Nimmt man die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit am Eintritt i mit 8o° C, am Austritt 2 mit qo° C und die Temperatur der durch den Kühler gesaugten Kühlluft mit 2o° C an, so ergibt sich im Bereich der Oberkante des Ventilatorflügels 3 ein Temperaturgefälle von 8o° weniger 2o° C, also 6o° C, wogegen in Höhe der Unterkante des Ventilatorflügels q. nur ein Temperaturgefälle von 4.o° minus 2o° C, also 20° C vorhanden ist. Die Wärmeaufnahme der Kühlluft ist also oben erheblich größer als unten, obwohl die Luftgeschwindigkeit oben und unten gleich ist.
Der in Fig. 2 wiedergegebene Rückkühler besitzt die gleiche Zahl von Lamellenelementen wie der in Fig. i dargestellte Kühler. Der Kühler ist im Falle der Fig. 2 jedoch erfindungsgemäß in zwei Einheiten io aufgeteilt, die unter Belassung eines Zwischenraumes i i hintereinander angeordnet sind. Der Eintritt der zu kühlenden Flüssigkeit erfolgt bei 5 und der Austritt bei 6. Die Kühleinheiten münden oben in eine gemeinsame Kammer 7, über die die unten bei 5 eintretende zu kühlende Flüssigkeit von der ersten Einheit in die zweite Einheit gelangt. Tritt bei dem in Fig. z dargestellten Kühler die zu küh- Lende Flüssigkeit ebenso wie im Falle der Fig. i mit 8o° C bei 5 ein und wird mit 40° C bei 6 abgeführt, so beträgt die Temperatur an der Umkehrstelle in der Kammer 7 etwa 6o° C. Im Bereiche der Oberkante 8 des Ventilators ergibt sich somit bei einer Temperatur der Kühlluft von 2o° C ein Temperaturgefälle von 6o° weniger 2o° C, also 40° C. Im Bereich der Unterkante 9 des Ventilators beträgt das Temperaturgefälle weniger2o° C, d. h. also ebenfalls 40° C. ' Die Wärmeaufnahme der Kühlluft ist somit über den ganzen Querschnitt gleich, so daß die größtmögliche Ausnutzung der Kühlluftmengen gewährleistet ist.
In den Fig. 3 und 4 sind erfindungsgemäß ausgebildete Kühler dargestellt, die im wesentlichen dem in Fig. 2 wiedergegebenen entsprechen. In Fig.3 münden ddeWärmeaustauschereinheiten io in eine Kammer 13, die im oberen Teil eine Entlüftung 12 besitzt. In Fig.4 sind die Wärmeaustauschereinheiten io auswechselbar angeordnet. Im übrigen bedeuten die Bezugszeichen das gleiche wie in den Fig. 2 und 3.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Rückkühlung der kühlfliissigkeit von Kraftanlagen, Klimaanlagen u. dgl., insbesondere von Fahrzeugmaschinen, bestehend aus zwei oder mehr hintereinander angeordneten, aus parallel zueinander verlaufenden Rohren, Lamellengängen od. dgl. gebildeten Wärmeaustauschereinheiten, in denen die Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, mittels einer Pumpe umgewälzt wird und die quer zur Längsrichtung der Rohre od. dgl. von dem gasförmigen Kühlmittel, z. B. Luft, durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß -zwischen den in Strömungsrichtung der Kühlluft od. dgl. hintereinander angeordneten Einheiten, die von der Kühlflüssigkeit in an sich bekannter Weise entgegengesetzt zum Kühlluftstrom nacheinander, jedoch in wechselnder Richtung durchflossen werden, ein vorzugsweise ausseitig offener Luftspalt vorgesehen ist, so daß der durch die vorderste Einheit streichende Luftstrom nur wenig aufgewärmt wird und die Hauptkühlwirkung in der nachgeschalteten Einheit bzw. den nachgeschalteten Einheiten auftritt, die von der zu kühlenden Flüssigkeit zuerst durchflossen werden.
2. Rückkühler nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschereinheiten (io) in eine gemeinsame Kammer (7 bzw. 13) münden, die zwischen die Austrittsstelle der einen Einheit und die Eintrittsstelle der anderen Einheit geschaltet ist.
3. Rückkühler nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der zwischen der Austrittsstelle der einen Kühlereinheit und der Eintrittsstelle der anderen Kühlereinheit liegenden Umkehrstelle der zu kühlenden Flüssigkeit, beispielsweise in der dort angeordneten gemeinsamen Sammelhaube (7 bzw. 13), eine Entlüftung (12) angeordnet ist.
4. Rückkühler nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschereinheiten (io) auswechselbar angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 519 392; deutsche Patentschrift Nr. 483 915; französische Patentschriften Nr.g73 838, 371 165, 328 189; USA.-Patentschriften Nr. 2 336 o68, 2 307 298, 1 694 352.