SE455716B - Vermevexlingsanordning for kylning av en maskin - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 455 716 2 ytterarea. Detta medför att maskinernas egenkylförmåga blir otillfredsställande låg. Exempel på detta är transmissionskom- ponenter för fordon, där exempelvis behovet av att kyla enkla mekaniska växlar och växellådor blir allt större. Att förse maskiner av detta slag, som antingen ej behöver någon pump för sin huvudfunktion eller har en ingående pump som endast ger ett förhållandevis begränsat tryck och förhållandevis liten volymström, med en särskild pump för tillfredsställande av kraven hos en konventionell, med turbulent strömmande medium arbetande värmeväxlare för önskad kylning av maskinen, medför avsevärda tekniska komplikationer och betydande kostnader¿ Som följd härav har maskiner av detta slag hittills i allmänhet ej försetts med några speciella kylanordningar, utan man har tvingats acceptera mycket höga temperaturer hos dessa maskiner med därmed följande problem. I Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en värmeväxlaranordning för kylning av maskiner av ovan angivet slag, vilken värmeväxlaranordning är enkel och billig och för sin funktion ej kräver någon särskild pump för drivning av det vätskeformiga medium som skall kylas genom värmeväxlaranordningen, men som trots detta ger en mycket hög värmeväxlings- och därmed kyleffekt.

Det kännetecknande för värmeväxlaranordningen enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogad ritning, vilken såsom exempel visar några utföringsformer av uppfinningen, varvid fig. l schematiskt visar ett snitt genom en första utföringsform av uppfinningen; fig. 2 schematiskt visar ett snitt genom en andra ut- föringsform av uppfinningen; fig. 3 schematiskt visar ett snitt utefter linjen III-III i fig. l; och fig. M schematiskt visar ett snitt genom en ytterligare utföringsform av uppfinningen.

Fig.l och 3 illustrerar mycket schematiskt och såsom exempel ett möjligt utförande av uppfinningen. Pig. l visar i snitt en maskin av det tidigare nämnda slaget innefattande 10 l5 20 25 30 35 7455 716 3 ett hus 1, i vilket rörliga, vid maskinens drift drivna, meka- niska element 2 är anordnade och som innehåller ett vätskefor- migt medium 3, exempelvis ett smörjmedel eller en hydraulvätska.

Maskinen är visad endast mycket schematiskt och principiellt, eftersom dess detaljutförande saknar betydelse för den före- liggande uppfinningen. Maskinen kan exempelvis utgöras av en växellåda eller någon annan transmissionskomponent i ett for- don, vilken växellåda eller transmissionskomponent innehåller roterande kugghjul och axlar samt smörjolja. ° För kylning av maskinen är denna enligt uppfinningen för- sedd med en värmeväxlaranordning, allmänt betecknad med H, vilken är anordnad i en av maskinhusets 1 ytterväggar 5. Denna värmeväxlaranordning H innefattar tvâ kamrar 6 och 7, vilka är åtskilda av en vätsketät skiljevägg 8, vilken bildar en del av maskinhusets l vätsketäta vägg. Den innanför skiljeväggen 8 belägna kammaren 7 i värmeväxlaren är avsedd att genomströmmas av den i maskinhuset l inneslutna vätskan 3 för kylning av denna, medan den utanför skiljeväggen 8 belägna kammaren 6 i värmeväxlaren är avsedd att genomströmmas av ett kylande medium, exempelvis kylvatten, som tillföres kammaren 6 genom ett inlopp 9 och lämnar kammaren genom ett utlopp 10. Värme- växlingen mellan vätskan 3 och det kylande mediet sker sålunda genom skiljeväggen 8,iïärmeövergången från vätskan 3, då denna strömmar genom kammaren 7 i värmeväxlaren, och skilje- väggen 8 sker genom den i den internationella patentansökningen PCT/SE8u/UOZHS beskrivna värmeväxlingsprincipen med laminär strömming hos vätskan 3 i värmeväxlarens kammare 7. För detta ändamål är skiljeväggen 8 på sin mot kammaren 7 vända insida utformad med ett stort antal flänsar ll, som mellan sig av- gränsar ett stort antal, strömningsmässigt parallellkopplade flödeskanaler 12 med en lângsträckt rektangulär, spaltformig tvärsektion (se fig. 3). Kammaren 7 har ett inlopp 13 för vätskan 3, från vilket inlopp vätskan via fördelnings- eller stamkanaler 14 med förhållandevis stor strömningsarea ledes till det mycket stora antalet smala flödeskanaler 12 mellan flänsarna ll. Efter passagen genom dessa flödeskanaler 12 strömmar vätskan 3 genom stam- eller samlingskanaler 15 med förhållandevis stora strömningsareor till utloppet 16 från l0 15 20 25 30 35 455 716 '4 kammaren 7. Flödeskanalerna 12, i vilka vätskan 3 strömmar laminärt, har en kort längd, exempelvis 5-20 mm, vilket till- sammans med det stora antalet av dessa flödeskanaler, som var och en leder en mycket liten volymström, ger ett lågt tryckfall. De förhållandevis grova stamkanalerna lä, l5 ger ej upphov till något väsentligt tryckfall, och som följd av det mycket stora antalet av de smala flödeskanalerna 12 uppnås en relativt sett mycket stor total volymström genom kammaren 7 »vid ett mycket lågt totalt tryckfall från inloppet 13 till ut- loppet 16. Som följd av den förhållandevis stora totala volym- strömmen och de mycket goda värmeväxlingsegenskaperna hos en på detta sätt utformad värmeväxlare, uppnås en fullt tillräck- lig värmeväxlingseffekt, utan att någon särskild pump erford- ras för drivning av vätskan 3 genom värmeväxlarens kammare 7.

Den erforderliga strömningen av vätskan 3 genom värmeväxlarens kammare 7 kan sålunda åstadkommas exempelvis på det i fig. 1 illustrerade sättet, genom att värmeväxlaren placeras och an- ordnas på ett sådant sätt, att inloppet 13 för vätskan 3 till värmeväxlarens kammare 7 är belägen på en högre nivå än ut- loppet 16 från kammaren? oflxså aürvätäæm 3 vid maskinens drift transporteras upp till den högre nivån vid inloppet 13 under inverkan av de rörliga mekaniska elementens 2 rörelse, exem- pelvis under inverkan av ett roterande kugghjul eller lik- nande. Den härigenom erhållna hydrostatiska tryckskillnaden mellan inloppet 13 och utloppet 16 är fullt tillräcklig- för att driva den erforderliga volymströmmen av vätskan genom värmeväxlarens kammare 7. Genom att vätskans 3 densitet vidare ökas, då den gradvis kyles under sin genomströmning av kam- maren 7 i värmeväxlaren, medverkar även detta till den önskade drivningen av vätskan 3 genom värmeväxlaren.

Den yttre, av det kylande mediet genomströmmade kammaren 6 i värmeväxlaren U kan vara utformad för turbulent strömning på konventionellt sätt, eftersom man för det kylande mediet i allmänhet har tillgång till en pump, som kan alstra erfor- derligt tryck för drivning av en tillräcklig V0lYm5fPÖm aV det kylande mediet genom en med turbulent strömning arbetande värmeväxlarkammare. Därvid kan med fördel skiljeväggen 8 i värmeväxlaren 4 vara utformad med ett antal parallella, sig 10 15 20 25 30 455 716 5 i riktning från inloppet 9 till utloppet 8 sträckande flänsar, som mellan sig avgränsar ett antal strömningskanaler från in- loppet 9 till utloppet 10 för det kylande mediet._Härigenom ökas på konventionellt sätt värmeväxlingseffekten mellan det kylande mediet och skiljeväggen 8. Naturligtvis kan dock även den yttre, av_det kylande mediet genomströmmade kammaren 6 i värmeväxlaren H utformas för laminär strömning hos det kylande mediet enligt den i den internationella patentansökningen PCT/SE84/00245 beskrivna värmeväxlarprincipen. .

Det i maskinens hus inneslutna, vätskeformíga mediet, som skall kylas, kan även drivas genom värmeväxlarens inre, för laminär strömning utformade kammare under inverkan av en hydrodynamisk tryckskillnad, som uppstår under inverkan av maskinens rörliga mekaniska element vid maskinens drift. Ett sådant utförande av uppfinningen illustreras schematiskt och såsom exempel i fíg. 2, i vilken samma hänvisningsbeteckningar använts som i fíg. l för varandra motsvarande delar.

I de i fig. l-3 såsom exempel visade utföringsformerna av uppfinningen är stamkanalerna l4,l5 i värmeväxlarens 4 inre, för laminär strömning av det kylda mediet 3 utformade kammare 7 förlagda inuti denna kammare 7 i form av avbrott i de flänsar ll som aygränsar de laminära flödeskanalerna 12.

Alternativt kan dock dessa som fördelnings- respektive samlingskanaler tjänanfie stamkanaler lfl, 15 även förläggas i maskinhusets l innanför värmeväxlarkammaren 7 belägna vägg 5 på det sätt som schematiskt illustreras i fíg. 4. Härvid erfordras inga motsvarande avbrott i de flänsar ll som av~ gränsar de laminära flödeskanalerna 12, varför en större flänslängd och därmed även en större flödeskanallängd erhålles och därigenom en större värmeväxlingseffekt.

Såsom beskrives i den ovan nämnda internationella patentansökningen, kan flänsarna ll förses med korta slits- formade avbrott, betecknade med 17 i fíg. H, för det i den internationella ansökningen beskrivna ändamålet.

Claims (3)

455 716 Patentkrav

1. Anordning för kylning av en maskin, vilken innefattar ett hus (l) och inuti detta anordnade, rörliga och vid maskinens drift drivna, mekaniska element (2) samt ett vätske- formigt medium (3), i synnerhet smörjmedel eller hydraul- vätska, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en i en del av husets (l) yttervägg anordnad värmeväxlare (H) innefattande två kamrar (B, 7) anordnade på ömse sidor om och vätsketätt åtskilda av en skiljevägg (8), vilken utgör en del av husets (1) vätsketäta vägg, av vilka båda kamrar den utanför skiljeväggen (8) belägna kammaren (6) är avsedd att genomströmmas av ett kylande medium, medan den innanför skilje- väggen (8) belägna kammaren (7) är avsedd att genomströmmas av det i huset (l) inneslutna vätskeformiga mediet (3), varvid sist nämnda kammare (7) innehåller ett stort antal strömnings- mässigt parallellkopplade flödeskanaler (12) för det vätske- formiga mediet, vilka flödeskanaler (12) har en smal rektangu- lär tvärsektion dimensionerad för laminär strömning av det vätskeformiga mediet och är bildade av flänsar (ll) utformade i ett stycke med skíljeväggen (8) samt vid sina ena ändar står i förbindelse via fördelningskanaler (lh) med ett inlopp (13) till kammare (7) och vid sina andra ändar står i förbin-É delse via samlingskanaler (15) med ett utlopp (16) från kammaren (7), varjämte värmeväxlaren (U) är så placerad i huset (1) att nämnda inlopp (13) och utlopp (16) för den på skiljeväggens (8) insida belägna kammaren (7) har sådana in- bördes lägen att det vid maskinens drift uppstår en av de mekaniska elementens (2) rörelse förorsakad strömning av det vätskeformiga mediet (3) genom nämnda kammare (7) från nämnda inlopp (13) till nämnda utlopp (16).

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att inloppet (l3) till nämnda kammare (7) är beläget på en högre nivå än utloppet (16) och att det vätskeformiga mediet (3) föres upp till inloppet (13) under inverkan av de mekaniska elementens (2) rörelse. 455m 716 7

3. Anordning enligt krav l, k ä n n e 't e c k n a d av att de mekaniska elementens (2) rörelse ger upphov till en hydrodynamisk tryckskillnad mellan inloppet (13) och utloppet (16) för nämnda kammare (7).