DE10080714C2 - Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug - Google Patents
Wärmeerzeuger für ein FahrzeugInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug, umfas
send einen in einem Gehäuse definierten Arbeitsraum, ein in dem Arbeitsraum
enthaltenes viskoses Fluid und einen Rotor, der durch eine von einer externen
Antriebsquelle gelieferten Antriebskraft angetrieben und in Rotation versetzt
wird.
Die DE 38 32 966 A1 offenbart ein Beheizungssystem für Insassenräume in Fahr
zeugen, die als Antrieb einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor besitzen.
Das Heizungssystem wird im folgenden kurz erörtert, unter Bezugnahme auf
Fig. 12, die der Fig. 2 der deutschen Druckschrift entspricht.
Das Beheizungssystem umfaßt ein Gehäuse, in dem eine Arbeitskammer 48
(welche einem Arbeitsraum entspricht), eine die Arbeitskammer 48 umgebende
Ringkammer 62 (welche einem Wärmeaufnahmeraum entspricht) und eine Ver
sorgungskammer 58 vor und benachbart zu der Arbeitskammer 48 definiert sind.
Die Versorgungskammer 58 und die Arbeitskammer 48 sind durch eine Trenn
wand 60 nahezu vollständig voneinander getrennt. Die Trennwand 60 weist eine
durch sie hindurchgehende Durchgangsöffnung 66 auf, welche die Arbeitskam
mer 48 und die Versorgungskammer 58 miteinander verbindet. In der Umfangs
wandung des Gehäuses und am oberen Rand der Trennwand 60 befindet sich ein
Verbindungskanal 68, mit dem der obere Bereich der Trennwand 60
umgangen werden kann. Die Durchgangsöffnung 66 wird mit Hilfe
eines in der Versorgungskammer 58 vorgesehenen Hebels 72 geöff
net und verschlossen. Der Hebel 72 wird mittels einer gewunde
nen Feder 73 in Öffnungsrichtung der Öffnung 66 vorgespannt und
wird zudem mittels einer Bimetall-Blattfeder 76 in Schließrich
tung der Öffnung 66 vorgespannt. Das heißt, der Öffnungsgrad
der Öffnung 66 wird bestimmt von einem Gleichgewicht der Vor
spannkräfte zwischen den Federn 73 und 76.
Das Gehäuse trägt eine Antriebswelle 52, die im hinteren Be
reich des Gehäuses drehbar gelagert ist. An ihrem inneren Ende
weist die Antriebswelle 52 ein Rad 50 auf (welches einem Rotor
entspricht), das gemeinsam mit der Antriebswelle 52 innerhalb
der Arbeitskammer 48 drehbar ist; am äußeren Ende der Antriebs
welle ist eine Riemenscheibe 44 befestigt. Die Riemenscheibe 44
ist mit einem Motor des Fahrzeugs über einen Riemen funktionell
verbunden. Die Arbeitskammer 48 und die Versorgungskammer 58
enthalten ein bestimmte Menge eines viskosen Fluids 78, mit dem
ein zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 80 des Rades 50 und
der dieser gegenüberliegenden zylindrischen Innenwand 82 der
Arbeitskammer 48 definierter Raum gefüllt wird. Es möge beach
tet werden, daß, wie aus Fig. 12 erkennbar, ungefähr die untere
Hälfte der Versorgungskammer 58, deren Öffnung 66 durch den
Hebel 72 geschlossen ist, mit dem viskosen Fluid gefüllt ist.
Wenn die Antriebskraft des Motors auf die Antriebswelle 52
übertragen wird, wird das Rad 50 in der Arbeitskammer 48 in
Rotation versetzt, so daß die in dem Raum zwischen der äußeren
Umfangsoberfläche 80 des Rades und der zylindrischen Innen
wand 82 der Arbeitskammer gehaltene viskose Flüssigkeit
geschert wird, wodurch es zur Erzeugung von Wärme infolge
Fluidreibung kommt. Die in der Arbeitskammer 48 erzeugte Wärme
wird durch die Trennwand des Gehäuses an das umlaufende Fluid
(Motorkühlmittel) übertragen, welches in der Ringkammer 62
zirkuliert. Das erwärmte Umlauffluid wird einem Wärmetauscher
einer Fahrzeug-Heizeinrichtung zum Beheizen eines Raumes in dem
Fahrzeug zugeführt.
Bei dem oben beschriebenen Beheizungssystem erfolgt die Feed
back-Regelung des Wärmeerzeugungsvermögens in Abhängigkeit von
dem Vorgang des Öffnens oder Schließens der Öffnung 66 vermit
tels des Hebels 72, dessen Stellung durch die zwei Federn 73
und 76 gesteuert wird. Konkret ergibt es sich, daß, wenn die
unter hoher Temperatur stehende viskose Flüssigkeit aus der
Arbeitskammer 48 über den Verbindungskanal 68 in die Versor
gungskammer 58 zurückgeführt wird, die Vorspannkraft der Bi
metall-Blattfeder 76 die Vorspannkraft der gewundenen Feder 73
infolge eines Temperaturanstiegs ringsum die Feder 76 überwin
det, so daß der Hebel 72 die Öffnung 66 verschließt. Dies hat
zur Folge, daß der Zulauf der viskosen Flüssigkeit von der Ver
sorgungskammer 58 zu der Arbeitskammer 48 unterbrochen wird;
entsprechend verringert sich allmählich die Menge an viskoser
Flüssigkeit in der Arbeitskammer 48 und damit auch die durch
die Scherung erzeugte Wärmemenge. Die Neigung der von der
Arbeitskammer 48 zu der Versorgungskammer 58 zurückzuführenden
viskosen Flüssigkeit, in der Temperatur zu sinken, verursacht
ein Schwächerwerden der Vorspannkraft der Bimetall-Blatt
feder 76, so daß der Hebel 72 in Öffnungsrichtung der Öff
nung 66 bewegt wird. Dies hat zur Folge, daß der Zulauf von
viskoser Flüssigkeit von der Versorgungskammer 58 zu der
Arbeitskammer 48 erneut einsetzt, womit auch die Menge an
viskoser Flüssigkeit in der Arbeitskammer 48 zunimmt und
dadurch auch die erzeugte Wärmemenge erhöht wird.
Um der viskosen Flüssigkeit zu ermöglichen, zwischen der Ver
sorgungskammer 58 und der Arbeitskammer 48 zu fließen, und
dadurch die erwartete Funktion und Wirkung des Beheizungs
systems zu erzielen, muß die Montage des Heizungssystem an
einem Fahrzeugkörper im richtigen Montagewinkel erfolgen.
Fig. 11 zeigt in schematischer Form einen Querschnitt der
Versorgungskammer 58 des Beheizungssystems. Der richtige Mon
tagewinkel bezeichnet einen Winkel, bei dem sich die Öffnung 66
stets unterhalb des Oberflächenniveaus L der viskosen Flüssig
keit innerhalb der Versorgungskammer 58 befindet und der Ver
bindungskanal 68 oberhalb des Oberflächenniveaus L liegt. Diese
lagemäßige Beziehung zwischen der Öffnung 66, dem Kanal 68 und
dem Oberflächenniveau L stellt eine notwendige Bedingung dar,
um sicherzustellen, daß die Öffnung 66 als Durchlaß zum Zufüh
ren des viskosen Fluids wirkt bzw. daß der Verbindungskanal 68
als Durchlaß zum Rückführen der viskosen Flüssigkeit wirkt. Man
beachte, daß die Bedingung, die ausreicht, um die Bewegung der
viskosen Flüssigkeit von der Versorgungskammer 58 zu der
Arbeitskammer 48 über die Öffnung 66 zu veranlassen, dahin
gehend lautet, daß das Oberflächenniveau L der viskosen Flüs
sigkeit in der Versorgungskammer 58 höher liegt als das Ober
flächenniveau der viskosen Flüssigkeit in der Arbeitskammer 48.
Namentlich beruht bei dem Heizungssystem die Triebkraft zum
Bewegen des Fluids allein auf der Differenz im Spiegelniveau
zwischen den zwei Räumen 58 und 48.
Wenn nun aber das Heizungssystem stets so mit dem Fahrzeug
körper zu verbinden ist, daß die obenerwähnte lagemäßige
Beziehung der Öffnung 66 und des Verbindungskanals 68 erfüllt
ist, dann sind dem Montagewinkel des Beheizungssystems gewisse
Grenzen gesetzt. Namentlich ist, wie in Fig. 11 gezeigt, ein
idealer Montagewinkel des Heizungssystems ein Winkel (senk
rechte Position), bei dem eine imaginäre Ebene P, welche die
Öffnung 66 und den Verbindungskanal 68 einschließt, senkrecht
(normal) zu dem Oberflächenniveau L verläuft, und eine zuläs
sige Neigung des Heizungssystems ist ungefähr im Bereich von
±70 Grad bezogen auf die senkrechte Position angesiedelt. Namentlich ist der
zulässige Montagewinkelbereich des Beheizungssystems auf ca. 140 Grad um die
Achse C begrenzt. Berücksichtigte man eine mögliche Neigung des Fahrzeug
körpers selbst in Vorwärts/Rückwärts- und Rechts/Links-Richtung, dann wäre der
zulässige Montagewinkelbereich kleiner als 140 Grad, um einen zuverlässigen
Betrieb im praktischen Einsatz zu gewährleisten. Mit der Annahme, daß - in
Verbindung mit anderen Elementen oder Gliedern (Hebel 72 etc.) - die Öff
nung 66 und der Verbindungskanal 68 nur als Durchlaß zum Zuführen der vis
kosen Flüssigkeit bzw. nur als Durchlaß zum Rückführen der viskosen Flüssigkeit
wirken, ist die Anordnung, bei der der einzelne Zuführungsdurchlaß und der ein
zelne Rückführungsdurchlaß vorgesehen sind, mit dem Nachteil behaftet, daß der
zulässige Montagewinkel des Heizungssystems (Wärmeerzeugers) sehr eng ist,
wie im vorstehenden erwähnt, und dies ist für einen Anwender (Fahrzeugher
steller etc.) nicht unbedingt günstig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Wärme
erzeugers für ein Fahrzeug, bei dem gegenüber dem Stand der Technik der zu
lässige Montagewinkelbereich des Wärmeerzeugerkörpers verbreitert ist, größere
Montagefreiheit am Fahrzeugkörper gegeben ist und die Montage erleichtert wer
den kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Wärmeerzeuger für ein
Fahrzeug, umfassend einen in einem Gehäuse definierten Arbeitsraum, ein in
dem Arbeitsraum aufgenommenes viskoses Fluid und einen von einer externen
Antriebsquelle angetriebenen und in Rotation versetzten Rotor, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Arbeitsraum umfaßt: einen Wärmeerzeugungsbereich, in dem
der Rotor so aufgenommen ist, daß ein flüssigkeitsdichter Raum zwi
schen einer Begrenzungswand des Arbeitsraums und dem Rotor ent
steht, so daß das in dem flüssigkeitsdichten Raum enthaltene
viskose Fluid durch den Rotor geschert wird, um Wärme zu erzeu
gen, einen Speicherbereich zum Speichern des im Volumen des
flüssigkeitsdichten Raumes fließenden viskosen Fluids und eine
an einer Grenzfläche zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich und
dem Speicherbereich gebildete Grenzflächenöffnung zum Verbinden
des Wärmeerzeugungsbereichs und des Speicherbereichs, wobei die
Grenzflächenöffnung eine Öffnungsquerschnittsfläche aufweist,
die groß genug ist, um das viskose Fluid in dem Speicherbereich
entsprechend der Rotation des Rotors in dem Wärmeerzeugungsbe
reich durch sie hindurchfließen zu lassen; wobei die Grenzflä
chenöffnung mehrere Transferöffnungen aufweist, die Teil der
Grenzflächenöffnung bilden und die dem viskosen Fluid erlauben,
sich zwischen dem Speicherbereich und dem Wärmeerzeugungsbe
reich zu bewegen, wobei die Transferöffnungen voneinander beab
standet sind, so daß mindestens eine der Transferöffnungen auf
gleicher Höhe oder tiefer liegt als das Oberflächenniveau des
während der Rotation des Rotors in dem Speicherbereich fließen
den viskosen Fluids, wenn der Wärmeerzeuger in einem zulässigen
Montagewinkel mit einem Fahrzeugkörper verbunden ist; wobei der
Speicherbereich einen Führungsbereich korrespondierend zu jeder
Transferöffnung aufweist, um die Strömungsrichtung des viskosen
Fluids in dem Speicherbereich umzulenken und dadurch das vis
kose Fluid durch die Transferöffnungen in den Wärmeerzeugungs
bereich einzuführen, wodurch die Transferöffnung, die auf glei
cher Höhe oder tiefer liegt als das Oberflächenniveau des in
dem Speicherbereich fließenden viskosen Fluids, und der korre
spondierende Führungsbereich einen Zuführungsdurchlaß für das
viskose Fluid von dem Speicherbereich zu dem Wärmeerzeugungs
bereich bilden, und der restliche Teil der Grenzflächenöffnung,
der von der den Zuführungsdurchlaß bildenden Transferöffnung
verschieden ist, einen Rückführungsdurchlaß für das viskose
Fluid von dem Wärmeerzeugungsbereich zu dem Speicherbereich
bildet, so daß der Austausch und Umlauf des viskosen Fluids
zwischen den zwei Bereichen durchgeführt werden kann.
Dadurch, daß die Grenzflächenöffnung an der Grenzfläche zwi
schen dem Wärmeerzeugungsbereich und dem Speicherbereich meh
rere, voneinander beabstandete Transferöffnungen aufweist,
liegt bei dieser Anordnung wenigstens eine der Transferöffnun
gen auf gleicher Höhe oder tiefer als das Oberflächenniveau L
des während der Rotation des Rotors in dem Speicherbereich be
wegten viskosen Fluids, solange der Wärmeerzeuger unter einem
zulässigen Montagewinkel mit dem Fahrzeugkörper verbunden ist.
Entsprechend liegt der zu der auf gleicher Höhe oder tiefer als
das Oberflächenniveau L liegenden Transferöffnung korrespondie
rende Führungsbereich ebenfalls unter dem Oberflächenniveau L,
so daß die Funktion, die Strömungsrichtung des viskosen Fluids
in dem Speicherbereich umzulenken, um dadurch das viskose Fluid
durch die Transferöffnung in den Wärmeerzeugungsbereich einzu
führen, erzielt werden kann. Die Transferöffnung und der dazu
korrespondierende Führungsbereich, die auf gleicher Höhe oder
tiefer als das Oberflächenniveau L des in dem Speicherbereich
bewegten viskosen Fluids liegen, wirken demnach zusammen, um
einen Durchlaß zum Zuführen des viskosen Fluids von dem Spei
cherbereich zu dem Wärmeerzeugungsbereich zu bilden. Der rest
liche Teil der Grenzflächenöffnung, der von der den Zuführungs
durchlaß bildenden Transferöffnung verschieden ist, hat keinen
Führungsbereich, der zu ihm korrespondiert und unterhalb des
Oberflächenniveaus L liegt und die Funktion erzielt, die Strö
mungsrichtung des viskosen Fluids in dem Speicherbereich umzu
lenken. Im besonderen liegen die Führungsbereiche, die zu den
Transferöffnungen korrespondieren, welche von der den Zufüh
rungsdurchlaß bildenden Transferöffnung verschieden sind, nicht
unterhalb des Oberflächenniveaus L und können folglich die
Funktion, die Strömungsrichtung des viskosen Fluids umzulenken,
nicht zwangsläufig erzielen. Der restliche Teil der Grenzflä
chenöffnung, der von der den Zuführungsdurchlaß bildenden
Transferöffnung verschieden ist, bildet deshalb umgekehrt einen
Durchlaß zum Rückführen des viskosen Fluids von dem Wärmeerzeu
gungsbereich zu dem Speicherbereich. Demnach sind der Zufüh
rungsdurchlaß und der Rückführungsdurchlaß für das viskose
Fluid zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich und dem Speicher
bereich des Arbeitsraums angeordnet, und die Strömungsrichtung
des viskosen Fluids, welches entsprechend der Rotation des in
dem Wärmeerzeugungsbereich angeordneten Rotors in dem Speicher
bereich in Bewegung und Rotation versetzt wird, wird durch die
unterhalb des Oberflächenniveaus L liegenden Führungsbereiche
umgelenkt, so daß die Förderkraft des viskosen Fluids erzeugt
wird, woraus der Austausch und Umlauf des viskosen Fluids
zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich und dem Speicherbereich des
Arbeitsraums resultiert.
Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß die notwendige
Bedingung, um den Austausch und Umlauf des viskosen Fluids zu
gewährleisten, dahingehend lautet, daß mindestens eine der meh
reren Transferöffnungen, welche Teil der Grenzflächenöffnung
bilden, auf einer Höhe liegen muß, die nicht höher ist als das
Oberflächenniveau L. Diesbezüglich sind erfindungsgemäß die
mehreren Transferöffnungen in der oben erwähnten Weise vonein
ander beabstandet, so daß eine erhöhte Wahrscheinlichkeit be
steht, daß bei verschieden variiertem Montagewinkel des Wärme
erzeugers an dem Fahrzeugkörper wenigstens eine der Transfer
öffnungen auf gleicher Höhe oder unter dem Oberflächenniveau L
liegt. Dies bedeutet, daß der zulässige Montagewinkelbereich
des Wärmeerzeugers verbreitert werden kann. Demnach ermöglicht
diese Anordnung, wenn die Menge des viskosen Fluids auf ein Maß
beschränkt wird, welches in dem Oberflächenniveau L in dem
Speicherbereich des Arbeitsraums liegt, und zwar unter Berück
sichtigung der Wärmeausdehnung des viskosen Fluids in dem
Arbeitsraum infolge Scherung und Erwärmung, den zulässigen Mon
tagewinkelbereich des Wärmeerzeugers gegenüber dem Stand der
Technik zu verbreitern, und dabei dennoch den zuverlässigen
Austausch und Umlauf des viskosen Fluids zwischen dem Wärme
erzeugungsbereich und dem Speicherbereich des Arbeitsraums zu
gewährleisten. Folglich kann nicht nur die Montagefreiheit für
das Anbringen des Wärmeerzeugers an dem Fahrzeugkörper vergrö
ßert werden, sondern auch der Montagevorgang bequem durchge
führt werden.
Es sollte beachtet werden, daß dadurch, daß der Wärmeerzeu
gungsbereich und der Speicherbereich durch eine Grenzflächen
öffnung miteinander verbunden sind, die eine relativ große Öff
nungsquerschnittsfläche aufweist, zumindest bei stillstehendem
Rotor das Oberflächenniveau des viskosen Fluids in dem Wärme
erzeugungsbereich identisch mit dem Oberflächenniveau L des
viskosen Fluids in dem Speicherbereich ist, so daß es grund
sätzlich keinen Unterschied in dem Spiegelniveau zwischen den
beiden Bereichen gibt. Dennoch wird das viskose Fluid von dem
Speicherbereich zu dem Wärmeerzeugungsbereich bewegt, und zwar
infolge der Anwesenheit der in dem Speicherbereich vorgesehenen
Führungsbereiche. In diesem Punkt unterscheidet sich das Prin
zip des Wärmeerzeugers gemäß der vorliegenden Erfindung grund
legend von dem des Standes der Technik (Heizeranordnung). Der
Hauptzweck des Austauschs und Umlaufs des viskosen Fluids in
dem Wärmeerzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Verschlechterung des viskosen Fluids zu vermeiden
oder zu verzögern.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein entlang der Linie X-X in Fig. 1 ausgeführter Querschnitt;
Fig. 3 ist eine Ansicht eines kreisförmigen scheibenartigen Rotors;
Fig. 4 ist eine Ansicht einer vorderen Begrenzungsplatte, von der hin
teren Endfläche der Platte gesehen;
Fig. 5 ist eine Ansicht einer hinteren Begrenzungsplatte, von der vor
deren Endfläche der Platte gesehen;
Fig. 6 ist eine zu Fig. 5 korrespondierende Ansicht eines Wärmeerzeu
gers, wobei der Wärmeerzeuger in einer senkrechten Position
angeordnet ist;
Fig. 7 ist eine Ansicht eines Wärmeerzeugers, der unter einem Nei
gungswinkel von 45 Grad bezogen auf die senkrechte Position
montiert ist;
Fig. 8 ist eine Ansicht eines Wärmeerzeugers, der in einem Neigungs
winkel von 90 Grad gegenüber der senkrechten Position montiert
ist;
Fig. 9 ist eine Ansicht eines Wärmeerzeugers, der unter einem Nei
gungswinkel von 150 Grad bezogen auf die senkrechte Position
montiert ist;
Fig. 10 ist ein zu Fig. 2 korrespondierender Querschnitt einer anderen
Ausführungsform einer Prallplatte;
Fig. 11 ist ein schematischer Querschnitt, der einen zulässigen Montage
winkelbereich nach dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 12 ist ein Querschnitt eines Heizungssystems nach dem Stand der
Technik.
Eine Ausführungsform eines Wärmeerzeugers für ein Fahrzeug in Einklang mit
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig.
1 bis 9 erörtert. Wie in Fig. 1 gezeigt umfaßt der Wärmeerzeuger einen vorderen
Gehäusekörper 1, eine vordere Begrenzungsplatte 2, eine hintere Begrenzungs
platte 3 und einen hinteren Gehäusekörper 4. Die Elemente 1 bis 4 bilden eine
Gehäuseanordnung des Wärmeerzeugers.
Der vordere Gehäusekörper 1 weist einen hohlen, zylindrischen Vorsprung 1a
auf, der nach vorne (in Fig. 1 nach links) vortretend ausgeführt ist, und einen
zylindrischen Bereich 1b, der sich topfartig vom basisseitigen Ende des Vor
sprungs 1a aus nach hinten erstreckt. Der hintere Gehäusekörper 4 ist in Form
einer Abdeckung vorgesehen, welche das offene Ende des zylindrischen Be
reichs 1b abdeckt. Der vordere Gehäusekörper 1 und der hintere Gehäusekör
per 4 sind durch mehrere Bolzen oder Schrauben 5 miteinander verbunden, so
daß die vordere Begrenzungsplatte 2 und die hintere Begrenzungsplatte 3 in dem
zylindrischen Bereich 1b des vorderen Gehäusekörpers aufgenommen sind. Die
vordere Begrenzungsplatte 2 und die hintere Begrenzungsplatte 3 weisen an
ihren Außenumfangsbereichen ringförmige Ränder 21 bzw. 31 auf. Die Ränder 21
und 31 sind zwischen den
durch die Schrauben 5 miteinander verbundenen Gehäusekörpern 1
und 4 gehalten, so daß die Begrenzungsplatten 2 und 3 unbeweg
lich in den Gehäusekörpern 1 und 4 gehalten werden.
Das hintere Ende der vorderen Begrenzungsplatte 2 ist gegenüber
dem Rand 21 ausgespart, um einen Wärmeerzeugungsbereich 7 eines
Arbeitsraums 6 zwischen der vorderen und hinteren Begrenzungs
platte 2 und 3 zu definieren. Die vordere Begrenzungsplatte 2
definiert eine Endoberfläche (hintere Endfläche) 24, die der
Bodenfläche des ausgesparten Bereichs am hinteren Ende der
Platte 2 entspricht (siehe Fig. 4). Die Endoberfläche 24 dient
als eine Trennwand, welche den Arbeitsraum 6 definiert. Wie in
Fig. 1 gezeigt, hat die vordere Begrenzungsplatte 2 an ihrem
vorderen Ende einen Stützzylinderbereich 22 in Plattenmitte und
mehrere koaxiale Führungsrippen 23, die sich in Form von kon
zentrischen Bögen in Umfangsrichtung entlang der äußeren Um
fangsoberfläche des Stützzylinderbereichs 22 erstrecken. Die
vordere Begrenzungsplatte 2 ist in dem vorderen Gehäusekörper 1
so gefügt, daß der Stützzylinderbereich 22 teilweise engen Kon
takt mit dem Innenwandbereich des vorderen Gehäusekörpers 1
hat. Daraus resultiert ein vorderer Wasserkühlmantel FW als
Wärmeaufnahmeraum benachbart zur Vorderseite des Wärmeerzeu
gungsbereichs 7 des Arbeitsraums 6 zwischen der Innenwand des
vorderen Gehäusekörpers 1 und dem Körperteil der vorderen Be
grenzungsplatte 2. In dem vorderen Wasserkühlmantel FW dienen
der Rand 21, der Stützzylinderbereich 22 und die Führungsrip
pen 23 als Führungswand zum Führen der Strömung des Umlaufwas
sers (z. B. des Motorkühlwassers), welches das umlaufende Fluid
darstellt, und schaffen einen Durchgang für das Umlaufwasser in
dem vorderen Wärmeaufnahmeraum FW.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt die hintere Begren
zungsplatte 3 zusätzlich zu dem Rand 31 einen in Plattenmitte
ausgebildeten zylindrischen Bereich 32 und mehrere koaxiale
Führungsrippen 33, die sich in Form von konzentrischen Bögen in
Umfangsrichtung entlang der äußeren Umfangsoberfläche des zy
lindrischen Bereichs 32 erstrecken. Wenn die hintere Begren
zungsplatte 3 gemeinsam mit der vorderen Begrenzungsplatte 2
zwischen dem vorderen und hinteren Gehäusekörper 1 und 4 gehal
ten ist, steht der zylindrische Bereich 32 der hinteren Begren
zungsplatte 3 in engem Kontakt mit einer ringförmigen Wan
dung 4a des hinteren Gehäusekörpers 4. Daraus resultieren ein
hinterer Wasserkühlmantel RW als Wärmeaufnahmeraum benachbart
zur hinteren Seite des Wärmeerzeugungsbereichs 7 des Arbeits
raums 6 und ein Speicherbereich 8 des Arbeitsraums 6 in dem
zylindrischen Bereich 32 zwischen dem Körperbereich der hinte
ren Begrenzungsplatte 3 und dem hinteren Gehäusekörper 4. In
dem hinteren Wasserkühlmantel RW dienen der Rand 31, der zylin
drische Bereich 32 und die Führungsrippen 33 als Führungswand
zum Führen der Strömung des Umlaufwassers, welches das umlau
fende Fluid repräsentiert, und schaffen einen Durchgang für das
Umlaufwasser in dem hinteren Wärmeaufnahmeraum FW. Die hintere
Begrenzungsplatte 3 definiert eine Endoberfläche (vordere End
fläche) 34 an dem vorderen Ende der Platte 3 (siehe Fig. 5).
Die Endoberfläche 34 dient als eine Trennwand, welche den
Arbeitsraum 6 definiert.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Seitenwand des vorderen
Gehäusekörpers 1 mit einer Einleitungsöffnung 12 versehen, die
dazu eingerichtet ist, das Umlaufwasser von einem Heizkreis 11
eines in dem Fahrzeug vorgesehenen Klimageräts in den vorderen
und hinteren Wasserkühlmantel FW und RW einzuführen, sowie mit
einer Ableitungsöffnung 13, durch die das Umlaufwasser aus dem
vorderen und hinteren Wasserkühlmantel FW und RW in den Heiz
kreis 11 abgeführt wird. Die Einleitungsöffnung 12 und die
Ableitungsöffnung 13 sind nebeneinander angeordnet. Das Umlauf
wasser zirkuliert über diese Öffnungen zwischen den Wasserkühl
mänteln FW, RW des Wärmeerzeugers und dem Heizkreis 11.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist in dem vorderen Gehäusekörper 1 und
der vorderen Begrenzungsplatte 2 eine Antriebswelle 16 über ein
Lager 14 und ein Dichtlager 15 drehbar gelagert. Das Dicht
lager 15 ist zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Stütz
zylinderbereichs 22 der vorderen Begrenzungsplatte 2 und der
äußeren Umfangsoberfläche der Antriebswelle 16 angeordnet, um
den vorderen Bereich des Wärmeerzeugungsbereichs 7 dicht abzu
schließen.
Ein Rotor 17 in Gestalt einer im wesentlichen kreisförmigen
Scheibe ist mit dem hinteren Ende der Antriebswelle 16 durch
eine Preßverbindung oder Preßpassung verbunden. Der Rotor 17
wird beim Zusammenbau des Wärmeerzeugers innerhalb des Wärme
erzeugungsbereichs 7 angeordnet und definiert kleine Zwischen
räume (flüssigkeitsdichte Spalte) zwischen der vorderen Endflä
che des Rotors 17 und der hinteren Endfläche 24 der vorderen
Begrenzungsplatte 2 bzw. zwischen der hinteren Endfläche des
Rotors 17 und der vorderen Endfläche 34 der hinteren Begren
zungsplatte 3. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Rotor 17 an sei
nem kreisförmigen Plattenteil mit mehreren vertieften Ausspa
rungen 17a versehen, die radial und etwas schräggestellt ver
laufen. Jede vertiefte Aussparung 17a ist im mittigen Bereich
als nut- oder rillenartige Vertiefung und im Außenumfangsbe
reich als Schlitz ausgeführt. Die vertieften Aussparungen 17a
leisten nicht nur einen Beitrag zur Verbesserung des Scher
effekts auf das viskose Fluid innerhalb des Wärmeerzeugungs
bereichs 7 entsprechend der Rotation des Rotors 17, sondern
auch zur Unterstützung der Bewegung des viskosen Fluids in
Richtung des Außenumfangsbereichs des Wärmeerzeugungsbereichs.
Mehrere Verbindungslöcher 17b, die sich durch den Rotorkörper,
von dessen Vorderseite zu dessen Rückseite hindurcherstrecken,
sind in der Nähe des Zentrums des Rotors 17 vorgesehen. Die
Verbindungslöcher 17b sind gleichabständig von der Drehachse C
der Antriebswelle 16 angeordnet und liegen im gleichen Winkel
abstand voneinander um die Antriebswelle 16 (oder die Dreh
achse C). Der vordere und der hintere Bereich des Wärmeerzeu
gungsbereichs 7 auf den einander gegenüberliegenden Seiten des
Rotors 17 stehen über die Verbindungslöcher 17b miteinander in
Verbindung, um die Bewegung des viskosen Fluids zu erleichtern.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist eine Riemenscheibe 19 durch
einen Bolzen oder eine Schraube 18 am vorderen Ende der An
triebswelle 16 befestigt. Die Riemenscheibe 19 ist mit einem
Fahrzeugmotor E als externe Antriebsquelle über einen Kraft
übertragungsriemen 19a, der den Außenumfang der Riemenschei
be 19 umschlingt, funktionell verbunden. Somit wird der
Rotor 17 über die Riemenscheibe 19 und die Antriebswelle 16
entsprechend dem Antrieb des Motors E angetrieben und in
Drehbewegung versetzt.
Die vordere Begrenzungsplatte 2, die hintere Begrenzungs
platte 3, der Rotor 17, der Wärmeerzeugungsbereich 7 und der
Speicherbereich 8 weisen eine kreisförmige Gestalt im Quer
schnitt normal zur Drehachse C auf, mit dem Mittelpunkt in der
Drehachse C.
Wie aus den Fig. 1, 2 und 5 erkennbar, ist in dem mittigen
Bereich der hinteren Begrenzungsplatte 3 eine Grenzflächenöff
nung 9 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem Wärmeerzeu
gungsbereich 7 und dem Speicherbereich 8 an der Grenzfläche der
beiden Bereiche herzustellen. Der Wärmeerzeugungsbereich 7, der
Speicherbereich 8 und die Grenzflächenöffnung 9 definieren den
Arbeitsraum 6, in dem eine bestimmte Menge an Siliconöl als das
viskose Fluid aufgenommen wird. Auf die Menge des Siliconöls
wird später noch eingegangen.
Die Kontur der Grenzflächenöffnung 9 verläuft im wesentlichen
entlang einem Teilkreis D mit einem bestimmten Radius, dessen
Mittelpunkt in der Drehachse C liegt. Zwei im wesentlichen
halbkreisförmige Transferöffnungen 35A und 35B sind in der
hinteren Begrenzungsplatte 3 dadurch gebildet, daß die Außen
bereiche des Teilkreises D ausgeschnitten sind, so daß die
Öffnungen von dem Teilkreis D nach außen hin vorspringen. Die
Öffnungen 35A und 35B sind im wesentlichen punktsymmetrisch
bezüglich der Drehachse C angeordnet. Zudem sind zwei im
wesentlichen rechteckige vorspringende Wandungen 36A, 36B an
der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs 32 der
hinteren Begrenzungsplatte 3 ausgebildet. Die vorspringenden
Wandungen 36A, 36B sind in einer im wesentlichen punktsymme
trischen Anordnung bezüglich der Drehachse C vorgesehen und
kommen, gegen die Drehachse C vorspringend, dicht zusammen. Die
vorspringenden Wandungen 36A und 36B weisen Flanken oder Sei
tenränder k benachbart zu den Transferöffnungen 35A bzw. 35B
auf. Die Seitenränder k der vorspringenden Wandungen 36A
und 36B dienen als Führung oder Führungsmittel für das viskose
Fluid, um die Strömungsrichtung des Siliconöls umzulenken und
dadurch das Öl durch die Transferöffnungen in den Wärmeerzeu
gungsbereich 7 einzuführen. Die Vorsprungslänge der vorsprin
genden Wandungen 36A und 36H ist kleiner als der Radius des
Teilkreises D, so daß ein Raum zwischen den vorspringenden Wan
dungen 36A und 36B verbleibt. Dadurch, daß die vorspringenden
Wandungen 36A und 36B eine im wesentlichen rechteckige Gestalt
haben, zeigt die Grenzflächenöffnung 9 eine im wesentlichen
H-förmige Gestalt, die definiert ist durch den Teilkreis D und
die zwei vorspringenden Wandungen 36A und 36B, bei Betrachtung
von der Vorder- oder Rückseite, wie aus den Fig. 2 und 5 er
kennbar. Im einzelnen besteht die Grenzflächenöffnung 9 aus
einem Paar von Transferöffnungen 35A, 35B und einem im wesent
lichen H-förmigen restlichen Öffnungsbereich. Die Öffnungsquer
schnittsfläche des im wesentlichen H-förmigen Öffnungsbereichs
der Grenzflächenöffnung 9 wird so bestimmt, daß das Siliconöl
in dem Speicherbereich 8 entsprechend der Rotation des Rotors
im Wärmeerzeugungsbereich 7 in Rotation versetzt und zu dem
Wärmeerzeugungsbereich 7 bewegt werden kann. Das heißt, der
Speicherbereich 8 ist über die Grenzflächenöffnung 9 gegen die
hintere Endfläche des in dem Wärmeerzeugungsbereich 7 angeord
neten Rotors 17 offen (oder frei).
Es möge beachtet werden, daß, wenn eine bestimmte Menge an
Siliconöl (viskosem Fluid) in dem Arbeitsraum 6 enthalten ist,
der Teil des im wesentlichen H-förmigen Öffnungsbereichs der
Grenzflächenöffnung 9, der unterhalb des Oberflächenniveaus L
liegt (Fig. 6), im wesentlichen einen Rotationsübertragungs-
Flüssigphase-Teil bildet, der den Einfluß von dem Siliconöl in
dem Wärmeerzeugungsbereich 7 auf das Siliconöl in dem Speicher
bereich 8 überträgt, um dadurch das Siliconöl entsprechend der
Rotation des Rotors 17 in Rotation zu versetzen. Um den Quer
schnitt des Rotationsübertragungs-Flüssigphase-Teils im Quer
schnitt normal zur Rotationsachse zu vergrößern und dadurch die
Übertragungswirksamkeit des Rotationsübertragungs-Flüssigphase-
Teils zu verbessern, ist der Radius des Teilkreises D der
Grenzflächenöffnung 9 bevorzugt im Bereich von 3/10 bis 5/10
des Radius des Rotors 17 angesiedelt; noch bevorzugter ist der
Radius gleich ca. 4/10 des Radius des Rotors.
Wie Fig. 1 zeigt, ist der mittige Bereich des hinteren Gehäuse
körpers 4 nach hinten vortretend ausgeführt, um das Volumen des
Speicherbereichs 8 möglichst groß zu machen, und weist in sei
ner Mitte einen mittigen Vorsprung 4b auf, der von der vorderen
Oberfläche des Gehäusekörpers 4 nach vorne in den Speicherbe
reich 8 hineinragt. Der mittige Vorsprung 4b weist eine durch
ihn hindurchgehende Speiseöffnung 4c auf, die den Speicher
bereich 8 mit der äußeren Umgebung verbindet. Die Speiseöff
nung 4c ist dafür ausgebildet, das Siliconöl mit Hilfe einer
Speiseeinrichtung (nicht gezeigt) in den Arbeitsraum 6 (Berei
che 7, 8, 9) einzuführen, und wird nach erfolgter Einspeisung
des Öls mit einem Bolzen oder einer Schraube 10 über eine
Dichtungsscheibe verschlossen. Man beachte, daß die hintere
Hälfte des Speicherbereichs 8 einen ringförmigen Rücksprung
bildet, der definiert ist durch die innere Umfangsoberfläche
der ringförmigen Wandung 4a, die äußere Umfangsoberfläche des
mittigen Vorsprungs 4b und die Vorderfläche des hinteren
Gehäusekörpers 4.
Wie in den Fig. 1, 2 und 5 dargestellt, weist der Speicher
bereich 8 zusätzlich zu den Seitenrändern k der vorspringenden
Wandungen 36A und 36B ein Paar Prallplatten 41A und 41B auf,
die eine Mehrzahl von Führungsbereichen bilden. Die Prall
platten 41A und 41B sind punktsymmetrisch bezüglich der Dreh
achse C angeordnet. Die Prallplatten 41A und 41B springen von
den den Transferöffnungen benachbarten Seitenrändern k der vor
springenden Wandungen 36A und 36B an deren hinteren Endflächen
(benachbart zum Speicherbereich 8) nach hinten vor. Die zu den
Transferöffnungen benachbarten Seitenränder k der vorsprin
genden Wandungen 36A und 36B liegen stromab der korrespondie
renden Transferöffnungen 35A und 35B für das in dem Speicher
bereich 8 fließende Siliconöl. Die Prallplatten 41A und 41B
erstrecken sich in der Ausdehnungsrichtung der korrespondieren
den Zuführungsnuten 38A und 38B (Fig. 5) und weisen eine Länge
in Axialrichtung auf, die etwas kleiner ist als die axiale
Länge des Speicherbereichs 8, so daß die hinteren Enden der
Prallplatten sich etwas in den ringförmigen Rücksprung hinein
erstrecken, wie in Fig. 1 gezeigt. Das Siliconöl, welches in
Drehrichtung des Rotors entsprechend der Rotation des Rotors 17
innerhalb des Speicherbereichs 8 in Rotation versetzt wird,
trifft auf die Prallplatten, und die Strömungsrichtung wird in
die Axialrichtung entlang der zugehörigen Prallplatte umge
lenkt, so daß das Siliconöl zwangsweise in Richtung der ent
sprechenden Transferöffnung gespeist wird. Im besonderen dienen
die Prallplatten 41A und 41B auch als Führungen oder Führungs
mittel für das viskose Fluid, um die Strömungsrichtung des
Siliconöls innerhalb des Speicherbereichs 8 umzulenken, wenn
das Siliconöl mit den Prallplatten zusammentrifft, um so das Öl
durch die Transferöffnung dem Wärmeerzeugungsbereich 7 zuzufüh
ren. Die Prallplatten unterstützen die Funktion der Seitenrän
der k der vorspringenden Wandungen 36A und 36B.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weist die hintere Begrenzungs
platte 3 an ihrer vorderen Endoberfläche 34 eine Reihe von
Effekt-verbessernden Nuten 37 auf, die sich in radialer Rich
tung bezogen auf die Drehachse C erstrecken. Die Effekt-verbes
sernden Nuten 37 sind mit von Nut zu Nut abwechselnder Länge
und mit vergleichsweise kleinem Abstand zwischen benachbarten
Nuten 37 im Bereich des äußeren Umfangs des Wärmeerzeugungsbe
reichs 7 ausgeführt. Die Effekt-verbessernden Nuten 37 verbes
sern die Scherwirkung, die das Siliconöl durch den Rotor 17 in
Abhängigkeit von dem flüssigkeitsdichten Spalt des Wärmeerzeu
gungsbereichs 7 erfährt, und vergrößern die Wärmeübertragungs
fläche, wodurch die Wirksamkeit der Wärmeübertragung von dem
Wärmeerzeugungsbereich 7 auf die Wärmeaufnahmeräume FW und RW
verbessert wird. Zudem ist eine Reihe Effekt-verbessernder
Nuten 25, ähnlich den Effekt-verbessernden Nuten 37, an der
hinteren Endoberfläche 24 der vorderen Begrenzungsplatte 2 vor
gesehen. Die Effekt-verbessernden Nuten 25 haben die gleiche
Funktion wie die Effekt-verbessernden Nuten 37.
Wie aus der Fig. 5 ersichtlich, weist die hintere Begrenzungs
platte 3 an ihrer vorderen Endfläche 34 zwei Zuführungsnuten
38A und 38B und zwei Rückführungsnuten 39A und 39B auf. Die
zwei Zuführungsnuten 38A und 38B sind punktsymmetrisch zur
Drehachse C angeordnet. Das gleiche gilt für die zwei Rück
führungsnuten 39A und 39B. Für jede der Transferöffnungen 35A
und 35B ist jeweils eine Zuführungsnut und eine Rückführungsnut
vorgesehen. Im einzelnen ist im Falle der Transferöffnung 35A
die Zuführungsnut 38A in Drehrichtung des Rotors vorwärts ge
neigt und steht mit der Öffnung 35A in Verbindung; die Rück
führungsnut 39B ist in Rotordrehrichtung rückwärts geneigt und
steht mit der Öffnung 35A in Verbindung. Ähnlich sind die Zu
führungsnut 38B und die Rückführungsnut 39A mit der Transfer
öffnung 35B verbunden. Die Zuführungsnuten 38A und 38B sind
dafür ausgebildet, das von dem Speicherbereich 8 abgegebene
Siliconöl durch die entsprechenden Transferöffnungen in den
äußeren Umfangsbereich des Wärmeerzeugungsbereichs 7 einzu
führen. Die Rückführungsnuten 39A und 39B sind dafür einge
richtet, das Siliconöl in dem äußeren Umfangsbereich des Wärme
erzeugungsbereichs 7 in die entsprechenden Transferöffnungen
einzuführen.
Zusätzlich zu dem im vorstehenden Gesagten weist die hintere
Begrenzungsplatte 3 an ihrer vorderen Endfläche 34 zwei Zusatz-
Zuführungsnuten 40A und 40B auf, die zu den zwei Zuführungs
nuten 38A und 38B korrespondieren. Die Zusatz-Zuführungsnuten
40A und 40B sind jeweils am äußeren Ende der zugehörigen Zufüh
rungsnut 38A bzw. 38B in Drehrichtung des Rotors gekrümmt und
erstrecken sich in Umfangsrichtung. Die Zusatz-Zuführungsnuten
40A und 40B ziehen das Siliconöl in den flüssigkeitsdichten
Raum des Wärmeerzeugungsbereichs 7 entsprechend der Rotation
des Rotors 17, um die Einführung des Öls in den äußeren Um
fangsbereich des Rotors 17 zu begünstigen. Es möge beachtet
werden, daß zwischen den Tiefen der vier verschiedenen Arten
von Nuten, die in der Endfläche 34 der hinteren Begrenzungs
platte 3 ausgebildet sind, nämlich der Effekt-verbessernden
Nuten 37 (Tiefe d1), der Zuführungsnuten 38A und 38B (Tie
fe d2), der Rückführungsnuten 39A, 39B (Tiefe d3) und der
Zusatz-Zuführungsnuten 40A, 40B (Tiefe d4), die Beziehung
d3 = d4 < d1 < d2 besteht.
Der durch den Wärmeerzeugungsbereich 7, den Speicherbereich 8
und die Grenzflächenöffnung 9 gebildete Arbeitsraum 6 definiert
einen flüssigkeitsdichten Raum in dem Gehäuse des Wärmeerzeu
gers. Wie bereits erwähnt, ist in dem Arbeitsraum 6 eine be
stimmte Menge an Siliconöl als viskoses Fluid aufgenommen. Die
Füllmenge des Siliconöls wird unter Berücksichtigung der Wärme
dehnung des Öls während der Schererwärmung bestimmt, so daß die
Füllmenge bei Normaltemperatur 40% bis 95% des verfügbaren
Raums des Arbeitsraums 6 beträgt. Bevorzugt wird die Ölmenge so
bestimmt, daß das Oberflächenniveau L des Öls in dem Speicher
bereich 8 bei stillstehendem Rotor 17 auf der gleichen Höhe
oder über der Drehachse C steht (Fig. 6 bis 9). Dadurch wird
es möglich, grundsätzlich eine der beiden Transferöffnungen 35A
und 35B auf gleicher Höhe oder unterhalb des Ölspiegelniveaus L
anzuordnen und die andere oberhalb des Ölspiegelniveaus L anzu
ordnen. Damit liegt zumindest in dem Speicherbereich 8 und der
Grenzflächenöffnung 9 in deren unteren Hälften, unterhalb des
Oberflächenniveaus L, eine von einem Siliconöl gebildete Flüs
sigkeit vor, während im oberen restlichen Teil, oberhalb des
Oberflächenniveaus L, ein von Luft oder Inertgas gebildetes Gas
vorliegt. Hierbei ist es möglich, in dem Speicherbereich 8 eine
erheblich größere Menge an Siliconöl aufzunehmen, als dem Auf
nahmevermögen des zwischen dem Rotor 17 in dem Wärmeerzeugungs
bereich 7 und den Trennwänden 24 und 34 des Arbeitsraums defi
nierten flüssigkeitsdichten Spaltes entspricht. Man beachte,
daß bei der Rotation des Rotors 17 das in dem Raum des Wärme
erzeugungsbereichs 7 unterhalb des Oberflächenniveaus L befind
liche Siliconöl infolge seiner Ausdehnungsfähigkeit und Visko
sität durch den Rotor 17 nach oben, auf eine Höhe über dem
Oberflächenniveau L gezogen wird, so daß das Öl - ungeachtet
der eingeschränkten Füllmenge - den gesamten flüssigkeitsdich
ten Spalt gleichmäßig ausfüllt.
Die grundlegende Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Wärmeerzeu
gers wird im folgenden erörtert. Bei der nachfolgenden Erörte
rung wird davon ausgegangen, daß der Wärmeerzeuger in senkrech
ter Position an dem Fahrzeugkörper montiert ist, wie in Fig. 6
gezeigt. Bevor der Motor E gestartet wird, d. h. wenn die An
triebswelle 16 keinen Antrieb erfährt, ist das Oberflächen
niveau L des Siliconöls in dem Wärmeerzeugungsbereich 7 des
Arbeitsraums 6 gleich dem Oberflächenniveau im Speicherbe
reich 8 (siehe Fig. 6). In diesem Zustand ist die Oberflächen
kontaktfläche des Rotors 17 mit dem Öl klein, und die Halte
kraft des kalten Öls an dem Rotors 17 ist verhältnismäßig
gering. Als Folge davon können beim Starten des Motors E die
Riemenscheibe 19, die Antriebswelle 16 und der Rotor 17 mit
einem relativ kleinen Drehmoment leicht angetrieben werden.
Entsprechend der Rotation des Rotors 17 gemeinsam mit der
Antriebswelle 16 wird das Siliconöl in dem flüssigkeitsdichten
Spalt zwischen den Trennwänden 24, 34 des Wärmeerzeugungsbe
reichs 7 und der Endfläche des Rotors 17 geschert, so daß Wärme
erzeugt wird. Die in dem Wärmeerzeugungsbereich 7 erzeugte
Wärme tritt über die Begrenzungsplatten 2 und 3 in Wärmeaus
tausch mit dem in dem vorderen und hinteren Wasserkühlmantel FW
und RW zirkulierenden Umlaufwasser. Das beim Durchlaufen der
Wasserkühlmäntel FW und RW erwärmte Umlaufwasser wird im Heiz
kreis 11 zum Beheizen des Fahrgastraums etc. verwendet.
In dem Wärmeerzeuger wird der Einfluß der Rotation des
Rotors 17 in dem Wärmeerzeugungsbereich 7, d. h. der Bewegungs-
oder Rühreffekt des rotierenden Rotors 17, durch den Flüssig
anteil des Siliconöls in der unteren Hälfte der Grenzflächen
öffnung 9 auf das Siliconöl in dem Speicherbereich 8 übertra
gen. Im einzelnen wird, wenn das Öl in dem Wärmeerzeugungs
bereich 7 entsprechend der Rotation des Rotors 17 in Rotation
versetzt und bewegt wird, das Öl in dem Speicherbereich 8 in
der gleichen Richtung in Rotation versetzt und bewegt. In der
Folge trifft fast das gesamte Öl, welches in dem Speicherbe
reich 8 infolge der Rotation des Rotors 17 bewegt wird, gegen
den Führungsbereich (d. h. die Prallplatte 41A und den Seiten
rand k der vorspringenden Wandung 36A), der sich unterhalb des
Ölspiegelniveaus L befindet und in das Öl eintaucht, so daß die
Strömungsrichtung des Öls umgelenkt und in Richtung der zu dem
Führungsbereich korrespondierenden Transferöffnung 35A gezwun
gen wird. Im einzelnen bildet die unterhalb des Ölspiegel
niveaus L liegende Transferöffnung 35A zusammen mit dem Seiten
rand k der vorspringenden Wandung 36A und der Prallplatte 41A
einen mit dem Wärmeerzeugungsbereich 7 verbundenen Durchlaß zum
Zuführen von Öl von dem Speicherbereich 8. Das durch die Trans
feröffnung 35A in den Wärmeerzeugungsbereich 7 eingeführte Öl
wird durch die Zuführungsnut 38A gleichmäßig dem flüssigkeits
dichten Spalt zugespeist und in den äußeren Umfangsbereich des
Wärmeerzeugungsbereichs 7 (wo eine relativ intensive Wärme
erzeugung stattfindet) geführt, insbesondere durch das Zusam
menwirken der Zuführungsnut 38A und des Zusatz-Zuführungs
kanals 40A.
Das in den gesamten Wärmeerzeugungsbereich 7 eingeführte
Siliconöl wird durch den Gasphase-Teil der Grenzflächenöff
nung 9 oberhalb des Oberflächenniveaus L zum Speicherbereich 8
zurückgeführt. Ein großer Teil des Öls in dem Wärmeerzeugungs
bereich 7 wird von der Rückführungsnut 39A, die mit der ober
halb des Oberflächenniveaus L befindlichen Transferöffnung 35B
verbunden ist, entsprechend der Rotation des Rotors 17 aufge
fangen und durch die Transferöffnung 35B zu dem Speicherbe
reich 8 zurückgeführt. Es sei angemerkt, daß während der Rota
tion des Rotors die mit der unterhalb des Oberflächenniveaus L
befindlichen Transferöffnung 35A verbundene Rückführungsnut 39B
bestrebt ist, das Öl von dem Wärmeerzeugungsbereich 7 aufzufan
gen und es der Transferöffnung 35A zuzuspeisen; weil aber der
Ausströmdruck des von der Transferöffnung 35A in den Wärme
erzeugungsbereich 7 fließenden Öls erheblich größer ist als der
Ölausströmdruck der Rückführungsnut 39B, bedingt durch die An
wesenheit der Prallplatte 41A und des Seitenrandes k der vor
springenden Wandung 36A, ist die Rückführungsnut 39B nicht
wesentlich wirksam.
Aus dem vorstehenden wird erkennbar sein, daß, solange der
Rotor 17 in dem Zustand gemäß Fig. 6 rotiert, die Transferöff
nung 35A unterhalb des Oberflächenniveaus L als ein Durchlaß
zum Zuführen von Öl von dem Speicherbereich 8 in den Wärme
erzeugungsbereich 7 wirkt, während die Transferöffnung 35B
oberhalb des Oberflächenniveaus L im wesentlichen als ein
Durchlaß zur Rückführung von Öl von dem Wärmeerzeugungsbe
reich 7 in den Speicherbereich 8 wirkt. Die Zuführungsnut 38A
und die Zusatz-Zuführungsnut 40A, die mit der Transferöff
nung 35A als Ölzuführungsdurchlaß zusammenarbeiten, können ihre
eigenen Funktionen voll erzielen; die Zuführungsnut 38B und die
Zusatz-Zuführungsnut 40B aber, die mit der Öffnung 35A nicht
zusammenarbeiten, können ihre eigenen Funktionen nicht erzielen
und sind unwirksam. Weiter kann die Rückführungsnut 39A, die
mit der Transferöffnung 35B als Ölrückführungsdurchlaß zusam
menarbeitet, ihre eigene Funktion voll erzielen, wohingegen die
Rückführungsnut 39B, die mit der Transferöffnung 35A als Ölzu
führungsdurchlaß zusammenarbeitet, ihre eigene Funktion nicht
erzielen kann und unwirksam ist.
In diesem Sinne bilden bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung
die Transferöffnung 35A unterhalb des Oberflächenniveaus L und
der korrespondierende Führungsbereich (Seitenrand k der vor
springenden Wandung 36A und Prallplatte 41A) einen Durchlaß zum
Zuführen von Öl von dem Speicherbereich 8 zu dem Wärmeerzeu
gungsbereich 7. Der restliche Teil der Grenzflächenöffnung 9
(im besonderen die andere Transferöffnung 35B, die Teil des
Gasphase-Teils der Grenzflächenöffnung 9 bildet), ausgenommen
die Transferöffnung 35A, welche den Ölzuführungsdurchlaß bil
det, stellt einen Durchlaß zum Rückführen von Öl von dem Wärme
erzeugungsbereich 7 zu dem Speicherbereich 8 bereit. Dement
sprechend kann, solange der Rotor 17 rotiert, der Umlauf/Aus
tausch des Siliconöls (viskosen Fluids) zwischen dem Wärme
erzeugungsbereich 7 des Arbeitsraums 6 und dem Speicherbe
reich 8 des Arbeitsraums kontinuierlich durchgeführt werden. Es
möge beachtet werden, daß das in den Speicherbereich 8 zurück
geführte Siliconöl für eine gewisse Zeitdauer, die der Zyklus
zeit des Umlaufs/Austauschs des Öls entspricht, in dem Spei
cherbereich gespeichert wird.
Das Öl weist unmittelbar nach seiner Rückführung aus dem Wärme
erzeugungsbereich 7 eine hohe Temperatur auf; während der Zeit,
in der das Öl in dem Speicherbereich gespeichert bleibt, wird
ein Teil der Wärme auf die den Speicherbereich 8 definierenden
Elemente (hintere Begrenzungsplatte 3 und hinterer Gehäusekör
per 4) übertragen, so daß dem Siliconöl Wärme entzogen wird.
Das heißt, das Hochtemperatur-Siliconöl erfährt eine Abkühlung
(einen Wärmeentzug) und kann vor einer Verschlechterung infolge
Wärmeeinwirkung geschützt werden.
Der Winkel, in dem der Wärmeerzeuger zur Drehachse C geneigt
werden kann, wenn der Wärmeerzeuger in der senkrechten Position
(Montagewinkel Null Grad) montiert ist, so daß die Prallplatten
41A und 41B senkrecht zu dem Ölspiegelniveau L stehen, wie in
Fig. 6 gezeigt, wird im folgenden untersucht.
Fig. 7 zeigt einen Wärmeerzeuger, der in einem Winkel von
45 Grad im Uhrzeigersinn geneigt ist, bezogen auf die in Fig. 6
gezeigte senkrechte Position. In Fig. 8 ist ein Wärmeerzeuger
gezeigt, der unter einem Winkel von 90 Grad im Uhrzeigersinn
bezogen auf die in Fig. 6 gezeigte senkrechte Position geneigt
ist. In den Fig. 7 und 8 befinden sich die Transferöff
nung 35A und der korrespondierende Führungsbereich (Seiten
rand k der vorspringenden Wandung 36A und Prallplatte 41A)
unterhalb des Oberflächenniveaus L, so daß sie als Ölzufüh
rungsdurchlaß dienen und die Zuführungsnut 38A und Zusatz-
Zuführungsnut 40A ihre Funktionen erfüllen. Die oberhalb des
Oberflächenniveaus L befindliche Transferöffnung 35B und die
mit ihr verbundene Rückführungsnut 39A dienen als Hauptölrück
führungsdurchlaß. Die verbleibende Rückführungsnut 39B, Zufüh
rungsnut 38B und Zusatz-Zuführungsnut 40B befinden sich in
unwirksamen Positionen. Dieser Zustand ist identisch mit dem
von Fig. 6, und es folgt daraus, daß der Austausch/Umlauf des
Öls erzielt wird, wenn der Wärmeerzeuger in einem Winkel von
90 Grad bezogen auf die senkrechte Position geneigt ist.
Fig. 9 zeigt einen Wärmeerzeuger, der in einem Winkel von ca.
150 Grad im Uhrzeigersinn geneigt ist, bezogen auf die in
Fig. 6 dargestellte senkrechte Position. In dieser Stellung
sind die obere Transferöffnung 35A und die untere Transferöff
nung 35B durch den Flüssigkeitsspiegel L geteilt. In Fig. 9 be
finden sich die untere Hälfte der Transferöffnung 35B und der
korrespondierende Führungsbereich (Seitenrand k der vorsprin
genden Wandung 36B und Prallplatte 41B) unterhalb des Oberflä
chenniveaus L, so daß sie als Ölzuführungsdurchlaß wirken und
auch die Zuführungsnut 38B und die Zusatz-Zuführungsnut 40B
ihre eigenen Funktionen erfüllen. Die Transferöffnung 35A,
deren obere Hälfte oberhalb des Oberflächenniveaus L liegt, und
die mit ihr verbundene Rückführungsnut 39B dienen als Haupt-Öl
rückführungsdurchlaß. Dies ist deshalb so, weil der zu der Öff
nung 35A korrespondierende Führungsbereich (Seitenrand k der
vorspringenden Wandung 36A und Prallplatte 41A) oberhalb des
Oberflächenniveaus L liegt, und demnach die Öffnung 35A nicht
zwangsläufig als Ölzuführungsdurchlaß dienen kann. Die verblei
bende Rückführungsnut 39A, Zuführungsnut 38A und Zusatz-Zufüh
rungsnut 40A befinden sich in unwirksamen Positionen. Dieser
Zustand wird als im wesentlichen identisch mit dem in Fig. 6
bis 8 gezeigten angesehen, auch wenn die Rollen der zwei Trans
feröffnungen 35A und 35B im Vergleich zu der in den Fig. 6
bis 8 gezeigten Anordnung vertauscht sind. Daraus folgt, daß,
selbst wenn der Wärmeerzeuger in einem Winkel von bis zu
150 Grad bezogen auf die senkrechte Position geneigt ist, die
Ölaustausch- und Ölumlauffunktion zuverlässig erzielt werden
kann.
Weiter wird bei in einem Winkel von 180 Grad bezogen auf die
senkrechte Position (Fig. 6) geneigtem, d. h. auf dem Kopf
stehendem Wärmeerzeuger der gleiche Zustand wie der in Fig. 6
gezeigte erhalten. Dies begründet sich darin, daß die Seiten
ränder k des Paares von vorspringenden Wandungen 36A und 36B,
die Prallplatten 41A, 41B, die Transferöffnungen 35A, 35B und
die Nutenpaare (38A, 38B; 39A, 39B; 40A, 40B) punktsymmetrisch
bezüglich der Drehachse C angeordnet sind und nach Gestalt und
Größe identisch sind. Im besonderen ist es von der Funktion her
bedeutungslos, einen Unterschied zwischen den äquivalenten Ele
menten eines Paares zu machen, ob nun die Transferöffnungen 35A
und 35B als Ölzuführungsdurchlaß oder als Ölrückführungsdurch
laß dienen sollen. Aus diesem Grund ist die Ölaustausch-/Ölum
lauf-Funktion auch dann gewährleistet, wenn der Wärmeerzeuger
kopfstehend angeordnet ist. Die voranstehende Erörterung
basiert auf der Anwendung einer Neigung des Wärmeerzeugers im
Uhrzeigersinn; die gleichen Ausführungen gelten jedoch auch,
wenn der Wärmeerzeuger bezogen auf die in Fig. 6 gezeigte
senkrechte Position entgegen dem Uhrzeigersinn schräggestellt
wird. Das heißt, bei dem Wärmeerzeuger gemäß den beispielhaft
dargestellten Ausführungsformen kann die Ölaustausch/Ölumlauf-
Funktion, die erzielt wird, wenn der Wärmeerzeuger in senk
rechter Position montiert wird, in jedem beliebigen schrägen
Montagewinkel bezogen auf die Drehachse C erzielt werden.
Anders ausgedrückt: der zulässige Montagewinkel des Wärme
erzeugers beträgt ±180° bezogen auf die senkrechte Position
(d. h. umfaßt 360°).
In Einklang mit den beispielhaft dargestellten Ausführungs
formen der Erfindung lassen sich folgende Vorteile erzielen.
In dem erfindungsgemäßen Wärmeerzeuger ist ein Paar von identi
schen Elementen (35A, 35B; 41A, 41B etc.), die punktsymmetrisch
bezogen auf die Drehachse C angeordnet sind, an der hinteren
Begrenzungsplatte 3 vorgesehen, und es ist möglich, den zuläs
sigen Montagewinkelbereich des Wärmeerzeugers viel breiter zu
machen als beim Stand der Technik, ohne dabei die Funktion des
Ölaustauschs/Ölumlaufs zu mindern, wie im vorstehenden erwähnt.
Zudem bedeutet der zulässige Bereich des Montagewinkels von
360 Grad, daß es keinen toten Montagewinkel gibt, solange der
Wärmeerzeuger bezogen auf die Mitte der Drehachse C geneigt
ist. Daraus ergibt sich eine erheblich größere Freiheit für die
Anbringung des Wärmeerzeugers an einem Fahrzeugkörper und damit
verbunden eine erhöhte Montagebequemlichkeit.
Dadurch, daß die zu den zwei äquivalenten Transferöffnungen 35A
und 35B korrespondierenden Prallplatten 41A und 41B in dem
Speicherbereich 8 vorgesehen sind, kann eine der Transferöff
nungen 35A und 35B wirksam als Ölzuführungsdurchlaß verwendet
werden, während die andere Transferöffnung wirksam als Hauptöl
rückführungsdurchlaß verwendet werden kann, und zwar selbst
dann, wenn der Ölspiegel L in dem Speicherbereich 8 relativ
niedrig ist, wie in den Fig. 6 bis 9 gezeigt.
Weiter kann bei dem Wärmeerzeuger - solange der Rotor 17
rotiert - der Austausch/Umlauf des Siliconöls zwischen dem Wär
meerzeugungsbereich 7 und dem Speicherbereich 8 des Arbeits
raums 6 kontinuierlich durchgeführt werden. Dadurch wird kein
spezifisches Siliconöl in dem Wärmeerzeugungsbereich 7 immer
der Scherung des Rotors 17 ausgesetzt, wodurch eine Verschlech
terung des Öls eingeschränkt und damit dessen Lebensdauer ver
längert wird. Als Folge davon verlängern sich die Wechselzyklen
des Siliconöls deutlich, und der Wärmeerzeuger muß, nachdem er
am Fahrzeug montiert ist, nicht mehr ausgebaut/gewartet werden
(oder die Zahl der Ausbau-/Wartungsvorgänge reduziert sich), so
daß eine günstige Zusatzeinrichtung bereitgestellt wird.
Dadurch, daß das Siliconöl in dem Arbeitsraum 6 einschließlich
des Speicherbereichs 8 durch den Rotor 17 zwangsgerührt wird,
gelingt es leicht, Öl mit niedriger Temperatur und hoher Visko
sität und Öl mit hoher Temperatur und niedriger Viskosität zu
vermischen, wodurch die Temperatur und Viskosität des Öls in
der Arbeitsraum 6 vergleichmäßigt werden. Weiter kann das ge
samte in dem Arbeitsraum 6 enthaltene Siliconöl kontinuierlich
und gleichmäßig benutzt werden. Im besonderen können lokale An
sammlungen von unter hoher Temperatur stehendem Öl in dem Spei
cherbereich 8 vermieden werden.
Die Ausführungsbeispiele können in Einklang mit der Erfindung
wie folgt modifiziert werden.
Die beispielhaft dargestellte Ausführungsform weist zwei iden
tische Elemente, so etwa die Transferöffnungen 35A und 35B, die
vorspringenden Wandungen 36A und 36B oder die Prallplatten 41A
und 41B etc. auf; es ist jedoch auch möglich, drei oder mehr
identische Elemente vorzusehen.
Die beispielhaft dargestellte Ausführungsform weist ein Paar
Transferöffnungen 35A und 35B auf, die punktsymmetrisch bezüg
lich der Drehachse C angeordnet sind, das heißt, in den bei
spielhaft dargestellten Ausführungsformen liegt ein Winkel von
180° zwischen der Öffnung 35A, der Drehachse C und der Öff
nung 35B, um den zulässigen Montagewinkel von 360° zu erhalten.
Wenn jedoch der zulässige Montagewinkel kleiner sein kann als
360°, dann kann der zwischen der Öffnung 35A, der Drehachse C
und der Öffnung 35B definierte Winkel seinerseits kleiner sein
als 180° (z. B. ca. 120°). Bei dieser Variante kann der zuläs
sige Montagewinkelbereich gegenüber dem Stand der Technik grö
ßer sein aufgrund des Vorhandenseins der mehreren Transferöff
nungen 35A, 35B etc.
Es ist möglich, eine Einrichtung zum Rühren (z. B. eine schrau
benartige Einrichtung) am hinteren Ende des Rotors 17 vorzuse
hen, um das viskose Fluid in dem Arbeitsraum 6 zwangszurühren.
Es ist weiter möglich, das hintere Ende des Rotors 17 mit der
Rühreinrichtung in den Speicherbereich 8 des Arbeitsraums 6
einzuführen.
Obgleich in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform die
Prallplatten 41A und 41B entlang der Seitenränder k der im
wesentlichen rechteckigen vorspringenden Wandungen 36A und 36B
ausgebildet sind, kann auch eine Anordnung, wie sie in Fig. 10
gezeigt ist, gewählt werden. Im einzelnen ist die Ausführung so
modifiziert, daß die vorspringenden Wandungen 36A und 36B je
weils trapezförmig in der Vorderansicht sind, wobei sich die
schrägen Seiten der Trapeze (welche den Seitenrändern k ent
sprechen) im wesentlichen entlang einer diametralen Linie (ima
ginären Linie) erstrecken, welche durch die Drehachse C hin
durchgeht. Die Prallplatten 41A und 41B sind entlang der schrä
gen Seiten vorgesehen. Die Drehachse C liegt im wesentlichen
auf einer Linie, welche die Prallplatten 41A und 41B miteinan
der verbindet. Bei dieser modifizierten Anordnung wird durch
die Seitenränder k der vorspringenden Wandungen 36A, 36B oder
die Prallplatten 41A, 41B, die senkrecht zur Strömungsrichtung
des Siliconöls stehen, welches in dem Speicherbereich in Rota
tion versetzt und bewegt wird, der Fluß des Öls behindert und
seine Richtung umgelenkt.
Weiter sind bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform die
Prallplatten 41A und 41B auf den Rückseiten der vorspringenden
Wandungen 36A und 36B der hinteren Begrenzungsplatte 3 vorge
sehen; es ist jedoch auch möglich, die Prallplatten 41A, 41B an
der vorderen Oberfläche des hinteren Gehäusekörpers 4 anzuord
nen, so daß die Prallplatten 41A, 41B in die Axial- und Vor
wärtsrichtung orientiert sind.
Weiter sind bei der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausfüh
rungsform und bei der in der Fig. 10 gezeigten modifizierten
Ausführungsform die Prallplatten 41A, 41B vorgesehen; die Füh
rungsbereiche können aber auch nur aus den Seitenrändern k der
vorspringenden Wandungen 36A und 36B gebildet sein, ohne die
Prallplatten vorzusehen.
Es möge beachtet werden, daß der Ausdruck "viskoses Fluid" jede
Art von Medium umfaßt, welches zur Erzeugung von Wärme infolge
Fluidreibung befähigt ist, wenn es der scherenden Wirkung des
Rotors ausgesetzt wird; der Ausdruck ist nicht auf hochviskose
flüssige oder halbflüssige Medien beschränkt und nicht auf
Siliconöl begrenzt.
Aus der vorstehenden Beschreibung des Wärmeerzeugers in Ein
klang mit der vorliegenden Erfindung wird erkennbar sein, daß
in einer Anordnung, bei der die Menge an viskosem Fluid im
Arbeitsraum auf ein Oberflächenniveau begrenzt wird, welches in
dem Speicherbereich des Arbeitsraums liegt, unter Berücksichti
gung der Wärmedehnung des viskosen Fluids, wenn das in dem
Arbeitsraum enthaltene viskose Fluid einer Scherwirkung ausge
setzt wird und Wärme erzeugt, der zulässige Montagewinkel
bereich des Wärmeerzeugers gegenüber dem Stand der Technik
verbreitert werden kann, ohne dabei den Austausch/Umlauf des
viskosen Fluids zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich und dem
Speicherbereich des Arbeitsraums abträglich zu beeinflussen,
und damit verbunden die Montagefreiheit an einem Fahrzeugkörper
vergrößert und der Montagevorgang erleichtert werden können.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf spezifische Aus
führungsformen der Erfindung; für den Fachmann sind jedoch
vielfältige Modifikationen der Erfindung möglich, ohne den
Bereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen dargelegt ist,
zu verlassen.
Claims (8)
1. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug, umfassend einen in einem
Gehäuse definierten Arbeitsraum, ein in dem Arbeitsraum
enthaltenes viskoses Fluid und einen von einer externen
Antriebsquelle angetriebenen und in Rotation versetzten
Rotor, dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitsraum umfaßt: einen Wärmeerzeugungsbereich, in dem der Rotor so aufgenommen ist, daß ein flüssigkeits dichter Raum zwischen einer Begrenzungswand des Arbeits raums und dem Rotor entsteht, so daß das in dem flüssig keitsdichten Raum enthaltene viskose Fluid durch den Rotor geschert wird, um Wärme zu erzeugen, einen Speicherbereich zum Speichern des durch das Volumen des flüssigkeitsdich ten Raumes fließenden viskosen Fluids und eine an einer Grenzfläche zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich und dem Speicherbereich gebildete Grenzflächenöffnung zum Verbin den des Wärmeerzeugungsbereichs und des Speicherbereichs, wobei die Grenzflächenöffnung eine Öffnungsquerschnitts fläche aufweist, die groß genug ist, um das viskose Fluid in dem Speicherbereich entsprechend der Rotation des Rotors in dem Wärmeerzeugungsbereich durch sie hindurch fließen zu lassen;
wobei die Grenzflächenöffnung mehrere Transferöffnungen aufweist, die Teil der Grenzflächenöffnung bilden und die dem viskosen Fluid erlauben, sich zwischen dem Speicher bereich und dem Wärmeerzeugungsbereich zu bewegen, wobei die Transferöffnungen voneinander beabstandet sind, so daß mindestens eine der Transferöffnungen auf gleicher Höhe oder tiefer liegt als das Oberflächenniveau des während der Rotation des Rotors in dem Speicherbereich fließenden viskosen Fluids, wenn der Wärmeerzeuger in einem zulässi gen Montagewinkel mit einem Fahrzeugkörper verbunden ist;
wobei der Speicherbereich einen Führungsbereich korrespon dierend zu jeder der Transferöffnungen aufweist, um die Strömungsrichtung des viskosen Fluids in dem Speicher bereich umzulenken und dadurch das viskose Fluid durch die Transferöffnungen in den Wärmeerzeugungsbereich einzu führen,
wodurch die Transferöffnung, die auf gleicher Höhe oder tiefer liegt als das Oberflächenniveau des in dem Spei cherbereich fließenden viskosen Fluids, und der korrespon dierende Führungsbereich einen Zuführungsdurchlaß für das viskose Fluid von dem Speicherbereich zu dem Wärmeerzeu gungsbereich bilden, und der restliche Teil der Grenzflä chenöffnung, der von der den Zuführungsdurchlaß bildenden Transferöffnung verschieden ist, einen Rückführungsdurch laß für das viskose Fluid von dem Wärmeerzeugungsbereich zu dem Speicherbereich bildet, so daß der Austausch und Umlauf des viskosen Fluids zwischen den zwei Bereichen durchgeführt werden kann.
daß der Arbeitsraum umfaßt: einen Wärmeerzeugungsbereich, in dem der Rotor so aufgenommen ist, daß ein flüssigkeits dichter Raum zwischen einer Begrenzungswand des Arbeits raums und dem Rotor entsteht, so daß das in dem flüssig keitsdichten Raum enthaltene viskose Fluid durch den Rotor geschert wird, um Wärme zu erzeugen, einen Speicherbereich zum Speichern des durch das Volumen des flüssigkeitsdich ten Raumes fließenden viskosen Fluids und eine an einer Grenzfläche zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich und dem Speicherbereich gebildete Grenzflächenöffnung zum Verbin den des Wärmeerzeugungsbereichs und des Speicherbereichs, wobei die Grenzflächenöffnung eine Öffnungsquerschnitts fläche aufweist, die groß genug ist, um das viskose Fluid in dem Speicherbereich entsprechend der Rotation des Rotors in dem Wärmeerzeugungsbereich durch sie hindurch fließen zu lassen;
wobei die Grenzflächenöffnung mehrere Transferöffnungen aufweist, die Teil der Grenzflächenöffnung bilden und die dem viskosen Fluid erlauben, sich zwischen dem Speicher bereich und dem Wärmeerzeugungsbereich zu bewegen, wobei die Transferöffnungen voneinander beabstandet sind, so daß mindestens eine der Transferöffnungen auf gleicher Höhe oder tiefer liegt als das Oberflächenniveau des während der Rotation des Rotors in dem Speicherbereich fließenden viskosen Fluids, wenn der Wärmeerzeuger in einem zulässi gen Montagewinkel mit einem Fahrzeugkörper verbunden ist;
wobei der Speicherbereich einen Führungsbereich korrespon dierend zu jeder der Transferöffnungen aufweist, um die Strömungsrichtung des viskosen Fluids in dem Speicher bereich umzulenken und dadurch das viskose Fluid durch die Transferöffnungen in den Wärmeerzeugungsbereich einzu führen,
wodurch die Transferöffnung, die auf gleicher Höhe oder tiefer liegt als das Oberflächenniveau des in dem Spei cherbereich fließenden viskosen Fluids, und der korrespon dierende Führungsbereich einen Zuführungsdurchlaß für das viskose Fluid von dem Speicherbereich zu dem Wärmeerzeu gungsbereich bilden, und der restliche Teil der Grenzflä chenöffnung, der von der den Zuführungsdurchlaß bildenden Transferöffnung verschieden ist, einen Rückführungsdurch laß für das viskose Fluid von dem Wärmeerzeugungsbereich zu dem Speicherbereich bildet, so daß der Austausch und Umlauf des viskosen Fluids zwischen den zwei Bereichen durchgeführt werden kann.
2. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem
die mehreren Transferöffnungen im gleichen Winkelabstand
voneinander um die Drehachse des Rotors liegen und im sel
ben Abstand von der Drehachse beabstandet sind.
3. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder
Anspruch 2, bei dem die Transferöffnungen nach Gestalt und
Größe identisch sind.
4. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem
zwei Transferöffnungen vorgesehen sind, welche nach
Gestalt und Größe identisch sind und punktsymmetrisch
bezüglich der Drehachse des Rotors angeordnet sind.
5. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1
bis 4, bei dem die Führungsbereiche Prallplatten umfassen,
die an Begrenzungselementen, welche den Speicherbereich
definieren, ausspringen und angeordnet sind.
6. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1
bis 5, bei dem die Begrenzungswand des Arbeitsraums, die
einer Endoberfläche des in dem Wärmeerzeugungsbereich des
Arbeitsraums angeordneten Rotors gegenüberliegt, eine Zu
führungsnut korrespondierend zu jeder der Transferöffnun
gen aufweist, um das durch die Transferöffnungen von dem
Speicherbereich in den Wärmeerzeugungsbereich eingeführte
viskose Fluid gegen den äußeren Umfangsbereich des Wärme
erzeugungsbereichs hin zu lenken.
7. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1
bis 6, bei dem die Begrenzungswand des Arbeitsraums, die
einer Endoberfläche des in dem Wärmeerzeugungsbereich des
Arbeitsraums angeordneten Rotors gegenüberliegt, eine
Rückführungsnut korrespondierend zu jeder der Transferöff
nungen aufweist, um das viskose Fluid von dem äußeren Um
fangsbereich des Wärmeerzeugungsbereichs in Richtung der
Transferöffnungen zu lenken.
8. Wärmeerzeuger für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1
bis 7, umfassend mehrere vorspringende Wände an einer
Grenzfläche zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich und dem
Speicherbereich des Arbeitsraums, wobei die vorspringenden
Wände sich in Richtung der Mitte (C) der Grenzflächenöff
nung erstrecken, wobei jede der vorspringenden Wände einen
Seitenrand benachbart zu der dazu korrespondierenden
Transferöffnung aufweist.
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