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DE102011056511A1 - Cooling system for internal combustion engine for driving of transport vehicles, has heat exchangers arranged in flow direction of cooling air flow of air conveyor, where cooling air flow ascends from heat carrier limiting temperature level - Google Patents

Cooling system for internal combustion engine for driving of transport vehicles, has heat exchangers arranged in flow direction of cooling air flow of air conveyor, where cooling air flow ascends from heat carrier limiting temperature level Download PDF

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DE102011056511A1
DE102011056511A1 DE102011056511A DE102011056511A DE102011056511A1 DE 102011056511 A1 DE102011056511 A1 DE 102011056511A1 DE 102011056511 A DE102011056511 A DE 102011056511A DE 102011056511 A DE102011056511 A DE 102011056511A DE 102011056511 A1 DE102011056511 A1 DE 102011056511A1
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DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
cooling
air flow
cooling air
internal combustion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011056511A
Other languages
German (de)
Inventor
Karl Hägele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hagele GmbH
Haegele GmbH
Original Assignee
Hagele GmbH
Haegele GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hagele GmbH, Haegele GmbH filed Critical Hagele GmbH
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Abstract

The cooling system has heat exchangers (2 to 6) arranged in series in flow direction of a cooling air flow (11) of an air conveyor (9) of a fan wheel (10). A heat carrier is flowed through the heat exchangers as a cooling medium, for which a maximum permissible temperature is preset as limiting temperature. The cooling air flow arises ascending from the level of limiting temperature of the heat carrier conveyed through the heat exchanger. The last heat exchanger lying in flow direction of the cooling air flow is formed as a protective cover for the air conveyor by a lattice-like shield (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere für im Antrieb von Transportfahrzeugen, Arbeitsfahrzeugen und/oder Arbeitsmaschinen eingesetzten Brennkraftmaschinen, gemäß dem Anspruch 1. The invention relates to a cooling system for internal combustion engines, in particular for internal combustion engines used in the drive of transport vehicles, work vehicles and / or work machines, according to claim 1.

Der Einsatz von Brennkraftmaschinen der vorgenannten Art erfolgt häufig in Verbindung mit Aggregaten, die auch ihrerseits gekühlt werden müssen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, einerseits Wärmetauscher für die – unter Umständen – unterschiedlichen Kühlmedien vorzusehen, die für die Brennkraftmaschine als solche wie auch für die unmittelbar dem Arbeitsbetrieb der Brennkraftmaschine dienenden Aggregate zum Einsatz kommen, und andererseits Wärmetauscher für Kühlmedien von Aggregaten, die durch für den jeweiligen Arbeitszweck bedingte Zusatzausrüstungen vorgegeben sind. Insgesamt besteht damit häufig ein Bedarf an Wärmetauschern für Wärmeträger, insbesondere Kühlmedien, unterschiedlicher Art, die zudem in unterschiedlicher Menge und mit unterschiedlicher Temperatur anfallen, so dass auch auf den jeweiligen Kühlleistungsbedarf in der Größe abgestimmte Wärmetauscher, also Wärmetauscher unterschiedlicher Größe erforderlich sind. The use of internal combustion engines of the aforementioned type often takes place in conjunction with aggregates, which in turn must be cooled. This results in the need, on the one hand to provide heat exchangers for - under certain circumstances - different cooling media used for the internal combustion engine as such as well as for the immediate operation of the internal combustion engine units used, and on the other hand, heat exchangers for cooling media of aggregates, which by the respective work purpose conditional additional equipment are given. Overall, there is often a need for heat exchangers for heat transfer, especially cooling media, different types, which also occur in different amounts and with different temperature, so that even the respective cooling power demand in size matched heat exchanger, so heat exchangers of different sizes are required.

Aus der EP 2 151 561 A2 ist es bekannt, bezogen auf unterschiedliche Wärmeträger als Kühlmittel, unterschiedliche Wärmetauscher zu Wärmetauscherpaketen, dort als „Kühlerstapel“ bezeichnet, so zusammenzufassen, dass sie zumindest teilweise hintereinander gemeinsam im Kühlstrom einer Luftfördereinrichtung liegen und sich als eine Baueinheit darstellen, die im Hinblick auf den dort gegebenen Einsatzzweck bei landtechnischen Maschinen, insbesondere Schleppern, auch besonders gute Reinigungsmöglichkeiten bietet. From the EP 2 151 561 A2 It is known, based on different heat transfer medium as a coolant, different heat exchangers to heat exchanger packages, referred to therein as "cooler stack" summarized so that they are at least partially together in the cooling stream of an air conveyor and represent themselves as a structural unit, with respect to the there given use in agricultural machinery, especially tractors, also offers particularly good cleaning options.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bezogen auf solche „gestapelte“, in einem gemeinsamen Luftstrom liegende Wärmetauscheranordnungen einen Aufbau vorzusehen, der zu optimierten Kühlleistungen bei minimiertem Raumbedarf führt, insbesondere in Verbindung mit einer in der Funktion erweiterten erfindungsgemäßen, ein Lüfterrad umfassenden Luftfördereinrichtung. The invention is based on the object, based on such "stacked", lying in a common air flow heat exchanger arrangements provide a structure that leads to optimized cooling performance with minimal space requirements, especially in conjunction with a functionally expanded according to the invention, a fan comprehensive air conveyor.

Erfindungsgemäß ist eine besonders hohe Ausnutzung der Kühlkapazität eines Kühlluftstromes und eine optimierte Nutzung der gemeinsam in diesem Kühlluftstrom liegenden und von diesem durchströmten, insbesondere kaskadenartig hintereinander liegenden Wärmetauscher hinsichtlich ihrer Kühlkapazität dadurch zu erreichen, dass die jeweils von einem der zu kühlenden und auf unterschiedlichen Temperaturniveaus liegenden Kühlmedien durchströmten Wärmetauscher in einer Reihenfolge angeordnet sind, die aufsteigend der Höhe des Temperaturniveaus des über den jeweiligen Wärmetauscher fließenden Kühlmediums entspricht. So lässt sich eine hohe Ausnutzung der Kühlkapazität des Kühlluftstromes erreichen, dahingehend optimiert, dass die Austrittstemperatur des Kühlluftstromes aus den gestapelt hintereinander liegenden Wärmetauschern, also aus dem „Kühlerstapel“, der höchsten zulässigen Temperatur des Kühlmediums entspricht, das den stromab letzten Wärmetauscher durchströmt. Dies bei einer Anordnung der Wärmetauscher, bei der die aufeinander folgenden Wärmetauscher entsprechend dem Anstieg der jeweiligen mittleren Betriebstemperatur aufeinander folgend angeordnet sind. According to the invention, a particularly high utilization of the cooling capacity of a cooling air flow and an optimized utilization of the lying together in this cooling air flow and flowed through this, in particular cascade one after another heat exchanger in terms of their cooling capacity to achieve that each of the one to be cooled and lying on different temperature levels Cooling media flowed through heat exchangers are arranged in an order that corresponds in ascending order to the height of the temperature level of the flowing over the respective heat exchanger cooling medium. Thus, a high utilization of the cooling capacity of the cooling air flow can be achieved, optimized to the effect that the outlet temperature of the cooling air flow from the stacked one behind the other heat exchangers, ie from the "cooler stack", the highest allowable temperature of the cooling medium, which flows through the downstream last heat exchanger. This in an arrangement of the heat exchanger, in which the successive heat exchangers are arranged in succession in accordance with the rise of the respective average operating temperature.

Eine insoweit vorteilhafte Aufreihung von Wärmetauschern aufsteigend entsprechend der Grenztemperatur des jeweiligen Kühlmediums besteht, insbesondere bei Anströmung durch die Umgebungsluft, bezogen auf die angesprochenen Einatzmöglichkeiten darin, anströmseitig den als Klimakondensator dienenden Wärmetauscher, dann den der Ladeluftkühlung dienenden Wärmetauscher, dann einen für die Ölkühlung eines Hydrauliksystems dienenden Wärmetauscher, ferner einen Wärmetauscher für die Kühlung des Kühlmediums der Brennkraftmaschine, meist Wasser, und schließlich einen Wärmetauscher für die Kühlung des im Schmierkreislauf der Brennkraftmaschine umlaufenden Öles anzuordnen. A so far advantageous stringing of heat exchangers ascending according to the limit temperature of the respective cooling medium is, especially in the flow through the ambient air, based on the mentioned Einatzmöglichkeiten therein, upstream serving as the air conditioning condenser heat exchanger, then the charge air cooling serving heat exchanger, then one for the oil cooling of a hydraulic system serving heat exchanger, further comprising a heat exchanger for cooling the cooling medium of the internal combustion engine, usually water, and finally to arrange a heat exchanger for cooling the circulating in the lubrication circuit of the engine oil.

In Verbindung mit einer solchen Anordnung erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, bezogen auf die Durchströmungsrichtung des Wärmetauscherstapels mit Kühlluft, die zugehörige Kühlluftfördereinrichtung nachgeordnet zum Wärmetauscherstapel vorzusehen und so die Kühlluft über den Wärmetauscherstapel anzusaugen, wobei als Luftfördereinrichtung bevorzugt ein Lüfterrad vorgesehen wird, das über die Brennkraftmaschine oder auch über einen separaten Antrieb angetrieben wird. In connection with such an arrangement, it proves to be particularly advantageous, based on the flow direction of the heat exchanger stack with cooling air to provide the associated cooling air conveyor downstream of the heat exchanger stack and so to suck the cooling air over the heat exchanger stack, wherein as air conveying device preferably a fan is provided, via the Internal combustion engine or driven by a separate drive.

Insbesondere in Kühlsystemen, die mit einem Lüfterrad als Kühlluftfördersystem arbeiten und bei denen das Lüfterrad zum Schutz gegen unabsichtliches Eingreifen eine gitterartige Schutzabdeckung aufweist, die zumindest teilweise im Bereich des Kühlluftstromes liegt, bietet eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der gitterartigen Abschirmung für das Lüfterrad als Wärmetauscher Möglichkeiten zur baulichen Vereinfachung des Kühlsystems und/oder der Minimierung des für das Kühlsystem erforderlichen Bauraumes und Aufwandes. Integriert in einen Wärmetauscherstapel könnte so, je nach druckseitiger oder saugseitiger Anordnung des Lüfterrades, das Lüfterrad quasi zwischen einem vorletzten und einem letzten, sprich hintersten oder vordersten Wärmetauscher liegen, der durch die gitterartige Abschirmung des Lüfterrades gebildet ist. Especially in cooling systems that work with a fan as a cooling air conveyor system and where the fan to protect against accidental intervention has a grid-like protective cover, which is at least partially in the range of cooling air flow, provides an inventive design of the grid-like shield for the fan as a heat exchanger options for structural Simplification of the cooling system and / or minimizing the space and expense required for the cooling system. Integrated in a heat exchanger stack could thus, depending on the pressure-side or suction-side arrangement of the fan, the fan virtually between a penultimate and a last, that is behind or frontmost heat exchanger, which is formed by the grid-like shielding of the fan.

Eine weitere, erfindungsgemäß auch eigenständige Einsatzmöglichkeit besteht darin, bei zum Wärmetauscherstapel abströmseitiger Anordnung des Lüfterrades, so bei saugender Arbeitsweise des Lüfterrades, nachgeordnet zum Lüfterrad dessen gitterartige, als Wärmetauscher gestaltete Abschirmung nicht zu Kühlzwecken, sondern zu Heizzwecken zu verwenden und die abströmseitig zum Wärmetauscherstapel gegebene hohe Temperatur des Luftstromes so wiederum nutzbar zu machen. A further, according to the invention also independent application possibility is when the heat exchanger stack downstream arrangement of the fan, so sucking operation of the fan, downstream of the fan whose grid-like, designed as a heat exchanger shield not for cooling purposes, but to use for heating purposes and given the downstream side of the heat exchanger stack high temperature of the air stream so turn to harness.

Für eine gitterartige Abschirmung, die diesem Einsatzzweck in besonderer Weise angepasst ist, erweist es sich als vorteilhaft, durch Rohre gebildete Wärmetauscherflächen vorzusehen, wobei als Rohre insbesondere auch Rippenrohre, bevorzugt innen und/oder außen verrippte Rippenrohre vorgesehen werden können. Für den durch die Rohre gebildeten Bereich des Wärmetauschers, insbesondere die quer zur Durchströmungsrichtung liegende Fläche des Wärmetauschers erweist sich eine Führung der Rohre in Spiralen, insbesondere in zwei gegenläufig gewendelten Spiralen als zweckmäßig, und dies auch unter fertigungstechnischen und strömungstechnischen Gesichtspunkten. For a grid-like shield, which is adapted to this purpose in a special way, it proves to be advantageous to provide heat exchanger surfaces formed by tubes, which can be provided as tubes in particular also finned tubes, preferably internally and / or externally ribbed finned tubes. For the area of the heat exchanger formed by the tubes, in particular the surface of the heat exchanger lying transversely to the direction of flow, guidance of the tubes in spirals, in particular in two oppositely wound spirals, proves to be expedient, and this also under production and fluidic aspects.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Further details and features of the invention will become apparent from the claims. Furthermore, the invention is explained below with reference to drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Wärmetauscherstapels eines Kühlsystems mit in Durchströmungsrichtung dem Wärmetauscherstapel nachgeordneter Luftfördereinrichtung in Form eines Lüfterrades und diesem zumindest abströmseitig zugeordneter, gitterartiger Abschirmung, und 1 a schematic representation of a heat exchanger stack of a cooling system with in the flow direction of the heat exchanger stack downstream air conveyor in the form of a fan and this at least downstream assigned, grid-like shield, and

2 und 3 mögliche Strukturen einer gitterartigen Abschirmung im axialen Überdeckungsbereich zum Lüfterrad. 2 and 3 possible structures of a grid-like shield in the axial coverage area to the fan.

1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung der Wärmetauscheranordnung 1 des Kühlsystems einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Die Wärmetauscheranordnung 1 ist veranschaulicht durch ein Paket 7 von Wärmetauschern 2 bis 6, die in der Funktion Kühler bilden, welche über Trennspalte 8 voneinander abgegrenzt sind. Der Wärmetauscheranordnung 1 ist eine Kühlluftfördereinrichtung 9 zugeordnet, die im Ausführungsbeispiel durch ein Lüfterrad 10 gebildet ist. Das angetriebene Lüfterrad 10 saugt über die im Paket 7 zusammengefassten Wärmetauscher 2 bis 6 einen Kühlluftstrom 11 an, so dass die gestapelt hintereinander liegenden Wärmetauscher 2 bis 6 aufeinander folgend von dem Kühlluftstrom 11 beaufschlagt sind und dementsprechend eine Kaskade bilden, bei deren Überströmung die Beaufschlagungstemperatur für die Wärmetauscher 2 bis 6 in Abhängigkeit von der Wärmemenge variiert, die von dem oder den jeweils in Durchströmungsrichtung stromauf liegenden Wärmetauscher(n) an den Kühlluftstrom 11 abgegeben wurde. 1 shows a highly schematic representation of the heat exchanger assembly 1 the cooling system of an internal combustion engine, not shown. The heat exchanger arrangement 1 is illustrated by a package 7 of heat exchangers 2 to 6 which in the function form cooler, which over separating column 8th are delimited from each other. The heat exchanger assembly 1 is a cooling air conveyor 9 assigned in the embodiment by a fan 10 is formed. The driven fan wheel 10 sucks over in the package 7 combined heat exchanger 2 to 6 a cooling air flow 11 on, so that the stacked one behind the other heat exchangers 2 to 6 consecutively from the cooling air flow 11 are acted upon and therefore form a cascade, in their overflow the application temperature for the heat exchanger 2 to 6 varies depending on the amount of heat that from the or in each case in the flow direction upstream heat exchanger (s) to the cooling air flow 11 was delivered.

Um die Wärmetransportkapazität des Kühlluftstromes 11 möglichst vollständig auszunutzen, sind die Wärmetauscher 2 bis 6 des Paketes 7 bezogen auf die Durchströmungsrichtung in einer Reihenfolge angeordnet, die sich aufsteigend aus der Höhe einer maximal zulässigen Temperatur als vorgegebener Grenztemperatur des Kühlmediums ergibt, mit dem der jeweilige Wärmetauscher 2 bis 6 beaufschlagt werden darf. Der mit dem Kühlmedium, für das die niedrigste Grenztemperatur vorgegeben ist, beaufschlagte Wärmetauscher liegt somit bezogen auf die Durchströmungsrichtung jeweils stromauf des Wärmetauschers, für den bezogen auf die Grenztemperatur des jeweiligen Kühlmediums die nächsthöhere Grenztemperatur zulässig ist. Dadurch ist es möglich, die Kühlkapazität des Kühlluftstromes weitmöglichst auszunutzen. Denn je näher die Luftaustrittstemperatur des Kühlluftstromes nach Durchlaufen des Paketes 7 an der maximalen Temperatur des Kühlmediums liegt, das die höchste zulässige Temperatur, also die höchste Grenztemperatur aufweist, desto höher ist die Energie, die über den Kühlluftstrom abtransportiert wird. To the heat transport capacity of the cooling air flow 11 To fully exploit, are the heat exchangers 2 to 6 of the package 7 relative to the direction of flow arranged in an order ascending from the height of a maximum allowable temperature as the predetermined limit temperature of the cooling medium results, with which the respective heat exchanger 2 to 6 may be charged. The with the cooling medium, for which the lowest limit temperature is set, acted upon heat exchanger is thus based on the flow direction in each case upstream of the heat exchanger, for which based on the limit temperature of the respective cooling medium, the next higher limit temperature is allowed. This makes it possible to take advantage of the cooling capacity of the cooling air flow as far as possible. Because the closer the air outlet temperature of the cooling air flow after passing through the package 7 is at the maximum temperature of the cooling medium, which has the highest allowable temperature, ie the highest limit temperature, the higher is the energy that is transported away via the cooling air flow.

Unter diesem Gesichtspunkt kann es auch zweckmäßig sein, unterschiedlichen Kühlmedien der Brennkraftmaschine und deren Aggregaten zugeordnete Kühlkreisläufe jeweils eigenständige Wärmetauscher zuzuordnen. From this point of view, it may also be expedient to allocate separate cooling exchangers assigned to different cooling media of the internal combustion engine and their units to independent cooling exchangers.

So ist es beispielsweise erfindungsgemäß zweckmäßig, das Motoröl der Brennkraftmaschine nicht über den Kühlwasserkreislauf zu kühlen, da die maximal zulässige Kühlwassertemperatur niedriger liegt als die maximal zulässige Öltemperatur und somit, bezogen auf die Öltemperatur und eine jeweilige Temperatur des Kühlluftstromes, eine größere Temperaturdifferenz ausgenutzt werden kann. Es ergibt sich also ein zusätzliches Potenzial, Energie über eine gegebene Luftmenge abzuführen mit dem Vorteil, gegebenenfalls mit einer geringeren Antriebsleistung für das Lüfterrad arbeiten zu können. For example, it is expedient according to the invention not to cool the engine oil of the engine via the cooling water circuit, since the maximum allowable cooling water temperature is lower than the maximum permissible oil temperature and thus, based on the oil temperature and a respective temperature of the cooling air flow, a larger temperature difference can be exploited , Thus, there is an additional potential to dissipate energy over a given amount of air with the advantage of possibly working with a lower drive power for the fan.

In Berücksichtigung dessen erweist sich, bezogen auf das Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, für ein Paket 7 von Wärmetauschern 2 bis 6, wie beispielhaft in 1 dargestellt, in Durchströmungsrichtung eine Stapelbildung als vorteilhaft, bei der der eingangsseitig liegende, mit Umgebungsluft beaufschlagte Wärmetauscher 2 den Kühler eines Klimakondensators bildet, der nächstfolgende Wärmetauscher 3 für die Ladeluftkühlung genutzt wird, der Wärmetauscher 4 als Ölkühler für die Hydrauliksysteme eingesetzt ist, der Wärmetauscher 5 den Kühlwasserkühler für die Brennkraftmaschine bildet und der Wärmetauscher 6 zur Kühlung des hocherhitzten Motorkühlöles dient. Für Letzteres liegt die Grenztemperatur in der Größenordnung von 140° bis 150°C, so dass zur Grenztemperatur des Kühlwasserkühlers, die bei maximal etwa 110° liegt, eine deutliche Temperaturdifferenz besteht, die erfindungsgemäß genutzt wird. In consideration of this proves, based on the cooling system of an internal combustion engine, for a package 7 of heat exchangers 2 to 6 as exemplified in 1 illustrated, in the flow direction stacking advantageous as in the input side lying, acted upon by ambient air heat exchanger 2 forms the radiator of an air condenser, the next heat exchanger 3 is used for intercooling, the heat exchanger 4 used as an oil cooler for the hydraulic systems, the heat exchanger 5 forms the cooling water cooler for the internal combustion engine and the heat exchanger 6 for cooling the highly heated Engine cooling oil is used. For the latter, the limit temperature is in the order of 140 ° to 150 ° C, so that the limit temperature of the cooling water cooler, which is a maximum of about 110 °, there is a significant difference in temperature, which is used in the invention.

In der schematischen Darstellung gemäß 1 sind die über den jeweiligen Wärmeträger wie Kühlwasser, Motoröl oder dergleichen abzuführenden Wärmemengen durch die Flächen der die Wärmetauscher 2 bis 6 symbolisierenden Rechtecke in ihrer Größenordnung veranschaulicht. In the schematic representation according to 1 are the dissipated via the respective heat transfer medium such as cooling water, engine oil or the like amounts of heat through the surfaces of the heat exchanger 2 to 6 symbolizing rectangles in their magnitude illustrated.

1 zeigt des Weiteren nachgeordnet zum Lüfterrad 10 eine diesem zugeordnete Abschirmung 12, die insbesondere gitterartig gestaltet ist und insbesondere als Schutzabschirmung auch für Lüfterräder 10 in bekannter Weise genutzt wird, bei denen die Gefahr besteht, dass in das Lüfterrad 10 eingegriffen wird, was insbesondere bei freistehenden Arbeitsmaschinen oder dergleichen der Fall sein kann. 1 also shows downstream of the fan 10 a shield associated therewith 12 , which is designed in particular lattice-like and in particular as a protective shield for fans 10 is used in a known manner, where there is a risk that in the fan 10 is intervened, which may be the case especially for freestanding machines or the like.

Erfindungsgemäß kann einem Lüfterrad 10, wie in 1 in Verbindung mit den 2 und 3 veranschaulicht, eine solche Abschirmung 12 auch in der Ausbildung als Wärmetauscher zugeordnet sein. Dies beispielsweise bezogen auf das Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit dem Effekt, dass eine solche als Wärmetauscher 12 ausgebildete Abschirmung auch den im Paket 7 austrittsseitig vorgesehenen Wärmetauscher 6 ersetzen kann, um eine gedrängtere Bauform zu erreichen. According to the invention, a fan wheel 10 , as in 1 in conjunction with the 2 and 3 illustrates such a shield 12 be associated with the training as a heat exchanger. This example, based on the embodiment according to 1 with the effect of being such as a heat exchanger 12 trained shield also in the package 7 outlet side provided heat exchanger 6 can replace to achieve a more crowded design.

Die Nutzung der Abschirmung 12 als Wärmetauscher bietet in Anbetracht der durch die Kaskadierung der Wärmetauscher 2 erreichten hohen Austrittstemperatur des Luftstromes auch die Möglichkeit, den zu Kühlzwecken durch die Abschirmung 12 fließenden Wärmeträger, beispielsweise in Verbindung mit einem Motoröl, als Heizmedium zu nutzen. Dies stellt eine Möglichkeit dar, die in Verbindung insbesondere mit modernen Dieselmotoren häufig als unzureichend empfundene Heizleistung durch Nutzung der Abwärme des durch die Abschirmung 12 gebildeten Wärmetauschers zu verbessern. Use of the shield 12 as a heat exchanger offers in view of the cascading of the heat exchanger 2 reached high outlet temperature of the air flow and the possibility of the cooling purposes through the shield 12 flowing heat carrier, for example in conjunction with an engine oil to use as a heating medium. This represents a possibility which, in connection with modern diesel engines in particular, is frequently perceived as inadequate heating power due to the use of the waste heat from the shielding 12 to improve formed heat exchanger.

Für Abschirmungen von Lüfterrädern sind vielfältige Ausführungsformen bekannt. Für eine Nutzung der Abschirmung 12 auch als Wärmetauscher erweisen sich Ausgestaltungen gemäß 2 oder 3 als besonders vorteilhaft, da sie einen Aufbau mit herkömmlichen Mitteln, so insbesondere mit Rippenrohren, in einfacher Weise ermöglichen. For shields of fan wheels various embodiments are known. For a use of the shield 12 Embodiments also prove to be suitable as heat exchangers 2 or 3 as particularly advantageous because they allow a structure by conventional means, in particular with finned tubes in a simple manner.

So zeigt 2 eine Ausgestaltung, bei der die Abschirmung 12 im Bereich ihrer zur Durchströmungsrichtung quer liegenden Stirnseite einen zentralen Querkanal 13 aufweist, an den halbkreisförmig Kühlrohre, insbesondere in Form von Rippenrohren 14 angeschlossen sind. Der Anschluss der Rippenrohre 14 erfolgt an voneinander getrennte Versorgungsabschnitte 15, 16 des Querkanales 13, wobei über den Versorgungsabschnitt 15 der Zulauf und über den Versorgungsabschnitt 16 der Ablauf des Wärmeträgers erfolgt und die Versorgungsabschnitte 15, 16 zweckmäßigerweise auch als Träger gestaltet sind, über die die Abschirmung 12 jeweils befestigt ist. So shows 2 an embodiment in which the shield 12 in the region of their transverse to the flow direction end face a central transverse channel 13 has, on the semicircular cooling tubes, in particular in the form of finned tubes 14 are connected. The connection of the finned tubes 14 occurs at separate supply sections 15 . 16 of the cross channel 13 , wherein over the supply section 15 the inlet and over the supply section 16 the expiration of the heat carrier takes place and the supply sections 15 . 16 expediently also designed as a carrier, via which the shield 12 each is attached.

Eine weitere Ausgestaltung der Abschirmung 12 in ihrem zur Durchströmungsrichtung quer liegenden Stirnbereich zeigt 3 mit in Schneckenform spiralig verlaufenden Rohren 17, 18, die insbesondere als Rippenrohre ausgebildet sind und vom Wärmeträger durchflossen sind. Die Spiralen, in denen die Rohre 17, 18 bei gegenläufiger Erstreckung verlaufen, haben ein gemeinsames Zentrum 19 und sind zur Veranschaulichung in 3 einmal durch eine Punktlinie und zum anderen durch eine Strichlinie dargestellt. Der spiralige Verlauf der Rohre macht große Kanallängen mit einstückigen Rohren 17, 18 möglich und gibt des Weiteren auch unterschiedliche Möglichkeiten zur Positionierung der an- und ablaufseitigen, der jeweiligen Rohrspirale zugeordneten Anschlüsse. So sind im Ausführungsbeispiel gemäß 3 die zulaufseitigen Anschlüsse 20 und 21 einander diametral gegenüberliegend jeweils radial außen vorgesehen, während die ablaufseitigen Anschlüsse 22, 23 zentral benachbart vorgesehen sind, so dass auch eine zusammengefasste Abführung möglich ist. Selbstverständlich ist auch eine Umkehrung hinsichtlich der zulaufseitigen und der ablaufseitigen Anschlüsse möglich. Another embodiment of the shield 12 in their transverse to the direction of flow end region shows 3 with spirally extending tubes in helical form 17 . 18 , which are designed in particular as finned tubes and are flowed through by the heat transfer medium. The spirals in which the pipes 17 . 18 in the opposite direction, have a common center 19 and are illustrative in 3 once represented by a dotted line and the other by a dashed line. The spiral course of the tubes makes large channel lengths with one-piece tubes 17 . 18 possible and also gives different possibilities for positioning the inlet and outlet side, the respective pipe coil associated connections. Thus, in the embodiment according to 3 the inlet-side connections 20 and 21 diametrically opposite each radially outwardly provided while the drain-side ports 22 . 23 are provided centrally adjacent, so that a combined discharge is possible. Of course, a reversal in terms of the inlet-side and the outlet-side connections is possible.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, zwei Spiralen bei jeweils gleichem Drehsinn vorzusehen, was hinsichtlich der Bündelung der Anschlüsse weitere Variationsmöglichkeiten eröffnet. It is also within the scope of the invention to provide two spirals, each with the same direction of rotation, which opens up further possibilities of variation with regard to the bundling of the connections.

Ungeachtet der erfindungsgemäßen Kaskadierung der Wärmetauscher 2 bis 6 in Berücksichtigung der Grenztemperaturen der Wärmeträger kann für die Wärmetauscheranordnung 1 auch eine Luftfördereinrichtung, insbesondere ein Lüfterrad 10, Verwendung finden, das, wie von der Anmelderin angeboten, bezogen auf seine Förderrichtung umkehrbar und vom Saugbetrieb auf einen kurzzeitigen Blasbetrieb umstellbar ist, um die Wärmetauscher von angelagerten Verunreinigungen freizublasen. Zu derartigen Verunreinigungen kommt es insbesondere bei Einsatz in landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen, insbesondere Schleppern oder auch Erdbewegungsmaschinen. Regardless of the cascading of the heat exchanger according to the invention 2 to 6 in consideration of the limit temperatures of the heat carrier can for the heat exchanger assembly 1 also an air conveyor, in particular a fan 10 , Use, which, as offered by the Applicant, reversible in terms of its conveying direction and from the suction to a short-term blowing operation is to blow the heat exchanger of accumulated impurities. Such impurities are particularly when used in agricultural machinery, especially tractors or earthmoving machines.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2151561 A2 [0003] EP 2151561 A2 [0003]

Claims (8)

Kühlsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere für im Antrieb von Transportfahrzeugen, Arbeitsfahrzeugen und/oder Arbeitsmaschinen eingesetzte Brennkraftmaschinen, bei dem im Kühlluftstrom (11) einer Luftfördereinrichtung (9), insbesondere eines Lüfterrades (10), hintereinander liegend mehrere Wärmetauscher (2 bis 6) angeordnet sind, die jeweils von einem Wärmeträger als zu kühlenden Medium durchflossen sind, für das eine maximal zulässige Temperatur als Grenztemperatur vorgegeben ist, wobei die Wärmetauscher (2 bis 6) in Durchflussrichtung des Kühlluftstromes (11) in einer Reihenfolgen angeordnet sind, die sich aufsteigend aus der Höhe der Grenztemperatur des über den jeweiligen Wärmetauscher (2 bis 6) geleiteten Wärmeträgers ergibt. Cooling system for internal combustion engines, in particular for used in the drive of transport vehicles, work vehicles and / or work machines internal combustion engines, in which in the cooling air flow ( 11 ) an air conveyor ( 9 ), in particular a fan wheel ( 10 ), one behind the other several heat exchangers ( 2 to 6 ) are arranged, each of which is traversed by a heat transfer medium as the medium to be cooled, for which a maximum allowable temperature is specified as the limit temperature, wherein the heat exchanger ( 2 to 6 ) in the flow direction of the cooling air flow ( 11 ) are arranged in an order that ascends from the height of the limit temperature of the above the respective heat exchanger ( 2 to 6 ) Guided heat transfer results. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in Durchströmungsrichtung des Kühlluftstromes (11) letzte Wärmetauscher (6) der hintereinander liegenden Wärmetauscher (2 bis 6) durch eine als Wärmetauscher ausgebildete, gitterartige Abschirmung (12) – als Schutzabdeckung zur Luftfördereinrichtung (9), insbesondere des Lüfterrades – gebildet ist. Cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that in the flow direction of the cooling air flow ( 11 ) last heat exchanger ( 6 ) of the successive heat exchanger ( 2 to 6 ) formed by a heat exchanger, grid-like shield ( 12 ) - as a protective cover to the air conveyor ( 9 ), in particular of the fan wheel - is formed. Kühlluftsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, mit im Antrieb von Transportfahrzeugen, Arbeitsfahrzeugen und/oder Arbeitsmaschinen liegenden Brennkraftmaschinen, mit mehreren, mindestens zwei im Kühlluftstrom (11) einer Luftfördereinrichtung (9), insbesondere eines Lüfterrades (10) hintereinander liegenden Wärmetauschern (2 bis 6) und einer zur Luftfördereinrichtung (9), insbesondere zum Lüfterrad, (10) überdeckenden gitterartigen Abschirmung (12), die einen der Wärmetauscher bildet. Cooling air system for internal combustion engines, in particular according to claim 1 or 2, with internal combustion engines lying in the drive of transport vehicles, working vehicles and / or working machines, with a plurality, at least two, in the cooling air flow ( 11 ) an air conveyor ( 9 ), in particular a fan wheel ( 10 ) successive heat exchangers ( 2 to 6 ) and one to the air conveyor ( 9 ), in particular to the fan wheel, ( 10 ) overlapping grid-like shielding ( 12 ), which forms one of the heat exchangers. Kühlsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit im Antrieb von Transportfahrzeugen, Arbeitsfahrzeugen und/oder Arbeitsmaschinen eingesetzten Brennkraftmaschinen, das zumindest zwei, insbesondere drei oder mehr im Kühlluftstrom (11) einer Luftfördereinrichtung (9), insbesondere eines Lüfterrades (10) hintereinander liegende Wärmetauscher (2 bis 6) aufweist, bei dem der Kühlluftstrom (11) durch Überströmung der eingangsseitig liegenden Wärmetauscher aufgeheizt wird und bei dem über den aufgeheizten Kühlluftstrom zumindest ein bezogen auf die Durchströmungsrichtung endseitig liegender Wärmetauscher aufgeheizt wird und einen Heizwärmetauscher bildet. Cooling system for internal combustion engines, in particular according to one or more of the preceding claims with internal combustion engines used in the drive of transport vehicles, working vehicles and / or working machines, which has at least two, in particular three or more, in the cooling air flow ( 11 ) an air conveyor ( 9 ), in particular a fan wheel ( 10 ) one behind the other heat exchanger ( 2 to 6 ), in which the cooling air flow ( 11 ) is heated by overflow of the input side heat exchanger and in which at least one of the heated cooling air flow based on the direction of flow end heat exchanger is heated and forms a heating heat exchanger. Kühlluftsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der endseitige Wärmetauscher anschließend an die Luftfördereinrichtung (9), insbesondere das Lüfterrad (10) liegt und durch eine als Wärmetauscher ausgebildete Abschirmung (12) für die Luftfördereinrichtung (9), insbesondere das Lüfterrad (10), gebildet ist. Cooling air system according to claim 4, characterized in that the end-side heat exchanger is connected to the air conveying device ( 9 ), in particular the fan wheel ( 10 ) and by a trained as a heat exchanger shield ( 12 ) for the air conveyor ( 9 ), in particular the fan wheel ( 10 ) is formed. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Luftfördereinrichtung (9), insbesondere zum Lüfterrad (10), vorgesehene gitterartige Abschirmung (12) rohrartige Gitterstäbe, insbesondere als Rippenrohre ausgebildete Gitterstäbe, aufweist. Cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that the air conveying device ( 9 ), in particular to the fan wheel ( 10 ), provided grid-like shielding ( 12 ) tubular grating bars, in particular designed as finned tubes bars has. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstäbe durch in Umfangsrichtung verlaufende und über radiale Streben versorgte Rohre, insbesondere Rippenrohre, gebildet sind. Cooling system according to claim 6, characterized in that the bars are formed by circumferentially extending and over radial struts supplied pipes, in particular finned tubes. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle durch spiralig in Umfangsrichtung verlaufende Rohre, insbesondere Rippenrohre, der gitterartigen Abschirmung (12) gebildet sind. Cooling system according to claim 5, characterized in that the cooling channels by spirally extending in the circumferential direction of tubes, in particular finned tubes, the grid-like shield ( 12 ) are formed.
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