DE19825005A1 - Fahrzeugheizeinrichtungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugheizeinrichtung, insbesondere eine Fahrzeugheizeinrichtung mit einer Heizkammer und einer Wärmetauscherkammer, wobei die Heizkammer einen mit einer Antriebswelle verbunden Rotor hat, um viskoses Fluid abzuscheren und Wärme zu erzeugen, um ein in der Wärmetauscherkammer fließendes zirkulierendes Fluid zu heizen.

Das Dokument U.S.-Patent Nr. 5.573.184 offenbart eine Heizeinrichtung, die in eine Heizvorrichtung für Kraftfahrzeuge eingebaut ist. Die Heizeinrichtung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, ist mit einem fixen Gehäuse 52, einer darin befindlichen Arbeitskammer 53 und einer Kühlkammer 56 versehen, die in der Nachbarschaft zu der Arbeitskammer 53 angeordnet ist. Das fixe Gehäuse 52 hat eine Gehäuseabdeckung oder einen Deckel 52a, einen Gehäuseboden 52b und eine Zwischenwand 57. Die Arbeitskammer 53 und die Kühlkammer 56 sind durch die Zwischenwand 57 separat definiert. Die Zwischenwand 57 ist mit Kühlerrippen 57a versehen, die in die Kühlkammer 56 hinein vorstehen. Eine Antriebswelle 58 ist durch ein Kugellager 63 an dem fixen Gehäuse 52 drehbar gelagert. Eine Rotor 54 ist an einem Ende der Antriebswelle 58 so fixiert, daß sich der Rotor 54 in der Arbeitskammer 53 als ein einstückiges Teil der Welle drehen kann. Die Arbeitskammer 53 ist mit einem viskosen Fluid (beispielsweise Silikonöl) gefüllt, um den Spalt zwischen den äußeren Wänden des Rotors 54 und den inneren Wänden der Arbeitskammer 53 vollständig zu füllen.

Ein Einlaßverbinder 68 und ein Auslaßverbinder 69 sind an dem Gehäuseboden 52b ausgebildet. Eine Kühlmittel (zirkulierendes Wasser) fließt durch die Heizeinrichtung von dem Einlaßverbinder 68 zu dem Auslaßverbinder 69.

Ein Motor überträgt die Antriebskraft zu der Antriebswelle 58 der Heizeinrichtung über eine elektromagnetische Kupplung. Der Rotor 54 dreht sich einstückig mit der Antriebswelle 58 in der Arbeitskammer 53. Das viskose Fluid zwischen der äußeren Wand 54 und der inneren Wand der Arbeitskammer 53 wird dann gerührt, um geteilt zu werden, wodurch Wärme als ein Ergebnis der Fluidreibung erzeugt wird. Die in der Arbeitskammer erzeugte Wärme wird über die Zwischenwand 57 auf das Kühlmittel übertragen, das durch die Kühlkammer 56 hindurch fließt. Dieses Kühlmittel wird zu einem Heizkühler oder Wärmeradiator gefördert.

Die herkömmliche Heizeinrichtung hat die Kühlkammer 56, die durch die Zwischenwand 57 an der Seite der vorderen Wand, der Umfangswand und der hinteren Wand der Arbeitskammer 53 definiert ist. Die Zwischenwand 57 ist jedoch bezüglich dem Rotor 54 nicht axial und radial ausgerichtet. Das erschwert es, einen kleinen Spalt konstant zu halten, der zwischen den äußeren Flächen des Rotors 54 und den inneren Wandflächen der Arbeitskammer 53 definiert ist, insbesondere wenn der Rotor 54 mit hoher Drehzahl angetrieben wird.

Die Kühlkammer 56 hat eine vordere Kühlkammer 56a und eine hintere Kühlkammer 56b, die mittels des Spalts in der Nachbarschaft der Umfangswände der Arbeitskammer 53 miteinander verbunden sind. Das Kühlmittel in der hinteren Kühlkammer 56b fließt in die vordere Kühlkammer 56a über den Spalt und von dieser zurück. Da jedoch der Spalt eine sehr kleine Breite in der radialen Richtung bezüglich des Rotors 54 hat, kann das in die hintere Kühlkammer 56a über den Einlaßverbinder 68 eingetretene Kühlmittel nicht einfach in die vordere Kühlkammer 56b fließen.

Außerdem neigt das Kühlmittel, das die hintere Kühlkammer 56b erreicht hat, zum Verbleiben in dieser und fließt kaum zurück zu der vorderen Kühlkammer 56a. Demgemäß ist der zirkulierende Durchtritt nicht ausreichend, daß das Kühlmittel von dem Einlaßverbinder 68 in den Auslaßverbindern 69 fließt, während es über jeweilige Kühlbereiche gleichmäßig fließt.

Des weiteren kann der Spalt, der die vordere Kühlkammer 56a mit der hinteren Kühlkammer 56b verbindet, eine vorgegebene Breite nicht aufrecht erhalten, weil die Zwischenwand 57 nicht mit einer ausreichenden Genauigkeit radial positioniert ist. Deshalb kann ein effizienter Wärmeaustausch zwischen der Arbeitskammer 53 und der Kühlkammer 56 nicht erwartet werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Fahrzeugheizeinrichtung, die mit einer verbesserten Wärmeeffizienz des zirkulierenden Fluids betreibbar ist.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer Fahrzeugheizeinrichtung, die verhindern kann, daß ein Wärmeverlust durch Abgeben einer in der Heizkammer erzeugten Wärme über ein Gehäuse an die Luft auftritt.

Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe ist eine verbesserte Heizeinrichtung der viskosen Fluidart offenbart. Die Heizeinrichtung der viskosen Fluidart hat ein Gehäuse, das eine innere Umfangsfläche umfaßt, eine Heizkammer, die in dem Gehäuse definiert ist und ein viskoses Fluid aufnimmt, einen in der Heizkammer drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor sich dreht und das viskose Fluid abschert, um Wärme zu erzeugen, eine Wärmetauscherkammer, die in der Nachbarschaft der Heizkammer innerhalb eines Gehäuses definiert ist, wobei die Wärmetauscherkammer ermöglicht, daß ein zirkulierendes Fluid durch diese hindurch fließt, so daß das zirkulierende Fluid durch die Wärme geheizt wird, die von der Heizkammer auf die Wärmetauscherkammer übertragen wird. Die Heizeinrichtung umfaßt des weiteren eine Teilungseinrichtung zum Teilen der Heizkammer und der Wärmetauscherkammer innerhalb des Gehäuses, wobei die Teilungseinrichtung eine äußere Umfangsfläche hat, die sich im Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses befindet, eine Befestigungsstruktur, die die Teilungseinrichtung an dem Gehäuse befestigt und eine Einbuchtung, die mit der äußeren Umfangsfläche der Teilungseinrichtung ausgebildet ist, um einen Kontaktbereich der äußeren Umfangsfläche mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses zu vermindern.

Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die auf beispielhafte Weise die Grundsätze der Erfindung darstellen.

Die Erfindung wird zusammen mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der momentan bevorzugten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen am besten verständlich, wobei:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Fahrzeugheizeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie 2-2 der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Heizeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt; und

Fig. 5 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Heizeinrichtung zeigt.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer für eine Fahrzeugheizvorrichtung verwendeten Heizeinrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat die Heizeinrichtung eine äußere Hülle, die aus einem vorderen Gehäuse 1 und einem hinteren Gehäuse 2 besteht. Das vordere Gehäuse 1 umfaßt eine zylindrische hohle Nabe 1a und eine zylindrische Ummantelung 1b. Die Nabe 1a erstreckt sich vorwärts (in der Ansicht der Zeichnung nach links), während sich die Ummantelung 1b rückwärts erweitert. Das hintere Gehäuse 2 ist in der Form eines Deckels ausgebildet, der eine Öffnung der Ummantelung 1b bedeckt. Das vordere und hintere Gehäuse 1, 2 nehmen zwischen sich eine vordere Scheibenplatte 5 und eine hintere Scheibenplatte 6 auf. Das vordere und hintere Gehäuse 1, 2 sind durch eine Vielzahl von Bolzen 3 miteinander befestigt. Das vordere Gehäuse 1, das hintere Gehäuse 2 und die Bereichsplatten 5, 6 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt.

Die vordere Platte 5 hat an ihrem Umfang einen kreisförmigen Rand 5a. Das Ende (die linke Seite in Fig. 1) des Rands 5a befindet sich im Kontakt mit der inneren Fläche der Ummantelung 1b. Die hintere Wand der vorderen Platte 5 hat daran ausgebildete kreisförmige Absätze. In anderen Worten hat der Rand 5a ein hinteres Ende, das rückwärts vorsteht. Ein Kanal 5d erstreckt sich an der äußeren Umfangsfläche des Rands 5a entlang der gesamten Umfangsrichtung. Die vordere Platte 5 hat einen zylindrischen Stützkern 5b und eine Vielzahl von Führungsfinnen 5c. Der Kern 5b steht von dem zentralen Abschnitt der vorderen Platte 5 vorwärts vor. Die Führungsfinnen 5c erstrecken sich konzentrisch in der Umfangsrichtung entlang dem Umfang des Stützkerns 5b.

Die hintere Platte 6 hat einen kreisförmigen Rand 6a, der sich entlang dem Umfang der hinteren Platte 6 erstreckt. Der Rand 6a hat einen Endabschnitt (die rechte Seite in Fig. 1), der in Kontakt gehalten wird mit der inneren Fläche des hinteren Gehäuses 2. Ein Kanal 6d erstreckt sich an der äußeren Umfangsfläche des Rands 6a entlang der gesamten Umfangsrichtung. Die hintere Platte 6 hat einen kreisförmigen Vorsprung 6b und eine Vielzahl von Führungsfinnen 6c. Der Vorsprung 6b steht von dem zentralen Abschnitt der hinteren Platte 6 vor. Die Führungsfinnen 6c erstrecken sich konzentrisch in der Umfangsrichtung entlang dem Umfang des kreisförmigen Vorsprungs 6b.

Die beiden Platten 5 und 6 werden zwischen Wänden der Gehäuse 1, 2 gehalten, die einander gegenüberliegen und miteinander verbunden sind. In diesem Zustand sind das hintere Ende des Rands 5a und die vordere Fläche der hinteren Platte 6 miteinander gekoppelt. Demgemäß sind die Platte 5, 6 so positioniert, um in der axialen Richtung unbeweglich zu sein. Des weiteren befinden sich die Umfangsflächen der Ränder 5a, 6a der Platten 5, 6 im Kontakt mit der inneren Fläche der zylindrischen Ummantelung 1b. Demgemäß sind die beiden Platten 5, 6 so positioniert, um in der radialen Richtung bezüglich dem vorderen Gehäuse 1 unbeweglich zu sein. Deshalb sind die beiden Platten 5, 6 in den Gehäusen 1, 2 sowohl in der axialen als auch in der radialen Richtung unbeweglich untergebracht. Des weiteren ist die Heizkammer 7 in dem Bereich vorgesehen, der durch einen Absatz umgeben wird, der zwischen der vorderen Platte 5 und der hinteren Platte 6 gebildet ist.

In dem Zustand, bei dem die vordere Platte 5 in das vordere Gehäuse 1 eingepaßt ist, ist ein Abschnitt des Stützkerns 5b in wasserdichtem Kontakt mit der inneren Wand des vorderen Gehäuses 1. Infolgedessen ist ein kreisförmiger vorderer Wassermantel 8 wischen der inneren Wand des vorderen Gehäuses 1 und dem Körper der vorderen Platte 5 definiert. Der Wassermantel 8 ist vor der Heizkammer 7 positioniert. Der Wassermantel 8 dient als eine Wärmetauscherkammer. In dem Wassermantel 8 dienen der Rand 5a, der Stützkern 5b und die Führungsfinnen 5c und die Wandfläche des Kanals 5d als Führungswände, die die Strömung von Kühlmittel als ein zirkulierendes Fluid führen. Der Rand 5a, der Stützkern 5b und die Führungsfinnen 5c und die Wandfläche des Kanals 5d bilden einen Strömungsdurchtritt für das Kühlmittel. Die Strömungsdurchtritte haben unterschiedliche Querschnitte. Die Führungsfinnen 5c sind um unterschiedliche Abstände voneinander beabstandet, so daß der von dem Kern 5b ferne Durchtritt eine größere Kapazität hat als der Durchtritt nahe dem Kern 5b.

In dem Zustand bei dem die hintere Platte 6 in das vordere Gehäuse 1 zusammen mit der vorderen Platte 5 eingepaßt ist, befindet sich der Vorsprung 6b in einem wasserdichten Kontakt mit einer kreisförmigen Wand 2a des hinteren Gehäuses 2. Infolgedessen sind jeweils ein kreisförmiger hinterer Wassermantel 9 und eine Nebenölkammer 10 zwischen dem hinteren Gehäuse 2 und der hinteren Platte 6 definiert. Der hintere Wassermantel 9, der als die Wärmetauscherkammer dient, ist in der Nachbarschaft der hinteren Seite der Heizkammer 7 angeordnet. Die Nebenölkammer, die als ein Behälter dient, befindet sich in dem Vorsprung 6b. In dem hinteren Wassermantel 9 dienen der Rand 6a, der Vorsprung 6b und die Führungsfinnen 6c und die Wandfläche des Umfangskanals 6d als Führungswände, die die Strömung des Kühlmittels führen. Der Rand 6a, der Vorsprung 6b und die Führungsfinnen 6c und die Wandfläche des Umfangskanals 6d bilden einen Strömungsdurchtritt für das Kühlmittel innerhalb dem Wassermantel 9. Die Strömungsdurchtritte haben unterschiedliche Querschnitte. Die Führungsfinnen 6c sind mit unterschiedlichen Abständen voneinander beabstandet, so daß der von dem Kern 6b ferne Durchtritt eine größere Kapazität als der dem Kern 6b nahe Durchtritt hat.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind ein erster Anschluß 15 und ein zweiter Anschluß 16 vertikal an der Seitenwand des vorderen Gehäuses 1 angeordnet. Des weiteren hat jede der Bereichsplatten 5, 6 eine horizontale Wand 4, die sich in ihrer radialen Richtung erstreckt (nur die hintere Platte 6 ist in Fig. 2 gezeigt). Die Wand 4 erstreckt sich zu Auslegern der jeweiligen kreisförmigen Durchtritte, die jeweils durch die Wassermäntel 8, 9 definiert sind. Die Wand 4 definiert deutlich eine Einlaßseite und eine Auslaßseite des Durchtritts, während sie die Einlaßseite jedes Durchtritts mit dem ersten Anschluß 15 und die Auslaßseite jedes Durchtritts mit dem zweiten Anschluß 16 verbindet. Rohre 20 und 21 sind jeweils an dem ersten Anschluß 15 und dem zweiten Anschluß 16 angebracht für eine Verbindung mit einer Heizkreislaufverrohrung, die in dem Fahrzeug vorgesehen ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, erstreckt sich eine Antriebswelle 13 durch das vordere Gehäuse 1 hindurch, und die vordere Platte 5 ist durch Lager 11, 12 drehbar gelagert. Das Lager 12 ist mit einer Dichtung versehen und zwischen der inneren Fläche des Stützkerns 5b und der äußeren Fläche der Antriebswelle 13 angeordnet. Somit dichtet das Lager 12 die vordere Seite der Heizkammer 7. Ein scheibenartiger Rotor 14 ist auf das hintere Ende der Antriebswelle 13 in der Heizkammer 7 aufgepaßt. Der Rotor 14 dreht sich einstückig mit der Antriebswelle 13. Eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 14a erstrecken sich durch den Rotor 14 hindurch in der Nähe des Umfangs des Rotors 14. Diese Bohrungen 14a sind mit einem gleichen Abstand von einer Achse der Antriebswelle 13 angeordnet und mit gleichen Winkeln voneinander beabstandet.

Die Nebenölkammer 10, die als die Behälterkammer dient, ist in dem Bereich definiert, der durch den Kern 6b und die vordere Endwand des hinteren Gehäuses 2 umgeben ist. Eine obere Verbindungsbohrung 6e und eine untere Verbindungsbohrung 6f erstrecken sich axial durch die hintere Platte 6 hindurch. Eine Führungsnut 6g erstreckt sich radial an der vorderen Fläche der hinteren Platte 6. Die Heizkammer 7 und die Nebenölkammer 10 sind miteinander verbunden über die obere und untere Bohrung 6e, 6f. Die untere Bohrung 6f hat einen größeren Querschnitt als die obere Bohrung 6e.

Die Heizkammer 7 und die Nebenölkammer 10, die über die obere und untere Verbindungsbohrung 6e und 6f miteinander verbunden sind, definieren einen wasserdichten Raum in dem Heizeinrichtungsgehäuse. Eine vorgegebene Menge Silikonöl ist als ein viskoses Fluid in dem Raum untergebracht. Die Menge des Silikonöls wird so ermittelt, daß die Füllrate bei einer normalen Temperatur in einem Bereich von 50% bis 80% des Volumens des Raums ist. Obwohl der Raum mit der Füllrate gefüllt ist, wird da Silikonöl aufgrund seiner hohen Viskosität von der Nebenölkammer 10 über die untere Bohrung 6f und die Führungsnut 6g während der Drehung des Rotors 14 angesaugt. Das angesaugte Silikonöl kann gleichmäßig zu dem ganz leichten Spalt zwischen der inneren Wandfläche der Heizkammer 7 und der äußeren Wandfläche des Rotors 14 geliefert werden. Wenn das Silikonöl gefüllt wird, befindet sich die obere Bohrung 6e über der Oberflächenhöhe des Silikonöls, das sich in der Nebenölkammer 10 befindet, während sich die untere Bohrung 6f unterhalb der Oberflächenhöhe befindet.

Ein Riemenrad 18 ist an dem vorderen Ende der Antriebswelle durch einen Bolzen 17 befestigt. Das Riemenrad 18 ist mit einem Fahrzeugmotor E verbunden, der als eine externe Antriebsquelle über einen Keilriemen B dient.

Der Betrieb der Heizeinrichtung wird nun beschrieben. Vor dem Antreiben des Motors E, d. h., wenn sich die Antriebswelle 13 in einem betriebsfreien Zustand befindet, haben das Silikonöl (viskose Fluid) in der Heizkammer 7 und der Nebenölkammer 10 eine gleiche Fluidoberflächenhöhe. Demgemäß tritt die Rotorfläche in Kontakt mit dem viskosen Fluid mit ihrem kleinen Abschnitt, wenn die Antriebswelle 13 zu laufen beginnt. Deshalb können das Riemenrad 18, die Antriebswelle 13 und der Rotor 14 mit einem kleinen Drehmoment angetrieben werden. Wenn sich die Antriebswelle 13 und der Rotor 14 einstückig drehen, wird das Silikonöl in dem Spalt abgeschert, um Wärme zu erzeugen.

Die in der Heizkammer 7 erzeugte Wärme wird über jede der Platten 5, 6 auf das zirkulierende Kühlmittel übertragen, das durch die Wassermäntel 8 und 9 hindurch fließt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, fließt das zirkulierende Wasser, das in jeden der Wassermäntel 8, 9 eintritt (in Fig. 2 ist nur der hintere Wassermantel 9 gezeigt), insbesondere über den ersten Anschluß 15 und anschließend in jeden Durchtritt. Das Kühlmittel fließt gleichzeitig in Umfangskanäle 5d, 6d, da die Wand der Kanäle 5d, 6d als eine Führungswand dient zum Führen des zirkulierenden Wassers. Das Kühlmittel fließt durch die Durchtritte hindurch, während es sich entlang der Führungswand bewegt und den zweiten Anschluß 16 erreicht. Somit wird die in der Heizkammer 7 erzeugte Wärme vollkommen verwendet für die Wärmeübertragung, da das zirkulierende Wasser in den Durchtritt fließt, der die äußersten Umfangskanäle 5d, 6d umfaßt. Das geheizte zirkulierende Wasser wird dann zum Heizen der Fahrgastzelle geliefert.

Die Nebenölkammer 10 ist mit dem zentralen Bereich der Heizkammer 7 über die obere Bohrung 6e verbunden, während das Silikonöl in der Heizkammer 7 dazu neigt, sich zu der Antriebswelle 13 hin zu bewegen aufgrund der Drehung des Rotors 14 (Weissenbergeffekt). Deshalb bewegt sich das Silikonöl von der Heizkammer 7 über die obere Bohrung 6e in die Nebenölkammer 10 hinein. Andererseits verursacht das Gewicht des Silikonöls, das in der Nebenölkammer 10 gesammelt ist, und eine Saugwirkung des Rotors aufgrund der hohen Viskosität des Silikonöls, daß das Silikonöl der Heizkammer 7 zugeführt wird.

Wie vorstehend erwähnt ist, zirkuliert das Silikonöl zwischen der Heizkammer 7 und der Nebenölkammer 10, wenn die Antriebswelle 13 und der Rotor 14 angetrieben werden. Da die untere Bohrung 6f eine größere Öffnung als die obere Bohrung 6e hat, erhält die Heizkammer die größere Menge Silikonöl als die Nebenölkammer 10 sammelt. Demgemäß wird das in der Nebenölkammer 10 aufbewahrte Silikonöl schnell und gleichmäßig zu einem äußeren Umfangsbereich der Heizkammer 7 über die Führungsnut 6g geliefert. Das zu dem äußeren Umfangsbereich der Heizkammer gelieferte Silikonöl erreicht dann den zentralen Abschnitt aufgrund des Weissenbergeffektes. Deshalb füllt das Silikonöl den Spalt auf, der zwischen der äußeren Fläche des Rotors 14 und der inneren Wandfläche der Heizkammer 7 definiert ist.

Das von der Heizkammer 7 über die obere Bohrung 6e in der Nebenölkammer 10 gesammelte Silikonöl bleibt in der Nebenölkammer 10 für eine Zeitspanne in Übereinstimmung mit einem Zyklus der Zirkulation des Silikonöls. Das Silikonöl hat unmittelbar nach dem Sammeln aus der Heizkammer 7 eine hohe Temperatur. Beim Verbleib des Silikonöls in der Nebenölkammer 10 wird jedoch die Warme von dem Silikonöl entfernt, weil die Wärme teilweise auf die Bestandteile übertragen wird, die die Nebenölkammer 10 definieren, nämlich die hintere Platte 6. Folglich wird das Silikonöl mit der hohen Temperatur gekühlt und seine Verschlechterung verhindert, die im allgemeinen verursacht wird, wenn es über eine übermäßig lange Zeitspanne aufgeheizt ist.

Die Heizeinrichtung hat jeweils die Kanäle 5d, 6d, die sich entlang der gesamten Umfänge der Ränder 5a, 6a erstrecken. Der Kontaktbereich zwischen den äußeren Wänden der Platten 5, 6 und der inneren Wänden der Gehäuse 1 und 2 ist klein im Vergleich mit den Platten ohne die Kanäle 5d und 6d. Somit ist die Wärmeübertragung über die Platten 5, 6 auf die Gehäuse begrenzt. Folglich kann der Wärmeverlust verhindert werden, der durch Abgeben einer größeren Wärmemenge von der Heizkammer 7 an die Luft verursacht wird.

Die inneren Wandflächen der Kanäle 5d, 6d dienen als Führungsflächen zum Führen des zirkulierenden Wassers, das durch die Wassermäntel 8, 9 hindurch fließt. Demgemäß bewegt sich das zirkulierende Wasser und breitet sich über die Kanäle 5d, 6d sowie andere Durchtritte aus. Deshalb kann die in der Heizkammer 7 erzeugte Wärme vollkommen auf das zirkulierende Wasser übertragen werden mit der hohen Wärmetauscheffizienz. Gleichzeitig kann die in dem Silikonöl erzeugte Wärme, das der Abscherwirkung ausgesetzt wird, in der Heizkammer 7 effizient entfernt werden. Demgemäß verhindert das, daß das Silikonöl über eine kritische Temperatur hinaus aufgeheizt wird, und somit führt das zu einer geringeren Verschlechterung des Silikonöls.

Die äußeren Umfangswände der Bereichsplatten 5, 6 befinden sich jeweils in einem wasserdichten Kontakt mit den inneren Umfangswänden des Gehäuses. Die Umfangsnuten 5d, 6d minimieren jedoch den Kontaktbereich der Platten 5, 6 mit den Gehäusekörpern 1, 2, während die Platten 5, 6 unbeweglich in die Gehäuse eingepaßt sind. Die Bereichsplatten 5, 6 definieren nicht nur sicher die Heizkammer 7 und die Wassermäntel 8, 9, sondern können auch den kleinen Spalt zwischen der inneren Fläche der Kammer 7 und der äußeren Fläche des Rotors 14 aufrecht erhalten, selbst wenn sich der Rotor 14 mit der hohen Drehzahl dreht. Außerdem ermöglicht der in den Wassermänteln 8, 9 ausgebildete Strömungsdurchtritt die wirksame Wärmeübertragung von der Heizkammer 7 auf das zirkulierende Wasser und die gleichmäßige Strömung des zirkulierenden Kühlmittels.

Fig. 3 zeigt eine Wärmeerzeugungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Wärmeerzeugungseinrichtung ist eine geringfügige Abwandlung der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung mit Betonung auf die Absätze, die an den Platten 5, 6 ausgebildet sind.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, haben die Platten 5, 6 jeweils die Nuten 5d, 6d, die sich in der Umfangsrichtung an dem Rand 5a, 6a erstrecken. Es soll beachtet werden, daß Fig. 3 lediglich die hintere Platte 6 und in der Platte ausgebildete Durchtritte zeigt. Die folgende Erläuterung wird jedoch auf die detaillierte Bauweise der Platte 5 angewandt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, erstreckt sich die Nut 6d nicht entlang des gesamten Umfangs der Platte 5, 6. In anderen Worten ist ein erster Dichtabschnitt 22 an einem ersten Ende des Rands 6a vorgesehen. Auf ähnliche Weise ist ein zweiter Dichtabschnitt 23 an einem zweiten Ende des Rands 6a ausgebildet. Somit bildet die Nut 6d einen unabhängigen Luftraum, der sich konzentrisch zu dem Rand 6a zwischen der inneren Wand der Ummantelung 1b und der Umfangsfläche der Platten 6 erstreckt.

Die Luft in der Nut 6d befindet sich im wesentlichen in einem stationären Zustand im Gegensatz zu dem zirkulierenden Wasser, das in der Nut fließt. Die Luft hat eine kleine Wärmeübertragungsrate im Vergleich zu dem Wasser. Demgemäß kann die Wärmeübertragung zwischen dem Gehäuse 2 und der Platte 6 besser begrenzt werden. Deshalb kann gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Wärmeisolationseffizienz in der radialen Richtung bezüglich dem Gehäuse 2 weiter verbessert werden, um eine Wärmeabgabe an die Luft zu verhindern, die einen Wärmeverlust verursacht.

Fig. 4 stellt eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels dar. Bei der Abwandlung kann die Nut 6d in eine Vielzahl von Bereichen 24 geteilt sein. Das ermöglicht eine genauere Positionierung der beiden Platten 5, 6.

Es soll beachtet werden, daß der Ausdruck "viskoses Fluid", der hier verwendet wird, nicht auf Flüssigkeiten oder halbviskose Fluide mit einer hohen Viskosität, wie beispielsweise Silikonöl beschränkt ist, und es kann jede Art eines Mediums sein, das Wärme erzeugt, wenn die Abscherwirkung des Rotors 14 eine Fluidreibung erzeugt.

Es ist die Heizeinrichtung der viskosen Fluidart offenbart. Die Heizeinrichtung hat das vordere Gehäuse 1 und das hintere Gehäuse 2, die aneinander befestigt sind. Das vordere Gehäuse 1 hat den Raum, in dem die erste Teilungsplatte 5 und die zweite Teilungsplatte 6 unbeweglich eingepaßt sind. Die Heizkammer 7, die zwischen der ersten Platte 5 und der zweiten Platte 6 definiert ist, nimmt das viskose Fluid auf. Der Rotor 14 ist in der Heizkammer 7 drehbar gelagert. Der Rotor 14 dreht sich und schert das viskose Fluid ab, um Wärme zu erzeugen. Die Wärmetauscherkammer 8, 9 ist durch die erste und die zweite Teilungsplatte 5, 6 definiert und in der Nachbarschaft der Heizkammer 7 angeordnet. Die Wärmetauscherkammer 8, 9 ermöglicht, daß das zirkulierende Fluid durch diese hindurch fließt, so daß das zirkulierende Fluid durch die Wärme geheizt wird, die auf die Wärmetauscherkammer 8, 9 von der Heizkammer 7 übertragen wird. Die Befestigungsstruktur 5a, 6a befestigt die Teilungsplatten an dem Gehäuse 1, 2, und Einbuchtungen 5d, 6d sind in der äußeren Umfangsfläche der Teilungsplatten 5, 6 ausgebildet, um den Kontaktbereich der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche zu vermindern.

Claims (10)

1. Heizeinrichtung der viskosen Fluidart mit einer Heizkammer und einer Wärmetauscherkammer in einem Gehäuse, wobei die Heizkammer viskoses Fluid aufnimmt, und einem Rotor, der sich dreht und das viskose Fluid abschert, um Wärme zu erzeugen, wobei die Wärmetauscherkammer in der Nachbarschaft der Heizkammer innerhalb dem Gehäuse definiert ist, wobei die Heizkammer zwischen einer ersten Teilungsplatte und einer zweiten Teilungsplatte definiert ist, die aneinander befestigt sind, wobei die erste Teilungsplatte und die zweite Teilungsplatte jeweils äußere Umfangsflächen haben, die sich im Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses befinden, und wobei die Wärmetauscherkammer ermöglicht, daß zirkulierendes Fluid durch diese hindurch fließt, so daß das zirkulierende Fluid durch die Wärme geheizt wird, die auf die Wärmetauscherkammer von der Heizkammer übertragen wird, wobei die Heizeinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Befestigungsstruktur (5a, 6a) die Teilungsplatten (5, 6) an dem Gehäuse (1, 2) befestigt, und daß jeweils Einbuchtungen (5d, 6d) in den äußeren Umfangsflächen der Teilungsplatten (5, 6) ausgebildet sind, um einen Kontaktbereich der äußeren Umfangsflächen mit der inneren Umfangsfläche zu vermindern.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilungsplatte (5) und die zweite Teilungsplatte (6) jeweils innere Seitenflächen haben, die die Heizkammer (7) dazwischen definieren, und die erste Teilungsplatte (5) und die zweite Teilungsplatte (6) jeweils äußeren Seitenflächen haben, die die zugehörige Wärmetauscherkammer (8, 9) innerhalb des Gehäuses (1, 2) definieren.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilungsplatte (5) einen ersten Fluiddurchtritt umfaßt, der sich in einer Umfangsrichtung an der äußeren Seitenfläche der ersten Teilungsplatte (5) erstreckt, wobei die zweite Teilungsplatte (6) einen zweiten Fluiddurchtritt umfaßt, der sich in einer Umfangsrichtung an der äußeren Seitenfläche der zweiten Teilungsplatte (6) erstreckt, und wobei der erste Fluiddurchtritt und der zweite Fluiddurchtritt die Wärmetauscherkammer (8, 9) bilden.

4. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilungsplatte (5) und die zweite Teilungsplatte (6) jeweils Ränder haben, die als die Befestigungsstruktur dienen und deren äußere Umfangsflächen sich in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses (1, 2) befinden, wobei die Teilungsplatten (5, 6) in einer radialen Richtung bezüglich des Rotors (14) unbeweglich positioniert sind.

5. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilungsplatte (5) und die zweite Teilungsplatte (6) jeweils Finnen (5c, 6c) haben, die von den äußeren Seitenflächen der Platten (5, 6) vorstehen, und wobei sich der erste Fluiddurchtritt (5) und der zweite Fluiddurchtritt (6) jeweils zwischen den benachbarten Finnen (5c, 6c) in den äußeren Seitenflächen der ersten Teilungsplatte (5) und der zweiten Teilungsplatte (6) erstrecken.

6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbuchtungen Nuten (5d, 6d) umfassen, die sich jeweils entlang der äußeren Umfangsflächen der Platten (5, 6) erstrecken und ein erstes ende und ein zweites Ende haben, die offen sind, um zu ermöglichen, daß das zirkulierende Fluid durch diese hindurch fließt.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbuchtungen Nuten (5d, 6d) umfassen, die sich jeweils entlang den äußeren Umfangsflächen der Platten (5, 6) erstrecken und ein erstes Ende und ein zweites Ende haben, die geschlossen sind, um Luft darin aufzunehmen.

8. Heizeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten (5d, 6d) in eine Vielzahl von Bereichen geteilt ist.

9. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (13), die den Rotor (14) für eine einstückige Drehung stützt, und wobei das Gehäuse (1, 2) innere Seitenflächen hat, die einander gegenüberliegen, wobei die Befestigungsstruktur die Ränder (5a, 6a) umfaßt, die jeweils in den Teilungsplatten (5, 6) ausgebildet sind und sich in Kontakt mit den zugehörigen inneren Seitenflächen des Gehäuses (1, 2) befinden, wobei die Teilungsplatten (5, 6) in der axialen Richtung bezüglich der Antriebswelle (13) unbeweglich positioniert sind.

10. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das viskose Fluid Silikonöl umfaßt.