DE2530741A1

DE2530741A1 - Geraeuscharme kuehlanlage, insbesondere fuer lastkraftwagen

Info

Publication number: DE2530741A1
Application number: DE19752530741
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Hauser; Gebhard Schwarz
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1977-01-13
Also published as: SE427820B; IT1067089B; FR2317118A1; FR2317118B1; DE2530741C3; DE2530741B2; SE7607842L

Description

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr, 7 Stuttgart 30,

Mauserstrasse 5

"Geräuscharme Kühlanlage, insbesondere für Lastkraftwagen"

Die Erfindung betrifft eine geräuscharme Kühlanlage, insbesondere für Lastkraftwagen, bestehend aus einem oder mehreren hinter einem Fahrerhaus angeordneten Kühlern und einem oder mehreren Lüftern.

Es besteht die Forderung, daß der Geräuschpegel von Kraftfahrzeugen, Insbesondere von Lastkraftwagen, gegenüber den heute zulässigen Werten um Ca. 10 dB(A) gesenkt werden muß. Dies bedeutet, daß auch das Lüftergeräusch um etwa den gleichen Betrag zu reduzieren ist. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß die erforderliche Pegelminderung mit den bisher verwendeten Axial- und Halbaxiallüftern nicht zu erreichen ist, wenn nicht der Druckverlust der Kühlanlage beträchtlich verringert wird, so daß die Lüfter mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden können. Deshalb werden Kühlanlagen mit wesentlich größerer Kühlerstirnfläche benötigt, die aber aus Platzgründen nicht mehr im Motorraum untergebracht x-rerden können.

Es ist bekannt, derartige Kühlanlagen hinter dem Fahrerhaus anzuordnen, wobei die Luftförderung durch mehrere mit senkrechter Achse nebeneinander angeordnete Axiallüfter erfolgt, die hinter dem Fahrerhaus in einem rechteckigen

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Schacht eingebaut sind. Dieser Schacht ist mit einem rechteckigen Krümmer verbunden, der als Lufteintritt dient und oberhalb des Pahrerhausdaches mündet. Die Lufteintrittsöffnung liegt dabei senkrecht zur Fahrtrichtung, so daß der Staudruck der Fahrgeschwindigkeit ausgenutzt wird. Die Kühlluft wird über den erwähnten Schacht nach unten gefördert, wo ein großflächiger Kühler vorzugsweise schräg angeordnet ist, der entgegen der Fahrtrichtung durchströmt wird.

Um den hohen Kostenaufwand zu verringern, ist es auch bekannt, anstelle mehrerer Axiallüfter einen großen Lüfter mit horizontaler Achse zwischen Fahrerhaus und schräg stehendem Kühler einzubauen, wobei die Kühlluft ebenfalls oberhalb des Fahrerhausdaches über einen Schacht angesaugt wird. Beide Ausführungen haben den gemeinsamen Nachteil, daß sich eine relativ große Bautiefe ergibt, wodurch die Ladefläche erheblich verkürzt wird. Außerdem wird die Anlage durch den bei beiden Ausführungsbeispiel notwendigen großflächigen Kühler stark verteuert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hinter einem Fahrerhaus zu installierende Kühlanlage zu schaffen, die eine geringere Bautiefe aufweist und mit den heute üblichen relativ kleinen Kühlerstirnflächen die gestellten Anforderungen bezüglich Kühlleistung und Geräuscharmut erfüllt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß bei einer geräuscharmen Kühlanlage der eingangs erläuterten Art sich eine Ansaugöffnung des Kühllüfters im wesentlichen oberhalb eines · Fahrerhausdaches befindet, daß ein kastenförmiges Gehäuse zwischen Lüfter und Kühler vorgesehen ist, "

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derart, daß die Kühlluft entgegen der Fahrtrichtung in ein um eine horizontale Achse rotierendes Laufrad eintritt und nach Durchströmung desselben in radialer Richtung des Laufrades, also senkrecht zur Fahrtrichtung, in das kastenförmige Gehäuse einströmt, von woaus sie zu einem oder mehreren der Kühler gelangt, und daß die Bautiefe des oder der Kühler, gemessen in Fahrtrichtung, etwa der Bautiefe des kastenförmigen Lüftergehäuses entspricht -

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine Lösung der gestellten Aufgabe durch Erhöhung der Druckziffer, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit herabgesetzt bzw. größere Druckverluste der Anlage überwunden werden können, durch Anhebung des Lüfterwirkungsgrades, wobei die Verringerung der Strömungsverluste im Lüfter ein günstiges Geräuschverhalten ergeben und durch eine Verbesserung der Zu- und Abströmverhältnisse am Lüfter erreicht wird.

Besonders vorteilhaft ist es demnach, wenn als Lüfter ein Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln dient, und innerhalb des kastenförmigen Sammelgehäuses spiralförmig angeordnete Leitbleche vorgesehen sind»

Nach einem abgewandelten vorteilhaften Beispiel der Erfindung dient als Lüfter ein freilaufendes, ohne Spiralgehäuse arbeitendes, Radialrad mit vorwiegend rückwärtsgekrümmten Schaufeln.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin dung ist als Lüfter ein Axialrad in Verbindung mit einem Radialdiffusor vorgesehen, in welchem die

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Strömung von einer axialen in eine radiale oder vorwiegend radiale Richtung umgelenkt wird.

Die Lüfter werden nach der Erfindung so installiert, daß sich ihre Ansaugöffnung oberhalb des Fahrerhausdaches senkrecht zur Fahrtrichtung befindet, so daß der Staudruck ausgenutzt und Umlenkungen vor dem Lüfter vermieden werden. Die Laufräder rotieren dabei um eine horizontale Achse.

Ein Trommelläufer wird vorteilhaft dort eingesetzt, wo eine besonders kompakte Kühlerkonstruktion erforderlich ist, da aufgrund der sehr hohen Druckziffer große Strömungswiderstände überwunden werden können. So ist es z. B. möglich, Wasser- und Ölkühler luftseitig hintereinanderzuschalten. Auch mit dem freilaufenden Radialrad kann eine solche Kühleranordnung belüftet v/erden, allerdings bei etwas größerer Kühlerstirnfläche.

Der Axiallüfter mit Radialdiffusor eignet sich zur Belüftung des Wasserkühlers wegen der, gegenüber Radiallüftern geringeren Druckziffer, wobei der ölkühler beispielsweise im Motorraum belassen und von einem eigenen Lüfter beaufschlagt werden kann. Aujh eine Parallelschaltung des Wasser- und ölkühlers ist möglich, wobei der Druckverlust nicht erhöht wird.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in Strömungsrichtung gesehen hinter jedem Kühler ein als Schutz- und Staugitter wirkendes Lochblech angeordnet, welches die seitlich abströmende Kühlluft bremst, so daß ein Teil derselben im Bereich des Fahrzeugrahmens nach unten abströmt.

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Zur Verbesserung der Beaufschlagung der oberhalb des Fahrerhausdaches befindlichen Luftansaugoffnung ist es bei einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft, wenn im Bereich einer von der Fahrerhausfront sei c-.e und dam Fahrsrhausdach gebildeten Kante ein Leitblech angeordnet ist, um eine Strömungsablösung an dieser Stelle zu vermeiden, bzw. den Bereich einer Ablösung zu verkleinern.

Bei einer erfindungsgamäSen Kühlanlage ist es möglich, eine Klimaanlage zu integrieren. Dabei ist in vorteilhaft erweise die Klimaanlage in das kastenförmige Lüfter« gehäuse eingebaut. Vorteilhaft ist es, wenn ein Kondensator der Klimaanlage vom Kühlgebläse belüftet wird und der Kondensator vor der Ansaugöffnung des Lüfters, in dar Wandung des kastenförmigen Lüfterg-aiiäuses oder zv7isehen Laufrad und Kühler angeordnet ist.

Die erfindungsgemäSe Kühlanlage bietet ferner die Möglichkeit, erwärmte Kühlluft zur Fahrerhausheizung und/oder Schsibensnteisung zu verwenden. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da die erwärmte Kühlluft nicht mit dem Motorraum in Berührung kommt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Teil der erwärmten Kühlluft hinter dem oder den Kühlern einem Kanal zugeleitet wird, von dem aus die Kühlluft über öffnungen in einer Fahrerhauswand in das Fahrerhaus eintritt. Nach einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, zusätzlich eine Heizungsanlage zu üegrieren, unddie Belüftung des Wärmetauschers durch den Kühllüfter oder ein getrenntes Gebläse durchzuführen.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage ist es auch möglich, mehrere kleine Lüfter nebeneinander in einer Reihe

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senkrecht zur Fahrtrichtung anzuordnen. Es ergeben sich kleinere Lüfterabrrrassungen, jedoch entsteht ein größerer konstruktiver Aufwand gegenüber einem einzelnen Lüfter.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lüfter mit einem hydrostatischem Antrieb versehen sind.

Der Lüfter einer erfindungsgemäßen Kühlanlage kann zusammen mit einem Teil des kastenförmigen Gehäuses am Fahrerhaus befestigt sein, während die Kühler und ein weiterer Teil des Ansaugschachtes am Fahrzeugrahmen abgestützt sind. Bei kippbaren Fahrerhäusern ist zweckmäSigerweise eine Trennstelle vorgesehen und an der Trennstelle eine elastische Dichtung« Es ist aber auch möglich, die gesamte Kühlanlage am Fahrzeugrahmen oder am Fahrerhaus zu befestigen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanlage in Seitenansicht,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem freilaufenden Radialrad,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel· mit einem Trommelläufer, und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Axiallüfter und Radialdiffusor im Teilschnitt.

In Fig. 1 ist der Vorderteil eines an sich beliebigen

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Lastkraftwagens mit einem Fahrerhaus 17 auf einem Fahrgestellrahmen 22 dargestellt. Erfindungsgemäß ist hinter dem Fahrerhaus in einem kastenförmig ausgebildeten Lüfterg^häuse 1 ein Laufrad 2 mit im wesentlichen horizontaler Achse 21 dargestellt. Vor dem Laufrad 2 befindet sich eine Sintrittsöffnung 23 mit einem Schutzgitter 2h, wobei die Eintrittsöffnung 25 oberhalb eines Fahrerhausdaches 18 angeordnet ist, so daß die Kühlluft unter Ausnützung des Staudruckes direkt in das Laufrad 2 eintritt.

Nach Durchströmen des Laufrades 2, in welchem die Luft von der axialen in eine radiale Richtung umgelenkt wird, gelangt sie in das kastenförmige Gehäuse 1, von wo aus sie nach unten strömt und in den oder die dort installieren Kühler 3 bzw. 3 und 4 eintritt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Kühler 3 schräg» vorzugsweise v-förmig angeordnet sind. In Strömungsrichtung kann hinter den VJasserkühlern 3 auch ein Ölkühler k vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäß verwendeten Luft erbauarten zeichnen sich durch eine geringe Bautiefe aus, so daß zweckmäßigerweise zwei schmale Kühler 3 bzw. 3 und 4 vorgesehen sind, um die geringe Lüfterbautiefe auszunutzen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten freilaufenden Radialrad mit vorzugsweise rückwärtsgekrümmten Schaufeln kann auf eine Spirale verzichtet werden, da diese Lüfterbauart bereits innerhalb der Laufschaufeln einen großen statischen Druckanstieg erzeugt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dient als Lüfter

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ein Trommelläufer 5- In. diesem Fall ist in das kastenförmige Lüffcergehäuse 1 eine Spirale 6 eingelegt, in welcher der im Trommelläufer 5 erzeugte große dynamische Druck: in statischen Druck umgesetzt wird.

Um eine Belästigung von Verkehrsteilnehmern durch die seitlich abströmende Warmluft su vermeiden, kann in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Kühler 3 bzw. 4 ein Lochblech 14 angeordnet sein, welches als Schutz- und Staugitter wirkend die seitlich abströmende Kühlluft bremst, so daß ain Teil derselben im Bereich des Fahrerhauses 17 bzw. des Fahrgestellrahmens 22 nach unten austritt. Die Kühler sind dabei, wie in Fig. 2 angedeutet, vorzugsweise schräg angeordnet.

Zur Verbesserung der Beaufschlagung der oberhalb des Fahrerhausdaches 13 befindlichen Lüfteransaugöffnung kann, wie in Fig. 1 angedeutet, im Bereich der von der Pahrerhausstirnseite 19' und dem Fahrerhausdach l8 gebildeten Kante 20 ein bügeiförmiges Leitblech 15 angeordnet sein, welches eine Ablösung der Strömung an dieser Stelle vermeidet oder verringert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. k ist ein Axiallüfter 7 mit einem Radialdiffusor 8 dargestellt. Der Radialdiffusor 8 verzögert nicht nur die Meridiangeichwindigkeit, sondern bewirkt auch einen beträchtlichen Drallrückgewinn der nabennahen Strömung, da die Umfangskomponente der Absolutgeschwindigkeit am Laufradaustritt entsprechend dem Drallsatz mit wachsendem Radius abnimmt. Dadurch wird ein großer Teil des dynamischen Druakes in statischen Druck umgesetzt. Die den Diffusor verlassende Kühlluft gelangt auch bei dieser Lüfterbauart in das kastenförmige Seimmelgehäuse 1 und von dort aus zu den darunter angeordneten Kühlern 3 bzw. 3 und 4.

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ORlGiNAL INSPECTED

Die erfindungsgemäß verwendeten Lüfterbauarten gestatten es, den Lüfterantrieb so unterzubringen, daß die Bautiefe hierdurch nicht vergrößert wird. Beim Trommelläufer und freilaufenden Radialrad wird der Laufradboden entgegen der Einströmriohtung vorgewölbt, ebenso die Rückwand des kastenförmigen Gahäuses 1- In den so entstehenden freien Raum kann z. B. ein hydrostatischer Lüfterantrieb 25 oder ein Elektromotor od. dgl. installiert v/erden. Beim Axiallüfter nach Fig. 4 wird der Motor in der Nabe des Radialdiffusors 8 untergebracht.

Das kastenförmige Lüftergehäuse 1 kann am Fahrerhaus IJ befestigt sein, während die Kühler 3 ^und ^ ^aiT* Fahrzeugrahmen abgestützt werden. Bei kippbaren Fahrerhäusern IJ ist eine Trennstelle 9 mit elastischer Dichtung l6 vorgesehen. Ss ist aber auch die Befestigung der gesamten Anlage am Fahrzeugrahmen 22 oder am Fahrerhaus I7 möglich.

Da die erwärmte Kühlluft nicht mit dem Motorraum in Berührung kommt, kann sie zusätzlich zur Beheizung des Fahrerhauses verwendet werden. In Fig. 2 ist eine derartige Ausführung angedeutet. Hinter dem Kühler 3 wird in einem Kanal 10 ein Teil der Warmluft aufgefangen und über öffnungen 11 dem Fahrerhaus IJ zugeführt.

Ss besteht darüberhinaus die Möglichkeit, eine Klimaanlage zu installieren, bei der ein Kondensator 12 mit Hilfe des Kühlgebläses belüftet wird. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 ist der Kondensator 12 in der Seitenwand des kastenförmigen Luftergehäuses 1 eingebaut, während die übrigen Teile der Klimaanlage in einem von der Kühlluft isolierten Raum I3 untergebracht sind. Der Kondensator 12· kann aber auch vor der Luft-

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eintrittsoffHung 2p oder im Raum zwischen Laufrad 2 bzw. 5 oder 7 und den Kühlern 3 bzw. 3 und 4- angeordnet werden.

Auch die Integration einer Heizungsanlage iat möglich, wobei der Wärmetauscher vom Kühllüfter oder einem zusätzlichen Gebläse beaufschlagt werden kann.

In den Fig. 2 und 3 ist jeweils ein einziger Lüfter eingezeichnet. Es können aber auch zwei Lüfter in Fahrtrichtung gesehen nebeneinander eingebaut werden. Dabei reduzieren sich die Lüfterabmessungen bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit um ca. 30 %, jedoch wird der Bauaufwand etwas vergrössert.

In den Pig. 2 und 3 sind die Kühler 3 und ^ in Schrägstellung dargestellt. Sie können auch in jeder anderen Lags angeordnet werden, wobei die Bautiefe jedoch nicht größer sein soll als diejenige des Lüfters.

Der Bauaufwand bezüglich des Lüfters ist beim Trommelläufer 5 am größten, beim Axiallüfter 7 mit RadialdiffusoF 8 am geringsten^während bei den Kühlern die entgegengesetzte Tendenz vorliegt. Im Einzelfall ist somit ausgehend von den baulichen Verhältnissen und dem notwendigen Kostenaufwand jeweils zu entscheiden, welche Kombination Kühler/Lüfter am vorteilhaftesten eingesetzt werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

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Claims

Ansprüche

1. Geräuscharme Kühlanlage, Insbesondere für Lastkraftwa.gen, bestehend aus einem oder mehreren hinter einem Fahrerhaus angeordneten Kühlern und einem oder mehreren Lüftern, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Ansaugöffnung des Kühllüfters im v/es ent liehen oberhalb eines Fahrerhauadaches befindet, daß ein kastenförmiges Gehäuse zwischen Lüfter und Kühler vorgesehen ist, derart, daß die Kühlluft entgegen der Fahrtrichtung in ein um eine horizontale Achse rotierendes Laufrad eintritt und nach Durchströmung desselben in radialer Richtung des Laufrades, also senkrecht zur Fahrtrichtung, in das kastenförmige Gehäuse einströmt, von wo aus sie zu einem oder mehreren der Kühler gelangt, und daß die Bautiefe des oder der Kühler, gemessen in Fahrtrichtung, etwa der Bautiefe des kastenförmigen Lüftergehäuses entspricht.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lüfter ein Trommelläufer mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln dient, und daß innerhalb des kastenförmigen Sarnmelgehäuses spiralförmig angeordnete Leitbleche vorgesehen sind.

3. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lüfter ein freilaufendes, ohne Spiralgehäuse arbeitendes, Radialrad mit vorwiegend rückwärtsgekrüniaiten Schaufeln dient.

4. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lüfter ein Axialrad in Verbindung mit einem Radialdiffusor vorgesehen ist, in welchem die Strömung von der axialen in eine radiale oder vorwiegend radiale Richtung umgelenkt wird.

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5· Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das kastenförmige Lüftergehäuse am Fahrerhaus befestigt ist, und daß der oder die Kühler am Fahrzeugrahmen abgestützt sind.

6. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung gesehen hinter jedem Kühler ein als Schutz- und Staugitter wirkendes Lochblech angeordnet ist, welches die seitlich abströmende Kühlluft bremst, so daß ein Teil derselben im Bereich des Fahrzeugrahmens nach unten abströmt.

J. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich, einer von der Fahrerhausfrontseite und dem Fahrerhausdach gebildeten Kante ein Leitblech angeordnet ist, um eine Strömungsablösung an dieser Stelle zu vermeiden, bzxf. den Bereich einer Ablösung zu verkleinern.

8. Kühlanlage nach einem oder mehreren derAnsprüche 1 bis J₃ dadurch gekennzeichnet, daß in das kastenförmige Lüftergehäuse eine Klimaanlage integriert ist.

9· Kühlanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator der Klimaanlage vom Kühlgebläse belüftet wird, und daß der Kondensator vor der Ansaugöffnung des Lüfters_; in der Wandung des kastenförmigen Lüftergehäuses oder zwischen Laufrad und Kühler ange-.ordnet ist.

10. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche bis S, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der erwärmten Kühlluft hinter dem oder den Kühlern einem Kanal zuge-

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leitet wird, von dem aus die Kühlluft über öffnungen in einer Pahrerhauswand in das Fahrerhaus eintritt.

11. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, da3 zusätzlich eine Heizungsanlage integriert ist, und da3 die Belüftung des Wärmetauschers durch den Kühllüfter oder ein getrenntes Gebläse erfolgt.

12. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander in einer Reihe senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnete Lüfter.

15- Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dai3 das kastenförmige Gehäuse eine Trennstelle aufweist und daß an der Trennstelle eine elastische Dichtung vorgesehen ist.

14. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis lj?> dadurch gekennzeichnet, da3 der oder die Lüfter :~it einem hydrostatischen Antrieb versehen sind.

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