DE3616307A1 - Kuehler, insbesondere fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühler insbesondere für Brennkraftmaschinen mit einem zwischen zwei Wasserkästen angeordneten Bündel von kühlmitteldurchflossenen Rohren.

Man ist generell bestrebt, eine notwendige Kühlleistung mit einem aus Kostengründen möglichst kleinen, raumsparenden Kühler zu erreichen. Insbesondere diese Gründe sind beispielsweise maßgebend dafür, daß man von einem Kühler mit in drei parallelen Ebenen angeordneten querschnittsgleichen Rohren zwischen beiden Wasserkästen auf einen, nur mehr in zwei parallelen Reihen Rohre aufweisenden Kühler mit im wesentlich gleicher Lufteintrittsfläche übergegangen ist. Gleichzeitig hat man den Durchflußquerschnitt der Rohre verkleinert und deren Anzahl in jeder der beiden Reihen erhöht. Hierdurch ergab sich zwar eine vergrößerte Durchflußgeschwindigkeit und ein besserer Wärmeübergang zu den Wärmeableitblechen, dies jedoch unter Inkaufnahme eines wesentlich erhöhten Durchflußwiderstandes; außerdem konnte mit den vorgenommenen Änderungsmaßnahmen im Ergebnis das Fehlen der dritten Rohrreihe nicht kompensiert werden, aus folgenden Gründen. Die Rohrquerschnittsverkleinerung erforderte wegen gleichbleibender Kühlmitteldurchflußmenge eine Erhöhung der Wasserpumpenleistung und bewirkte eine Druckerhöhung insbesondere am wasserseitigen Kühlereintritt. Beides führt im Ergebnis deshalb zu Verteuerungen, einerseits der Kühleinrichtung selbst, wegen der notwendigen leitungsstärkeren Auslegung der Kühlwasserpumpe und druckfesteren Auslegung des Kühlers, sowie andererseits des Brennkraftmaschinenbetriebes wegen erhöhten Kraftstoffverbrauches. Letzteres weil die Wasserpumpenleistungserhöhung ein entsprechendes Mehr an Leistung vom Motor abzweigt, die nur durch erhöhte Kraftstoffzufuhr ausgeglichen werden kann.

Ähnlich nachteilig wirkt sich auch eine Lösung an einem Kühler nach der DE-OS 32 17 836 aus. Bei diesem bekannten Kühler sind Mittel zur steuerbaren Veränderung der Anzahl der in einer Richtung durchflossenen Rohre im Kühlrohrbündel vorgesehen. Dadurch, daß hier entweder alle Rohre oder jeweils nur ein Teil derselben in einer Richtung kühlmitteldurchströmt sein können, muß die Wasserpumpe in jedem Fall bei gegebener Kühlmitteldurchsatzmenge hinsichtlich ihrer Förderleistung auf den kleinsten, durch die Steuerung noch freigegebenen Gesamtrohrdurchflußquerschnitt, also wesentlich leistungsstärker als normal ausgelegt sein. Entsprechendes gilt auch für die Kühlerkonstruktion, denn diese muß ebenfalls auf den kleinsten durch die Steuerung noch freigelassenen Gesamtrohrdurchflußquerschnitt und die dabei am Kühler entstehenden Drücke abgestellt sein.

Dem Erfinder stellte sich demgegenüber die Aufgabe, um bei im wesentlichen gleichbleibender luftseitiger Eintrittsfläche einen Kühler mit geringerer Bautiefe zu erhalten, wobei man beispielsweise von in drei auf in zwei Ebenen angeordnete Rohre übergeht, jene Forderungen mit möglichst einfachen Mitteln zu erfüllen, nämlich, daß die Druckfestigkeit des neuzuschaffenden Kühlers nicht größer als jene des bisherigen sein muß und auch die gleiche oder eine leistungsschwächere Wasserpumpe wie bisher verwendet werden kann.

Diese Aufgabe ist bei einem Kühler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben einer Anzahl von Rohren mit gleichem Durchflußquerschnitt eine Anzahl von den Durchflußwiderstand im Rohrbündel erniedrigenden Rohren mit größerem Durchflußquerschnitt vorhanden ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit einem nach der Erfindung gestalteten Kühler ist es möglich geworden, auf eine leistungsstärkere Wasserpumpe verzichten zu können; außerdem mußte auch die Kühlerdruckfestigkeit nicht erhöht werden. Durch das Vorsehen der durchflußquerschnittsgrößeren Rohre ist zwar eine gewisse Kühlleistungsminderung in Kauf zu nehmen; letzteres wegen der Verringerung der Durchflußgeschwindigkeit in den querschnittskleineren Rohren und wegen der Verkleinerung der für die Kühlung wirksamen Fläche um den Platzbedarf der querschnittsgrößeren Rohre. Die besagte Kühlleistungsminderung hält sich jedoch in Grenzen und ist durch andere Maßnahmen zu kompensieren. Viel stärker fallen jedoch jene Vorteile ins Gewicht, nämlich, daß der Kühler jetzt insgesamt leichter und billiger herstellbar ist sowie sich die vorgenommenen Maßnahmen nicht nachteilig auf den Brennkraftmaschinenbetrieb auswirken.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 stark schematisiert einen Kühler in Vorderansicht,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den nur in seiner oberen Hälfte dargestellten Kühler,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kühler bei abgenommenem Wasserkasten.

Der in der Zeichnung dargestellte Kühler ist Teil eines Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine, die entweder in einem Fahrzeug eingebaut oder Teil einer stationären Kraftanlage ist. Mit (1) ist ein linkes Rahmenteil, mit (2) ein rechtes Rahmenteil, mit (3) der obere Wasserkasten und mit (4) der untere Wasserkasten des Kühlers bezeichnet. Der obere Wasserkasten (3) ist durch einen Rohrboden (5), der untere Wasserkasten (4) durch einen Rohrboden (6) zum Wärmetauschbereich (7) des Kühlers hin begrenzt. An jedem Wasserkasten (3, 4) ist ein Rohrstutzen (8 bzw. 9) vorhanden, über die im Kühlmittelkreislauf die Kühlmittelzu- und -abführung zum und vom Kühler erfolgt.

Zwischen den beiden Wasserkästen (3, 4) des Kühlers ist ein Bündel von kühlmitteldurchflossenen Rohren angeordnet, deren obere und untere Enden jeweils in flüssigkeitsdichter Weise in den beiden Rohrböden (5, 6) gefaßt sind. Dabei ist im Rohrbündel außer einer Anzahl von Rohren (10) mit gleichem Durchflußquerschnitt eine Anzahl von Rohren (11) mit größerem Durchflußquerschnitt vorhanden. Letztere dienen dem Zweck, den Durchflußwiderstand im Rohrbündel abzusenken. Die Rohre (10, 11) sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in zwei zueinander parallelen Reihen angeordnet. Zwischen jeweils zwei benachbarten Rohren (10-10 bzw. 10-11) sind in sich gewellte kühlluftumspülte Wärmeableitbleche (12) angeordnet.

Die den Durchflußwiderstand erniedrigenden Rohre (11), von denen im Rohrbündel zirka 2 bis 20 Stück gleichmäßig verteilt in bezug auf die anderen Rohre (10) angeordnet sind, weisen jeweils einen um das 2- bis 10-fach größeren Durchflußquerschnitt gegenüber einem Rohr (10) auf. Vorzugsweise ist der Durchflußquerschnitt aller den Durchflußwiderstand im Rohrbündel erniedrigenden Rohre (11) gleich groß. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, die Rohre (11) können untereinander auch unterschiedliche Durchflußquerschnitte aufweisen. Die Gesamtdurchfluß-Querschnittsfläche aller den Durchflußwiderstand im Rohrbündel erniedrigenden Rohre (11) entspricht etwa dem 0,1- bis 0,3-fachen der gesamten Rohrdurchfluß-Querschnittsfläche, gebildet durch die Gesamtheit der Rohre (10).

Bei einem Kühler mit im Rohrbündel in zwei parallelen Reihen und untereinander mit gleichem lichten Abstand angeordneten Rohren (10, 11) ist in jeder Rohr-Reihe wenigstens ein den Durchflußwiderstand erniedrigendes Rohr (11) vorhanden. Deren Anordnung ist in bezug auf die anderen durchflußquerschnittskleineren Rohre (10) vorzugsweise symmetrisch bzw. so, daß in den Wasserkästen (3, 4) eine gleichmäßig verteilte Wasserführung gewährleistet ist.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von querschnittsgrößeren Rohren (11), die an Stelle von querschnittskleineren und querschnittsgleich mit den anderen Rohren (10) ausgebildeten Rohren treten, ist die Notwendigkeit einer leistungsstärkeren Wasserpumpe, sowie eine druckfestere Ausgestaltung des Kühlers vermeidbar.

• Bezugszeichenliste:  1 linkes Rahmenteil
   2 rechtes Rahmenteil
   3 oberer Wasserkasten
   4 unterer Wasserkasten
   5 Rohrboden an 3 zu 7
   6 Rohrboden an 4 zu 7
   7 Wärmetauschbereich
   8 Rohrstutzen an 3
   9 Rohrstutzen an 4
  10 "dünne Rohre"
  11 "dicke Rohre"
  12 Wärmeableitbleche

Claims (8)

1. Kühler, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einem zwischen zwei Wasserkästen angeordneten Bündel von kühlmitteldurchflossenen Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß außer einer Anzahl von Rohren (10) mit gleichem Durchflußquerschnitt eine Anzahl von den Durchflußwiderstand im Rohrbündel absenkenden Rohren (11) mit größerem Durchflußquerschnitt vorhanden ist.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Durchflußwiderstand absenkendes Rohr (11) gegenüber einem durchflußquerschnittskleineren Rohr (10) einen um das 2- bis 10-fach größeren Durchflußquerschnitt aufweist.

3. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt aller der den Durchflußwiderstand im Rohrbündel absenkenden Rohre (11) gleich ist.

4. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchflußwiderstand im Rohrbündel absenkenden Rohre (11) untereinander unterschiedliche Durchflußquerschnitte aufweisen.

5. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdurchfluß-Querschnittsfläche aller den Durchflußwiderstand im Rohrbündel absenkenden Rohre (11) dem 0,1- bis 0,3-fachen der Gesamtdurchfluß-Querschnittsfläche aller durchflußquerschnittskleineren Rohre (10) entspricht.

6. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrbündel zwei bis zwanzig solcher den Durchflußwiderstand absenkender Rohre (11) vorhanden sind.

7. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchflußwiderstand erniedrigenden Rohre (11) im Rohrbündel gleichmäßig verteilt in bezug auf die anderen Rohre (10) angeordnet sind.

8. Kühler nach den Ansprüchen 6 und 7, mit im Rohrbündel in zwei parallelen Reihen und untereinander im gleichem lichten Abstand angeordneten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Rohr-Reihe wenigstens ein den Durchflußwiderstand absenkendes Rohr (11) vorhanden ist.