DE2105657B2

DE2105657B2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2105657B2
Application number: DE2105657A
Authority: DE
Inventors: Hermann 5038 Rodenkirchen Mettig; Hans 5060 Bensberg Stadler
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1971-02-06
Filing date: 1971-02-06
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DE2105657C3; FR2124223A1; AT321649B; DE2105657A1; FR2124223B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit der äußeren Bauform eines langgestreckten zylindrischen Gehäuses.

Für bestimmte Verwendungszwecke ist ein Wärmetauscher, der die vorstehend beschriebene Bauform hat, besonders zweckmäßig. So werden z. B. bei V-förmigen Hubkolbenbrennkraftmaschine!! Ladeluftkühler, Ölkühler oder Wasserkühler benötigt, die gegebenenfalls im V-Raum zwischen den beiden Zylinderreihen angeordnet sind und sich über die ganze Länge der Maschine erstrecken.

Die bisher bekannten Wärmetauscher der hier genannten Bauform sind als Röhrenkühler ausgebildet. Ihr Nachteil liegt in der geringen Leistungsfähigkeit im Verhältnis zu ihrem Bauvolumen, so daß der zur Verfügung stehende Bauraum nicht ausreicht, um den notwendigen Wärmeaustausch zu erzielen. Bei der Anwendung eines solchen Wärmetauschers bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bedeutet dieses, daß die Ladeluft bzw. das Kühlöl oder auch das Kühlwasser nicht genügend gekühlt wird, oder die Druckverluste unzulässig groß werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher mit möglichst günstigen äußeren Abmessungen und großem thermischen Wirkungsgrad zu schaffen, der sich insbesondere bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen in

V-Bauart zwischen den Zylinderreihen anordnen läßt.

Dies wird bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im zylindrischen Gehäuse mehrere, in Richtung der Längsmittelachse des Gehäuses gesehen blockförmige Wärmetauscherelemente mit viereckigem Querschnitt mit Abstand voneinander und hintereinander eingesetzt und ihre Längskanten mit dem Gehäuse dicht verbunden sind, und daß die zwischen dem Gehäuse und den äußeren Begrenzungswänden der Wärmetauscherelemente gebildeten Räume durch die Anordnung von Verbindungswänden zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen zu Abschnitten von Zu- und Abflußkanälen für zwei Wärme übertragende Medien ausgebildet sind.

Unter dem Begriff »Blockkühler« versteht man solche, die auch als »Wabenkühler« bezeichnet werden; diese haben den Vorteil, daß sie im Verhältnis zu ihrem Bauvolumen eine große Wärmeaustauschfläche haben. Die Erfindung gestattet es, den Vorteil der Blockkühler in günstiger Weise auszunutzen, wobei sich der neue Wärmeaustauscher von dem bekannten Blockkühler noch dadurch unterscheidet, daß er über eine größere Baulänge unmittelbar durchströmt wird, wenn gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung weitere Verbindungswände vorgesehen und dl 2 blockförmigen Wärmetauscherelemente in bezug auf die Durchströmung beider Medien zueinander parallel angeordnet sind.

Für die Verwendung des Wärmetauschers bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in V-Bauart, bei der dieser im freien Raum zwischen den Zylinderreihen angeordnet ist, ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß der Wärmetauscher vom Maschinengehäuse umgeben ist und die Zu- und Abflußkanäle vom Maschinengehäuse gebildet werden. Hierdurch wird nicht nur eine besondere raumsparende Bauform erreicht, es ergeben sich darüber hinaus besonders einfache und kurze Verbindungen für die am Wärmeaustausch beteiligten Medien, die in der Regel in Zu- und Abflußkanälen des Maschinengehäuses geführt sind.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Die A b b. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen zylinderförmigen Wärmetauscher.

Die Abb.2 zeigt einen Längsschnitt des in Abb. 1 dargestellten Wärmetauschers gemäß der Schnittlinie U-Il.

Die A b b. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den in A b b. 1 dargestellten Wärmetauscher gemäß der Schnittlinie IM-III.

Die Abb.4 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine Hubkolbenmaschine in V-Bauart, mit zwischen den Zylinderreihen in das Maschinengehäuse eingebautem Wärmetauscher.

In Abb. 1 ist ein wabenartig aufgebautes etwa würfelförmiges Wärmetauscherelement 1, das von einem zylindrischen Gehäuse 2 umgeben ist, dargestellt. Das zylindrische Gehäuse 2 umschließt das Wärmetauscherelement 1 derart, daß es den umschriebenen Kreis zu dessen quadratischen Querschnitt bildet. Die dabei entstehenden vier kreisabschnittförmigen Zu- und Abflußkanäle 3, 4 sind so gegeneinander abgedichtet, daß sie sich zur Zu- und Abführung der den Wärmetauscher zugeführten Medien eignen.

Im horizontalen Längsschnitt der A b b. 2 sind die einzelnen würfel- oder blockförmigen Wärmetauscherelemente 1, wie sie in dem zylindrischen Gehäuse 2

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hintereinander angeordnet sind, dargestellt. Durch die Zu- und Abflußkanäle 4 fließt eine der beiden am Wärmetausch beteiligten Medien zu und ab. Die Durchströmrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet Durch die Verbindungswände 5 wird eine im Hinblick auf die Beaufschlagung parallele Anordnung der Wärmetauscherelemente 1 erreicht.

Aus dem vertikalen Längsschnitt der Abb.3 ist ebenfalls die parallele Durchströmung der einzelnen räumlich hintereinanderliegenden Wärmetauscherelemente 1 ersichtlich. Die Durchströmrichtung sowie der Zu- und Abfluß des am Wärmetausch beteiligten Mediums ist durch Pfeile in den Zu- und Abflußkanälen 3 gekennzeichnet Die Verbindungswände 6 zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen bilden einen is Teil der Zu- und Abflußkanäle 3. An den nicht näher dargestellten Stirnseiten des Wärmetauschers können die getrennten Anschlußstellen für den Zu- und Abfluß der am Wärmetausch beteiligten Medien angeordnet sein.

Abweichend von der Darstellung können die Wärmetauscherelemente je nach den verwendeten Mediun in ihrer Form abgewandelt sein, wob«;i je nach Durchflußwiderstand die Durchströmwege länger oder kürzer ausgelegt werden können. Ebenso kann mit Rücksicht auf die verwendeten Medien zugundten der Kanalquerschnitte die quadratische Form der Wärmetauscherelemente in eine rechteckige Form verändert werden. Ein quadratischer Querschnitt der Wärmetau scherelemente, der wesentlich kleiner ist als der umschriebene Kreis des zylindrischen Gehäuses, könnte durch X-förmig angeordnete Trennwände, die von den Ecken des Quadrates radial ausgehen, besonders große Kanalquerschnitte ergeben.

In Abb.4 ist ein Wärmetauscher der in das Maschinengehäuse 7 einer Hubkolbenmaschine in V-Bauart eingebaut ist, dargestellt Die Zu- und Abflußkanäle 3 für das flüssige Kühlmittel werden vom Maschinengehäuse 7 gebildet Damit ergeben sich für die Verteilung des Kühlmittels im Gehäuse besonders kurze und günstig anzuordnende Verbindungen 8 zu den zu kühlenden Zylinderflächen. Die zylindrische Form des Wärmetauschers ergibt bei guten Abdichtmöglichkeiten der zu trennenden Kühlmedien eine einfach herzustellende zylindrische. Bohrung im Maschinengehäuse.

Abweichend von der Darstellung, kann der in das Maschinengehäuse eingebaute Wärmetauscher ebenso piausparend für die Kühlung des Schmieröls oder der Ladeluft verwendet werden. Hierzu sind die Zu- oder Abflußkanäle der am Wärmetauscher beteiligten Medien zur Erzielung kurzer Verbindungen, abweichend von der Zeichnung, entsprechend kurzgeschlossen bzw. in kompakter, gedrängter Bauweise angeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit der äußeren Bauform ein··? langgestreckten zylindrischen Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß im zylindrischen Gehäuse (2) mehrere, In Richtung der Längsmittelachse des Gehäuses (2) gesehen blockförmige Wärmetauscherelemente (I) mit viereckigem Querschnitt mit Abstand voneinander und hintereinander eingesetzt und ihre Längskanten mit dem Gehäuse (2) dicht to verbunden sind, und daß die zwischen dem Gehäuse (2) und den äußeren Begrenzungswänden der Wärmetauscherelemente (1) gebildeten Räume durch die Anordnung von Verbindungswänden (6) zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen (1) zu Abschnitten von Zu- und Abflußkanälen (3,4) für zwei Wärme übertragende Medien ausgebildet sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzescnnet, daß zwischen den Wärmetauscherelementen (I) weitere Verbindungswände (5) vorgesehen und die blockförmigen Wärmetauscherelemente (1) in bezug auf die Durchströmung beider Medien zueinander parallel angeordnet sind.

3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) Ein- und Austrittsöffnungen für beide Medien vorgesehen sind.

4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher- J0 elemente (1) Jtnen rechteckigen Querschnitt haben.

5. Wärmetauscher pech eircm der Ansprüche 1 bis 4, der bei einem Hubkolbenbrennkraftmaschine in V-Bauart zwischen den Zylind^'reihen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher vom Maschinengehäuse (7) umgeben ist und die Zu- und Abflußkanäle (3, 4) vom Maschinengehäuse (7) gebildet werden.