AT507014B1

AT507014B1 - Kühlmittelströmungsweg

Info

Publication number: AT507014B1
Application number: AT15502009A
Authority: AT
Inventors: Alexander Dipl Ing Fh Maier; Robert Berger
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-06-15
Also published as: AT507014A2; DE102010037874A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelströmungsweg (3), insbesondere Kühlmittelleitung (2) oder Kühlmittelkanal, insbesondere für eine Brennkraftmaschine. Um Strömungsablösungen zu vermeiden und um Ablagerungen zu reduzieren ist vorgesehen, dass der Kühlmittelströmungsweg (3), zumindest abschnittsweise, zumindest eine Oberflächenstruktur (7) aufweist

Description

österreichisches Patentamt AT507 014B1 2011-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelströmungsweg und eine Kühlmittelleitung oder einen Kühlmittelkanal für eine Brennkraftmaschine, wobei der Kühlmittelströmungsweg, zumindest abschnittsweise, zumindest eine Oberflächenstruktur aufweist und die Oberflächenstruktur im Bereich zumindest einer Strömungsumlenkung des Kühlmittelströmungsweges angeordnet sind.

[0002] Es ist bekannt, dass mit einer golfballähnlichen Oberflächenstruktur Strömungsverluste vermindert werden können.

[0003] Die DE 198 40 303 A beschreibt eine Oberflächenstruktur für Fahrzeuge mit der der Strömungswiderstandsbeiwert vermindert werden kann, indem die beströmten Oberflächen eine Narbung zur Erzeugung von Mikroturbolenzen aufweisen.

[0004] Aus der DE 196 13 304 A1 ist eine Oberflächenstruktur für die Außenhaut bewegbar oder ruhender Körper bekannt, die einem Strömungsmedium ausgesetzt sind. Die Oberfläche der Außenhaut ist zur Zielung eines verbesserten Wirkungsgrades und zur Verbesserung der mechanischen Stabilität signifikant strukturiert ausgebildet, wobei in der Oberfläche oder Außenhaut des Körpers eine Vielzahl von Vertiefungen vorgesehen sind.

[0005] Die JP 11-082860 A1 offenbart ein Rohr, dessen innere Oberfläche mit einer Vielzahl an noppenförmigen Erhebungen ausgeführt ist. Durch diese Erhebungen kann der Durchfluss gesteigert werden.

[0006] Aus der DE 103 47 022 A1 ist es bekannt umströmte Oberflächen mit Vertiefungen auszuführen, um die Partikelablagerung und die Eisbildung zu vermindern.

[0007] Die WO 2007/005483 A1 beschreibt einen Wärmetauscher, welcher im Bereich eines Diffusors eine strukturierte Oberfläche mit einer Vielzahl an Erhebungen aufweist, welche unmittelbar aneinander grenzen.

[0008] Die US 2005/0241605 A1 offenbart ein Leitungsrohr, dessen innerer Mantel eine Anzahl an Vertiefungen aufweist, deren Durchmesser etwa 0,15 mm und deren Tiefe etwa 0,01 mm beträgt. Die Vertiefungen sind zwischen 0,070 mm und 0,4 mm voneinander entfernt. Größe und Abstand der Vertiefungen reichen allerdings nicht aus, um Strömungsverluste und Ablagerungen wesentlich zu vermindern.

[0009] Die DE 35 32 930 C1 zeigt einen Ölkühler, welcher aus zwei stranggepressten Profilen mit einem umfangsgeschlossenen Außenrohr und einem dazu achsgleich liegenden und im Wesentlichen korrespondierend ausgebildeten umfangsgeschlossenen Innenrohr besteht. Das Innenrohr weist im Bereich seiner inneren Mantelfläche eine gewellte Oberflächenstruktur auf, um die Kühlleistung zu erhöhen.

[0010] Die WO 2004/035992 A1 offenbart ein kühlbares Bauteil mit Kühlkanälen, auf deren Wänden Unebenheitselemente mit definierter Geometrie gezielt angeordnet sind. Die Höhe der Unebenheitselemente liegt im Bereich von 2% bis 5% des hydraulischen Durchmessers des Kühlkanals.

[0011] Weiters ist aus der CH 690.692 A5 ein Rohrleistungselement zur Durchleitung von Medien bekannt, das eine dreidimensionale Oberflächenstruktur an der Rohrinnenfläche aufweist. Damit sollen die Strömungskonditionen beherrscht und Druckveränderungen kontrolliert werden.

[0012] Es ist die Aufgabe der Erfindung, Strömungsverluste durch Ablöseerscheinungen in Kühlmittelströmungswegen zu vermindern. Eine weitere Aufgabe ist es, die Bildung von Ablagerungen zu reduzieren.

[0013] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Höhe der Vertiefungen oder Erhebungen mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm beträgt, dass der größte Durchmesser der Vertiefungen oder Erhebungen mindestens 3 mm beträgt und dass der Ab- 1/4 österreichisches Patentamt AT507 014B1 2011-06-15 stand zwischen den Vertiefungen oder Erhebungen mindestens 3 mm beträgt.

[0014] Die Vertiefungen oder Erhebungen können regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein.

[0015] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vertiefungen oder Erhebungen im Bereich zumindest einer Strömungsumlenkung des Kühlmittelströmungswegs angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Vertiefungen oder Erhebungen im Bereich einer Bogeninnenseite der Strömungsumleitung angeordnet sind.

[0016] Die Vertiefungen oder Erhebungen können gusstechnisch hergestellt werden.

[0017] In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die Vertiefungen oder Erhebungen im Wesentlichen teilkugelförmig geformt sind. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Vertiefungen oder Erhebungen im Grundriss elliptisch oder eckig ausgebildet sind.

[0018] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Fig. näher erläutert.

[0019] Es zeigen [0020] Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kühlmittelströmungsweg beispielsweise einer Brenn kraftmaschine in einer Ansicht, [0021] Fig. 2 den Kühlmittelströmungsweg in einem Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 1 und [0022] Fig. 3 einen Gusskern zur Herstellung des Kühlmittelströmungsweges in einer Schräg ansicht.

[0023] Die Fig. 1 und 2 zeigen einen durch eine gegossene Kühlmittelleitung 2 gebildeten Kühlmittelströmungsweg 3 für eine Kühlflüssigkeit, wobei am jedem Ende der gekrümmten Kühlmittelleitung 2 ein Anschlussflansch 1 angeordnet ist. Im Bereich der Bogeninnenseite 5 einer Strömungsumlenkung 4 der Kühlmittelleitung 2 sind durch Erhebungen 6 gebildete Oberflächenstrukturen 7 vorgesehen. Die im Wesentlichen teilkugelförmigen Erhebungen 6 sind regelmäßig angeordnet und bilden im vorliegenden Fall ein Sechseck aus.

[0024] Alternativ zu den Erhebungen 6 können im Bereich der Bogeninnenseite 5 auch teilkugelförmige Vertiefungen vorgesehen sein. Neben einer teilkugelförmigen Ausbildung können die Vertiefungen oder Erhebungen 6 auch andere geometrische Formen, beispielsweise kerbenartig gestaltet sein.

[0025] Fig. 3 zeigt einen Gusskern 8 für den Kühlmittelkanal 2 mit Formbereichen 9 für die Oberflächenstrukturen 7.

[0026] Die in ablösekritischen Bereichen angeordneten Oberflächenstrukturen 7 bewirken Mikroturbolenzen, die einer Strömungsablösung entgegenwirken. 2/4

Claims

österreichisches Patentamt AT507 014B1 2011-06-15 Patentansprüche 1. Kühlmittelströmungsweg (3) und Kühlmittelleitung (2) oder Kühlmittelkanal für eine Brennkraftmaschine, wobei der Kühlmittelströmungsweg (3), zumindest abschnittsweise, zumindest eine Oberflächenstruktur (7) aufweist und die Oberflächenstrukturen (7) im Bereich zumindest einer Strömungsumlenkung (4) des Kühlmittelströmungsweges (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Vertiefungen oder Erhebungen (6) mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm beträgt, dass der größte Durchmesser der Vertiefungen oder Erhebungen (6) mindestens 3 mm beträgt und dass der Abstand zwischen den Vertiefungen oder Erhebungen (6) mindestens 3 mm beträgt.
2. Kühlmittelströmungsweg (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen (7) durch Vertiefungen und/oder Erhebungen (6) gebildet ist.
3. Kühlmittelströmungsweg (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen oder Erhebungen (6) in Reihen in einer Matrixstruktur angeordnet sind.
4. Kühlmittelströmungsweg (3) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen oder Erhebungen (6) periodisch angeordnet sind.
5. Kühlmittelströmungsweg (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen oder Erhebungen (6) im Bereich einer Bogeninnenseite (5) der Strömungsumlenkung (4) angeordnet sind.
6. Kühlmittelströmungsweg (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen oder Erhebungen (6) im Wesentlichen teilkugelförmig geformt sind.
7. Kühlmittelströmungsweg (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen oder Erhebungen (6) im Grundriss elliptisch oder eckig ausgebildet sind. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4