DE102005007692A1

DE102005007692A1 - Wellenrippe für ein Kühlsystem

Info

Publication number: DE102005007692A1
Application number: DE102005007692A
Authority: DE
Inventors: Joachim Kopp
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2006-08-31
Also published as: EP1693637A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenrippe (10) für ein Kühlsystem. DOLLAR A Eine Wellenrippe (10) für ein Kühlsystem ist aus einem wellenförmigen Band (12) mit Kurvenabschnitten (13) und Linearabschnitten (14) gebildet, wobei die Kurvenabschnitte (13) in engem Radius gebogen sind und die Linearabschnitte (14) v-förmig zueinander ausgerichtet sind. Zum Leiten der Durchströmung der Wellenrippen sind auf wenigstens einer Seite der Linearabschnitte Kiemen (15) ausgebildet. Gemäß der Erfindung erstrecken sich die Kiemen (15) mit ihren Kiemenflanken (18) längs der Erstreckung der Linearabschnitte (14) und sind bezüglich der Linearabschnitte (14) so geneigt, dass die Kiemenflanken (18) der Kiemen (15) benachbarter Linearabschnitte (14) parallel zueinander ausgerichtet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenrippe für ein Kühlsystem. Es ist bekannt, die Effizienz von Kühlsystemen zu verbessern, indem um die arbeitsmediumführenden Leitungen herum und in thermischen Kontakt mit diesen stehend, Wellenrippen angeordnet werden, um die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern.

Dabei ist es darüber hinaus bekannt, die Wellenrippen aus einem wellenförmigen Band zu bilden, welches Kurvenabschnitte und Linearabschnitte aufweist, und so ein meandrierendes, wellenförmiges Band auszubilden, wobei die Länge der Linearabschnitte im wesentlichen die Höhe des Bandes bestimmt.

Die Zahl an Wellen pro Längeneinheit der Wellenrippe wird dabei durch den Radius der Kurvenabschnitte und die Neigung der Linearabschnitte zueinander bestimmt. Die Linearabschnitte sind v-förmig zueinander geneigt, um über die Länge der Linearabschnitte hinweg eine gewisse Spreizung zu bilden. Diese Spreizung bietet den Vorteil, dass ein thermischer Längenausgleich bei einem Erwärmen der Wellenrippen in einfacher Weise durch elastische Verformung der Spreizung erfolgen kann. Darüber hinaus vergrößert die v-förmige Spreizung der Linearabschnitte den Abstand benachbarter Enden der Linearabschnitte am distalen Ende zum Kurvenabschnitt, der diese beiden benachbarten Linearabschnitte miteinander verbindet.

Die Wellenrippen werden dabei in senkrechter Richtung zu der Erstreckungsebene der Wellenrippen von einem Wärmeaustauschmedium, insbesondere einem Kühlmedium, beispielsweise Luft, durchströmt. Zum Führen dieser Strömung im Sinne des Erzeugens gleichmäßiger Strömungsdichte bei laminarem Strömungsverhalten und gleichmäßiger Strömungsgeschwindigkeit ist es bekannt, an den Linearabschnitten herausragende Kiemen auszubilden, welche sich längs der Linearabschnitte erstrecken, wobei zwischen Linearabschnitt und Kieme ein gleichmäßiger durchströmbarer Spalt gegeben ist.

Die Kiemen der Wellenrippen werden mindestens auf einer Seite der Linearabschnitte des Bandes parallel hierzu ausgestellt. Bei v-förmig zueinander verlaufenden Linearabschnitten ist dies dahingehend nachteilig, dass sich zwischen den beiden einander benachbarten Linearabschnitten ungleiche Strömungsverteilungen (Massenstrom) des Kühlermediums ergeben.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, die Effizienz, also die Wärmeaustauschleistung derartiger Wellenrippen für ein Kühlsystem zu verbessern.

Diese der Erfindung zugrundliegende Aufgabe wird durch Wellenrippen gemäß der Erfindung gelöst.

Eine Wellenrippe für ein Kühlsystem ist aus einem wellenförmigen Band mit Kurvenabschnitten und Linearabschnitten gebildet, wobei die Kurvenabschnitte in engem Radius gebogen sind und die Linearabschnitte v-förmig zueinander ausgerichtet sind. Zum Leiten der Durchströmung der Wellenrippen sind auf wenigstens einer Seite der Linearabschnitte Kiemen ausgebildet. Gemäß der Erfindung erstrecken sich die Kiemen mit ihren Kiemenflanken längs der Erstreckung der Linearabschnitte und sind bezüglich der Linearabschnitte geneigt.

Bevorzugt ist dabei der Winke! zwischen den Kiemenflanken benachbarter Linearabschnitte kleiner als ein Winkel zwischen den benachbarten Linearabschnitten selbst, so dass die Kiemenflanken der Kiemen benachbarter Linearabschnitte vorzugsweise im wesentichen oder genau parallel zueinander ausgerichtet sind.

Durch diese Maßnahme wird eine Vergleichmäßigung der Durchströmung der Zwischenräume zwischen benachbarten Linearabschnitten erreicht. Insbesondere wird erreicht, dass der Massenstrom des Wärmetauschermediums im Wesentlichen über die gesamte Länge der Linearabschnitte hinweg konstant ist und nicht im Bereich von Kurvenabschnitten geringer ist als am gegenüberliegenden, geöffneten, v-förmig gespreizten Bereich der entsprechenden Linearabschnitte des wellenförmigen Bandes. Die Kiemenflanken sind also bezüglich der Linearabschnitte entgegen dem Spreizungswinkel der Linearabschnitte bezüglich der parallelen Ausrichtung hin geneigt. Der Abstand zwischen Linearabschnitt und Kiemenflanke ist somit im Bereich eines Kurvenabschnittes kleiner als am gegenüberliegenden Ende des Linearabschnitts.

Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind beiderseits der Linearabschnitte Kiemen ausgebildet. Die beidseitige Ausbildung von Kiemen in den Linearabschnitten vergrößert zum einen die Oberfläche und zum anderen wird die Leitfunktion der Kiemen bezüglich der beiden Seiten der Linearabschnitte verbessert und das Aufrechterhalten laminarer Strömungsverhältnisse verbessert.

Gemäß weiterführender bevorzugter Ausgestaltung sind die Kiemen als Auskargungen der Linearabschnitte des Wellenbandes ausgebildet. Dabei erstrecken sich die Kiemen vorzugsweise nur über einen Teil der in Strömungsrichtung des Wärmetauschermediums gesehenen Wellentiefe des Wellenbandes. Es entspricht bevorzugter Weiterbildung, wenn über die Wellentiefe des Wellenbandes hinweg wenigstens zwei Kiemen ausgebildet sind, wobei die Kiemen alternierend auf den beiden Seiten der Linearabschnitte ausgebildet sind. Die Anzahl der Kiemen und ihre Erstreckungslänge über die Wellentiefe hinweg wird dabei insbesondere in Abhängigkeit der Ausbildung günstiger Strömungsverhältnisse bestimmt. Diese ist abhängig von den zur Verfügung stehenden Durchströmungsquerschnitten und wird entsprechend den konstruktiven Gegebenheiten entsprechend bestimmt.

Es entspricht einer vorteilhaften Weiterbildung, wenn die Kiemen benachbarter Linearabschnitte des wellenförmigen Bandes, die aufeinander zugewandten Seiten der Linearabschnitte ausgebildet sind, in gleicher Wellentiefe bezüglich einem der Ränder der Wellenrippe ausgebildet sind. Diese Maßnahme führt dazu, dass aus einander zugewandten Seiten der gegenüberliegenden Linearabschnitte ausgebildeten Kiemen direkt einander gegenüberstehend angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird eine möglichst laminare und gleichmäßige Durchströmung der Zwischenräume zwischen den Kiemen und zwischen den Linearabschnitten erreicht.

Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Innenwinkel zwischen zwei benachbarten Linearabschnitten zwischen 120° und 170°. Die Auswahl des Innenwinkels zwischen den Linearabschnitten ist abhängig davon, welche Steifigkeit im Hinblick auf den Ausgleich von Temperaturlastspielen erwünscht ist und wie hoch die Anzahl an Wellen pro Längeneinheit der Wellenrippe sein soll.

Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Kiemen durch Stanzen und anschließendes Walzen eines Materialbandes, welches nachfolgend zur Wellenrippe meandrierend gebogen wird, hergestellt. Durch diese Maßnahme wird während des Walzens in einfacher Weise die Kieme gegenüber der Ebene des Linearabschnittes ausgestellt. Es kann in einfacher Weise, ausgehend von einer flachen Materialbahn eine Materialbahn erzeugt werden, welche beidseitig ausgebildete Kiemen aufweist und welche durch anschließendes regelmäßiges Wiegen zur Wellenrippe umgeformt wird. Diese Art der Herstellung ist besonders kostengünstig.

Im Übrigen ist die Erfindung auch nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigt:
1 die Aussicht auf ein erfindungsgemäßes Wellenband und
2 die Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie II-II durch die Darstellung der 1 über eine gesamte Wellentiefe hinweg.
Die 1 und 2 zeigen jeweils einen Ausschnitt aus einer Wellenrippe 10, wobei die 1 die Ansicht in Durchströmungsrichtung der Wellenrippe zeigt, während die 2 eine Schnittebene zeigt, die durch die Wellenrippen hindurchgeht und sich über die gesamte Breite der Wellenrippe in Durchströmungsrichtung, also die gesamte Wellentiefe streckt. 1 zeigt dabei über eine größere Anzahl von einzelnen Wellen 11 hinweg ein Wellenband gemäß der Schnittlinie I-I der 2, während die 2 die Schnittdarstellung in der Schnittebene gemäß der Bezeichnung II-II der 1 zeigt.
Die Wellenrippe 10 besteht aus einem wellenförmigen Band 12, welches Kurvenabschnitte 13 und Linearabschnitte 14 aufweist. Beidseitig der Linearabschnitte 14 sind durch Stanzen und anschließendes Walzen Kiemen 15 ausgebildet, welche sich längs der Erstreckung der Linearabschnitte 14 erstrecken. Die Kiemen sind dabei so vom Linearabschnitt 14 beabstandet, dass sich zwischen Kiemen 15 und entsprechendem Linearabschnitt ein durchströmbarer Bereich 16 ausbildet.
Insbesondere aus der 1 ist ersichtlich, dass die Linearabschnitte 14 zueinander v-förmig gestellt sind und dabei den Innenwinkel α einschließen. Die Kiemen 15 sind dabei so geformt, dass benachbarte Kiemen 15 zueinander parallel verlaufen und insgesamt ergibt sieh hieraus, dass sämtliche Kiemen 15 zueinander parallel verlaufen. Um die Parallelität der Kiemen 15 zu erreichen, besteht zwischen dem Verlauf der Kiemen 15 bezüglich dem zugehörigen Linearabschnitt 14, von dem die Kieme aus geformt ist, ein Öffnungswinkel von α/2. Dabei wird der Abstand von Kieme 15 zu entsprechendem Linearabschnitt 14 mit größerwerdender Distanz von dem Kurvenabschnitt 13, welcher sich auf der entsprechenden Seite des Linearabschnittes befindet, größer.
Die 2 zeigt, insbesondere über die Wellentiefe W hinweg, Ausbildung der Kiemen 15 an dem Linearabschnitt 14. Die Kiemen sind dabei in Bezug auf die Wellentiefe W so angeordnet, dass einander gegenüberliegende Kiemen in gleicher Wellentiefe angeordnet sind, so dass sich nur ein schmaler Spalt 17 zwischen einander zugewandten Kiemen gegenüberliegender Linearabschnitte 14 ausbildet.
In der 2 ist der Fall dargestellt, dass über die Wellentiefe W hinweg jeder der Linearabschnitte drei Kiemen aufweist, deren Kiemenflanken 18 parallel zueinander ausgerichtet sind. Dabei ragen die Kiemen 15 alternierend auf beiden Seiten der Linearabschnitte 14 von dem Band 12 ab.

Claims

Wellenrippe (10) für ein Kühlsystem, wobei die Wellenrippe (10) aus einem wellenförmigen Band (12) mit Kurvenabschnitten (13) und Linearabschnitten (14) gebildet ist, wobei die Kurvenabschnitte (13) in engem Radius gebogen sind und die Linearabschnitte (14) v-förmig zueinander ausgerichtet sind und zum Leiten der Durchströmung auf wenigstens einer Seite der Linearabschnitte Kiemen (15) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiemen (15) sich mit ihren Kiemenflanken (18) längs der Erstreckung der Linearabschnitte (14) erstrecken und bezüglich der Linearabschnitte (14) geneigt sind.
Wellenrippe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiemenflanken (18) der Kiemen (15) benachbarter Linearabschnitte (14) einen kleineren Winkel zueinander aufweisen als die benachbarten Linearabschnitte zueinander.
Wellenrippe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiemenflanken (18) der Kiemen (15) benachbarter Linearabschnitte (14) im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Wellenrippe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits der Linearabschnitte (14) Kiemen (15) ausgebildet sind.
Wellenrippe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiemen Auskragungen der Linearabschnitte (14) des Wellenbandes (12) sind.
Wellenrippe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiemen (15) sich über einen Teil der Wellentiefe (W) erstrecken.
Wellenrippe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über die Wellentiefe (W) hinweg mindestens zwei Kiemen (15) vorgesehen sind, wobei die Kiemen (15) alternierend auf den beiden Seiten der Linearabschnitte (14) ausgebildet sind.
Wellenrippen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiemen (15) benachbarter Linearabschnitte (14) die aufeinander zugewandten Seiten der Linearabschnitte (14) ausgebildet sind, in gleicher Wellentiefe (W) bezüglich einem Rand der Wellenrippe (10) ausgebildet sind.
Wellenrippe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwinkel (α) zwischen zwei benachbarten Linearabschnitten (14) zwischen 120° und 170° liegt.
Wellenrippe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiemen (15) durch Stanzen und anschließendes Walzen einer die Wellenrippe (10) ausbildenden Materialbahn (12) hergestellt sind.