DE102007007229A1 - Heat exchanger, particularly fuel cooler, has inner tube, in which refrigerant is flowing and flow channel is provided at outside of inner tube, in which liquid gas for combustion engine is flowing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Kraftstoffkühler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a heat exchanger, in particular a fuel cooler according to the preamble of claim 1.
Wärmeübertrager, die zur Kühlung von Kraftstoff verwendet werden, sind in verschiedenen Bauweisen, z. B. gelötet oder mechanisch gefügt bekannt, wobei eine Ausbildung als so genannter Doppelrohrkühler eine häufig angewandte Bauform darstellt. Dabei wird ein Innenrohr von einem ersten Medium und ein Außenrohr, welches mit dem Innenrohr einen Ringraum bildet, von einem zweiten Medium durchströmt.Heat exchanger, which are used for cooling fuel are in various constructions, z. B. soldered or mechanically known, with an education as so-called Double-tube cooler is a commonly used design represents. In this case, an inner tube of a first medium and an outer tube, which with the inner tube an annular space forms, flows through a second medium.
Durch
die
Bei der Verwendung von Flüssiggas als Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor treten spezielle Probleme auf. Der Kraftstoff liegt in flüssiger Form als so genanntes Flüssiggas, d. h. durch Druck verflüssigtes Gas vor und wird im Fahrzeug in Druckbehältern mitgeführt. Flüssiggas oder Autogas, auch unter der Bezeichnung LPG (Liquified Petroleum Gas) ist ein Gemisch aus den Hauptkomponenten Propan und Butan und wird auch für den Betrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Es lässt sich unter Druck verflüssigen. Zur Versorgung des Verbrennungsmotors wird das Flüssiggas mittels einer Pumpe vom Tank des Kraftfahrzeuges zum Motor gefördert. Die geförderte Menge ist hierbei auf die maximale Leistung des Verbrennungsmotors ausgelegt. Bei geringerem Leistungsbedarf wird die überschüssige Menge Flüssiggas zum Tank zurückgeleitet. Dies führt zu dem Problem, dass die eingebrachte Pumpleistung im Teillastbereich eine Erwärmung des Kraftstoffes und damit eine Druckerhöhung im Flüssiggastank bewirkt. In ungünstigen Fällen muss dann Gas über Sicherheitseinrichtungen abgelassen werden, oder das Fahrzeug kann nicht mehr betankt werden.at the use of LPG as fuel for An internal combustion engine has special problems. The fuel is in liquid form as so-called liquefied gas, d. H. Liquefied gas by pressure before and gets in the vehicle carried in pressure vessels. LPG or LPG, also known as LPG (Liquefied Petroleum Gas) is a mixture of the main components propane and butane and is also used for the operation of motor vehicles. It can be liquefied under pressure. To the supply of the internal combustion engine, the liquid gas by means of a Pump pumped from the tank of the motor vehicle to the engine. The conveyed quantity is here on the maximum achievement designed the internal combustion engine. At lower power consumption is the excess amount of LPG returned to the tank. This leads to the problem that the pumping power introduced in the partial load range, a warming of the fuel and thus causes an increase in pressure in the liquefied gas tank. In unfavorable cases gas then has to go through safety devices be drained or the vehicle can not be refueled.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art bereitzustellen, der insbesondere zur Kühlung von Kraftstoff, vorzugsweise von Flüssiggas geeignet ist.It The object of the present invention is a heat exchanger of the type mentioned, in particular to Cooling of fuel, preferably LPG suitable is.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der außen, d. h. auf dem Innenrohr angeordnete Strömungskanal als Rohrwendel ausgebildet ist, durch welche das zu kühlende Medium, vorzugsweise Flüssiggas strömt. Das Innenrohr, welches von einem Kühlmedium durchströmt wird, steht in wärmeleitender Verbindung mit der Rohrwendel. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Rohrwendel dem Strömungsmedium nur einen relativ geringen Widerstand entgegensetzt, so dass sich ein geringer Druckabfall und damit eine geringere Pumpenleistung ergeben, was zu einer geringeren Erwärmung des Kraftstoffes, insbesondere von Flüssiggas führt. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass für die Strömungskanäle des zu kühlenden und des kühlenden Mediums unterschiedliche Materialien verwendet werden können. Beispielsweise kann für das Flüssiggas eine Rohrwendel aus Edelstahl und für das Kühlmedium ein Innenrohr aus einem Aluminiumwerkstoff verwendet werden.These The object is solved by the features of claim 1. According to the invention, it is provided that the outside, d. H. arranged on the inner tube flow channel as Pipe helix is formed, through which the to be cooled Medium, preferably liquid gas flows. The inner tube, which is flowed through by a cooling medium, is in heat-conducting connection with the coiled tubing. Advantageous Here it is that the coiled tubing the flow medium only a relatively low resistance opposes, so that a low pressure drop and thus a lower pump performance yield what to a lower heating of the fuel, in particular leads from liquefied gas. In addition, results the advantage that for the flow channels of the to be cooled and the cooling medium different Materials can be used. For example, can for the liquefied gas a coiled tubing made of stainless steel and for the cooling medium, an inner tube of a Aluminum material can be used.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Innenrohr mit einer Innenberippung versehen, was zu einer Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche und zu einer Verbesserung der Wärmeübertragung führt. Vorteilhafterweise kann das Innenrohr als Profilrohr, d. h. mit längs verlaufenden Innenrippen durch Extrusion hergestellt werden, wofür ein Aluminiumwerkstoff besonders vorteilhaft ist.To An advantageous development of the invention is the inner tube provided with a Innenberippung, resulting in an enlargement the heat exchange surface and to an improvement the heat transfer leads. advantageously, can the inner tube as a profile tube, d. H. with longitudinal Inner ribs are made by extrusion, for which a Aluminum material is particularly advantageous.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Rohrwendel und dem Innenrohr ein hülsenförmiges Zwischenstück angeordnet, welches die wärmeleitende Verbindung zwischen der Rohrwendel und dem Innenrohr verbessert und damit die übertragbare Wärmeleistung erhöht. Vorteilhafterweise weist das Zwischenstück auf seiner Außenfläche ein Negativprofil zu dem Profil der Rohrwendel auf, d. h. beide Teile sind miteinander formschlüssig verbunden. Das Negativprofil stellt ein eingängiges Außengewinde dar, auf welche die Rohrwendel mit ihrem "Innengewinde" aufgeschraubt werden kann. Dies kann mit einer Vorspannung der Rohrwendel erfolgen, so dass Spalte minimiert werden und der Wärmeübergang verbessert wird.To a further advantageous embodiment of the invention is between the coiled tubing and the inner tube a sleeve-shaped Intermediate piece arranged, which is the heat-conducting Improved connection between the coiled tubing and the inner tube and thus increases the transferable heat output. Advantageously, the intermediate piece on its outer surface a negative profile to the profile of the coiled tubing on, d. H. both Parts are positively connected with each other. The negative profile represents a catchy external thread on which the coiled tubing with its "internal thread" can be screwed. This can be done with a bias of the coiled tubing, so that Column be minimized and the heat transfer is improved.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Innenrohr durch Hydroumformung (so genannte Innenhochdruckumformung) aufgeweitet werden, so dass sich ein hoher Kraft- und Formschluss zwischen Innenrohr, Zwischenstück und Rohrwendel ergibt, wodurch der Wärmedurchgang ebenfalls gesteigert wird.To a further advantageous embodiment of the invention, the Inner tube by hydroforming (so-called hydroforming) be widened, so that a high force and form fit between inner tube, intermediate piece and coiled tube, whereby the heat transfer is also increased.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung muss das Zwischenstück nicht einstückig, d. h. als geschlossener Rohrkörper ausgebildet sein, sondern kann in Segmente aufgeteilt sein, welche in die Rohrwendel eingelegt und anschließend mit der Rohrwendel auf das Innenrohr geschoben werden. Dies ergibt den Vorteil, dass die Segmente des Zwischenstückes durch Kaltfließpressen, also ein kostengünstigeres Verfahren herstellbar sind.In a further advantageous embodiment of Invention, the spacer must not be integral, ie formed as a closed tubular body, but may be divided into segments, which are inserted into the tube coil and then pushed with the coiled tubing on the inner tube. This results in the advantage that the segments of the intermediate piece can be produced by cold extrusion, ie a more cost-effective method.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmeübertrager, insbesondere der Kraftstoffkühler für Flüssiggas in einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage, vorzugsweise in der Saugleitung des Kompressors angeordnet. Damit ergibt sich eine wirksame Kühlung des Kraftstoffes.To a further advantageous embodiment of the invention is the Heat exchanger, in particular the fuel cooler for liquefied gas in a refrigerant circuit an air conditioner, preferably in the suction line of the compressor arranged. This results in an effective cooling of the Fuel.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne Embodiment of the invention is in the drawing and will be described in more detail below. It demonstrate
Das nicht dargestellte Kraftstoffversorgungssystem umfasst Leitungen, welche vom Kraftstofftank zu einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor und vom Motor zum Tank führen, sowie eine Pumpe zur Förderung des Kraftstoffes. Die Pumpe versorgt den Motor stets mit maximaler Leistung, im Teillastbereich des Motors wird zuviel gefördertes Flüssiggas in den Tank zurückgefördert.The Not shown fuel supply system includes lines, which from the fuel tank to an internal combustion engine, not shown and lead from the engine to the tank, as well as a pump to promote of the fuel. The pump always supplies the engine with maximum power Performance, in the partial load range of the engine is too much promoted Liquefied gas pumped back into the tank.
In
der Rückförderleitung ist die Rohrwendel
Der
Schnitt zeigt, dass die Rohrwendel
Durch
das Negativprofil und die Anlage der Rohrwendel
Zur
Verbesserung des Kraft- und Formschlusses zwischen Innenohr
Das
Zwischenstück
Abweichend
vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch auf das
Zwischenstück
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel, also als Kraftstoffkühler beschränkt. Möglich ist z. B. auch eine Verwendung für die Kühlung von Elektronikbauteilen.The Use of the heat exchanger according to the invention is not in the embodiment described above, so limited as a fuel cooler. Possible is z. B. also a use for cooling of electronic components.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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