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Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugkühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Der grundsätzliche Aufbau von Kraftfahrzeugkühlern ist aus dem Stand der Technik, so zum Beispiel aus der
DE 10 2007 020 948 B3 , bekannt. So verfügt ein Kraftfahrzeugkühler über einen Zulauf für Kühlflüssigkeit und einen Ablauf für Kühlflüssigkeit, wobei zwischen dem Zulauf und dem Ablauf mehrere von der Kühlflüssigkeit durchströmte Rohre verlaufen. Die von der Kühlflüssigkeit durchströmten Rohre verlaufen dabei im Wesentlichen parallel zueinander, wobei zwischen den von der Kühlflüssigkeit durchströmten Rohren von Außenluft umströmte Kühllamellen oder Kühlrippen positioniert sind.
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Bei aus der Praxis bekannten Kraftfahrzeugkühlern sind sämtliche von Kühlflüssigkeit durchströmten Rohre hinsichtlich ihrer Strömungsfläche, die dieselben für die Kühlflüssigkeit bereitstellen, identisch ausgeführt. Das heißt, dass bei aus der Praxis bekannten Kraftfahrzeugkühlern entweder alle Rohre, die von Kühlflüssigkeit durchströmt sind, eine glatte Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit oder eine konturierte Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit bereitstellen. Dann, wenn ausschließlich Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit im Kraftfahrzeugkühler verbaut sind, kann ein Druckverlust im Kraftfahrzeugkühler minimal gehalten werden. Kraftfahrzeugkühler mit solchen eine glatte Strömungsfläche bereitstellenden Rohren verfügen jedoch über eine begrenzte Kühlleistung. Um die Kühlleistung eines Kraftfahrzeugkühlers zu steigern, ist es aus der Praxis weiterhin bekannt, sämtliche im Kraftfahrzeugkühler verbauten Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit auszubilden. Hierdurch kann zwar die Kühlleistung des Kraftfahrzeugkühlers gesteigert werden, nachteilig ist jedoch, dass sich ein erhöhter Druckverlust am Kraftfahrzeugkühler ausbildet.
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Hiervon ausgehend liegt der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Kraftfahrzeugkühler zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugkühler gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß verlaufen zwischen dem Zulauf und dem Ablauf sowohl Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit als auch Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit.
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Bei erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkühler wird erstmals vorgeschlagen, in ein und demselben Kraftfahrzeugkühler zwischen dem Zulauf und dem Ablauf desselben sowohl Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit als auch Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit bereitzustellen. In Bereichen, die benachbart zum Zulauf und/oder Ablauf positioniert sind, werden in erster Linie Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche bereitgestellt, wohingegen in Bereichen, die vom Zulauf und/oder Ablauf beabstandet sind, Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verbaut werden. Durch die unterschiedlichen Strömungsflächen der verbauten Rohre und die unterschiedlichen Druckwiderstände dieser Rohre harmonisiert sich im Kraftfahrzeugkühler der Durchfluss der Kühlflüssigkeit, sodass über sämtliche Rohre desselben eine gleichmäßige Durchströmung bereitgestellt werden kann. Dadurch kann einerseits ein effizienter Wärmeübergang und damit eine gute Kühlleistung bereitgestellt werden, andererseits wird ein Druckverlust des Kraftfahrzeugkühlers minimiert.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verlaufen in einem ersten Bereich, der dem Zulauf und dem Ablauf zugewandt bzw. dem Zulauf und dem Ablauf benachbart ist, nahezu ausschließlich Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, wobei in einem zweiten Bereich, der von dem Zulauf und dem Ablauf abgewandt bzw. von dem Zulauf und dem Ablauf beabstandet ist, nahezu ausschließlich Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen. Eine derartige Verteilung der Rohre mit glatter Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit und der Rohre mit konturierter Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit ist im Hinblick auf die Gewährleistung einer möglichst gleichmäßigen Durchströmung aller Rohre des Kraftfahrzeugkühlers sowie im Hinblick auf die Minimierung des Druckverlusts des Kraftfahrzeugkühlers von Vorteil.
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Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein dritter Bereich ausgebildet, in dem wechselweise Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit und Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen.
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Der dritte Bereich, in dem wechselweise die Rohre mit der konturierten Strömungsfläche und die Rohre mit der glatten Strömungsfläche positioniert sind, stellt einen Übergangsbereich bereit, mithilfe dessen die Durchströmung des Kraftfahrzeugkühlers sowie der Gesamtdruckverlust des Kühlers weiter optimiert werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nimmt der erste Bereich, in dem ausschließlich Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen, mindestens 50% der von den Rohren ausgefüllten Fläche des Kraftfahrzeugkühlers ein.
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Der zweite Bereich, in dem ausschließlich Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen, und der dritte Bereich, in dem wechselweise Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit und Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen, nehmen zusammen maximal 50% der von den Rohren ausgefüllten Fläche des Kraftfahrzeugkühlers ein.
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Durch die obige Dimensionierung des Kühlers hinsichtlich der von den Rohren mit der konturierten Strömungsfläche und den Rohren mit der glatten Strömungsfläche ausgefüllten bzw. eingenommenen Flächen kann die Effizienz des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkühlers weiter gesteigert werden.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematisierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkühlers;
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2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Kraftfahrzeugkühler der 1;
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3 einen weiteren vergrößerten Ausschnitt aus dem Kraftfahrzeugkühler der 1; und
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4 einen Querschnitt durch ein vor Kühlflüssigkeit durchströmtes Rohr des Kraftfahrzeugkühlers.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugkühler, wobei 1 bis 4 unterschiedliche Ansichten sowie Details eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkühlers 10 zeigen. Gemäß 1 verfügt der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkühler 10 über einen Zulauf 11 für Kühlflüssigkeit und einen Ablauf 12 für Kühlflüssigkeit, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel der Zulauf 11 für die Kühlflüssigkeit einem ersten seitlichen Randbereich 13 des Kraftfahrzeugkühlers 10 und der Ablauf 12 für die Kühlflüssigkeit einem zweiten, gegenüberliegenden Randbereich 14 des Kraftfahrzeugkühlers 10 zugeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zulauf 11 einem oberen Ende des ersten seitlichen Randbereichs 13 zugeordnet, wohingegen der Ablauf 12 einem mittleren Abschnitt des gegenüberliegenden zweiten Randbereichs 14 des Kraftfahrzeugkühlers 10 zugeordnet ist.
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Zwischen den beiden Randbereichen 13 und 14 und damit zwischen dem Zulauf 11 und dem Ablauf 12 erstrecken sich Rohre 15, 16, die von Kühlflüssigkeit durchströmt sind.
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Zwischen benachbarten Rohren 15 bzw. 16 sind Kühllamellen bzw. Kühlrippen 17 positioniert, die von Außenluft umströmt sind. Die Kühlrippen 17 sind in 2 und 3 schematisiert durch vertikale Striche dargestellt.
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Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, dass im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkühler 10 zwischen dem Zulauf 11 und dem Ablauf 12 und damit zwischen den beiden Randbereichen 13 und 14 des Kraftfahrzeugkühlers 10 sowohl Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit als auch Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen. Die Rohre 15 mit der glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit sind nicht-turbulent und damit laminar durchströmt, wohingegen die Rohre 16 mit der konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit von derselben turbulent durchströmt sind.
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In 1 und 3 sind Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, die demnach von der Kühlflüssigkeit nicht-turbulent und damit laminar durchströmt sind, durch durchgezogene, horizontale Linien visualisiert. Die Rohre 16 mit der konturierten Strömungsfläche, die von Kühlflüssigkeit turbulent durchströmt sind, sind hingegen in 1 bis 3 durch unterbrochene, horizontal verlaufende Linien dargestellt.
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Durch die Verwendung von sowohl Rohren 15 mit glatter Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, die nicht-turbulent und damit laminar durchströmt sind, sowie von Rohren 16 mit konturierter Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, die turbulent durchströmt sind, kann die Effizienz des Kraftfahrzeugkühlers 10 gesteigert werden. So kann durch die unterschiedlichen Druckwiderstände der die unterschiedlichen Strömungsflächen aufweisenden Rohre der Kühlmitteldurchfluss im gesamten Kraftfahrzeugkühler harmonisiert werden. Durch die gleichmäßigere Durchströmung des Kraftfahrzeugkühlers kann der Wärmeübergang und damit die Kühlleistung desselben verbessert werden. Ferner kann ein Druckverlust des Kraftfahrzeugkühlers minimiert werden.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist der gesamte von den durchströmten Rohren 15 und 16 ausgefüllte Bereich des Kraftfahrzeugkühlers 10 zwischen den Randbereichen 13 und 14 in drei Bereiche 18, 19 und 20 unterteilt. In einem ersten Bereich 18, der dem Zulauf 11 und dem Ablauf 12 zugewandt bzw. dem Zulauf 11 und dem Ablauf 12 benachbart ist, verlaufen nahezu ausschließlich Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, die turbulent von der Kühlflüssigkeit durchströmt sind. Im zweiten Bereich 19, der sowohl vom Zulauf 11 als auch vom Ablauf 12 abgewandt bzw. beabstandet ist, verlaufen nahezu ausschließlich Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, die demnach laminar von der Kühlflüssigkeit durchströmt sind. Zwischen diesem ersten Bereich 18 und dem zweiten Bereich 19 ist ein dritter Bereich 20 ausgebildet, in dem wechselweise Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche für Kühlflüssigkeit sowie Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für Kühlflüssigkeit verlaufen. Der Bereich 20 stellt demnach einen Übergangsbereich zwischen den Bereichen 18 und 19 bereit. Durch die gezielte Dimensionierung dieser drei Bereiche 18, 19 und 20 kann das Durchströmungsverhalten des Kraftfahrzeugkühlers, dessen Kühlleistung sowie Gesamtdruckverlust gezielt eingestellt werden.
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Die Rohre 16 mit konturierter Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen in Bereichen des Kühlers mit einem an sich relativ geringen Strömungswiderstand. Die Rohre 15 mit glatter Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen in Randbereichen des Kühlers mit einem an sich relativ hohen Strömungswiderstand. Durch die unterschiedlichen Druckwiderstände der die unterschiedlichen Strömungsflächen aufweisenden Rohre wird die Durchströmung des Kraftfahrzeugkühlers harmonisiert.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung nimmt der erste Bereich 18, in dem nahezu ausschließlich Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen, mindestens 50% der von den Rohren 15, 16 ausgefüllten Fläche des Kraftfahrzeugkühlers 10 ein. Vorzugsweise nimmt der erste Bereich 18 mindestens 60% der von den Rohren 15 und 16 ausgefüllten Fläche des Kraftfahrzeugkühlers 10 ein.
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Der zweite Bereich 19, in dem nahezu ausschließlich die Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen, und der dritte Bereich 20, in dem unter Ausbildung eines Übergangsbereichs wechselweise Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche und Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit verlaufen, nehmen zusammen maximal 50% der von den Rohren 15, 16 ausgefüllten Fläche des Kraftfahrzeugkühlers 10 ein. Vorzugsweise nehmen der zweite Bereich 19 und der dritte Bereich 20 zusammen maximal 40% der von den Rohren 15, 16 aufgefüllten Fläche des Kraftfahrzeugkühlers 10 ein.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel, in welchem der Zulauf 11 für die Kühlflüssigkeit dem oberen Abschnitt des seitlichen Randbereichs 13 des Kraftfahrzeugkühlers 10 und der Ablauf 12 dem mittleren Abschnitt des seitlichen Randbereichs 14 des Kraftfahrzeugkühlers 10 zugeordnet ist, erstreckt sich der erste Bereich 18, in dem ausschließlich Rohre mit konturierter Strömungsfläche 16 für die Kühlflüssigkeit verlaufen, zumindest zwischen dem durch den oberen Abschnitt des seitlichen Randbereichs 13, dem der Zulauf 11 zugeordnet ist, und dem durch den mittleren Abschnitt des seitlichen Randbereichs 14, dem der Ablauf 12 zugeordnet ist, aufgespannten Flächenbereich des Kraftfahrzeugkühlers 10.
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Zwischen dem oberen Ende des seitlichen Randbereichs 13, dem der Zulauf 11 zugeordnet ist, und dem mittleren Abschnitt des Randbereichs 14, dem der Ablauf 12 zugeordnet ist, verlaufen demnach ausschließlich Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, die von Kühlflüssigkeit turbulent durchströmt sind. Unterhalb dieses Bereichs verlaufen sowohl Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche als auch Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit, und zwar unter Ausbildung der bereits erwähnten Bereiche 19 und 20.
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Im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass der Zulauf 11 nicht dem oberen Ende des Randbereichs 13, sondern dem unteren Ende desselben zugeordnet ist. In diesem Fall verlaufen dann zwischen dem unteren Ende des Randbereichs 13 und dem mittleren Abschnitt des Randbereichs 14 ausschließlich Rohre mit einer konturierten Oberfläche für Kühlflüssigkeit, die dann wiederum turbulent durchströmt sind.
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Oberhalb sind dann sowohl Rohre mit einer glatten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit als auch Rohre mit einer konturierten Strömungsfläche für die Kühlflüssigkeit positioniert, und zwar wiederum unter Ausbildung der bereits erwähnten, zweiten und dritten Bereiche.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die konkrete Anordnung des Zulaufs 11 für Kühlflüssigkeit und des Ablauf 12 für Kühlflüssigkeit an den Randbereichen 13 und 14 für die hier vorliegende Erfindung nicht entscheidend ist. Vielmehr ist entscheidend, dass Rohre, die zwischen dem Zulauf 11 und dem Ablauf 12 verlaufen und von Kühlflüssigkeit durchströmt sind, unterschiedlich ausgeführt sind, nämlich derart, dass einerseits Rohre 15 mit einer glatten Strömungsfläche für Kühlflüssigkeit, die laminar durchströmt sind, und Rohre 16 mit einer konturierten Strömungsfläche für Kühlflüssigkeit, die turbulent durchströmt sind, in ein und demselben Kraftfahrzeugkühler verbaut sind.
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Die konkrete Verteilung dieser an ihren Strömungsflächen für Kühlflüssigkeit unterschiedlich ausgebildeten Rohre 15, 16 hängt vom konkreten Einsatzzweck sowie von der konkreten Einbausituation des Kraftfahrzeugkühlers 10 ab. Ziel ist hierbei eine möglichst gleichmäßige Durchströmung des gesamten Kraftfahrzeugkühlers 10 bei minimalem Druckverlust, um dessen Effizienz zu steigern.
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Gegebenenfalls ist es durch gezielte Verteilung der im Bereich ihrer Strömungsflächen unterschiedlich ausgebildeten Rohre 15 und 16 auch möglich, die Durchströmung des Kraftfahrzeugkühlers 10 in solche Bereiche desselben zu verlegen, die aufgrund der Einbausituation des Kraftfahrzeugkühlers 10 im Kraftfahrzeug besonders gut von Außenluft angeströmt sind.
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4 zeigt exemplarisch einen Querschnitt durch ein Rohr 15 mit einer konturierten Strömungsfläche 21 für die Kühlflüssigkeit, welches als turbulent von Kühlflüssigkeit durchströmt ist.
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Die Konturierung der Strömungsfläche 21 wird über Vorsprünge 22 ausgebildet, die in den Strömungsquerschnitt des Rohrs 16 hineinragen und denselben gegenüber einem glatten Rohr verringern. Die konkrete Ausführung der Konturierung der Strömungsfläche 21 ist frei wählbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeugkühler
- 11
- Zulauf
- 12
- Ablauf
- 13
- Randbereich
- 14
- Randbereich
- 15
- Rohr
- 16
- Rohr
- 17
- Kühllamelle
- 18
- Bereich
- 19
- Bereich
- 20
- Bereich
- 21
- Strömungsfläche
- 22
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007020948 B3 [0002]
