DE102022206839A1

DE102022206839A1 - Fluidverbindungselement für eine strömungstechnische Einrichtung sowie entsprechende strömungstechnische Einrichtung

Info

Publication number: DE102022206839A1
Application number: DE102022206839.4A
Authority: DE
Inventors: Bastian Schmandt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fluidverbindungselement (2) für eine strömungstechnische Einrichtung (1), mit einer Sammelleitung (3), in die von gegenüberliegenden Seiten Zuführleitungen (4, 5) über eine jeweilige Mündungsöffnung strömungstechnisch einmünden. Dabei ist vorgesehen, dass durch einen Mittelpunkt der jeweiligen Mündungsöffnung verlaufende Längsmittelachsen (9, 10) der Zuführleitungen (4, 5) eine Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) schneiden und die Mündungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) versetzt zueinander angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine strömungstechnische Einrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidverbindungselement für eine strömungstechnische Einrichtung, mit einer Sammelleitung, in die von gegenüberliegenden Seiten Zuführleitungen über eine jeweilige Mündungsöffnung strömungstechnisch einmünden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine strömungstechnische Einrichtung.
Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift DE 10 2014 004 133 A1 bekannt. Diese betrifft eine Homogenisierungsvorrichtung für wenigstens zwei Fluidströme, insbesondere zur homogenen Gas-Luft-Vermischung bei einem Gasmotor, wobei an einem zentralen Homogenisierungsraum als Mischbereich wenigstens zwei, jeweils unterschiedliche Fluidströme führende Fluid-Zuführungsleitungen und eine das homogenisierte Fluid führende Fluid-Abströmleitung angeschlossen sind. Die Fluid-Zuführungsleitungen weisen im Anschlussbereich vor dem Homogenisierungsraum jeweils einen Leitungsabschnitt mit einer Strömungsumlenkung in eine Richtung mit stromab folgender Strömungsumlenkung in die andere Richtung auf und sind so angeschlossen, dass die Fluidströme dem Homogenisierungsraum tangential mit einer aufgezwungenen Drallbewegung zugeführt werden dergestalt, dass sich im Homogenisierungsraum eine rotierende, turbulente, den Homogenisierungsprozess unterstützende Strömung ausbildet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fluidverbindungselement vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Fluidverbindungselementen Vorteile aufweist, insbesondere ein verlustarmes Zusammenführen mehrerer Fluidströme zu einem Fluidstrom ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Fluidverbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass durch einen Mittelpunkt der jeweiligen Mündungsöffnung verlaufende Längsmittelachsen der Zuführleitungen eine Längsmittelachse der Sammelleitung schneiden und die Mündungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Sammelleitung versetzt zueinander angeordnet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind; vielmehr sind beliebige Variationen der in der Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Figuren offenbarten Merkmale realisierbar.
Das Fluidverbindungselement ist beispielsweise Bestandteil der strömungstechnischen Einrichtung, kann jedoch selbstverständlich auch separat von dieser vorliegen. Das Fluidverbindungselement dient für das Zusammenführen von mehreren Fluidströmen zu einer Fluidströmung. Die mehreren Fluidströme werden hierbei über die Zuführleitungen zugeführt und in der Sammelleitung zu der gemeinsamen Fluidströmung zusammengeführt. Das bedeutet, dass dem Fluidverbindungselement während seines Betriebs beziehungsweise während eines Betriebs der strömungstechnischen Einrichtung zumindest zeitweise über jede der Zuführleitungen Fluid zugeführt wird, das über die Mündungsöffnungen in die Sammelleitungen eintritt und dort zusammengeführt wird.
Die Zuführleitungen liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Sammelleitung vor. Das bedeutet, dass eine erste der Zuführleitungen auf einer ersten Seite der Sammelleitung und eine zweite der Zuführleitungen auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Sammelleitung angeordnet ist und auf dieser über ihre jeweilige Mündungsöffnung in die Sammelleitung einmündet. Anders ausgedrückt liegen also die Mündungsöffnungen, über welche die Zuführleitungen in die Sammelleitung einmünden, auf den gegenüberliegenden Seiten der Sammelleitung vor. Unter den gegenüberliegenden Seiten sind insbesondere Seiten der Sammelleitung zu verstehen, welche auf gegenüberliegenden Seiten einer gedachten Ebene angeordnet sind, welche eine Längsmittelachse der Sammelleitung vollständig in sich aufnimmt. Bezogen auf die Längsmittelachse der Sammelleitung beträgt ein Winkelabstand zwischen den Zuführleitungen beziehungsweise den Längsmittelachsen der Zuführleitungen beispielsweise mindestens 90°, bevorzugt jedoch mehr, insbesondere mindestens 120°, mindestens 150° oder in etwa oder genau 180°.
Um ein möglichst verlustarmes Zusammenführen der durch die Zuführleitungen in die Sammelleitung einströmenden Fluidströme zu dem gemeinsamen Fluidstrom zu gewährleisten, soll das Einströmen der Fluidströme aus den Zuführleitungen in die Sammelleitung durch die jeweilige Mündungsöffnung drallfrei oder zumindest im Wesentlichen drallfrei erfolgen. Hierzu schneiden die Längsmittelachsen der Zuführleitungen die Längsmittelachse der Sammelleitung. Die Längsmittelachsen der Zuführleitungen verlaufen durch den Mittelpunkt der Mündungsöffnung der jeweiligen Zuführleitung, sodass also ein symmetrisches Einströmen des Fluids aus den Zuführleitungen in die Sammelleitung erfolgt. Durch ein drallbehaftetes Einströmen verursachte Turbulenzen werden hierdurch vermieden, sodass das Fluidverbindungselement sich durch einen vergleichsweise geringen Druckverlust auszeichnet.
Zusätzlich werden für das Fluidverbindungselement Druckverluste vermieden, welche durch ein Aufeinanderprallen von Fluidströmen verursacht wird. Zu diesem Zweck sind die Zuführleitungen oder zumindest ihre Mündungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Sammelleitung versetzt zueinander angeordnet. Diese Anordnung der Mündungsöffnungen verhindert, dass durch die Zuführleitungen von gegenüberliegenden Seiten in die Sammelleitung eintretende Fluidströme unmittelbar aufeinandertreffen. Stattdessen werden die Fluidströme, deren Strömungsgeschwindigkeiten zumindest eine entgegengerichtete Geschwindigkeitskomponente aufweisen, versetzt voneinander in die Sammelleitung eingebracht.
Hierdurch wird zunächst der durch eine erste der Zuführleitungen in die Sammelleitung eingebrachte Fluidstrom in der Sammelleitung umgelenkt, nämlich in Richtung der Längsmittelachse der Sammelleitung. Erst nachdem das Umlenken zumindest teilweise oder sogar vollständig abgeschlossen ist, tritt der durch eine zweite der Zuführleitungen strömende Fluidstrom in die Sammelleitung ein und wird dort ebenfalls umgelenkt. Der durch das Aufeinanderprallen von in entgegengesetzte Richtungen strömenden Fluidströmen Verlust an kinetischer Energie der Fluidströme wird vermieden. Zudem bildet sich in der Sammelleitung ein gleichmäßigeres Strömungsprofil aus, die Sammelleitung wird also strömungstechnisch gleichmäßiger durchströmt. Insbesondere wird die Entstehung von Bereichen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten und größen Geschwindigkeitsgradienten vermieden. Hierdurch ergibt sich eine Verringerung der viskosen Reibung. Zusätzlich kann durch die genannte Maßnahme die durch das Aufeinanderprallen entstehende Turbulenz deutlich verringert werden. Insgesamt wird der Druckverlust des Fluidverbindungselements im Vergleich zu einer Ausgestaltung des Fluidverbindungselements reduziert, bei welcher die Zuführleitung in axialer Richtung an derselben Stelle oder zumindest in Überdeckung in die Sammelleitung einmünden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sammelleitung zumindest zwischen den Mündungsöffnungen durchgehend gerade verläuft und/oder einen konstanten Querschnitt aufweist. Unter dem geraden Verlauf der Sammelleitung ist insbesondere ein gerader Verlauf der Längsmittelachse der Sammelleitung zwischen den Mündungsöffnungen zu verstehen. Der gerade Verlauf der Sammelleitung stellt ein effizientes Umlenken der aus den Zuführleitungen in die Sammelleitung eintretenden Fluidströme sicher. Entsprechend dient auch er dem Erzielen eines geringen Druckverlust über das Fluidverbindungselement hinweg.
Zusätzlich oder alternativ verfügt die Sammelleitung über den konstanten Querschnitt, nämlich insbesondere wiederum zwischen den Mündungsöffnungen. Das bedeutet, dass die Sammelleitung zumindest zwischen den Mündungsöffnungen eine konstante Querschnittsform und/oder konstante Querschnittsabmessungen aufweist. Besonders bevorzugt bleibt der Querschnitt der Sammelleitung zwischen den Mündungsöffnungen durchgehend unverändert, sodass die Sammelleitung dort sowohl die gleichbleibende Querschnittsform als auch die gleichbleibenden Querschnittsabmessungen aufweist. Auch hierdurch wird ein turbulenzarmes Umlenken der Fluidströme begünstigt und der Druckverluste des Fluidverbindungselements verringert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Längsmittelachsen der Zuführleitungen senkrecht auf der Längsmittelachse der Sammelleitung stehen. Es wurde bereits drauf hingewiesen, dass die Längsmittelachsen der Zuführleitungen die Längsmittelachse der Sammelleitung schneiden. Hierbei kann zunächst ein beliebiger Winkel vorliegen, sodass also die Längsmittelachse jeder der Zuführleitungen die Längsmittelachse der Sammelleitung unter einem Winkel schneidet, der größer als 0° und kleiner als 180° ist. Vorzugsweise beträgt der Winkel mindestens 30° und höchstens 150°, mindestens 60° und höchstens 120° oder mindestens 80° und höchstens 100°. Die Winkel, unter welchen die Längsmittelachsen der Zuführleitungen die Längsmittelachse der Sammelleitung schneiden, können hierbei identisch oder aber voneinander verschieden sein. Besonders bevorzugt stehen jedoch die Längsmittelachsen der Zuführleitungen alle senkrecht auf der Längsmittelachse der Sammelleitung. Das Einströmen der Fluidströme aus den Zuführleitungen in die Sammelleitung erfolgt also unter einem rechten Winkel. Hierdurch wird eine kompakte Ausgestaltung des Fluidverbindungselements umgesetzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zuführleitungen identische Querschnittsabmessungen aufweisen und/oder im Querschnitt kleiner sind als die Sammelleitung. Unter den Querschnittsabmessungen sind insbesondere Leitungsinnendurchmesser der Zuführleitungen zu verstehen. Vorzugsweise dient das Fluidverbindungselement dazu, Fluidströme mit identischen oder zumindest ähnlichen Massenströme zusammenzuführen. Folglich weisen die Zuführleitungen die identischen Querschnittsabmessungen auf.
Zusätzlich oder alternativ sind die Querschnittsabmessungen der Zuführleitungen kleiner als die Querschnittsabmessungen der Sammelleitung, insbesondere im Bereich der Mündungsöffnungen. Da die Sammelleitung dem Zusammenführen der Fluidströme aus den Zuführleitungen dient, liegt in ihr zumindest zeitweise ein höherer Fluiddurchsatz vor als in jeder der Zuführleitungen. Aus diesem Grund ist sie mit einem größeren Durchströmungsquerschnitt ausgestaltet, weist also größere Querschnittsabmessungen auf als jede der Zuführleitungen. Hierdurch wird der Druckverlust über das Fluidverbindungselement gering gehalten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zuführleitungen in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse der Sammelleitung um mindestens 90° und höchstens 270°, um mindestens 150° und höchstens 210° oder um mindestens 170° und höchstens 190° versetzt zueinander angeordnet sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Längsmittelachsen der Zuführleitungen, die durch die Mittelpunkte ihrer Mündungsöffnungen verlaufen, bezüglich der Längsmittelachse der Sammelleitung um einen der genannten Winkel beziehungsweise Winkelbereiche zueinander versetzt sind. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Zuführleitungen beziehungsweise ihre Mündungsöffnungen auf gegenüberliegenden Seiten einer gedachten Ebene angeordnet sind, welche die Längsmittelachse der Sammelleitung vollständig in sich aufnimmt. Gleichzeitig sollen die Längsmittelachsen der Zuführleitungen die Längsmittelachse der Sammelleitung schneiden.
Vorzugsweise wird die Längsmittelachse der Sammelleitung sowohl von einer ersten gedachten Ebene als auch von einer auf der ersten gedachten Ebene senkrecht stehenden zweiten gedachten Ebene vollständig aufgenommen, sodass die Sammelleitung in vier Quadranten gleicher Größe unterteilt wird. Die Zuführleitungen beziehungsweise ihre Mündungsöffnungen und/oder ihre Längsmittelachsen liegen nun in gegenüberliegenden Quadranten, also nicht in in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden Quadranten. Entsprechend beträgt ein Abstand zwischen den Zuführleitungen beziehungsweise ihren Mündungsöffnungen und/oder Längsmittelachsen in Umfangsrichtung mindestens 90° und höchstens 270°.
Besonders bevorzugt beträgt der Winkel zwischen den Zuführleitungen beziehungsweise ihren Mündungsöffnungen und/oder Längsmittelachsen jedoch mindestens 150° und höchstens 210° oder mindestens 170° und höchstens 190°. Besonders bevorzugt liegen sich die Zuführleitungen beziehungsweise ihre Mündungsöffnungen im Querschnitt gesehen diametral gegenüber, sodass zwischen ihren also einen Winkel von in etwa oder genau 180° vorliegt, bezogen auf die Längsmittelachse der Sammelleitung. Die beschriebene Ausgestaltung des Fluidverbindungselements ermöglicht das verlustarme Zusammenführen der Fluidströme, welche von gegenüberliegenden Seiten aufeinander zu strömen und in der Sammelleitung zusammengeführt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Längsmittelachsen der Zuführleitungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Sammelleitung einen Abstand voneinander aufweisen, der mindestens 75 %, mindestens 100 % oder mindestens 150 % eines Durchmessers einer der Zuführleitungen und/oder eines Durchmessers der Sammelleitung entspricht. Es ist also nicht ein beliebiger Versatz zwischen den Zuführleitungen in axialer Richtung vorgesehen, sondern der Abstand zwischen den Längsmittelachsen der Zuführleitungen in axialer Richtung weist einen Mindestwert auf. Dieser Mindestwert ist bezogen auf den Durchmesser zumindest einer der Zuführleitungen und/oder auf den Durchmesser der Sammelleitung. Da der Durchmesser der Sammelleitung maßgeblich für die Umlenkung der Fluidströme ist, wird bevorzugt dieser als Bezugsgröße herangezogen.
Der Abstand zwischen den Längsmittelachsen der Zuführleitungen in axialer Richtung soll mindestens 75 % des Durchmessers betragen, also des Durchmessers einer der Zuführleitungen beziehungsweise des Durchmessers der Sammelleitung. Vorzugsweise ist er jedoch größer und beträgt mindestens 100 % oder mindestens 150 %. Er kann jedoch auch deutlich größer sein und in einer bevorzugten Ausgestaltung mindestens 200 %, mindestens 250 % oder mindestens 300 % betragen. Der Abstand zwischen den Längsmittelachsen der Zuführleitungen wird umso größer gewählt, je größer der Fluiddurchsatz durch die Zuführleitungen und mithin durch die Sammelleitung ist. Hierdurch wird ein geringer Druckverlust über das Fluidverbindungselement erreicht. Vorzugsweise beträgt der Abstand jedoch höchstens 500 %, höchstens 400 % oder höchstens 300 % des Durchmessers. Bei größeren Abständen wird keine weitere Reduzierung des Druckverlusts erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sammelleitung auf einer Seite endseitig verschlossen ist, wobei der Verschluss von der nächstliegenden der Zuführleitungen einen Abstand aufweist, der höchstens 50 %, höchstens 30 % oder höchstens 10 % des Durchmessers einer der Zuführleitungen und/oder des Durchmessers der Sammelleitung entspricht. Das Fluidverbindungselement setzt die Funktion eines T-Stücks um. Es kann auch die Gestalt eines solchen T-Stücks zumindest näherungsweise aufweisen, wobei jedoch die Zuführleitungen in axialer Richtung der Sammelleitung versetzt angeordnet sind. Entsprechend mündet eine der Zuführleitungen näher an dem Verschluss der Sammelleitung in diese ein als eine andere der Zuführleitungen.
Der Verschluss ist derart ausgestaltet, dass er die Sammelleitung strömungstechnisch vollständig verschließt. Er weist von der ihm am nächsten liegenden der Zuführleitungen einen vergleichsweise geringen Abstand auf. Hierdurch werden Rezirkulationsgebiete und Gebiete mit stehendem Fluid zumindest verringert oder sogar gänzlich vermieden. Vorzugsweise beträgt der Abstand höchstens 50 %, höchstens 30 % oder höchstens 10 % eines der genannten Durchmesser. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Verschluss unmittelbar an eine der Zuführleitungen angrenzt, sodass der Abstand nochmals kleiner ist. Hierdurch wird ein verlustarmes Umlenken der Fluidströme erzielt. Vorzugsweise ist der Verschluss einstückig und/oder materialeinheitlich mit der Sammelleitung ausgestaltet. Er kann insoweit ein Leitungsende der Sammelleitung darstellen, an welchem sie endet und entsprechend verschlossen ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zuführleitungen ausgehend von der Sammelleitung über mindestens 500 %, mindestens 750 % oder mindestens 1.000 % ihres jeweiligen Durchmessers einen durchgehend geraden Verlauf aufweisen. Aufgrund des geraden Verlaufs wird ein Drall der aus den Zuführleitungen in die Sammelleitung eintretenden Fluidströme vermieden und entsprechend der Druckverlust über das Fluidverbindungselement reduziert. Der gerade Verlauf liegt bezogen auf den Durchmesser der jeweiligen Zuführleitungen über einen relevanten Bereich vor, jedoch über mindestens 500 %, also dem fünffachen Durchmesser der Zuführleitungen. Auch dies dient der Reduzierung des Druckverlusts über dem Fluidverbindungselement.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sammelleitung und die Zuführleitungen zumindest bereichsweise einstückig und materialeinheitlich ausgestaltet sind. Das bedeutet, dass die Sammelleitung und die Zuführleitungen gemeinsam hergestellt und bereits bei ihrer Herstellung miteinander verbunden sind. Vorzugsweise werden die Sammelleitung und die Zuführleitungen durch Gießen, insbesondere durch Druckgießen, hergestellt. Hierdurch ergibt sich als weiterer Vorteil eine einfache Montage des Fluidverbindungselements als Bestandteil der strömungstechnischen Einrichtung.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine strömungstechnische Einrichtung, mit einem Fluidverbindungselement, insbesondere einem Fluidverbindungselement gemäß den Ausführungen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung, wobei das Fluidverbindungselement über eine Sammelleitung verfügt, in die von gegenüberliegenden Seiten Zuführleitungen über eine jeweilige Mündungsöffnung strömungstechnisch einmünden. Dabei ist vorgesehen, dass durch einen Mittelpunkt der jeweiligen Mündungsöffnung verlaufende Längsmittelachsen der Zuführleitungen eine Längsmittelachse der Sammelleitung schneiden und die Mündungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Sammelleitung versetzt zueinander angeordnet sind.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der strömungstechnischen Einrichtung beziehungsweise des Fluidverbindungselements wurde bereits hingewiesen. Sowohl die strömungstechnische Einrichtung als auch das Fluidverbindungselement können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die strömungstechnische Einrichtung ist beispielsweise eine Kühleinrichtung, insbesondere für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt über wenigstens ein Antriebsaggregat, welches das Antriebsdrehmoment erzeugt. Während eines Betriebs des Antriebsaggregats fällt Wärme an, welche abgeführt werden muss. Dies erfolgt mithilfe der strömungstechnischen Einrichtung, in welcher zumindest zeitweise ein Kühlmittel umgewälzt wird.
Die strömungstechnische Einrichtung umfasst beispielsweise einen oder mehrere Wärmetauscher, welche der Antriebseinrichtung, insbesondere dem wenigstens einen Antriebsaggregat, zugeordnet sind. Zudem umfasst sie einen Kühler, insbesondere einen Hauptkühler, mittels welchem Wärme von dem Kühlmittel an eine Außenumgebung der strömungstechnischen Einrichtung abgegeben werden kann. Das Kühlmittel wird in der strömungstechnischen Einrichtung derart umgewälzt, dass es den oder die Wärmetauscher sowie den Kühler zumindest zeitweise durchströmt. Bei dem Durchströmen des Wärmetauschers oder der Wärmetauscher nimmt das Kühlmittel Wärme auf und gibt sie bei dem Durchströmen des Kühlers in Richtung der Außenumgebung ab. Mithilfe der strömungstechnische Einrichtung können so mehrere Bereiche der Antriebseinrichtung und/oder mehrere Antriebsaggregate gekühlt werden.
Zum Umwälzen des Kühlmittels verfügt die strömungstechnische Einrichtung über eine Pumpe und zum Zusammenfassen von in der strömungstechnischen Einrichtung vorliegenden Fluidströmen das Fluidverbindungselement. Dieses ist insbesondere dazu vorgesehen und ausgestaltet, von Wärmetauschern kommende Fluidströme zusammenzufassen und gemeinsam dem Kühler zuzuführen. Hierzu ist es vorzugsweise stromaufwärts der Pumpe angeordnet, die somit strömungstechnisch zwischen dem Fluidverbindungselement und dem Kühler vorliegt. Über das Fluidverbindungselement sind insoweit mehrere Wärmetauscher strömungstechnisch an die Pumpe angeschlossen. Um einen zuverlässigen Betrieb der Pumpe zu gewährleisten, insbesondere zur Vermeidung von Kavitation, soll der Druckverlust über das Fluidverbindungselement möglichst gering sein. Entsprechend weist es die beschriebene Ausgestaltung auf.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer strömungstechnischen Einrichtung mit einem Fluidverbindungselement in unterschiedlichen Ausgestaltungen.

Die 1 zeigt schematisch einen Bereich einer strömungstechnischen Einrichtung 1, wobei insbesondere ein Fluidverbindungselement 2 dieser Einrichtung 1 gezeigt ist. Dargestellt sind drei unterschiedliche Ausgestaltungen der Einrichtung 1 mit unterschiedlichen Ausführungsformen des Fluidverbindungselements 2. Zuoberst ist eine erste Ausführungsform, in der Mitte eine zweite Ausführungsform und zuunterst eine dritte Ausführungsform gezeigt. Zunächst sei auf die erste Ausführungsform eingegangen; die entsprechenden Ausführungen sind unmittelbar auf die zweite Ausführungsform und die dritte Ausführungsform übertragbar.
Das Fluidverbindungselement 2 der strömungstechnischen Einrichtung 1 verfügt über eine Sammelleitung 3, in welche von gegenüberliegenden Seiten Zuführleitungen 4 und 5 strömungstechnisch einmünden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Einmünden der Zuführleitungen 4 und 5 in die Sammelleitung 3 über durchmesserreduzierte Bereiche 6 und 7 der Zuführleitungen 4 und 5; diese Bereiche können jedoch auch entfallen, sodass die Zuführleitungen 4 und 5 ausgehend von der Sammelleitung 3 einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, insbesondere über mindestens 500 %, mindestens 750 % oder mindestens 1000 % ihres jeweiligen Durchmessers hinweg. Liegen die Bereiche 6 und 7 vor, so weisen vorzugsweise die Zuführleitungen 4 und 5 ausgehend von den Bereichen 6 und 7 den gleichbleibenden Querschnitt auf über die genannte Erstreckung auf.
Es ist deutlich zu erkennen, dass die Zuführleitungen 4 und 5 auf gegenüberliegenden Seiten der Sammelleitung 3 vorliegen, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten einer gedachten Ebene, welche eine Längsmittelachse 8 der Sammelleitung 3 vollständig in sich aufnimmt. Längsmittelachsen 9 und 10 der Zuführleitungen 4 und 5 schneiden die Längsmittelachse 8 der Sammelleitung 3, insbesondere stehen sie senkrecht auf ihr. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Zuführleitungen 4 und 5 identisch ausgestaltet sind, insbesondere identische Querschnitte aufweisen. Die Sammelleitung 3 weist hingegen größere Querschnittsabmessungen auf als die Zuführleitungen 4 und 5.
Während eines Betriebs der strömungstechnische Einrichtung 1 strömt zumindest zeitweise Fluid durch beide Zuführleitungen 4 und 5 in Richtung der Sammelleitung 3 und in diese ein. Die Fluidströme, welche in den Zuführleitungen 4 und 5 vorliegen, werden also in der Sammelleitung 3 zu einem Fluidstrom zusammengefasst. Um Turbulenzen zu vermeiden und somit ein möglichst verlustarmes Einströmen der Fluidströme aus den Zuführleitungen 4 und 5 in die Sammelleitung 3 zu erzielen, sind die Zuführleitungen 4 und 5 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 8 der Sammelleitung 3 gegeneinander versetzt angeordnet beziehungsweise münden versetzt zueinander in die Sammelleitung 3 ein.
In der ersten Ausführungsform ist ein erster Versatz, in der zweiten Ausführungsform ein zweiter Versatz und in der dritten Ausführungsform ein dritter Versatz vorgesehen, wobei der zweite Versatz größer ist als der erste Versatz und der dritte Versatz größer ist als der zweite Versatz. Beispielsweise beträgt der erste Versatz mindestens 75 % eines Durchmessers einer der Zuführleitungen 4 und 5 und/oder eines Durchmessers der Sammelleitung 3, der zweite Versatz mindestens 150 % eines der genannten Durchmesser und der dritte Versatz mindestens 300 % eines der genannten Durchmesser.
Mit steigendem Versatz zwischen den Zuführleitungen 4 und 5 in axialer Richtung sinkt der Druckverlust über der strömungstechnischen Einrichtung. Besonders bevorzugt beträgt der Versatz zwischen den Zuführleitungen 4 und 5, also der Abstand der Längsmittelachsen 9 und 10 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 8, höchstens 500 %, höchstens 400 % oder höchstens 300 % eines Durchmessers einer der Zuführleitungen 4 und 5 und/oder eines Durchmessers der Sammelleitung 3. Ab einem solchen Versatz kann in Richtung größerer Werte für den Versatz kein niedrigerer Druckverlust erzielt werden, sondern es nimmt lediglich der Platzbedarf für das Fluidverbindungselement 2 zu. Die beschriebenen Ausgestaltungen des Fluidverbindungselements 2 stellen insoweit einen optimalen Kompromiss zwischen Platzbedarf und Druckverlust dar.
BEZUGSZEICHENLISTE:

1: Strömungstechnische Einrichtung
2: Fluidverbindungselement
3: Sammelleitung
4: Zuführleitung
5: Zuführleitung
6: Bereich
7: Bereich
8: Längsmittelachse
9: Längsmittelachse
10: Längsmittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014004133 A1 [0002]

Claims

Fluidverbindungselement (2) für eine strömungstechnische Einrichtung (1), mit einer Sammelleitung (3), in die von gegenüberliegenden Seiten Zuführleitungen (4, 5) über eine jeweilige Mündungsöffnung strömungstechnisch einmünden, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Mittelpunkt der jeweiligen Mündungsöffnung verlaufende Längsmittelachsen (9, 10) der Zuführleitungen (4, 5) eine Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) schneiden und die Mündungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) versetzt zueinander angeordnet sind.
Fluidverbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (3) zumindest zwischen den Mündungsöffnungen durchgehend gerade verläuft und/oder einen konstanten Querschnitt aufweist.
Fluidverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachsen (9, 10) der Zuführleitungen (4, 5) senkrecht auf der Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) stehen.
Fluidverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitungen (4, 5) identische Querschnittsabmessungen aufweisen und/oder im Querschnitt kleiner sind als die Sammelleitung (3).
Fluidverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitungen (4, 5) in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) um mindestens 90° und höchstens 270°, um mindestens 150° und höchstens 210° oder um mindestens 170° und höchstens 190° versetzt zueinander angeordnet sind.
Fluidverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachsen (9, 10) der Zuführleitungen (4, 5) in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) einen Abstand voneinander aufweisen, der mindestens 75 %, mindestens 100 % oder mindestens 150 % eines Durchmessers einer der Zuführleitungen (4, 5) und/oder eines Durchmessers der Sammelleitung (3) entspricht.
Fluidverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (3) auf einer Seite endseitig verschlossen ist, wobei der Verschluss von der nächstliegenden der Zuführleitungen (4, 5) einen Abstand aufweist, der höchstens 50 %, höchstens 30 % oder höchstens 10 % des Durchmessers einer der Zuführleitungen (4, 5) und/oder des Durchmessers der Sammelleitung (3) entspricht.
Fluidverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitungen (4, 5) ausgehend von der Sammelleitung (3) über mindestens 500 %, mindestens 750 % oder mindestens 1.000 % ihres jeweiligen Durchmessers einen durchgehend geraden Verlauf aufweisen.
Fluidverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (3) und die Zuführleitungen (4, 5) zumindest bereichsweise einstückig und materialeinheitlich ausgestaltet sind.
Strömungstechnische Einrichtung (1), mit einem Fluidverbindungselement (2), insbesondere einem Fluidverbindungselement (2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluidverbindungselement (2) über eine Sammelleitung (3) verfügt, in die von gegenüberliegenden Seiten Zuführleitungen (4, 5) über eine jeweilige Mündungsöffnung strömungstechnisch einmünden, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Mittelpunkt der jeweiligen Mündungsöffnung verlaufende Längsmittelachsen (9, 10) der Zuführleitungen (4, 5) eine Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) schneiden und die Mündungsöffnungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse (8) der Sammelleitung (3) versetzt zueinander angeordnet sind.