DE202011052417U1

DE202011052417U1 - Abschnitt einer gasdurchströmten Rohrleitung

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Publication number: DE202011052417U1
Application number: DE201120052417
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-02-28
Anticipated expiration: 2021-12-22

Abstract

Abschnitt (1) einer gasdurchströmten Rohrleitung, mit – einem Außenrohr (2), – einem Zentralrohr (3), – und mehreren Nebenrohren (4), wobei das Zentralrohr (3) axial innerhalb des Außenrohrs (2) angeordnet ist und die Nebenrohre (4) – jeweils achsparallel innerhalb des Außenrohrs (2) angeordnet sind, – jeweils einen geringeren Durchmesser aufweisen als das Zentralrohr (3), – zirkumferent um das Zentralrohr (3) herum verteilt angeordnet sind, – und radial innen an das Zentralrohr (3) und radial außen an das Außenrohr (2) grenzen.

Description

Rohrleitungen, die von einem Gas durchströmt sind, sind beispielsweise im Bereich der Klima- und Lüftungstechnik gebräuchlich sowie im Bereich der Automobiltechnik, dort insbesondere was die Zuführung von Luft zum Verbrennungsmotor oder die Auspuffleitung zum Abführen der verbrannten Abgase aus dem Verbrennungsmotor betrifft. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, den durch die Rohrleitung strömenden Gasstrom zu beschleunigen. Bezogen auf das Anwendungsgebiet im Automobilbau, dort insbesondere zur Ver- und Entsorgung der Gase eines Verbrennungsmotors können möglichst hohe Luftgeschwindigkeiten die Funktionsweise des Verbrennungsmotors begünstigen, indem die Füllung eines Verbrennungsraums bei entsprechend hoher Luftgeschwindigkeit schneller erfolgen kann und andererseits der Abtransport verbrannter Gase durch möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeiten der Abgase ebenfalls den Gasdurchsatz durch den Verbrennungsmotor und dementsprechend die Wirkungsweise des Verbrennungsmotors positiv beeinflussen kann.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von Gas durchströmte Rohrleitung dahingehend zu verbessern, dass mit möglichst einfachen apparativen Mitteln die Gasströmung innerhalb der Rohrleitung möglichst schnell erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Abschnitt einer gasdurchströmten Rohrleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, auf einen bestimmten Abschnitt der Rohrleitung nicht nur die eigentliche Rohrwandung vorzusehen, die hier als Außenrohr bezeichnet werden kann, sondern innerhalb dieser Rohrleitung ein Zentralrohr anzuordnen, welches von mehreren Nebenrohren umgeben ist. Sowohl das Zentralrohr als auch die Nebenrohre erstrecken sich dabei in axialer bzw. achsparalleler Richtung, so dass keine Strömungsumlenkung vorgesehen ist und dementsprechend der die Rohrleitung durchströmende Gasstrom möglichst widerstandsarm strömen kann. Das Zentralrohr weist eine Mittelachse auf, die mit der Mittelachse der Rohrleitung, also der des Außenrohrs, zusammenfällt und um das Zentralrohr herum sind die Nebenrohre angeordnet, so dass das Zentralrohr mithilfe der Nebenrohre innerhalb des Außenrohrs geführt ist.
Wenn nicht sämtliche Rohrquerschnitte des Außenrohrs, des Zentralrohrs sowie der Nebenrohre rechteckig sind, ergeben sich Zwischenräume bzw. Lücken zwischen den Nebenrohren dort, wo die Nebenrohre an das Zentralrohr angrenzen und wo die Nebenrohre an das Außenrohr angrenzen. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass diese Lücken zwischen den Nebenrohren einerseits und dem Zentralrohr bzw. der Außenwand andererseits ebenfalls gasdurchlässig sind, wie das Zentralrohr und die Nebenrohre selbst, so dass die Gasströmung innerhalb der Rohrleitung möglichst widerstandsarm strömen kann.
Das Außenrohr und das Zentralrohr können jeweils vorteilhaft einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, da sich ein derartiger Querschnitt für viele Strömungsanwendungen als optimal herausgestellt hat. In diesem Fall weisen die Nebenrohre, die zwischen dem Außenrohr und dem Zentralrohr angeordnet sind, jeweils einen nierenförmigen Querschnitt auf, d. h., die Nebenrohre liegen dem Zentralrohr, im Querschnitt gesehen, nicht punktförmig, sondern linienförmig an, und ebenfalls dem Außenrohr. Herstellungstechnisch wird dies auf einfache Weise dadurch ermöglicht, dass in das Außenrohr das Zentralrohr sowie die zunächst kreisförmigen Nebenrohre eingepresst werden. Beim Einpressen verformen sich die Nebenrohre und nehmen automatisch den nierenförmigen Querschnitt an. Für viele Anwendungsfälle ist allein durch die resultierende Klemmkraft eine zuverlässige Fixierung des Zentralrohrs sowie der Nebenrohre im Außenrohr gesichert, so dass eine schnelle, unkomplizierte und wirtschaftliche Fertigung des Rohrleitungsabschnitts möglich ist. Bei Anwendungsfällen, die stärkeren Vibrationen ausgesetzt sind, kann beispielsweise eine zusätzliche Sicherung der Zentral- und Nebenrohre innerhalb des Außenrohrs dadurch erfolgen, dass die einzelnen Rohre miteinander punktuell verlötet, verschweißt oder verklebt werden oder indem eine vollflächige Verlötung bzw. Verklebung erfolgt, indem der zunächst durch das erwähnte Verpressen hergestellte Rohrleitungsabschnitt in ein Lötbad oder Klebstoffbad eingetaucht wird, und zwar entweder an nur einem oder an beiden seiner beiden Stirnenden, oder indem der gesamte Abschnitt eingetaucht wird, so dass nicht nur über die Querschnittsfläche hinweg eine vollflächige Verklebung bzw. Verlötung erfolgt, sondern tatsächlich über den gesamten Körper des Rohrleitungsabschnitts hinweg eine vollflächige Verklebung bzw. Verlötung erfolgt, die dann auch als Oberflächenschutz dienen kann je nachdem, welche Werkstoffe für die einzelnen Außen-, Zentral- oder Nebenrohre verwendet sind.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass sich die Wandstärke des Zentralrohrs und/oder der Nebenrohre am Gaseintrittsende verjüngt. Dies kann beispielsweise in einfacher und wirtschaftlicher Herstellungsweise dadurch erfolgen, dass die Wand des Zentralrohrs bzw. der Nebenrohre an ihrem eintrittsseitigen Ende angefast ist.
Um einerseits den gewünschten Beschleunigungseffekt der Gasströmung zu erzielen und andererseits eine Behinderung der Luftströmung durch einen zu langen Rohrleitungsabschnitt mit zu geringen Leitungsquerschnitten zu vermeiden, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Zentralrohrs etwa halb so groß ist wie der Außendurchmesser des Außenrohrs, beispielsweise das 0,35fache bis 0,7fache des Außenrohr-Außendurchmessers beträgt. Das Gleiche gilt für das Durchmesserverhältnis der Nebenrohre zum Zentralrohr: Auch hier kann der Außendurchmesser der Nebenrohre vorteilhaft etwa halb so groß sein wie der Außendurchmesser des Zentralrohrs, also beispielsweise das 0,35fache bis 0,7fache des Zentralrohr-Außendurchmessers betragen.
Die Länge des vorschlagsgemäß ausgestalteten Rohrleitungsabschnitts kann etwa gleich groß oder etwas kürzer sein als der – Außendurchmesser des Außenrohrs. Beispielsweise kann die Länge des Rohrleitungsabschnitts das 0,7fache bis 1,5fache des Außenrohr-Außendurchmessers betragen.
In auch bereits bestehende Rohrleitungen kann der vorschlagsgemäß ausgestaltete Rohrleitungsabschnitt vorteilhaft auf einfache Weise dadurch eingesetzt werden, dass dieser Abschnitt als Rohreinsatz ausgestaltet ist und mittels zweier Muffenstücke zwischen zwei Rohrleitungsstücke der übrigen Rohrleitung eingesetzt werden kann. Eine strömungstechnisch vorteilhafte Anbindung des vorschlagsgemäß ausgestalteten Abschnitts an die übrige Rohrleitung kann vorteilhaft dadurch erfolgen, dass das Außenrohr des vorschlagsgemäßen Abschnitts den gleichen Innendurchmesser aufweist wie die beiden eintritts- und austrittsseitig an den Abschnitt angrenzenden Rohrleitungsstücke der übrigen Rohrleitung.
Im Idealfall weist der vorschlagsgemäße Rohrleitungsabschnitt sowohl dieselbe Rohrgeometrie auf, also beispielsweise kreisrund, wenn er in eine kreisrunde Rohrleitung eingesetzt werden soll bzw. eckig, wenn er in eine eckige Rohrleitung eingesetzt werden soll und darüber hinaus auch die gleichen Abmessungen, also den gleichen Innendurchmesser, den das Außenrohr des vorschlagsgemäßen Rohrleitungsabschnitts aufweist und der dem Innendurchmesser der beiden angrenzenden Rohrleitungsstücke gleicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend näher erläutert.
Dabei ist mit 1 insgesamt ein Abschnitt einer gasdurchströmten Rohrleitung bezeichnet, der ein Außenrohr 2, ein Zentralrohr 3 und eine Vielzahl von Nebenrohren 4 aufweist. Das Außenrohr 2 und das Zentralrohr 3 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf, während die Nebenrohre 4 einen nierenförmigen Querschnitt aufweisen und sowohl dem Zentralrohr 3 als auch dem Außenrohr 2 über einen Abschnitt ihrer Umfangslänge jeweils flächig anliegen.
Das Zentralrohr 3 ist axial im Außenrohr 2 angeordnet, und die Nebenrohre 4 sind zirkumferent um das Zentralrohr 3 herum verteilt angeordnet und achsparallel zur Mittelachse des Außenrohrs 2 bzw. des Zentralrohrs 3 ausgerichtet.
Das Zentralrohr 3 weist an seinem aus der Zeichnung erkennbaren vorderen Ende was als Eintrittsseite bzw. Eintrittsöffnung für die heranströmende Gasströmung vorgesehen ist, eine Fase 5 auf, so dass sich die Wandstärke des Zentralrohrs 3 erst allmählich in Strömungsrichtung des Gases auf ihre maximale Materialstärke verbreitert.
Auch die Nebenrohre 4 sind mit derartigen Fasen 5 versehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Außendurchmesser des Außenrohrs 2 rein beispielhaft 80 mm, während der Außendurchmesser des Zentralrohrs 42 mm beträgt und der Außendurchmesser der Nebenrohre 4 ursprünglich 20 mm betrug, dadurch, dass das Zentralrohr 3 mitsamt den Nebenrohren 4 in das Außenrohr 2 eingepresst worden sind, haben sich die Nebenrohre 4 zu der nierenförmigen Querschnittsform verformt, so dass das Zentralrohr 3 sowie die Nebenrohre 4 durch diese Presspassung im Außenrohr 2 gehalten sind.
Bei einer Anwendung im Automobilbereich, insbesondere zur Zuführung einer Gasströmung zu einem Verbrennungsmotor, kann dem dargestellten Abschnitt 1 einer gasdurchströmten Rohrleitung ein Lüftermotor vorgeschaltet sein, der bei einer Betriebsspannung von etwa 12 V und einer Stromaufnahme von etwa 4 A eine Leistung von etwa 50 W aufweist. Die durch diesen Lüftermotor geförderte Luftmenge wird mithilfe des dargestellten Abschnitts 1 erheblich beschleunigt, so dass die Arbeitsweise des Verbrennungsmotors entsprechend unterstützt und verbessert wird.
Zwischen den Nebenrohren 4 einerseits und den daran angrenzenden Außen- bzw. Zentralrohren 2 und 3 andererseits sind Lücken 6 ersichtlich, die über die gesamte Länge des Abschnitts 1 offen sind, so dass auch hierdurch der Gasdurchsatz durch den Abschnitt 1 möglichst widerstandsarm ermöglicht ist.

Claims

Abschnitt (1) einer gasdurchströmten Rohrleitung, mit – einem Außenrohr (2), – einem Zentralrohr (3), – und mehreren Nebenrohren (4), wobei das Zentralrohr (3) axial innerhalb des Außenrohrs (2) angeordnet ist und die Nebenrohre (4) – jeweils achsparallel innerhalb des Außenrohrs (2) angeordnet sind, – jeweils einen geringeren Durchmesser aufweisen als das Zentralrohr (3), – zirkumferent um das Zentralrohr (3) herum verteilt angeordnet sind, – und radial innen an das Zentralrohr (3) und radial außen an das Außenrohr (2) grenzen.
Abschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Lücken (6), die zwischen den Nebenrohren (4) einerseits sowie dem Zentralrohr (3) und dem Außenrohr (2) andererseits vorgesehen sind, einen freien, gasdurchlässigen Querschnitt aufweisen.
Abschnitt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (2) und das Zentralrohr (3) jeweils einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und die Nebenrohre (4) jeweils einen nierenförmigen Querschnitt aufweisen.
Abschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandstärke des Zentralrohrs (2) und/oder der Nebenrohre (4) zu deren eintrittsseitigem Ende verjüngt.
Abschnitt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Zentralrohrs (3) und/oder der Nebenrohre (4) an ihrem eintrittsseitigen Ende eine Fase (5) aufweist.
Abschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Zentralrohrs (3) halb so groß ist wie der Außendurchmesser des Außenrohrs (2).
Abschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Nebenrohre (4) halb so groß ist wie der Außendurchmesser des Zentralrohrs (3).
Abschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Abschnitts (1) das 0,7-fache bis 1,5-fache des Außendurchmessers des Außenrohrs (2) beträgt.
Abschnitt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (1) als Rohreinsatz ausgestaltet ist und mittels zweier Muffenstücke zwischen zwei Rohrleitungsstücke einsetzbar ist.
Abschnitt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (2) den gleichen Innendurchmesser wie die zwei Rohrleitungsstücke aufweist.