DE9206937U1 - Waschwasser-Wärmetauscher aus Kunststoffrohren für die Anwendung in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Waschwasser-Wärmetauscher aus Kunststoffrohren für die Anwendung in Kraftfahrzeugen

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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/062Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits

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Description

IhrZeichen Ihr Schreiben vom UnsereZeichen Datum
101/92-337 25.03.1992 Sch/ew
Waschwasser-Wärmetauscher aus Kunststoffrohren für die Anwendung in Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft einen Waschwasser-Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem thermoplastischen Kunststoffrohr mit einem wendeiförmigen Bereich als Vorlaufleitung und einem thermoplastischen Kunststoffrohr als Rücklaufleitung.
Waschwasser-Wärmetauscher, wie sie heute in der Automobilindustrie Anwendung finden, haben den Zweck, das Auftauen von eingefrorenen Wasservorratsbehältern zu beschleunigen, sodaß verschmutzte Windschutzscheiben und Scheinwerfer möglichst schnell wieder zu reinigen sind. Die Waschwasser-Wärmetauscher bestehen aus einer Vorlaufleitung, die einen kreisrunden wendeiförmigen Bereich aufweist, einem Thermostatventil und einer Rücklaufleitung, die ebenfalls einen wendeiförmigen Bereich haben kann. Das Thermostatventil schließt oberhalb einer bestimmten Temperatur und unterbricht damit den Wärmekreislauf, sodaß sich das Waschwasser im Behälter nicht übermäßig erhitzen kann. Die Gründe hierfür sind einerseits das Vermeiden von Verletzungsgefahren, durch Verbrennung für den Menschen, andererseits wird ge-
101/92-337 Sch/ew Blatt 2 Datum 25.03.1992
währleistet, daß das Behältermaterial nicht geschädigt werden kann. Als Material für das Vor- und Rücklaufrohr wird eine spezielle Edelstahllegierung eingesetzt, da nur so die Beständigkeit gegen heißes Wasser mit Glykol-Anteilen und gegen die verschiedenartigen Zusätze des Waschwassers wie z. B. Frostschutz- und Scheibenwaschmittel gegeben ist. Dadurch ergibt sich ein sehr hoher Preis des Wärmetauschers. Weitere gravierende Nachteile dieser Ausführung sind Schwierigkeiten bei der Montage in den Behälter sowie ein unangemessen hohes Gewicht.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Erfüllt wird diese Forderung durch eine Ausführung, bei der das Vor- und Rücklaufrohr aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen. Dadurch ergibt sich zum einen eine Gewichtsersparnis von über 500 %, andererseits läßt sich ein solcher Waschwasser-Wärmetauscher aufgrund der Flexibilität des thermoplastischen Kunststoffmaterials problemlos montieren. Die Beständigkeit gegen die in Frage kommenden Medien wird durch die geeignete Materialwahl sichergestellt. Die Möglichkeiten dazu sind z. B. Polyamid und Polyamid 12 sowie Kunststoffe auf polyolefinischer Basis wie Polyethylen und Polypropylen. Eine weitere Ausführungsart besteht in der Verwendung von Mehrschichtrohren, bei denen die Funktionen Beständigkeit gegen das Durchflußmedium und Beständigkeit gegen das Umgebungsmedium gesplittet werden können. Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, daß eine Schicht eines Mehrschichtrohres aus einem metallischen Werkstoff wie z. B. Aluminium besteht. Die gegenüber einer Edelstahlvariante schlechteren Wärmeleitfahigkeits- bzw. Wärmeübergangswerte sind durch eine Anzahl verschiedener Möglichkeiten zu verbessern. Zum einem können dem Rohmaterial Zuschlagstoff wie z. b. Graphit, Ruß usw. zugemischt werden.
101/92-337 Sch/ew Blatt J Datum 25.03.92
Weiterhin wird die Forderung nach einer möglichst kurzen Auftauzeit durch geeignete konstruktive Maßnahmen erfüllt. Diese sind im einzelnen:
- eine Vergrößerung des Wendeldurchmessers, bzw. des Durchmesserverhältnisses Wendeldurchmesser D zu Rohrdurchmesser d,
- ein Anbringen einer zweiten Wendel im Bereich der Spritzwasserpumpe, um diese schnell frei zu tauen,
- ein Ausbilden als Doppelrohrleitung, d. h. das Vor- und Rücklaufrohr längs einer Mantellinie stoffschlüssig verbunden sind, welches eine besonders platzsparende Variante ergibt,
- ein Ausbilden einer eliptischen, polygonen oder ähnlichen stetigen Form der Wendel mit dem Ergebnis, daß die Wärme in einem optimalen Bereich des Vorratsbehälters übertragen wird ,
- ein Verlegen der Rücklaufleitung innerhalb des Wendelbereiches der Vorlaufleitung mit dem Ziel, die Wärmeübertragung der Rücklaufleitung optimal zu nutzen.
Bei der Zusammenfassung der aufgeführten Maßnahmen ergibt sich ein geometrisch komplexes Teil, wie es in einer Edelstahlausführung nicht herstellbar ist.
Blatt
Datum
» .1:0.1/92-337 Sch/ew 25.03.92
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Figur 1: Das Funktionsschema eines Waschwasser-Wärmetauschers
Figur 2: Einige ausgewählte LeltungsVarianten , bei denen Vor- und Rücklaufrohr einzelne Komponenten darstellen .
Figuren
3 und 4:
Bevorzugte Losungsvarianten , bei denen Vor- und Rücklaufrohr einzelne Komponenten darstellen .
Figur 5: Einige ausgewählte LeitungsVarianten, bei denen Vor- und Rück laufrohr in Teilbereichen einen st offschlüssigen Verbund aufweisen.
In Figur 1 ist der Waschwasser-Wärmetauscher (1), bestehend aus einer Vorlaufleitung aus thermoplastischem Kunststoff (2), einer Rucklauf leitung aus thermoplastischem Kunststoff (3) und einem 2/2-Wege-Thermostatventil (4) in einem Waschwasserbehälter (10) integriert, wobei die Vorlaufleitung (2) zwei wendeiförmige Einrichtungen (5) und (6) aufweist, von denen die untenliegende wendeiförmige Einrichtung (6) um das Ansaugrohr (8) der Spritzwasserpumpe (7) angebracht ist.
Die Vorlaufleitung aus thermoplastischem Kunststoff (2) und die Rücklaufleitung aus thermoplastischem Kunststoff (3) sind über Anschlußleitungen (11) mit dem hier als Block dargestelltem Kühlwasserkreislauf (9) verbunden.
>" ,-" ' ; ; '"":, " '-'I 101/92-337 --:'"' ~:'-! '-' -'■'' ■'·= Sch/ew Blatt 5 Datum 25.03.92
Einige ausgewählte Leitungsvarianten (A bis K) mit den einzelnen Komponenten Vorlaufleitung aus thermoplastischem Kunststoff (2) und Rücklaufleitung aus thermoplastischem Kunststoff (3) sind in Figur 2 dargestellt. In den Abbildungen 2 A, 2 B, 2 E, 2 F und 2 G weisen die Vor- (2) und/oder Rücklaufleitung (3) eine wendeiförmige Einrichtung (5) auf, wobei Vor- (2) und Rücklaufleitung (3) bei 2 A, 2 B und 2 E getrennt voneinander verlaufen, während Vor- (2) oder Rücklaufleitung (3) bei 2 F und 2 G durch die Wendelhauptachse der jeweiligen mit einer wendeiförmigen Einrichtung (5) versehenen Vor- (2) oder Rücklaufleitung (3) verläuft. In den Abbildungen 2 C, 2 D, 2 H, 2 I, 2 J, und 2 K besitzen die Vor- (2) und/oder Rücklaufleitungen (3) neben einer ersten wendeiförmigen Einrichtung (5) noch eine hydraulisch hintergeschaltete wendeiförmige Einrichtung (6), wobei die Vor- (2) und Rücklaufleitung (3) bei 2 C und 2 D getrennt voneinander verlaufen und bei 2 H bis 2 K die Vor- (2) und Rücklaufleitung (3) durch die Wendelhauptachse einer der Wendeln der jeweiligen mit zwei hydraulisch hintergeschalteten wendeiförmigen Einrichtungen (5) und (6) versehenen Vor- (2) oder Rücklaufleitung (3) verläuft.
Figur 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung, ählich Figur 2 F, bei der die Rücklaufleitung (3) durch die Wendelhauptachse der Vorlaufleitung (2) verläuft, mit dem Ergebnis einer optimalen Ausnutzung von Vor- (2) und Rücklaufleitung (3) und dem Anschluß beider Leitungen an ein hier nicht vorgestelltes Thermostatventil (12).
Eine bevorzugte Ausführungsform zeigt Figur 4, wobei die Rücklaufleitung (3) durch die Wendelhauptachse der mit einer kegelig wendeiförmigen Leitungsführung (13) versehenen Vorlaufleitung (1) verläuft und einen Anschluß an ein nicht dargestelltes Thermostatventil (12) besitzt.
SI
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Blatt 6 Datum 25.03.92
Weitere erfindungsgemäße Ausführungen sind in Figur 5 dargestellt. Hierbei sind Vor- (2) und Rücklaufleitung (3) teilweise längs einer Mantellinie stoffschlüssig verbunden, wobei Vor- (2) und Rücklaufleitung (3) eine oder mehrere wendeiförmige Einrichtungen (5) und (6) aufweisen.
Der Außendurchmesser der ersten wendeiförmigen Einrichtung (5) ist Dl, der Außendurchmesser der zweiten wendeiförmigen Einrichtung ist D2 und der Rohraußendurchmesser ist dl. Die Steigungshöhe ist der Abstand zweier benachbarter Teilbereiche innerhalb der wendeiförmigen Einrichtungen (5, 6, 13).

Claims (13)

Schutzansprüche
1. Waschwasser-Wärmetauscher bestehend aus einer Vorlaufleitung mit einem Rohr, das in einem Waschwasserbehältnis eine symmetrische Wendel aufweist und einer Rücklaufleitung mit einem gestreckten Rohr, die beide an ein 2/2-Wege-Thermoventil angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rohre (2) je aus einem mindestens einschichtigem Kunststoff material bestehen, wobei das Vorlauf- (2) und/oder Rücklaufrohr (3) mindestens eine konstant und/oder kegelig wendeiförmige Leitungsführung (5, 6, 13) besitzen.
2. Waschwasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß
beide Rohre (2, 3) aus gefülltem oder ungefülltem Polyamid oder Polyamid 12 bestehen.
3. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 2.
dadurch gekennzeichnet, daß
beide Rohre (2, 3) aus einem gefülltem oder ungefülltem thermoplastischen Kunststoff auf Polyolefin-Basis bestehen.
4. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 3.
dadurch gekennzeichnet, daß
Vorlauf- (2) und/oder Rücklaufrohr (3) ein Mehrschichtrohr darstellen.
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5. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 4.
dadurch gekennzeichnet, daß
Vorlauf- (2) und/oder Rücklaufrohr (3) ein Mehrschichtrohr darstellen und eine der Schichten aus einem metallischen Material besteht.
6. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 5.
dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorlauf- (2) und/oder Rücklaufrohr (3) stoffschlüssig längs einer Mantellinie verbunden sind.
7. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 6.
dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorlauf- (2) und/oder Rücklaufrohr (3) neben einer ersten wendeiförmigen Einrichtung (5) noch eine oder mehrere weitere hydraulisch hintergeschaltete wendeiförmige Einrichtungen (6) aufweisen.
8. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 7.
dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorlauf- (2) und das Rücklaufrohr (3) je mit einer parallelen Achse der ersten Wendel wendelförmig ausgeformt sind .
9. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 8.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wendeln (5, 6, 13) der Rohre aus einer kreisförmigen elliptischen oder ähnlichen stetigen geometrischen Form bestehen.
/ / &igr; I "'".; '■■'- 101/92-337 Blatt 3 Datum 25.03.92
10. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 9.
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Wendel (5) ein Durchmesserverhältnis von Dl/d2 > 5, bezogen auf den maximalen Hauptdurchmesser der ersten Wendel (5) hat, die auch in der Steigungshöhe variabel sein kann.
11. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bist 10
dadurch gekennzeichnet, daß
die Achse des Rücklaufrohres (3) parallel zur Hauptachse der ersten Wendel (5) des Vorlaufrohres (2) angeordnet ist.
12. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 11.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Achse des Rücklaufrohres (3) außerhalb oder innerhalb der Wendelhauptachse angeordnet ist.
13. Waschwasser-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1. bis 12.
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite oder weitere Wendeln (6) ein Durchmesserverhältnis von 3 < D2/dl < 4, bezogen auf den Hauptdurchmesser, der entsprechenden Wendel aufweist und die Windungszahl 1 < i < 3 ist.
DE9206937U 1992-05-22 1992-05-22 Waschwasser-Wärmetauscher aus Kunststoffrohren für die Anwendung in Kraftfahrzeugen Expired - Lifetime DE9206937U1 (de)

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Citations (9)

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