EP3959462A1 - Fluidleitung mit einem wellenformabschnitt - Google Patents

Fluidleitung mit einem wellenformabschnitt

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Publication number
EP3959462A1
EP3959462A1 EP20720806.7A EP20720806A EP3959462A1 EP 3959462 A1 EP3959462 A1 EP 3959462A1 EP 20720806 A EP20720806 A EP 20720806A EP 3959462 A1 EP3959462 A1 EP 3959462A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid line
longitudinal axis
distance
wave
circumferential direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20720806.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Kintea
Gerrit Von Breitenbach
Stephan Senftleben
Christian Sakowski
Sven Schwäblein
David Schoumacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Norma Germany GmbH
Original Assignee
Norma Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Norma Germany GmbH filed Critical Norma Germany GmbH
Publication of EP3959462A1 publication Critical patent/EP3959462A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/11—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with corrugated wall
    • F16L11/111—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with corrugated wall with homogeneous wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/14—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics
    • F16L11/15—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics corrugated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L51/00—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines
    • F16L51/02—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube
    • F16L51/025—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube with several corrugations

Definitions

  • the invention relates to a fluid line with a waveform section according to the preamble of claim 1.
  • the pressure drop in the system is critical and must be as low as possible.
  • the weight should be reduced and the lines should be designed to be flexible in order to compensate for relative movements between the connection points and to enable simple assembly. Rubber hoses are often used under conditions that offer high flexibility and low pressure losses. However, they are rather heavy and expensive.
  • Extruded plastic raw materials are significantly lighter and cheaper. They are typically either smooth, wavy, or partially wavy. Smooth pipes have low pressure losses, however, they are relatively stiff, while corrugated hoses have a flexibility that is comparable to that of rubber. However, the gain in flexibility comes at the expense of significantly increased pressure losses.
  • the pressure losses can be favored by the wave shape, since a fluid flowing over a wave shape cannot follow the waves. This leads to increased friction and swirling of the fluid flow on the wall, so that the fluid flow is detached from the wall. The detachment from the wall favors the creation of eddies, which reduce the flow velocity.
  • the object of the invention can therefore be seen to provide a fluid line with a waveform section which further reduces a pressure drop at the waveform section.
  • the waveform section extending at a minimum distance along a longitudinal axis of the fluid line
  • the invention provides that the waveform section has a wave top element which has a varying distance from the longitudinal axis along a circumferential direction extending around the longitudinal axis of the fluid line , wherein the distance comprises a distance profile in the circumferential direction, wherein the distance profile provides a non-circular contour.
  • the invention uses a waveform section with wave crest elements for generating a curve in the fluid line, an optimized curve shape of the fluid line being provided due to the varying distance of the wave crest element from the longitudinal axis along the circumferential direction around the longitudinal axis.
  • the varying spacing of the wave surface element in the circumferential direction has the effect that the flexibility of the waveform section varies along the circumferential direction.
  • a circumferential position of the shaft top element which stood a large distance from the longitudinal axis of the fluid line, causes a high degree of flexibility in this position.
  • a circumferential position of the shaft top element with a small distance from the longitudinal axis causes little flexibility in this position.
  • the flexibility of the waveform section can thus be selected locally by means of the distance to the longitudinal axis so that when a curve is generated in the fluid line at the waveform section, optimized flexibility of the waveform section is provided for each angular position along the circumferential direction around the longitudinal axis. For example, greater flexibility can be provided at the circumferential positions of the corrugated top element that are intended to form the outer radius of the curve than at the circumferential positions of the corrugated top element that form the inner radius.
  • an optimized curve shape can be provided that provides a surface with a minimal wave shape, ie waves with very low amplitude, or a smooth surface on which the generation of eddies in the fluid line on the inner radius of the curve within the fluid line the flow to be reduced. This has the effect of reducing or preventing a pressure drop at the curve of the fluid line generated at the wave-shaped section.
  • the distance between the wave top element can change continuously along the circumferential direction.
  • the flexibility of the waveform section can thus be adapted even more favorably to the curve of the fluid line to be produced, so that a pressure drop is further reduced.
  • the distance in the circumferential direction can change according to a sine function or according to a square of a sine function.
  • the wave top element can extend in the circumferential direction only around a partial circumference of the waveform section.
  • the increased flexibility by means of the corrugated shape can only be provided at the positions where increased flexibility is required for stretching the material.
  • a curve of the fluid line z. B. regularly no increased flexibility is required, so that the waveform can be dispensed with at these positions, which brings about a further reduction in pressure drop.
  • the fluid line can thus have a wave-free wall section which has a smooth surface along the longitudinal axis, the wave-shaped section comprising a first end region and a second end region in the circumferential direction, the wave-free wall section extending between the first and the second end region.
  • the wave-free wall section By providing the wave-free wall section, it can be ensured that a smooth wall surface is present in the interior of the fluid line at the provided inner radius of a curve of the fluid line. This counteracts increased friction in the fluid flow on the inner radius of the curve.
  • the downturn-free wall section In combination with the increased flexibility of the waveform section on the wave crest elements, the downturn-free wall section is subject to only a slight change in length along the longitudinal axis, if at all. Furthermore, the white wall section is not compressed, so that the smooth surface of the wave-free wall section does not have any humps that can be caused regularly by compressing materials. This contributes to a further reduction in the pressure drop in the fluid flow.
  • the wall section free of downtimes can be arranged at a minimum distance from the longitudinal axis.
  • the wave-free wall section thus has the same distance from the longitudinal axis as the other sections of the fluid line that adjoin the wave-shaped section.
  • the wave top element can have a maximum distance from the longitudinal axis, a position of the maximum distance in the circumferential direction being arranged diametrically opposite a position of the waveform section which has the minimum distance from the longitudinal axis.
  • a circumferential position with maximum flexibility and a circumferential position with minimal flexibility are thus diametrically opposite one another in the circumferential direction.
  • the circumferential position with the maximum distance to the longitudinal axis and the order starting position with the minimum distance to the longitudinal axis little to no deformation.
  • the stand from the shaft-free wall section can be constant to the longitudinal axis in the circumferential direction. This causes an optimally designed wall surface on the inner radius of the curve, which further reduces eddies and thus a pressure drop.
  • the wall section free from space can have a neutral fiber of the fluid line.
  • the space-free wall section can sweep over an angle in the circumferential direction in the range between 0 ° and 180 °, preferably between 0 ° and 120 °, more preferably between 0 ° and 80 °.
  • the fluid line can have at least one wave-free line section which extends away from the wave-shaped section along the longitudinal axis.
  • the waveform section can thus be arranged in a targeted manner on a curve provided between wave-free line sections.
  • the wave shape section can further have a plurality of wave crest elements, with a wave valley element being arranged between each two wave crest elements, which is arranged at the minimum distance from the longitudinal axis.
  • the number of wave top elements in the waveform section can be adapted to the extension length or the bending angle of the curve provided. The larger the bending angle of the intended curve, the more wave crest elements can be used.
  • the fluid conduit may have a curve in which the waveform section is arranged.
  • the wave top element can be arranged on an outer radius of the curve.
  • the waveform section can have the minimum spacing on an inner radius of the curve over its entire extent along the longitudinal axis.
  • FIG. 1a, b are sectional drawings of a schematic representation of a fluid line with a waveform section
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a fluid line with a curved one
  • FIG. 3 shows a diagram with exemplary courses of the varying distance along the circumferential direction.
  • a fluid line is shown schematically in FIG. 1 a and is designated in its entirety by the reference symbol 10.
  • Figure 1a shows a schematic representation of the fluid line 10 in a side view.
  • the fluid line 10 extends in the horizontal direction along the longitudinal axis 16 and can be formed from an extruded plastic material.
  • the fluid line 10 further comprises a waveform section 12 which extends at least at a minimum distance 14 from the longitudinal axis 16 along the longitudinal axis 16 of the fluid line 10.
  • the Wellenformab section 12 is arranged between two line sections 28 which have no wave shape. Rather, the line sections 28 have a smooth wall.
  • the Wel lenformabites 12 is arranged at a position at which a curve is to be made in the fluid line 10 ago.
  • the wave-shaped section 12 has at least partially a wave-shaped wall section which has at least one wave crest element 18 which extends between a maximum distance 24 from the longitudinal axis 16 and the minimum distance 14 from the longitudinal axis 16.
  • the corrugated section 12 comprises a plurality of corrugation crest elements 18, which are separated from one another by corrugation valley elements 34.
  • a wave trough element 34 is arranged at a minimum distance 14 from the longitudinal axis 16.
  • the number of wave top elements 18 in the waveform section 12 can be adapted to the extension length or the bending angle of the curve before seen. The greater the bending angle of the curve provided, the more wave crest elements 18 can be used.
  • the at least one shaft top element 18 extends according to FIG.
  • FIG. 1 b shows a view of the fluid line 10 along the longitudinal axis 16.
  • the illustration of the fluid line 10 corresponds to a section along the line AA from FIG. 1 a, the longitudinal axis 16 being arranged orthogonally to the cutting surface.
  • the corrugated top element 18 has a varying distance 22 from the longitudinal axis 16. That is, if the corrugated top element 18 is followed along the circumferential direction 20, the distance 22 of the corrugated top element 18 to the longitudinal axis 16 changes. Different angular positions of the wave top element 18 along the circumferential direction 20, which can also be called circumferential positions here, have different distances 22 to the longitudinal axis 16.
  • the shaft top element 18 is designed to be differently flexible at the different circumferential positions.
  • the local flexibility of the wave top element 18 can therewith be adapted in such a way that it corresponds to the local flexibility required to generate a curve in the fluid line 10. Areas that are intended to form an outer radius of the curve, wei sen thereby to increased flexibility in that the distance 22 in these areas are increased up to the maximum distance 24. The remaining areas, in which an inner radius of the curve is to be formed, have smaller or no increased distances 22 at their circumferential positions.
  • the wave crest element 18 comprises a first circumferential position at which the wave crest element 18 has the maximum distance 24 from the longitudinal axis 16.
  • the first circumferential position is diametrically opposed to a further circumferential position at which the Wellenbergele element 18 has the minimum distance 14 from the longitudinal axis 16.
  • the corrugated top element 18 extends in the circumferential direction 20 by only a part of the circumference of the corrugated section 12.
  • the corrugated top element 18 comprises a first end area 30 and a second end area 32.
  • the varying distance 22 decreases at the two end areas 30, 32 of the corrugated top element 18 proceeding from the maximum distance 24 in the circumferential direction 20 so far that it corresponds to the minimum distance 14 at a circumferential position outside the Wel lenbergelements 18. Consequently, the varying stood 22 between the two end regions 30, 32 up to the maximum distance 24 continuously Lich.
  • a circumferential position with maximum flexibility and a circumferential position with minimal flexibility are thus diametrically opposite one another in circumferential direction 20.
  • the two end regions 30, 32 are connected to one another in the circumferential direction 20 outside the Wellenbergele element 18 in the waveform section 12 by a wave-free wall section 26, which can also be referred to as a smooth region.
  • the wave-free Wandab section 26 has a smooth wall which has no waves in a direction along the longitudinal axis 16 and in the circumferential direction 20, but rather is smooth. Furthermore, the wave-free wall section 26 is arranged at a minimum distance 14 from the longitudinal axis 16. Furthermore, the distance between the wave-free wall section 26 and the longitudinal axis 16 can be constant over its entire surface.
  • FIG. 2 shows the fluid line 10 in which the waveform section 12 is bent and provides a curve 36 in the fluid line 10.
  • the curve 36 has an outer radius 38 and an inner radius 40.
  • the wave top elements 18 with the intervening wave valley elements 34 extend in the circumferential direction 20 over the region of the curve 36 which is arranged on the outer radius 38.
  • the multitude of corrugated mountain elements 18 are arranged alternately with the corrugated valley elements 34 and form the wave shape of the waveform section 12 along the longitudinal axis 16.
  • the area around the inner radius 40 of the curve 36 is free of the corrugated mountain elements 18.
  • the material of the fluid line 10 is subject to different stretching depending on the distance 22 of the shaft top element 18. At the inner radius 40 of the curve 36 there is no longer any stretching of the material.
  • the neutral fiber 42 of the fluid line 10 is arranged at this position.
  • the wave-free wall section 26 is neither compressed nor stretched on the neutral fiber 42. In the direction of the wave top elements 18 there is a slight stretching of the wave-free wall section 26, which is facilitated at the beginning of the end regions 30, 32 by increasing the flexibility of the waveform section 12.
  • FIG. 3 shows a diagram 44 that plots the difference between the local distance between a circumferential position of a wave top element 18 and the minimum distance 14 against the circumferential angle in the circumferential direction 20.
  • the difference is based on the maximum difference, i.e. the difference between the maximum distance 24 and the minimum distance 14 normalized.
  • the circumferential angle is shown from 0 ° to 180 °, it being assumed that at a circumferential angle of 180 °, the circumferential position of the shaft top element 18 is arranged at the maximum distance 24.
  • the course of the distance in the circumferential direction 20 provides a non-circular contour.
  • the diagram 44 shows the distance profile in the circumferential direction 20 and in the opposite direction to the circumferential direction 20. That is, the diagram 44 shows only half a rotation around the longitudinal axis in the circumferential direction 20 or against the circumferential direction 20.
  • a first distance course 46 of the wave top element 18 in the circumferential direction 20 is formed si nus-shaped, with the minimum angle between 0 ° and 40 ° distance is present and the sinusoidal curve begins from the angular position 40 °.
  • the white wall section 26 or smooth area covers in the circumferential direction 20 an angle between 0 ° and 180 °, preferably between 0 ° and 120 °, more preferably between 0 ° and 80 °.
  • the maximum of the first distance profile 46 is arranged at the angular position 180 °.
  • a second distance profile 48 has a shape that corresponds to the square of a sine.
  • the second distance profile 48 initially rises less than the first distance profile 46.
  • the slope of the second distance profile 48 is greater than the slope of the first distance profile 46, so that the second distance profile 48 also has the maximum distance 24 at the 180 ° position .
  • the two distance profiles 46, 48 show only examples of the varying distance 22 along the circumferential direction 20 of a corrugation top element 18. Other profiles of the distance are not excluded and can also be used. In particular, in the circumferential direction 20, the angular range of the wave-free wall section 26 or of the wave top element 18 can be made larger or smaller than explained in this exemplary embodiment.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluidleitung (10) mit einem Wellenformabschnitt (12), wobei der Wellenformabschnitt (12) sich mindestens in einem Minimalabstand entlang einer Längsachse (16) der Fluidleitung (10) erstreckt, wobei der Wellenformabschnitt (12) ein Wellenbergelement (18) aufweist, das entlang einer sich um die Längsachse (16) der Fluidleitung (10) erstreckenden Umfangsrichtung (20) einen variierenden Abstand zur Längsachse (16) aufweist, wobei der Abstand einen Abstandsverlauf in Umfangsrichtung (20) umfasst, wobei der Abstandsverlauf eine nicht-kreisförmige Kontur bereitstellt. Mit der Erfindung wird damit eine Fluidleitung (10) mit einem Wellenformabschnitt (12) bereitgestellt, die einen Druckabfall an dem Wellenformabschnitt (12) vermindert.

Description

Fluidleitung mit einem Wellenformabschnitt
Die Erfindung betrifft eine Fluidleitung mit einem Wellenformabschnitt gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Anwendungen in der Automobilindustrie, z.B. für Kühlwasser oder für das Wärmemanage ment von Elektrofahrzeugen, ist der Druckverlust des Systems kritisch und muss so gering wie möglich sein. Gleichzeitig soll das Gewicht reduziert werden und die Leitungen sollen flexibel ausgebildet sein, um Relativbewegungen zwischen den Verbindungspunkten auszugleichen und eine einfache Montage zu ermöglichen. Häufig werden Gummischläuche unter Bedingun gen eingesetzt, die eine hohe Flexibilität und geringe Druckverluste bieten. Sie sind jedoch eher schwer und teuer.
Extrudierte Kunststoff roh re sind deutlich leichter und kostengünstiger. Sie sind typischerweise entweder glatt, gewellt oder teilweise gewellt. Glatte Rohre weisen geringe Druckverluste auf, jedoch sind sie relativ steif, während Wellschläuche eine Flexibilität aufweisen, die mit der von Gummi vergleichbar ist. Allerdings geht der Gewinn der Flexibilität zu Lasten deutlich erhöhter Druckverluste. Die Druckverluste können dabei durch die Wellenform begünstigt werden, da ein über eine Wellenform strömendes Fluid den Wellen nicht folgen kann. Dies führt zu einer erhöh ten Reibung und Verwirbelung der Fluidströmung an der Wand, so dass sich die Fluidströmung von der Wand löst. Die Ablösung von der Wand begünstigt die Entstehung von Wirbeln, die eine Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit bewirken.
Zur Verringerung von Druckverlusten ist es bekannt, Schläuche zu verwenden, die lediglich in Kurvenbereichen eine Wellenform aufweisen, d. h. lediglich in den Bereichen, in denen Flexibili tät benötigt wird. Trotz einem im Vergleich zu Wellschläuchen reduziertem Druckverlust, ist der Druckverlust dieser Schläuche weiter größer als bei Gummischläuchen.
Als Aufgabe der Erfindung kann daher angesehen werden, eine Fluidleitung mit einem Wellen formabschnitt bereitzustellen, die einen Druckabfall an dem Wellenformabschnitt weiter vermin dert.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Aus gestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 13.
Bei einer Fluidleitung mit einem Wellenformabschnitt, wobei der Wellenformabschnitt sich in ei nem Minimalabstand entlang einer Längsachse der Fluidleitung erstreckt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wellenformabschnitt ein Wellenbergelement aufweist, das entlang einer sich um die Längsachse der Fluidleitung erstreckenden Umfangsrichtung einen variierenden Abstand zur Längsachse aufweist, wobei der Abstand einen Abstandsverlauf in Umfangsrich tung umfasst, wobei der Abstandsverlauf eine nicht-kreisförmige Kontur bereitstellt.
Mit der Erfindung wird ein Wellenformabschnitt mit Wellenbergelementen für das Erzeugen ei ner Kurve in der Fluidleitung verwendet, wobei aufgrund des variierenden Abstands des Wellen bergelements zur Längsachse entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse eine optimierte Kurvenform der Fluidleitung bereitgestellt wird. Der variierende Abstand des Wellenbergele ments in Umfangsrichtung bewirkt, dass die Flexibilität des Wellenformabschnitts entlang der Umfangsrichtung variiert. Eine Umfangsposition des Wellenbergelements, die einen großen Ab stand zur Längsachse der Fluidleitung aufweist, bewirkt eine hohe Flexibilität an dieser Position. Eine Umfangsposition des Wellenbergelements mit einem geringen Abstand zur Längsachse bewirkt eine geringe Flexibilität an dieser Position. Damit kann die Flexibilität des Wellenform abschnitts lokal mittels des Abstands zur Längsachse so gewählt werden, dass bei dem Erzeu gen einer Kurve in der Fluidleitung an dem Wellenformabschnitt für jede Winkelposition entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse eine optimierte Flexibilität des Wellenformabschnitts bereitgestellt wird. So kann zum Beispiel an den Umfangspositionen des Wellenbergelements, die vorgesehen sind, den Außenradius der Kurve zu bilden, eine höhere Flexibilität bereitge stellt werden, als an den Umfangspositionen des Wellenbergelements, die den Innenradius bil den. Aufgrund der lokal optimierten Flexibilität des Wellenformabschnitts kann eine optimierte Kurvenform bereitgestellt werden, die an dem Innenradius der Kurve innerhalb der Fluidleitung eine Fläche mit einer minimalen Wellenform, d. h. Wellen mit sehr geringer Amplitude, oder eine glatte Fläche bereitstellt, an der die Erzeugung von Wirbeln in der Strömung reduziert wer den. Dies bewirkt eine Verminderung oder Vermeidung eines Druckabfalls an der an dem Wel lenformabschnitt erzeugten Kurve der Fluidleitung.
Der Abstand des Wellenbergelements kann sich entlang der Umfangsrichtung kontinuierlich än dern.
Damit kann z. B. zwischen den beiden Umfangspositionen die den Außen- und den Innenradius einer Kurve am Wellenformabschnitt bilden sollen, eine kontinuierliche Änderung der Flexibilität bereitgestellt werden, in dem der Abstand kontinuierlich entlang der Umfangsrichtung geändert wird. Damit kann die Flexibilität des Wellenformabschnitts noch günstiger an die herzustellende Kurve der Fluidleitung angepasst werden, so dass ein Druckabfall weiter vermindert wird.
Dabei kann sich der Abstand in Umfangsrichtung gemäß einer Sinus-Funktion oder gemäß ei nem Quadrat einer Sinus-Funktion ändern.
Weiter kann sich das Wellenbergelement in Umfangsrichtung lediglich um einen Teilumfang des Wellenformabschnitts erstrecken.
Mittels der teilweisen Erstreckung des Wellenbergelements um den Umfang kann die erhöhte Flexibilität mittels der Wellenform lediglich an den Positionen bereitgestellt werden, an denen eine erhöhte Flexibilität für eine Streckung des Materials benötigt wird. Am vorgesehenen In nenradius einer Kurve der Fluidleitung wird z. B. regelmäßig keine erhöhte Flexibilität benötigt, so dass an diesen Positionen auf die Wellenform verzichtet werden kann, wodurch eine weitere Verminderung eines Druckabfalls bewirkt wird. Die Fluidleitung kann damit einen wellenfreien Wandabschnitt aufweisen, der entlang der Längsachse eine glatte Oberfläche aufweist, wobei der Wellenformabschnitt in Umfangsrich tung einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich umfasst, wobei sich der wellen freie Wandabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich erstreckt.
Durch das Bereitstellen des wellenfreien Wandabschnitts kann sichergestellt werden, dass am vorgesehenen Innenradius einer Kurve der Fluidleitung eine glatte Wandfläche im Innenraum der Fluidleitung vorliegt. Damit wird einer erhöhten Reibung in der Fluidströmung an dem Innen radius der Kurve entgegengewirkt. In Kombination mit der erhöhten Flexibilität des Wellenform abschnitts an den Wellenbergelementen unterliegt der weilenfreie Wandabschnitt, wenn über haupt, lediglich einer geringen Längenänderung entlang der Längsachse. Weiter wird der wei lenfreie Wandabschnitt damit nicht gestaucht, so dass die glatte Fläche des wellenfreien Wand abschnitts keine Buckel aufweist, die regelmäßig durch Stauchungen von Materialien bewirkt werden können. Dies trägt zu einer weiteren Verminderung des Druckabfalls in der Fluidströ mung bei.
Dabei kann der weilenfreie Wandabschnitt im Minimalabstand zur Längsachse angeordnet sein.
Der wellenfreie Wandabschnitt weist damit den gleichen Abstand zur Längsachse auf, wie die weiteren Abschnitte der Fluidleitung, die sich an den Wellenformabschnitt anschließen.
In einem weiteren Beispiel kann das Wellenbergelement einen Maximalabstand zur Längs achse aufweisen, wobei eine Position des Maximalabstands in Umfangsrichtung diametral ge genüber einer Position des Wellenformabschnitts angeordnet ist, die den Minimalabstand zur Längsachse aufweist.
Damit liegen in Umfangsrichtung eine Umfangsposition mit einer maximalen Flexibilität und ei ner Umfangsposition mit einer minimalen Flexibilität einander diametral gegenüber. Bei dem Er zeugen einer Kurve in der Fluidleitung wird daher auf Grund ihrer lokal höheren Flexibilität vor wiegend die Umfangsposition mit dem Maximalabstand zur Längsachse verformt und die Um fangsposition mit dem Minimalabstand zur Längsachse wenig bis gar nicht verformt. Der Ab stand des wellenfreien Wandabschnitts kann dabei zur Längsachse in Umfangsrichtung kon stant sein. Dies bewirkt eine optimal ausgebildete Wandfläche an dem Innenradius der Kurve, die Wirbel und damit einen Druckabfall weiter vermindert. Weiter kann der weilenfreie Wandabschnitt eine neutrale Faser der Fluidleitung aufweisen.
In dem wellenfreien Wandabschnitt wird damit an der Position der neutralen Faser der Fluidlei tung keine Längenänderung bei dem Erzeugen einer Kurve bewirkt. Weiter bewirkt dies, dass der gesamte wellenfreie Wandabschnitt lediglich einer im Vergleich zu dem Bereich, der das Wellenbergelement aufweist, geringen Längenänderung bei dem Erzeugen einer Kurve unter liegt.
Der weilenfreie Wandabschnitt kann in Umfangsrichtung einen Winkel im Bereich zwischen 0° und 180°, vorzugsweise zwischen 0° und 120°, weiter vorzugsweise zwischen 0° und 80° über streichen.
Weiter kann die Fluidleitung mindestens einen wellenfreien Leitungsabschnitt aufweisen, der sich entlang der Längsachse von dem Wellenformabschnitt weg erstreckt.
Der Wellenformabschnitt kann damit zwischen wellenfreien Leitungsabschnitten gezielt an einer vorgesehenen Kurve angeordnet werden.
Der Wellenformabschnitt kann weiter eine Vielzahl von Wellenbergelementen aufweisen, wobei zwischen je zwei Wellenbergelementen je ein Wellentalelement angeordnet ist, das in dem Mi nimalabstand zur Längsachse angeordnet ist.
Die Anzahl der Wellenbergelemente in dem Wellenformabschnitt kann an die Erstreckungs länge bzw. dem Biegewinkel der vorgesehenen Kurve angepasst werden. Je größer der Biege winkel der vorgesehenen Kurve desto mehr Wellenbergelemente können verwendet werden.
Die Fluidleitung kann eine Kurve aufweisen, in der der Wellenformabschnitt angeordnet ist.
Weiter kann das Wellenbergelement an einem Außenradius der Kurve angeordnet sein.
Der Wellenformabschnitt kann an einem Innenradius der Kurve über seine gesamte Erstre ckung entlang der Längsachse den Minimalabstand aufweisen. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1a, b Schnittzeichnungen einer schematischen Darstellung einer Fluidleitung mit einem Wellenformabschnitt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Fluidleitung mit einem gebogenen
Wellenformabschnitt; und
Fig. 3 ein Diagramm mit beispielhaften Verläufen des variierenden Abstands entlang der Umfangsrichtung.
Eine Fluidleitung ist in Figur 1a schematisch dargestellt und wird in ihrer Gesamtheit mit dem Referenzzeichen 10 bezeichnet.
Figur 1a zeigt dabei schematische Darstellung der Fluidleitung 10 in einer Seitenansicht. Die Fluidleitung 10 erstreckt sich dabei in horizontaler Richtung entlang der Längsachse 16 und kann aus einem extrudierten Kunststoff material ausgebildet sein. Weiter umfasst die Fluidlei tung 10 einen Wellenformabschnitt 12, der sich mindestens in einem Minimalabstand 14 zur Längsachse 16 entlang der Längsachse 16 der Fluidleitung 10 erstreckt. Der Wellenformab schnitt 12 ist dabei zwischen zwei Leitungsabschnitten 28 angeordnet, die keine Wellenform aufweisen. Die Leitungsabschnitte 28 weisen vielmehr eine glatte Wand auf. Dabei ist der Wel lenformabschnitt 12 an einer Position angeordnet, an der in der Fluidleitung 10 eine Kurve her gestellt werden soll.
Der Wellenformabschnitt 12 weist zumindest teilweise einen wellenförmigen Wandabschnitt auf, der mindestens ein Wellenbergelement 18 aufweist, das sich zwischen einem Maximalabstand 24 zu der Längsachse 16 und dem Minimalabstand 14 zur Längsachse 16 erstreckt. Der Wel lenformabschnitt 12 umfasst gemäß Figur 1a dabei eine Vielzahl von Wellenbergelementen 18, die durch Wellentalelemente 34 voneinander getrennt sind. Ein Wellentalelement 34 ist dabei im Minimalabstand 14 zur Längsachse 16 angeordnet. Die Anzahl der Wellenbergelemente 18 in dem Wellenformabschnitt 12 kann an die Erstreckungslänge bzw. dem Biegewinkel der vor gesehenen Kurve angepasst werden. Je größer der Biegewinkel der vorgesehenen Kurve desto mehr Wellenbergelemente 18 können verwendet werden. Das mindestens eine Wellenbergelement 18 erstreckt sich gemäß Figur 1 b dabei in einer sich um die Längsachse 16 erstreckende Umfangsrichtung 20 der Fluidleitung 10. Dabei zeigt Figur 1 b eine Ansicht der Fluidleitung 10 entlang der Längsachse 16. Die Darstellung der Fluidleitung 10 entspricht dabei einem Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1 a, wobei die Längsachse 16 orthogonal zur Schnittfläche angeordnet ist.
Entlang der Umfangsrichtung 20 weist das Wellenbergelement 18 einen variierenden Abstand 22 zur Längsachse 16 auf. D.h., dass wenn dem Wellenbergelement 18 entlang der Umfangs richtung 20 gefolgt wird, sich der Abstand 22 des Wellenbergelements 18 zur Längsachse 16 ändert. Verschiedene Winkelpositionen des Wellenbergelements 18 entlang der Umfangsrich tung 20, die hier auch Umfangspositionen genannt werden können, weisen dabei unterschiedli che Abstände 22 zu der Längsachse 16 auf.
Dies bewirkt, dass das Wellenbergelement 18 an den unterschiedlichen Umfangspositionen un terschiedlich flexibel ausgebildet ist. Die lokale Flexibilität des Wellenbergelements 18 kann da mit so angepasst werden, dass sie der benötigten lokalen Flexibilität zum Erzeugen einer Kurve in der Fluidleitung 10 entspricht. Bereiche, die einen Außenradius der Kurve bilden sollen, wei sen dabei eine erhöhte Flexibilität auf, in dem der Abstand 22 in diesen Bereichen bis zum Ma ximalabstand 24 vergrößert sind. Die verbleibenden Bereiche, in denen ein Innenradius der Kurve gebildet werden soll, weisen an ihren Umfangspositionen geringere bzw. keine erhöhten Abstände 22 auf.
Dabei umfasst das Wellenbergelement 18 eine erste Umfangsposition, an der das Wellenberge lement 18 den Maximalabstand 24 zur Längsachse 16 aufweist. Die erste Umfangsposition steht dabei einer weiteren Umfangsposition diametral gegenüber, an der das Wellenbergele ment 18 den Minimalabstand 14 zur Längsachse 16 aufweist.
Weiter erstreckt sich das Wellenbergelement 18 in Umfangsrichtung 20 lediglich um einen Teil umfang des Wellenformabschnitts 12. Dabei umfasst das Wellenbergelement 18 einen ersten Endbereich 30 und einen zweiten Endbereich 32. An den beiden Endbereichen 30, 32 des Wel lenbergelements 18 verringert sich der variierende Abstand 22 von dem Maximalabstand 24 in Umfangsrichtung 20 ausgehend so weit, dass er an einer Umfangsposition außerhalb des Wel lenbergelements 18 dem Minimalabstand 14 entspricht. Folglich erhöht sich der variierende Ab- stand 22 zwischen den beiden Endbereichen 30, 32 bis hin zum Maximalabstand 24 kontinuier lich. Damit liegen in Umfangsrichtung 20 eine Umfangsposition mit einer maximalen Flexibilität und einer Umfangsposition mit einer minimalen Flexibilität einander diametral gegenüber. Bei dem Erzeugen einer Kurve 36 in der Fluidleitung 10 wird daher vorwiegend die Flexibilität der Umfangsposition mit dem Maximalabstand 24 zur Längsachse 16 verformt und die Umfangspo sition mit dem Minimalabstand 14 zur Längsachse 16 wenig bis gar nicht verformt.
Die beiden Endbereiche 30, 32 werden in Umfangsrichtung 20 außerhalb des Wellenbergele ments 18 in dem Wellenformabschnitt 12 durch einen wellenfreien Wandabschnitt 26, der auch als ein Glattbereich bezeichnet werden kann, miteinander verbunden. Der wellenfreie Wandab schnitt 26 weist dabei eine glatte Wand auf, die in einer Richtung entlang der Längsachse 16 und in Umfangsrichtung 20 keine Wellen aufweist, sondern vielmehr glatt ausgebildet ist. Weiter ist der wellenfreie Wandabschnitt 26 im Minimalabstand 14 von der Längsachse 16 angeordnet. Weiter kann der Abstand des wellenfreien Wandabschnitts 26 zur Längsachse 16 über dessen gesamter Fläche konstant sein.
Dies bewirkt, dass zum Herstellen einer Kurve in der Fluidleitung 10 nach einem Biegevorgang des Wellenformabschnitts 12 der freie Wandabschnitt 26 eine nicht gewellte Randfläche für die in der Fluidleitung 10 angeordnete Fluidströmung an einem Innenradius der Kurve bereitstellt. Damit wird an dem Innenradius der Kurve eine Fluidströmung lediglich eine geringe Reibung und Verwirbelung aufweisen. Dies vermeidet einen Abriss der Fluidströmung von dem wellen freien Wandabschnitt 26, sodass Wirbel und damit ein Druckabfall in der Fluidleitung 10 verrin gert bzw. vermieden werden.
Figur 2 zeigt die Fluidleitung 10, bei der der Wellenformabschnitt 12 gebogen ist und eine Kurve 36 in der Fluidleitung 10 bereitstellt. Die Kurve 36 weist dabei einen Außenradius 38 und einen Innenradius 40 auf. Die Wellenbergelemente 18 mit den dazwischenliegenden Wellentalele menten 34 erstrecken sich in Umfangsrichtung 20 über den Bereich der Kurve 36, der am Au ßenradius 38 angeordnet ist. Entlang des Außenradius 38 ist die Vielzahl der Wellenbergele mente 18 im Wechsel mit den Wellentalelementen 34 angeordnet und bilden entlang der Längs achse 16 die Wellenform des Wellenformabschnitts 12. Der Bereich um den Innenradius 40 der Kurve 36 ist frei von den Wellenbergelementen 18.
Damit wird an dem Außenradius 38 der Kurve 36 eine größere Flexibilität des Materials der Flu idleitung 10 mittels der Wellenbergelemente 18 bereitgestellt als am Innenradius 40 der Kurve 36. Dies bewirkt, dass das Material an dem Außenradius 38 der Kurve 36 ohne großen Auf wand entlang der Längsachse 16 gestreckt werden kann. Durch die Variation des Abstands 22 in Umfangsrichtung 20 vermindert sich die Flexibilität des Materials, die von den Wellenbergele menten 18 bereitgestellt wird, bis zu den Endbereichen 30, 32 der Wellenbergelemente 18.
Dadurch vermindert sich ebenfalls die lokale Streckung des Wellenformabschnitts 12 an diesen Positionen. D. h. entlang der Umfangsrichtung 20 unterliegt das Material der Fluidleitung 10 ab hängig von dem Abstand 22 des Wellenbergelements 18 unterschiedlichen Streckungen. Am Innenradius 40 der Kurve 36 erfolgt keine Streckung des Materials mehr. An dieser Position ist die neutrale Faser 42 der Fluidleitung 10 angeordnet.
Der wellenfreie Wandabschnitt 26 wird dabei an der neutralen Faser 42 weder gestaucht noch gestreckt. In Richtung der Wellenbergelemente 18 erfolgt eine leichte Streckung des wellen freien Wandabschnitts 26, die mit Beginn der Endbereiche 30, 32 durch die Erhöhung der Flexi bilität des Wellenformabschnittes 12 erleichtert wird.
Dadurch werden Wirbel in einer Fluidströmung vermieden, die durch die Fluidleitung 10 und durch die Kurve 36 strömt. Durch die Vermeidung von Wirbeln in der Fluidströmung wird weiter ein Druckabfall in der Fluidströmung verringert oder ganz vermieden.
Figur 3 zeigt ein Diagramm 44, dass die Differenz des lokalen Abstands einer Umfangsposition eines Wellenbergelements 18 zum Minimalabstand 14 gegen den Umfangswinkel in Umfangs richtung 20 aufträgt. Die Differenz ist dabei auf die maximale Differenz, d.h. die Differenz zwi schen dem Maximalabstand 24 und dem Minimalabstand 14 normiert. Der Umfangswinkel ist dabei von 0° bis 180° dargestellt, wobei davon ausgegangen wird, dass bei einem Umfangswin kel von 180° die Umfangsposition des Wellenbergelements 18 mit dem Maximalabstand 24 an geordnet ist. Der Abstandsverlauf in Umfangsrichtung 20 stellt eine nicht-kreisförmige Kontur bereit. Ausgehend von der 0° Position zeigt das Diagramm 44 den Abstandverlauf in der Um fangsrichtung 20 und in der Gegenrichtung zur Umfangsrichtung 20. D.h., dass das Diagramm 44 lediglich eine halbe Drehung um die Längsachse in Umfangsrichtung 20 bzw. gegen die Um fangsrichtung 20 zeigt.
Ein erster Abstandsverlauf 46 des Wellenbergelements 18 in Umfangsrichtung 20 ist dabei si nusförmig ausgebildet, wobei zwischen einem Winkelbereich zwischen 0° und 40° der Minimal- abstand vorliegt und der sinusförmige Verlauf ab der Winkelposition 40° beginnt. D. h. der wei lenfreie Wandabschnitt 26 bzw. Glattbereich überdeckt in Umfangsrichtung 20 einen Winkel zwischen 0° und 180°, vorzugsweise zwischen 0° und 120°, weiter vorzugsweise zwischen 0° und 80°. Das Maximum des ersten Abstandsverlaufs 46 ist bei der Winkelposition 180° ange ordnet.
Ein zweiter Abstandsverlauf 48 weist eine Form auf, die dem Quadrat eines Sinus entspricht. Der zweite Abstandsverlauf 48 steigt zunächst schwächer an als der erste Abstandsverlauf 46. Bei größeren Umfangswinkeln ist die Steigung des zweiten Abstandsverlaufs 48 jedoch größer als die Steigung des ersten Abstandverlauf 46, so dass auch der zweite Abstandsverlauf 48 an der 180° Position den Maximalabstand 24 aufweist.
Die beiden Abstandsverläufe 46,48 zeigen lediglich Beispiele des variierenden Abstands 22 entlang der Umfangsrichtung 20 eines Wellenbergelements 18. Andere Verläufe des Abstands sind dadurch nicht ausgeschlossen und können ebenso angewendet werden. Insbesondere kann in Umfangsrichtung 20 der Winkelbereich des wellenfreien Wandabschnitts 26 bzw. des Wellenbergelements 18 größer oder kleiner ausgebildet sein als in diesem Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merk male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver fahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfin dungswesentlich sein.
Bezu gszei chen l iste
10 Fluidleitung
12 Wellenformabschnitt
14 Minimalabstand
16 Längsachse
18 Wellenbergelement
20 Umfangsrichtung
22 variierender Abstand
24 Maximalabstand
26 Wandabschnitt
28 Leitungsabschnitt
30 erster Endbereich
32 zweiter Endbereich
34 Wellentalelement
36 Kurve
38 Außenradius
40 Innenradius
42 neutrale Faser
44 Abstand-Winkel-Diagramm
46 erster Abstandsverlauf
48 zweiter Abstandsverlauf

Claims

Patentans prüche
1. Fluidleitung mit einem Wellenformabschnitt (12), wobei der Wellenformabschnitt (12) sich mindestens in einem Minimalabstand (14) entlang einer Längsachse (16) der Fluid leitung (10) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenformabschnitt (12) ein Wellenbergelement (18) aufweist, das entlang einer sich um die Längsachse (16) der Fluidleitung (10) erstreckenden Umfangsrichtung (20) einen variierenden Abstand (22) zur Längsachse (16) aufweist, wobei der Abstand (22) einen Abstandsverlauf in Um fangsrichtung (20) umfasst, wobei der Abstandsverlauf eine nicht-kreisförmige Kontur bereitstellt.
2. Fluidleitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand (22) in Umfangsrichtung (20) gemäß einer Sinus-Funktion oder gemäß einem Quadrat einer Si nus-Funktion ändert.
3. Fluidleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenbergele ment (18) sich in Umfangsrichtung (20) lediglich um einen Teilumfang des Wellenform abschnitts (12) erstreckt.
4. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wel lenbergelement (18) einen Maximalabstand (24) zur Längsachse (16) aufweist, wobei eine Position des Maximalabstands (24) in Umfangsrichtung (20) diametral gegenüber einer Position des Wellenformabschnitts (12) angeordnet ist, die den Minimalabstand (14) zur Längsachse (16) aufweist.
5. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid leitung (10) einen wellenfreien Wandabschnitt (26) aufweist, der entlang der Längsachse (16) eine glatte Oberfläche aufweist, wobei der Wellenformabschnitt (12) in Umfangsrich tung (20) einen ersten Endbereich (30) und einen zweiten Endbereich (32) umfasst, wo bei sich der wellenfreie Wandabschnitt (26) zwischen dem ersten und dem zweiten End bereich (30, 32) erstreckt.
6. Fluidleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenfreie Wandab schnitt (26) im Minimalabstand (14) zur Längsachse (16) angeordnet ist.
7. Fluidleitung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (22) des wellenfreien Wandabschnitts (26) zur Längsachse (16) in Umfangsrichtung (20) kon stant ist.
8. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wei lenfreie Wandabschnitt (26) eine neutrale Faser (42) der Fluidleitung aufweist.
9. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wei lenfreie Wandabschnitt (26) in Umfangsrichtung (20) einen Winkel im Bereich zwischen 0° und 180°, vorzugsweise zwischen 0° und 120°, weiter vorzugsweise zwischen 0° und 80° überstreicht.
10. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid leitung (10) mindestens einen wellenfreien Leitungsabschnitt (28) aufweist, der sich ent lang der Längsachse (16) von dem Wellenformabschnitt (12) weg erstreckt.
11. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wel lenformabschnitt (12) eine Vielzahl von Wellenbergelementen (18) aufweist, wobei zwi schen je zwei Wellenbergelementen (18) je ein Wellentalelement (34) angeordnet ist, das in dem Minimalabstand (14) zur Längsachse (16) angeordnet ist.
12. Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flu idleitung (10) eine Kurve (36) aufweist, in der der Wellenformabschnitt (12) angeordnet ist.
13. Fluidleitung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenbergelement (18) an einem Außenradius (38) der Kurve (36) angeordnet ist.
14. Fluidleitung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenform abschnitt (12) an einem Innenradius (40) der Kurve (36) über seine gesamte Erstreckung entlang der Längsachse (16) den Minimalabstand (14) aufweist.
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