PL228722B1 - Żebro turbulizujące dla zespołu rurowo-żebrowego przystosowanego dla wymiennika ciepła, walec kształtujący żebro turbulizujące oraz zespół składający się z rury dla wymiennika ciepła i żebra turbulizującego oraz wymiennik ciepła - Google Patents

Description

(12)OPIS PATENTOWY ₍i₉₎PL ₍h)228722 (13) B1 (51) Int.CI.

(21) Numer zgłoszenia: 410816 _F28_{F 3/Q2 (200601)}

F28F 1/40 (2006.01) F28F 13/12 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 30.12.2014 ^{B21B 27/02} (²⁰°6.01)

Żebro turbulizujące dla zespołu rurowo-żebrowego przystosowanego (54) dla wymiennika ciepła, walec kształtujący żebro turbulizujące oraz zespół składający się z rury dla wymiennika ciepła i żebra turbulizującego oraz wymiennik ciepła (73) Uprawniony z patentu:

VALEO AUTOSYSTEMY SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Skawina, PL Valeo Systemes Thermigues, La Verriere, FR (43) Zgłoszenie ogłoszono:

04.07.2016 BUP 14/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2018 WUP 04/18 (72) Twórca(y) wynalazku:

DAWID SZOSTEK, Kraków, PL BOLESŁAW KUROWSKI, Andrychów, PL JACEK ŻUREK, Kraków, PL

MACIEJ BEDNARCZYK, Skawina, PL BENJAMIN FARLAY, Camay La Ville, FR (74) Pełnomocnik:

rzecz, pat. Elżbieta Kowal

CM

CM rco

CM

CM

Ω.

PL 228 722 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest żebro turbulizujące dla zespołu rurowo-żebrowego przystosowanego dla wymiennika ciepła, walec kształtujący żebro turbulizujące oraz zespół składający się z rury dla wymiennika ciepła i żebra turbulizującego oraz wymiennik ciepła.

Bardziej szczegółowo, niniejszy wynalazek dotyczy żebra turbulizującego oraz zespołu rurowożebrowego dla chłodnicy powietrza doładowującego (CAC - Charge Air Cooler) do zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym.

W zastosowaniach silnika z turbodoładowaniem, powietrze używane do spalania silnika jest sprężane w celu zwiększenia jego gęstości. Termodynamicznym efektem tego sprężania jest wzrost temperatury sprężonego powietrza. Jeśli sprężone powietrze nie jest chłodzone w wystarczającym stopniu, spalanie silnika może nie być wydajne lub silnik spalinowy może w ogóle nie działać.

Dlatego przed wejściem do komory spalania, sprężone powietrze jest chłodzone za pomocą chłodnicy powietrza doładowującego (CAC).

W stanie techniki są ujawnione chłodnice powietrza doładowującego, które zawierają wymienniki ciepła zawierające rury do prowadzenia powietrza przez wymienniki ciepła, przy czym rury są zaopatrzone wewnątrz w żebra turbulizujące. Na przykład z opisu patentowego DE 102006050319 znane jest żebro turbulizujące dla zespołu rurowo-żebrowego przystosowanego dla wymiennika ciepła.

Żebro turbulizujące zawiera blachę falistą z wieloma sąsiednimi fałdami usytuowanymi pomiędzy pierwszym poprzecznym bokiem blachy a drugim poprzecznym bokiem blachy. Każda fałda ma stałą wysokość fałdy ograniczoną przez sąsiednie linie załamania i każda fałda ma długość fałdy w kierunku wzdłużnym blachy. Końcowa fałda tworząca krawędź blachy co najmniej jednego poprzecznego boku blachy ma zmniejszoną wysokość fałdy w porównaniu do stałej wysokości fałdy.

Inne znane ze stanu techniki żebra turbulizujące zwykle zawierają blachę pofałdowaną i są przeznaczone do polepszania wymiany ciepła wewnątrz wymiennika ciepła. Każda fałda jest zaopatrzona w żaluzje, aby uniknąć przepływu laminarnego wzdłuż powierzchni żebra turbulizującego.

Znane są rury chłodnicy powietrza doładowującego mające prostokątny przekrój poprzeczny. Żebro turbulizujące ma wymiary, które wypełniają wnętrze rury, tak bardzo jak to możliwe.

Rury dla chłodnic powietrza doładowującego są produkowane za pomocą spawania elektrycznego lub gięcia. Rezultatem takiego procesu produkcji jest to, że wynikowa wysokość rury w narożach rury jest zmniejszona w porównaniu do pozostałej części rur.

W praktyce trudno jest wypełnić wnętrze rur w pobliżu narożników żebrami turbulizującymi. Obszary rury, które nie są właściwie wypełnione żebrem turbulizującym będą tworzyć obejścia powietrza, które zmniejszają wydajność wymiany ciepła znanych chłodnic powietrza doładowującego.

W świetle obecnych norm emisji, które mają zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, z jeszcze bardziej rygorystyczną legislacją w toku, obecnym trendem jest dążenie do silników spalinowych z wyższymi ciśnieniami wlotowymi oraz temperaturami w celu poprawy efektywności zużycia paliwa. Aby to umożliwić, sprężone powietrze musi być chłodzone do jeszcze niższych temperatur przed wejściem do komory spalania w celu zapewnienia działania silników spalinowych.

W związku z tym istnieje zapotrzebowanie na wydajne i skuteczne wymienniki ciepła, które są przystosowane do stosowania jako chłodnice powietrza doładowującego i umożliwiają efektywną pod względem kosztów oraz przestrzeni wymianę ciepła.

Żebro turbulizujące dla zespołu rurowo-żebrowego przystosowanego dla wymiennika ciepła, według wynalazku, przy czym żebro turbulizujące zawiera blachę falistą z wieloma sąsiednimi fałdami usytuowanymi pomiędzy pierwszym poprzecznym bokiem blachy a drugim poprzecznym bokiem blachy, zaś każda fałda ma stałą wysokość ograniczoną przez sąsiednie linie załamania i każda fałda ma długość w kierunku wzdłużnym blachy, przy czym końcowa fałda tworząca krawędź blachy co najmniej jednego poprzecznego boku blachy ma zmniejszoną wysokość w porównaniu do stałej wysokości fałdy charakteryzuje się tym, że zespół dwóch sąsiednich fałd ma zasadniczo kształt litery V, przy czym zespół co najmniej jednej fałdy końcowej o zmniejszonej wysokości fałdy oraz sąsiadującej z nią fałdy ma zasadniczo kształt ściętej litery V.

Korzystnym jest, gdy wysokość końcowej fałdy na obu poprzecznych bokach blachy jest zmniejszona w stosunku do stałej wysokości fałdy, a w szczególności gdy wysokość fałd maleje w kierunku co najmniej jednego poprzecznego boku blachy.

Zespół składający się z rury (30, 40) dla wymiennika ciepła oraz żebra turbulizującego (10), znamienny tym, że zespół zawiera żebro turbulizujące (10) według jednego z poprzednich zastrz.

PL 228 722 B1

Wymiennik ciepła według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera zespół jak to opisano powyżej.

Walec kształtujący żebro turbulizujące, według wynalazku, dla zespołu rurowo-żebrowego opisanego powyżej, w którym walec zawiera wiele nacięć fałdujących, przy czym nacięcia fałdujące mają zasadniczo trójkątny kształt, zaś walec kształtujący żebro jest przystosowany do współpracy z drugim walcem kształtującym żebro, aby tworzyć walcarkę kształtującą żebra, charakteryzuje się tym, że walec kształtujący żebro zawiera co najmniej pierwsze oraz sąsiednie drugie nacięcie fałdujące mające ścięty górny koniec.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na podstawie rysunku na którym fig. 1 przedstawia przedni koniec żebra turbulizującego według niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia zespół składający się z rury dla wymiennika ciepła oraz żebra turbulizującego według wynalazku, włożonego we wspomnianą rurę, fig. 3 przedstawia alternatywny przykład wykonania rury dla wymiennika ciepła z żebrem turbulizującym według niniejszego wynalazku, włożonym we wspomnianą rurę, fig. 4 przedstawia blachę fałdową podczas wytwarzania żebra turbulizującego według wynalazku, zaś fig. 5 przedstawia przekrój walca kształtującego żebro przystosowanego do wytwarzania żebra turbulizującego według wynalazku.

Zgodnie z wynalazkiem wymiennik ciepła stosowany jest jako chłodnica powietrza doładowującego (CAC). Należy zwrócić uwagę, że określenia chłodnica powietrza doładowującego, chłodnica międzystopniowa oraz chłodnica końcowa są powszechnie stosowane zamiennie. Określenie chłodnica międzystopniowa związana jest z tym, że wymiana ciepła odbywa się pomiędzy dwoma stopniami sprężania, to znaczy pomiędzy sprężaniem w sprężarce a sprężaniem w cylindrze silnika. Określenie chłodnica końcowa odnosi się do tego, że powietrze doładowujące jest chłodzone po sprężeniu w sprężarce.

Jak to przedstawiono na fig. 1 żebro turbulizujące 10 dla zespołu rurowo-żebrowego przystosowanego dla wymiennika ciepła zawiera blachę falistą z wieloma sąsiednimi fałdami 21, 22 usytuowanymi pomiędzy pierwszym poprzecznym bokiem blachy a drugim poprzecznym bokiem blachy. Każda fałda ma stałą wysokość ograniczoną przez sąsiednie linie załamania 11,12 górna i dolna. Każda fałda ma długość w kierunku wzdłużnym blachy, przy czym końcowa fałda 23 tworząca krawędź blachy co najmniej jednego poprzecznego boku blachy ma zmniejszoną wysokość hr w porównaniu do stałej wysokości fałdy. Na fig. 1 przedstawiono przedni koniec żebra turbulizującego 10 według wynalazku.

Pierwsza fałda, wraz z sąsiednią fałdą, ma zasadniczo kształt litery V lub odwróconej litery V. Od jednego poprzecznego boku żebra turbulizującego (lewego na fig. 1) do drugiego poprzecznego boku żebra turbulizującego (prawego na fig. 1), żebro turbulizujące 10 ma wysokość Th rury turbulizującej, która jest dobrana tak, aby pokrywać się z wnętrzem rury chłodzącej jak przedstawiono w odniesieniu do fig. 2 oraz 3.

Każda fałda ma wysokość, która jest stała dla wszystkich fałd żebra turbulizującego 10, aby zapewnić żebru turbulizującemu wymaganą wysokość Th rury turbulizującej.

Według wynalazku, fałdy tworzące poprzeczny bok żebra turbulizującego 10 mają inną wysokość hr fałdy. Jak pokazano na fig. 1, fałdy 23 oraz 24 tworzące poprzeczny bok blachy po lewej stronie na fig. 1 mają inną wysokość fałdy niż pozostałe fałdy 21, 22 na szerokości sąsiednich fałd żebra, które razem mają wspomniany już kształt zasadniczo litery V lub odwróconej litery V.

Fig. 2 przedstawia zespół składający się z rury 30 mającej w swoim wnętrzu umieszczone żebro turbulizujące 10 według fig. 1. Naroża 32 oraz 33 rury 30 zapewniają wnętrzu, na poprzecznym boku rury 30 patrząc na lewą stronę fig. 2, zmniejszoną wysokość wewnętrzną. Pomimo zmniejszonej wysokości wewnętrznej, żebro turbulizujące 10 może efektywnie wypełnić przestrzeń wewnętrzną rury 30 ze względu na zmniejszoną wysokość (hr), która jest oznaczona na fig. 1, fałd 23, 24. Rura 30 według fig. 2 jest, na przykład uformowana za pomocą spawania elektrycznego.

Na fig. 3 jest pokazana rura chłodząca 40 mająca w swoim wnętrzu umieszczone żebro turbulizujące 10 według fig. 1. Rura chłodząca 40 została uformowana poprzez gięcie, przy czym poprzeczny bok rury zawiera jeden występ 41 zakładkowy oraz drugi występ 42 zakładkowy, które razem tworzą zewnętrzną ściankę rury 40. W wyniku gięcia wnętrze rury chłodzącej 40 ma zmniejszoną wysokość.

Pomimo zmniejszonej wysokości, żebro turbulizujące 10 jest w stanie efektywnie wypełnić przestrzeń wewnętrzną rury chłodzącej 40 ze względu na zmniejszoną wysokość fałd 23 oraz 24 (patrz fig. 1).

Na fig. 4 jest pokazany etap formowania pierwszego i drugiego żebra turbulizującego 10 według niniejszego wynalazku. Żebro turbulizujące 10 pokazane po prawej stronie na fig. 4 jest połączone z żebrem turbulizującym 10 pokazanym po lewej stronie fig. 4 i może zostać oddzielone przez przecięcie

PL 228 722 B1 dwóch elementów od siebie wzdłuż linii cięcia 50. Oba żebra turbulizujące 10 pokazane na fig. 4 uzyskuje się przez fałdowanie cienkiej blachy za pomocą krawędziarki z pierwszym oraz drugim współpracującym walcem kształtującym. Przykład walca do formowania żebra turbulizującego 10 według niniejszego wynalazku jest pokazany na fig. 5.

Fig. 5 przedstawia walec 60 pary walców, które razem są w stanie kształtować żebro turbulizujące 10. Walec 60 jest zaopatrzony na swoim obwodzie w wiele nacięć kształtujących 61. Nacięcia kształtujące mają trójkątny kształt. W celu uzyskania żebra turbulizującego 10 według wynalazku, co najmniej dwa sąsiednie nacięcia 62, 63 mają ścięty wierzchołek. Co więcej, obszar między nacięciami 62, 63 może być wypełniony elementem 64 w celu umożliwienia uformowania blachy fałdowej jak pokazano na fig. 4. Drugi walec (nie pokazany) ma korespondujący kształt z nacięciami fałdującymi, przy czym jedno nacięcie fałdujące jest ścięte.

Walec 60 może być zaopatrzony w element tnący 65, aby zapewnić cięcie wzdłuż linii cięcia 50, jak wspomniano w odniesieniu do Fig. 4. Alternatywnie, cięcie wzdłuż linii cięcia 50 może być wykonywane w dalszym procesie produkcyjnym, po zakończeniu kształtowania blachy za pomocą walców.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Żebro turbulizujące (10) dla zespołu rurowo-żebrowego przystosowanego dla wymiennika ciepła, przy czym żebro turbulizujące (10) zawiera blachę falistą z wieloma sąsiednimi fałdami (21,22) usytuowanymi pomiędzy pierwszym poprzecznym bokiem blachy a drugim poprzecznym bokiem blachy, zaś każda fałda ma stałą wysokość ograniczoną przez sąsiednie linie załamania (11, 12) i każda fałda ma długość w kierunku wzdłużnym blachy, przy czym końcowa fałda (23) tworząca krawędź blachy co najmniej jednego poprzecznego boku blachy ma zmniejszoną wysokość (hr) w porównaniu do stałej wysokości fałdy, znamienne tym, że zespół dwóch sąsiednich fałd (21, 22) ma zasadniczo kształt litery V, przy czym zespół co najmniej jednej fałdy końcowej (23) o zmniejszonej wysokości (hr) fałdy oraz sąsiadującej z nią fałdy (24) ma zasadniczo kształt ściętej litery V.
2. 2. Żebro turbulizujące (10) według zastrz. 1, znamienne tym, że wysokość (hr) końcowej fałdy (23) na obu poprzecznych bokach blachy jest zmniejszona w stosunku do stałej wysokości fałdy.
3. 3. Żebro turbulizujące (10) według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że wysokość fałd maleje w kierunku co najmniej jednego poprzecznego boku blachy.
4. 4. Zespół składający się z rury (30, 40) dla wymiennika ciepła oraz żebra turbulizującego (10), znamienny tym, że zespół zawiera żebro turbulizujące (10) według jednego z poprzednich zastrz.
5. 5. Wymiennik ciepła, znamienny tym, że zawiera zespół według zastrz. 4.
6. 6. Walec kształtujący żebro (60) turbulizujące dla zespołu rurowo-żebrowego według zastrz. 1 do 4, w którym walec (60) zawiera wiele nacięć fałdujących (61), przy czym nacięcia fałdujące (61) mają zasadniczo trójkątny kształt, zaś walec kształtujący żebro (60) jest przystosowany do współpracy z drugim walcem kształtującym żebro, aby tworzyć walcarkę kształtującą żebra, znamienny tym, że walec kształtujący żebro (60) zawiera co najmniej pierwsze (62) oraz sąsiednie drugie nacięcie fałdujące (63) mające ścięty górny koniec.

   PL 228 722 Β1