SE528412C2

SE528412C2 - Kylanordning där en första tank är försedd med yttre ytförstorande element och ett inre földesledande element

Info

Publication number: SE528412C2
Application number: SE0500592A
Authority: SE
Inventors: Magnus Hagberg
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-11-07
Also published as: WO2006098677A1; SE0500592L; BRPI0608871A2; US7926558B2; CN101137883B; EP1861672A4; US20080115917A1; CN101137883A; JP2008531973A; EP1861672A1

Description

10k 15 20 25 30 35 *528-412: SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppﬁnning är tillhandahålla en kylaranordning som har en kompakt konstruktion och som tillhandahåller en mycket effektiv kylning av ett varmt medium som leds igenom kylaranordningen.

Detta syﬂe uppnås med kylaranordningen av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. Den för- sta tanken är här således försedd med en utvändig yta som har utskjutande materialpar- tier i kontakt med det kylande andra mediet. De utskj utande materialpartierna gör att den första tanken tillhandahåller en relativt stor utvändig kontaktyta med det kylande andra mediet. Det första mediet är som varmast då det leds in i den första tanken. Den skapade relativt stora köntaktytan hos den första tanken med det kylande andra mediet och den stora temperaturskillnaden mellan det varma första mediet och det kalla andra mediet resulterar i att det varma första mediet tillhandahåller en god kyl- ning redan i den första tanken. Det varma första mediet erhåller därmed en kylning i ett första steg inuti den första tanken innan det leds till kylarpartiet där det tillhandahåller sin resterande kylning. Eftersom det första mediet således även tillhandahåller en kyl- ning i den första tanken har kylaranordningen en större kylkapacitet än en konventio- nell kylare där kylningen väsentligen endast sker i kylarpartiet. Kylaranordningen kan dänned kyla ett varmt första medium till en lägre temperatur än en konventionell kyla- re av en motsvarande storlek. Kylaranordningen kan därmed utformas med ett kylar- parti som är mindre än kylarpartiet hos en konventionell kylare med samma kylkapa- citet . Kylaranordningen är således mindre utryrnmeskrävande än en konventionell ky- lare med en motsvarande kylkapacitet.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innesluter den första tanken ett ﬂödeselement som är inrättat att leda det första mediet mot en invändig yta hos den första tanken, vilken invändig yta är belägen i anslutning till en utvändig yta som är í kontakt med det kylande andra mediet. Därmed tillhandahåller det varma för- sta mediet en effektiv kylning av det kylande andra mediet inuti den första tanken. Med fördel deﬁnierar nämnda ﬂödeselement en flödesbana, i vilken det första mediet är i kontakt med en invändig yta hos den första tanken. Med en lämpligt formad sådan ﬂö- desbana kan en mycket effektiv kylning av det första mediet erhållas i den första tan- ken. 10 15 20 25 30 35 tszs 4121 Enligt en annan föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning är den första tan- ken och nämnda utskjutande materialpartier tillverkade av material goda värmeledande egenskaper. De är lämpligen tillverkade av samma material. För att tillhandahålla en effektiv kylning av det varma första mediet medelst det kylande andra mediet erfordras således att tankmaterialet har goda värmeledande egenskaper men även att det har re- lativt goda hållfasthetsegenskaper så att det kan göras relativt tunnväggigt. Lämpliga sådana material kan vara aluminium, koppar, mässing och magnesium. Med fördel är den första tanken med utskjutande materialpartier tillverkade i ett stycke. Därmed kan den första tanken med nämnda utskjutande materialpartier tillverkas som en enhet på » ett relativt enkelt sätt och till en relativt låg kostnad. Den första tanken kan, exempel- vis, tillverkas som en enhet i aluminium medelst en pressgjutningsprocess.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar kylar- anordningen en andra tank som är inrättad att mottaga det varma första mediet efter att det kylts i kylarpartiet. Med fördel är den andra tanken tillverkad av ett plastmaterial.

Det är framßrallt billigt att tillverka tankar i plastmaterial. Den andra tanken kan vara tillverkad av ett formgiutet plastmaterial. Kylaranordningen blir med en andra tank, som är utformad i ett plastmaterial, relativt billig att tillverka.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är kylarpartiet rörfor- miga element tillverkade av aluminium. Aluminium är ett lämpligt tillverkningsmateri- al för de rörfonniga elementen pga. att det har mycket goda värmeledande egenskaper, det har en relativt låg vikt och att det är relativt billigt material. Med fördel innefattar kylarpartíet ett flertal parallellt anordnade rörforrniga element, vilka var och en är in- rättade att leda det första mediet mellan den första tanken och den andra tanken. Kylar- partiet kan irmefatta ett relativt stort antal sådana rörformiga element, som är anordna- de i väsentligen ett plan med konstanta mellanrum, vilka är avsedda att leda det varma första kylmediet under kylning i kylpartiet.

Enligt en föredragen uttöringsform av föreliggande uppﬁnning är nämnda varma första medium är en vätska. Det kan vara kylarvätskan i ett kylsystem som har till uppgift att kyla en förbrämiingsmotor hos ett fordon eller olja i ett olj esystem. Alternativt kan det varma första mediet vara komprimerad luft som kyls i en kylaranordning i form av en laddluﬁkylare innan den leds till en överladdad törbränningsmotor. Det kylande andra 10 15 20 25A 30 35 mediet är med fördel omgivande luﬁ. Med en lämplig placering av kylaranordningen kan omgivande luft väsentligen alltid användas som kylmedium. Kylaranordningen kan vara anordnad vid ett frontpaiti hos ett fordon där det genomströmrnas av omgivande luﬁ.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en töredragen utiöringsforrn av uppfinning med hänvisning till bifogad ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en kylaranordning enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar det markerade området A av kylaranordningen i F ig. l mer i detalj och F ig. 3 visar en snittvy av en första tank hos kylaranordningen.

DETALJERAD BESKRIVNTNG AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN F ig. I visar en kylaranordníng som, exempelvis, kan vara monterad vid ett frontparti hos ett fordon. Kylanordningen har till uppgift att kyla en kylarvätska som cirkulerar i ett kylsystem. Kylsystemet kan vara ämnat att kyla en iörbränningsmotor som är av- sedd att driva fordonet. Förbränningsmotorn kan vara en dieselmotor. Kylaranordning- en innefattar ett inlopp 1 hos en forsta tank 2 för att mottaga varm kylarvätska från törbrânningsmotom. Den varma kylarvätskan samlas i den första tanken varifrån den leds in i ett kylarpaket 3 som sträcker sig mellan den törsta tanken 2 och en andra tank 4. Kylarpaketet 3 innefattar ett ﬂertal rörforrniga element 5 som sträcker sig mellan den första tanken 2 och den andra tanken 4.

De rörforrniga elementen 5 är parallellt anordnade på väsentligen likformiga avstånd från varandra så att regelbundna spalter 6 erhålls mellan angränsande rörforrniga ele- ment 5. Detta ses tydligast i F ig. 2, som visar ett område A i anslutning till den första tanken 2 mer i detalj. Omgivande luft är avsedd att strömma genom Spalterna 6 mellan de rörforrniga elementen 5. Spalterna 6 innefattar tunna veckade metallelement 7. De tunna veckade metallelementen 7 är anordnade i kontakt med de rörformiga elementen 5. De turma veckade metallelementen 7 ökar därmed de rörformiga elementens 5 kon- taktyta med omgivande luft som strömmar genom passagen 6. Strömmen av omgivan- de luft genom kylarpaketet 3 kan åstadkommas av fordonets rörelse och/eller av en kylarﬂälct som suger luft genom kylarpaketet 3. Den omgivande luften kyler kylarväts- 10 15 20 25 30 35 :aza 412 kan då den leds genom de rörforrniga elementen 5. Den andra tank 4 mottar den kylda kylarvätskan från de respektive rörformiga elementen 5 varefter kylarvätskan leds ut ﬁ-ån den andra tanken 4 via ett utlopp 8.

Omgivande luft strömmar således genom kylarpaketet 3. En luftström av en icke för- sumbar mängd tillhandahålls även runt kylaranordningens sidor i anslutning till tan- karna 2, 4. För att utnyttja även denna kylande luﬂström har kylaranordningen enligt föreliggande uppfinning försetts med en första tanken 2 som har utskjutande material- partier 9. De utskjutande materialpartierna 9 sträcker sig här ringformigt runt den första tanken 2 på väsentligen konstanta avstånd från varandra. De utskjutande materialparti- ema 9 kan dock ha en väsentligen godtycklig med funktionell form. Därmed tillhanda- håller den första tanken 2 en markant ökad kontaktyta med den luft som strömmar för- bi den första tanken 2. Den Vanna kylarvätskan tillhandahåller därmed en icke oansen- lig kylning i ett första stegßinuti den första tanken 2 innan den leds till kylarpartiet där den tillhandahåller sin huvudsakliga kylning i de rörforrniga elementen 5.

Fig. 3 visar ett snitt genom den första tanken 2. Ett ﬂödeselernent 10 är här anordnat inuti den första tanken 2. F lödeselementet 10 har en förrn och en placering så att det leder den inkommande kylarvätskan från inloppet l väsentligen vertikalt nedåt i tanken 2 längs en ﬂödesbana 1 l. Flödesbanan ll definieras av en yta hos flödeselement 10 och en invändigt yta hos tanken 2, vilken är belägen invändigt om en utvändig yta som är i kontakt med omgivande luft. Flödeselementet 10 har här en sträckning längs större delen av den första tankens 2 utsträckning i höjdled. Den varma kylarvätskan tillhan- dahåller då den strömmar i ﬂödesbanan 11 i kontakt med den invändiga yta hos den första tanken 2 en effektiv kylning av den omgivande luften. Då kylarvätskan lämnar ﬂödesbanan 11 har den kylts i ett första steg. Därefter leds den in i de rörforrniga ele- menten 5 där den erhåller sin huvudsakliga kylning. Flödeselementet 10 kan ha en vä- sentligen godtycklig med funktionell form så att en eller ﬂera ﬂödeskanaler ll med lämpliga dimensioner erhålls för kylning av kylarvätskan. Flödeselementet 10 kan även innehålla hål eller dylikt för att leda kylarvätska ﬁån ﬂödesbanan ll till kylarpartiet 3.

Flödeselernentets 10 yta som definierar ﬂödesbanan ll kan vara försedd med en yt- struktur som främjar en turbulent strömming av kylarvätskan i ﬂödesbanan ll.

För att tillhandahålla en ytterligare ökad kylning av kylarvätskan i den första tanken 2 är den tillverkad av ett material med goda värmeledande egenskaper. Därmed kan vär- me snabbt och effektivt ledas bort från den varma kylawätskan, som är i kontakt med 10 15 20 25 30 35 bn M C J" den invändiga ytan hos den första tanken 2, till en utvändig yta hos den första tanken 2, som är i kontakt med omgivande luft. Den första tanken 2 bör även vara tillverkad av ett material med en relativt god hållfasthet. Därmed kan tankens 2 väggar göras tämli- gen turma vilket ytterligare ökar den värmeöverförande förrnågan mellan kylarvätskan i tanken 2 och omgivande luft. Den första tanken 2 är med fördel tillverkad av alumini- um sorn är ett material med mycket goda värmeledande egenskaper och relativt goda hållfasthetsegenskaper. Den första tanken 2 med utskjutande materialpartier 9 kan till- verkas i ett stycke av, exempelvis, pressgjuten aluminium.

Kylarpartiets 3 rörforrniga element 5 är även tillverkade av ett material med goda vär- meledande egenskaper. De rörfonniga elementen 5 kan därmed med fördel vara till- verkade av aluminium liksom de tunna veckade metallelement 7. Kylarparti 3 erhåller därmed en mycket god kylkapacitet då den genomströmmas av omgivande luft. När kylarvätskan når den andra tanken 4 är en ytterligare kylning av kylarvätskan i den andra tanken 4 inte är befogad med hänsyn till den här relativt ringa temperaturskillna- den mellan kylarvätskan och den omgivande luften. Därmed ﬁnns det ingen anledning att tillverka den andra tanken 4 i ett material med goda värmeledande egenskaper. Den andra tanken 4 tillverkas därför med fördel i ett plastmaterial, vilket ur kostnadssyn- punkt är mest lönsamt.

Under drift av fordonet leds varm kylarvätska från iörbränningsmotorn till den första tanken 2 där den tack vare de utskjutande materialpartierna 9, det invändiga flödesele- mentet 10 och tankmaterialets goda värmeledande egenskaper tillhandahåller en myck- et god kylning i ett första steg. Därefter leds kylarvätskan in i de rörforrniga elementen 5 där den tillhandahåller sin huvudsakliga kylning. Kylaranordningen enligt förelig~ gande uppfmning tillhandahåller därmed en större kyleffekt än en konventionell kylare av en motsvarande storlek. Därmed kan kylaranordningen kyla kylarvätskan till en läg- re temperatur än en konventionell kylare av en motsvarande storlek. Alternativt kan kylaranordningen ersätta en konventionell kylare med en motsvarande kylkapacitet. I detta fall kan kylaranordningen utformas ett mindre kylarparti 3 än den konventionella kylaren och således göras mindre platskrävande.

Uppﬁnningen är på intet sätt begränsad till de på ritningarna beskrivna utföringsfor- mernavutan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Kylaranordningen kan vara en s.k. laddluﬁkylare som kyler varm komprimerad luft innan den leds till en överladdad förbränningsmotor. Kylaranordningen kan även ingå i en kylkrets för att kyla en olja i : 528 412 ett oljesystem. Det kylande mediet behöver inte nödvändigtvis vara omgivande luft utan det kan även vara ett vätskeforrnigt kylmedium som cirkuleras i en kylsystem.

Claims

10 15 20 25 30 35 * 3213 4112 Patentkrav

1. Kylaranordning, varvid kylaranordningen innefattar ett kylarparti (3) med åtminsto- ne ett rörformigt element (5) som har en invändig ﬂödeskanal för att leda ett första medium, varvid ett andra kylande medium är inrättat att vara i kontakt med en utvändig yta hos det rörformiga elementet (5) för att kyla det första mediet då det leds genom ﬂödeskanalen, och en första tank (2), som är inrättad att mottaga det första mediet in- nan det leds in i kylarpartiet (3), varvid den första tanken (2) har en utvändig yta som är försedd med utskjutande materialpartier (9) som tillhandahåller en förstorad kon- taktyta med det kylande andra mediet så att det första mediet tillhandahåller en kylning i ett första steg inuti den första tanken (2), kännetecknad av att kylanordningen inne- fattar ett ﬂödeselement (10) inuti den första tanken (2) vilket har en form så att det leder det första mediet längs en ﬂödesbana (1 1) i vilken det första mediet är i kontakt med en invändig yta hos den första tanken (2), vilken invändig yta är belägen i anslut- ning till en utvändig yta som är i kontakt med det kylande andra mediet.

2. Kylaranordning enligt krav l, kärmetecknad av att den första tanken (2) och nämnda utskjutande materialpartier (9) är tillverkade av material med goda värmeledande egen- skaper.

3. Kylaranordning enligt krav 2, kännetecknad av att den första tanken (2) och nämnda utskjutande materialpartier (9) är tillverkad av aluminium.

4. Kylaranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den första tan- ken (2) är tillverkad i ett stycke.

5. . Kylaranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kylaranord- ningen innefattar en andra tank (4) som är inrättad att mottaga det första mediet efter att det kylts i kylarpartiet (3).

6. Kylaranordning enligt något av föregående krav, kärmetecknad av att den andra tan- ken (4) är tillverkad i ett plastmaterial.

7. Kylaranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kylarpartiets (3) rörfonníga element (5) är tillverkat av aluminium. 10 sze attt;

8. Kylaranordning enligt något av föregående krav, att kylarpartiet (3) innefattar ett ﬂertal parallellt anordnade rörfonniga element (5), vilka var och en är inrättade att leda det första mediet mellan den första tanken (2) och den andra tanken (4).