SE529343C2 - Laddluftkylare och luftfördelningskammare för användning i en laddluftkylare - Google Patents

Description

529 343 2 sådant sätt att luften samverkar med kondensvattenbehållaren som är placerad ovanför luftfördelnlngskanalerna.

Kanalerna kan dessutom innefatta strukturer för Iuftflödesstyrning. Luftinloppet kan innefatta en struktur för luftuppdelning som delar upp luft proportionellt mot eventuell asymmetri i luftinloppets placering.

Behållaren kan dessutom innefatta åtminstone en sarg som delar in behållaren i separata vatteninrym mande avdelningar. Kondensvattenbehållaren kan innefatta åtminstone ett avtappningshål. l en annan aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett fordon med en Iaddluftkylare enligt det ovan beskrivna exemplet. l ytterligare en annan aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls en luftfördelningskammare för användning i en Iaddluftkylare (CAC), innefattande: ett luftinlopp, åtminstone en luftfördelningskanal. åtminstone en kondensvattenbehållare, varvid kondensvattenbehållaren är placerad i omedelbar närhet av den åtminstone ena luftfördelningskanalen och luftinloppet som tillhandahåller luft till luftfördelningskanalen, samt kondensvattenbehållaren har en vatteninrymmande form. l ytterligare en annan aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande för framställning av en Iaddluftkylare (CAC), innefattande stegen av: att montera en kylsektion i ett hus, att koppla en luftfördelningskammare till huset, att montera ett luftinlopp pà luftfördelningskammaren, att montera ett Iuftutlopp på huset, samt att tillhandahålla åtminstone en kondensvattenbehållare för inrymmande av kondensvatten och åtminstone en luftfördelningskanal i luftfördelningskammaren, varvid behållaren är placerad i omedelbar närhet av kanalerna.

Ytterligare ännu en annan utföringsform av föreliggande uppfinning är ett system för separering av media, innefattande: - en separeringsanordning, - ett inlopp, - en fördelningskammare kopplad till separeringsanordningen, samt - ett utlopp, 40 529 543 3 varvid en blandning av material kommer in i inloppet och passerar ut genom utloppet med en ändring av blandningsförhållande, varvid separeringsanordningen separerar blandningen i åtminstone två delar, en första del som fortsätter till utloppet och en andra del som ansamlas i fördelningskammaren, samt fördelningskammaren innefattar åtminstone en behållare för uppsamling av den andra separerade delen.

Dessa och andra aspekter av uppfinningen kommer att bli uppenbara och klargöras med hänvisning till de utföringsformer som beskrivs i det följande.

Kortfattad beskrivning av ritningarna l det följande kommer uppfinningen att beskrivas på ett icke-begränsande sätt och mera detaljerat med hänvisning till exemplifierande utföringsformer som illustreras på de bilagda ritningarna, där Fig. 1 illustrerar en laddluflkylare (CAC) enligt föreliggande uppfinning, varvid fig. 1a visas laddluftkylaren i en vy framifrån och fig. 1b är en sidovy, fig. 2a illustrerar en tvärsnittsvy framifrån av en luftfördelningskammare med en kondensvattenbehållare hos laddluftkyiaren ifig. 1a, fig. 2b illustrerar ett tvärsnitt genom ett parti hos tanken i fig. 2a i en vy uppifrån, fig. 2c illustrerar tanken i fig. 2a i en sidovy, fig. 3 illustrerar en annan utföringsform av föreliggande uppfinning, samt fig. 4 illustrerar ytterligare en annan utföringsform av föreliggande uppfinning i två olika vyer.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen F ig. 1 illustrerar en laddluftkylarenhet 1 (CAC), för en fordonsmotor, enligt föreliggande uppfinning. Laddluftkylarenheten 1 innefattar ett luftinlopp 2, en luftfördelningskammare 3 som vanligtvis är monterad i ett stycke med en kylsektion 4 som i sin tur är formad i ett stycke med en överdel 5 hos enheten 1 och slutligen ett luftutlopp 5, varvid kylsektionen är monterad inuti ett hus. Funktionen hos laddluftkylaren 1 är som följer: varm luft kommer in genom luftinloppet 2 (från en turbokompressor eller direkt utifrån via ett filter) och kommer in i laddluftkylarens 1 luftfördelningskammare 3. Under laddluftkylaren och inuti luftfördelningskammaren 3 är en luftfördelningskanal (ej visad ifig. 1) placerad. En kylsektion 4 tillhandahålls, t.ex. bestående av med mellanrum placerade rör som uträcker sig vertikalt, mellan vilka spiralformade kylflänsar är 529 343 H anordnade och inriktade för att medge Iuftflöde genom enheten, varvid luft som verkar på kylsektionens 4 utsida eller vatten inneslutet i ett rörsystem ivärmekontakt med kyisektionen 4 kyler luften och slutligen finns luften via luftutloppet 5 för användning i en förbränningsprocess hos motorn. Den kylda luften kan exempelvis användas ien blandningsanordning (ej visad) för att blanda bränsle och luft eller för direktinsprutning i en förbränningskammare hos motorn.

Luftfördelningskammaren 3 tillhandahålls för att på ett jämnt eller lämpligt sätt fördela luft in i kyisektionen 4 för att därigenom kyla lyften så effektivt som möjligt.

Fig. 2a illustrerar en tvärsnittsvy framifrån av en laddluftkylares kondensuppsamlingstank och luftfördelningskammare 200 enligt föreliggande uppfinning i detalj. Laddluftkylartanken 200 innefattar en väsentligen V- eller U-formad underdel och ett arrangemang för fördelning av luft på ett lämpligt sätt in i laddluftkylarens 1 kylsektion 214 och tillhandahåller sålunda en lagringsvolym för vattenkondensat för att ta emot vatten från den kylda luften som kondenserat under avkylningsprocessen. Detta vatten strömmar (droppar) nedåt från en översida 209 och samlas upp i tankens nedre del 203. Om fordonet utsätts för en underkyld omgivning finns det en risk för att vattnet fryser och sålunda kan bilda en propp som hindrar luftens flöde. För att minska denna risk innefattar tanken enligt föreliggande uppfinningen ett arrangemang för vattenförvaring 202 anordnat intill tankens 200 väsentligen V- eller U-formade botten som bildar en eller flera, t.ex. två, nivåer i tanken 200. Detta förvaringsarrangemang 202 är utformat så att det innefattar enlflera förvaringsbehållare 207 som är utformade för att bilda en vatteninrym mande struktur, dvs. med ett mittparti (V- eller U-botten) som är placerat lägre än behållarens sidor. Detta lägre parti kan vara placerat i en position i mitten eller förskjutet från mitten, t.ex. såsom framgår i fig. 2a. l detta fall bildar luftinloppet 2 tankens yttersta botten.

Enligt denna exemplifierande utföringsform finns nedanför förvaringsbehållaren 207 en eller flera kanaler 203 anordnade som är förbundna med luftinloppet 2 och innefattar utlopp 208 vid två ändpartier längs tankens 200 långsida. Dessa två utlopp 208 är luftflödesöppningar som medger att luft strömmar från tankens 200 undersida 203 till tankens 200 översida 209.

Utloppen 208 innefattar en förlängning 215 för att hindra att kondensvattnet sipprar in i utloppen 208.

Alternativt kan enheter för luftflödesstyrning 204 tillhandahållas i kanalema 203 för att styra luftflödet på ett lämpligt sätt för att öka värmeutbytet med eventuell is som finns närvarande i tanken 200. Luftstyrningsenheterna 204 kan exempelvis vara utformade som en spiralstruktur eller vilken annan lämplig struktur som helst som styr luftens flöde på ett sådant sätt att värmeutbytet mellan luften och förvaringsbehållaren 207 förbättras.

Figurerna 2b och 2c visar schematiskt en tvärsnittsvy uppifrån respektive från sidan av en del av laddluftkylartanken och fördelningskammaren 200 i fig. 2a. 40 529 343 En struktur för luftuppdelning 206 kan tillhandahållas i anslutning till luftinloppet 2 för att fördela luftflödet proportionellt i enlighet med luftinloppets 2 placering i förhållande till laddluftkylartanken 200. Detta är för att säkerställa en jämn fördelning av luft i förhållande till luftinloppets 2 asymmetri i förhållande till tanken såsom framgår i fig. 2a, dvs. den korta kanalen på ritningens högra sida behöver mindre luft än den längre kanalen på den vänstra sidan och således släpps mera luft till den vänstra sidan (i förhållande till ritningens plan).

Funktionen hos laddluftkylartanken enligt den ovannämnda utföringsformen är som följer: Luft (luftflödesriktningar betecknade med 205) kommer in i luftinloppet 2 och fördelas proportionellt med strukturen för luftuppdelning 206. Luft strömmar under förvaringsbehållaren 207 i kanalerna 203 hos tanken 200 och värmer upp behållaren 207 och smälter eventuell is som finns närvarande i förvaringsbehållaren 207. Luftflödet fortsätter sin bana och kommer in i tankens övre del 209 genom luftflödesöppningarna 208 och fortsätter att värma upp och smälta eventuell is som är belägen iförvarlngsbehàllaren 207 och strömmar in i kylsektionen 214 via ett flertal av öppningar (ej visade) in i en struktur för värmeväxling (ej visad) som är placerad inuti kylsektionen 214. När isen smälter och löses upp och samtidigt omvandlas till vatten fortsätter uppvärmningsprocessen när luften strömmar under förvaringsbehållaren 207 i kanalerna 203 och vattnet förångas. Förvaringsbehållaren 207 är således tom på vatten efter någon tid när luften har strömmat i kanalerna 203.

När motorn har stannat och i en situation där fordonet är beläget i en underkyld omgivning kommer eventuellt vatten som finns i laddluftkylaren att finnas uppsamlat i förvaringsarrangemanget 202 och beroende på den kalla omgivningen kommer det att frysa till is. Eftersom vattnet/isen är beläget/belägen iförvaringsarrangemanget 202 kommer det dock inte att bilda en propp som hindrar luftflödet när motorn startar igen.

Enligt en andra utföringsform kan förvaringsarrangemanget 202 som innefattar förvaringsbehållaren 207 vara uppdelat i flera efter varandra följande avdelningar 210 med hjälp av en eller flera vattenavskiljande sarger 201 som var och en inrymmer en viss vattenvolym.

När varje efter varandra följande avdelning 210 är full kommer eventuellt ytterligare vatten att strömma över den vattenavskiljande sargen 201 in i nästa vatteninrymmande avdelning 210.

Förvaringsbehållaren 207 kan bestå av vilket lämpligt material som helst, såsom inses av fackmannen inom området, såsom men ej begränsat till metall (t.ex. aluminium, stål, zink, eller titan), plaster, keramiska material, eller kompositmaterial av desamma.

Förvaringsbehållaren 207 kan formas genom att ta en lämplig plan materialskiva och pressa den på plats i sitt avsedda läge, att fästa förvaringsbehållaren 207 med lim, en eller flera skruvar, eller andra fästanordningar (t.ex. krokar och klämmor) eller bara presspassas till att stanna på plats. När behållaren är placerad tillsammans med kylsektionen 4 kan en eller flera 40 529 343 b distansklossar (ej visade), t.ex. med olika höjd, hålla fast strukturen genom att pressa en del av förvaringsbehållaren nedåt och hålla den på plats och låsa förvaringsbehållarens 207 form.

Dessa distansklossar kan vara fördelaktiga till exempel om förvaringsbehållaren är monterad genom presspassning. Behållaren 207 kan även tillverkas med en förformad utformning, monteras i det avsedda läget och sättas fast med liknande medel såsom beskrivna ovan.

Behållaren 207 kan vara tillverkad i ett stycke eller flera delar som monteras vid hopsättning av laddluftkylaren.

Med denna lösning hindras kondensvatten från att nå laddluftkylarens 1 inlopp 2 och sålunda minskas risken för is som bildar en propp i hög grad jämfört med konventionella metoder.

Beroende på lyftstyrningsstrukturerna 204 fördelas även varm luft bättre inuti tankvolymen och ger sålunda ett bättre värmeutbyte vid smältning av is och/förångning av vatten.

Tanken 200 kan vara försedd med ett eller flera avtappningshål (ej visade) för att avlägsna överskottsvatten om nödvändigt. Detta avtappningshål kan fördelaktigt vara placerat vid förvaringsbehållarens 207 underdel och med en avtappningskanal ut till en kran som tillhandahåller åtkomst från utsidan. En avtappningskanal kan tillhandahållas inuti varje efter varandra följande avdelning 210 indelad av behàllarens 207 sarger 201 för att tappa vatten separat ur varje avdelning eller nivå om flera nivåer med behållare 207 tillhandahålls.

Med lösningen enligt föreliggande uppfinning är det möjligt att uppgradera en existerande laddluftkylarlösning med ett tillägg som kan monteras i en existerande laddluftkylartanklösning.

Tilläggsdelen, exempelvis en förformad förvaringsbehållare 207, kan monteras på plats inuti konventionella laddluftkylare genom att avlägsna laddluftkylarens underdel, montera behållaren 207, samt åter montera laddluftkylarens underdel. Beroende på om laddluftkylarsystemet uppgraderas eller eftermonteras kan underdelen behöva ersättas med en ny större del för att passa förvaringsbehållaren 207.

I det fall som syns ifig. 2a är luftinloppet 2 placerat vid laddluftkylarsystemets botten, således vid laddluftkylartankens botten. lnloppet 2 kan dock vara placerat i andra positioner såsom inses av fackmannen inom området och kan innefatta ett flertal av luftinlopp som är fördelade på ett låm pligt sätt.

Nu övergående till fig. 3, där en annan utföringsform av föreliggande uppfinning illustreras.

Laddluftkylartanken 300 innefattar i detta fall ett flertal av behållare 301, 302, 303 för att ytterligare öka Iagringskapaciteten för separerat vatten. Precis som ifallet ovan som illustreras i fig. 2 har laddluftkylartanken 300 ett inlopp 306 (vilket kan ha en uppdelningsstruktur (ej visad)).

Luft styrs genom kanaler 307, 308, 309 och vidare fram till själva laddluftkylaren. Det är också möjligt att ha strukturer för kondensatstyrning 304 och 305 för att styra kondensvatten från laddluftkylaren till att komma in en av behàllarna 301, 302, 303 och hindra vatten från att 40 529 343 "i komma in i den första kanalen 306 och eventuellt blockera inloppet 306. Sådana styrningsstrukturer 304 och 305 kan naturligtvis också finnas närvarande i utföringsformen som visas i fig. 2, såsom bör inses av fackmannen inom området. Antalet behållarnivåer 301, 302 och 303 är inte begränsat till de tre som visas utan kan vara vilket lämpligt antal som helst från 1 och uppåt beroende på tillämpning och geometrisk struktur hos den volym där de har monterats.

Nu övergående till fig. 4a och 4b där ytterligare en annan utföringsform av föreliggande uppfinning illustreras, varvid fig. 4a illustrerar en tvärsnittsvy framifrån och fig. 4b en sidovy. l detta fall är laddluftkylaren 400 med luftfördelningskammare 407 anordnad i ett horisontellt läge.

I fig. 4 släpps luft in genom ett inlopp 401 och styrs genom en kanal 404 längs en uppdelningsstruktur 402 och en yttervågg 405 som tillsammans bildar kanalen 402. En kanalskyddande struktur 403 kan tillhandahållas för att styra luft nedåt och stoppa återflöde av partiklar och/eller vätskor in i kanalen 404. Laddluftkylaren 400 innefattar dessutom en kylsektion 406 och ett utlopp 408 där kyld lyft tillhandahålls för användning i förbränningsprocessen.

Olika sätt för framställning av laddluftkylaren 1 (eller 400) kan användas, såsom kan inses av fackmannen inom området, såsom att förtillverka behållaren 207 i olika former för montering i olika fordonstyper eller -varianter, eller laddluftkylartyp och -variant. Ett förfarande för framställning/montering av en laddluftkylare kommer nu att diskuteras med hänvisning till en förtillverkad behållare 207: - att montera ett luftinlopp 2 i ett hus, - att koppla en luftfördelningskammare 3, 200 (eller 407) till huset, - att montera en kylsektion 4, 214 (eller 406) på huset, - att montera ett luftutlopp 5 (eller 408) på huset, samt - att tillhandahålla en kondensvattenbehållare 207 för inrymmande av kondensvatten och luftfördelningskanaler 203 till luftfördelningskammaren 3, 200 (eller 407).

Den ovan beskrivna stegens ordning kan ändras såsom inses av fackmannen inom området.

Samma typ av behållararrangemang för hantering av kondensvatten som beskrivs ovan kan vara tillämpbart på andra varianter av vätske- eller partikelseparation från en luft- eller gasström. Det kan i själva verket också vara tillämpbart på hantering av vätske- eller partikelförorening i exempelvis ett oljeflöde. Huvudeffekten här är, i detta fall, skillnaden i densitet och/eller det faktum att strömningen är sådan att material med olika densitet separeras.

En ström av en materialblandning tillhandahålls med en viss strömningshastighet och partiklar eller vätskor är en del av denna komposition tillsammans med ett huvudmaterial som utgör huvuddelen av blandningen. De olika beståndsdelarna hos blandningen har olika densitet och kommer därför att påverkas olika av strömningen, i utföringsformerna illustrerade av figurerna 2 »15 529 343 8 och 3 kommer exempelvis tyngdkraften att påverka vissa av beståndsdelarna på ett sådant sätt att strömningen av dessa beståndsdelar motverkas och de kommer att falla nedåt in i behållaren 207 eller behållarna 301, 302 och 303 medan huvuddelen av strömmen kommer att fortsätta längs huvudflödets riktning. l vissa tillämpningar samlas partiklarna eller vätskorna som skall separeras från huvudmaterialet upp i större aggregat såsom exempelvis droppar som är så tunga att huvudflödets hastighet inte är tillräcklig för dra med sig aggregaten utan aggregaten i stället faller ned beroende på tyngdkraften. Detta gäller för den första utföringsformen beskriven ovan avseende vatten som kondenserar i laddluftkylaren när luft (innehållande fukt) kyls av. Uppfinningen kan användas för uppsamling av partiklar eller vätskor som kommer från en process där man önska erhålla sådana partiklar eller vätskor eller från processer där partiklar eller vätskor ansamlas som en biprodukt (tex. i fallet med laddluftkylarlösningen som beskrivs ovan, där vatten kondenseras under processen med avkylning av luft).

Ordet "luft" i detta dokument betyder vilken typ av gasblandning som helst, såsom inses av fackmannen inom området.

Det bör observeras att ordet "innefattande" inte utesluter närvaron av andra element eller steg än de som räknas upp och att orden "en" eller "ett" före ett element inte utesluter närvaron av ett flertal av sådana element. Det bör dessutom observeras att eventuella hänvisningsbeteckningar inte begränsas ramen för patentkraven, samt att flera "medel" kan representeras av samma maskinutrustningspost.

De ovan nämnda och beskrivna utföringsformerna ges endast som exempel och skall e] vara begränsande för föreliggande uppfinning. Andra lösningar, användningar, målsättningar och funktioner inom ramen för uppfinningen som den anges i de nedan beskriva patentkraven bör bli uppenbara för fackmannen inom området.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 40 529 343 Patentkrav Laddluftkylare (1) (CAC), vilken innefattar: - ett hus, - ett luftinlopp (2), - ett luftfördelningskammare (3, 200) kopplad till nämnda hus, - en kylsektion (4, 214), samt - ett luftutlopp (5), varvid luft kommer in i nämnda hus genom nämnda luftinlopp (2) och passerar ut genom nämnda luftutlopp för att passera nämnda kylsektion (4, 214), kännetecknar! av att nämnda luftfördelningskammare (3, 200) innefattar åtminstone en kondensvattenbehållare (207, 301, 302, 303) för inrymmande av kondensvatten och luftfördelningskanaler (203, 307, 308, 309) för fördelning av luft som är anslutna till nämnda luftinlopp (2), vilka kanaler (203, 307, 308, 309) är anordnade för att fördela luft på ett sådant sätt att nämnda luft avger värme till nämnda kondensvattenbehållare (207, 301, 302, 303) som är placerad i omedelbar närhet av nämnda luftfördelningskanaler (203, 307, 308, 309) för smältning av eventuellt förekommande is i kondensvattenbehållaren. Laddluftkylare enligt patentkrav 1, varvid nämnda kanaler (203, 307, 308, 309) dessutom innefattar strukturer för luftflödesstyrning (204). Laddluftkylare enligt patentkrav 1, varvid nämnda luftinlopp (2) innefattar en struktur för luftuppdelning (206) som delar upp luft proportionellt mot eventuell asymmetri i nämnda luftinlopps (2) placering. Laddluftkylare enligt patentkrav 1, varvid nämnda behållare (207, 301, 302, 303) dessutom innefattar åtminstone en sarg (201) som delar in nämnda behållare (207, 301, 302, 303) in separata vatteninrymmande avdelningar (210). Laddluftkylare enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda kondensvattenbehållare (207, 301, 302, 303) innefattar åtminstone ett avtappningshål. Fordon med en laddluftkylare enligt patentkrav

1. Luftfördelningskammare (200) för användning i en laddluftkylare (1) (CAC), innefattande: - ett luftinlopp (2), - åtminstone en luftfördelningskanal (203, 307, 308, 309), - åtminstone en kondensvattenbehållare (207, 301, 302, 303), 10 529 343 10 varvid nämnda åtminstone en kondensvattenbehållare (207, 301, 302, 303) är placerad i omedelbar närhet av nämnda åtminstone ena luftfördelningskanal (203, 307, 308, 309) och nämnda luftinlopp (2) som tillhandahåller luft till nämnda luftfördelningskanal (203), varvid nämnda kondensvattenbehållare (207, 301, 302, 303) har en vatteninrymmande form, och varvid luftfördelningskanalen (203) är anordnad för att fördela luft på ett sådant sätt att nämnda luft avger värme till kondensvattenbehållaren (207, 301, 302, 303) för smältning av eventuellt förekommande is i kondensvattenbehàllaren.