WO2006013075A1 - Einstückige turbulenzeinlage - Google Patents

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WO2006013075A1
WO2006013075A1 PCT/EP2005/008307 EP2005008307W WO2006013075A1 WO 2006013075 A1 WO2006013075 A1 WO 2006013075A1 EP 2005008307 W EP2005008307 W EP 2005008307W WO 2006013075 A1 WO2006013075 A1 WO 2006013075A1
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WO
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turbulence insert
sections
wave
turbulence
plate
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PCT/EP2005/008307
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English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Brunner
Peter Geskes
Rainer Lutz
Ulrich Maucher
Original Assignee
Behr Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Priority to JP2007523030A priority Critical patent/JP5100379B2/ja
Priority to US11/572,955 priority patent/US20080202731A1/en
Priority to EP05787294.7A priority patent/EP1774240B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F28F3/027—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements with openings, e.g. louvered corrugated fins; Assemblies of corrugated strips

Definitions

  • the invention relates to a one-piece turbulence insert for a heat exchanger, in particular a radiator of a motor vehicle, having a substantially wave-shaped profile, wherein the turbulence insert has a plurality of sections with wave propagation in the same wave propagation direction, which profiles are offset from each other transversely to the wave propagation direction are.
  • German Patent DE 197 09 601 C2 discloses an oil / coolant cooler which consists of a plurality of plates arranged parallel one above the other. Each of the plates has on two opposite edges in each case an inlet and a discharge opening for a heat exchange medium.
  • the plates in each case form hollow chambers in which corrugated turbulence plates are provided to increase the heat transfer and which are flowed through by each of the media involved in the heat transfer.
  • the turbulence plates are subdivided into sections in which a different orientation of the course of the corrugations is present. The sections are offset by obliquely separating cuts against each other.
  • the turbulence plates are rolled, wherein the rolling direction in adjacent sections is in each case rotated by a predefinable angle to that of the adjacent section.
  • the respective inflow or outflow openings of one of the heat exchange media are arranged in the sections such that a flow from the inflow opening directly in the direction of the outflow opening. tion is a greater resistance than in a direction transverse thereto
  • the known turbulence sheets are composed of a plurality of rolled parts to provide portions having different wave propagation directions.
  • Gate-like openings are formed transversely to the rolling direction, but they are of different width in adjacent rows, so that slot-like openings are formed in a known manner between adjacent gates, which openings flow through not only transversely through the gates but also in a direction perpendicular to enable.
  • the object of the invention is a one-piece turbulence insert for a heat exchanger, in particular a radiator of a motor vehicle, having a substantially wave-shaped profile, wherein the turbulence insert has several sections in the same wave propagation direction propagate the wave profiles, which offset transversely to the wave propagation direction to each other to create, which allows a better thermodynamic efficiency.
  • the object is in a one-piece turbulence insert for a heat exchanger, in particular a radiator of a motor vehicle, with a substantially wave-shaped profile, wherein the turbulence insert has several sections with propagating in the same wave propagation direction the wave profiles, the offset transversely to the wave propagation direction to each other are arranged, achieved by the fact that the turbulence has several sections with wave profiles propagating in different wave propagation directions.
  • turbulence insert By virtue of the turbulence insert according to the invention, a targeted distribution of a medium within a flow channel and / or targeted stiffening of a heat exchanger at locally different load states corresponding to the local load tensors and / or an optimization of the thermodynamic performance by a suitably shaped rib structure in detail or all flow channels of a heat exchanger allows.
  • the turbulence insert according to the invention is formed either completely or in segments in a combined stamping and deep-drawing process.
  • the structure of Turbulence insert can also be formed as a closed structure. Then the punching process can be omitted.
  • a preferred embodiment of the turbulence insert is characterized in that the turbulence insert has a plurality of rectangular sections with wave profiles that propagate in different directions of wave propagation. This allows flow through a flow channel in different directions.
  • a further preferred exemplary embodiment of the turbulence insert is characterized in that the turbulence insert is formed by a substantially rectangular plate which has a central region with a plurality of sections with corrugated profiles which propagate transversely to the longitudinal direction of the plate, and two outer regions with a plurality of sections with wave profiles that spread at an angle between 0 and 90 degrees to a longitudinal side of the plate.
  • the outer regions are preferably arranged at a medium inlet or at a medium outlet. Therefore, the outer regions are also referred to as inlet or outlet area.
  • the flow at the inlet and at the outlet is transverse to the longitudinal direction of the plate. Due to the design of the inlet and outlet regions according to the invention, a flow and heat-optimized steering of the flow between the inlet or outlet region and the central region is made possible.
  • a further preferred embodiment of the turbulence insert is characterized in that the wave profiles in the sections of the outer regions arranged closer to the central region spread at a greater angle to a longitudinal side of the plate than in the sections arranged further outward.
  • the shaft profiles are preferably arranged at an angle of between 50 and 80 degrees to the associated longitudinal side of the plate.
  • the wave profiles are preferably arranged at an angle of 10 to 40 degrees to the associated longitudinal side of the plate. This allows a gentle deflection of the flow from the longitudinal side of the plate to the central region.
  • a further preferred embodiment of the turbulence insert is characterized in that the angle to a longitudinal side of the plate, in which the wave profiles spread in the outer regions of the plate, decreases from the central region to the outside. This allows a gentle deflection of the flow from the longitudinal side of the plate to the middle region.
  • a further preferred exemplary embodiment of the turbulence insert is characterized in that the turbulence insert is formed by a substantially rectangular plate which has a central region with a plurality of sections with corrugated profiles which propagate transversely to the longitudinal direction of the plate, and two outer regions with a plurality of sections with Wellen ⁇ profiles which propagate in the longitudinal direction of the plate.
  • Gate-like openings are formed transversely to the longitudinal direction of the shaft and have different widths in adjacent areas, so that slot-like openings are created between adjacent doors, which flow is not only transversely through the gates but also in a direction perpendicular thereto ⁇ possible.
  • a further preferred embodiment of the turbulence insert is characterized in that deflecting sections are formed between the transverse and longitudinally extending wave profile sections. In the Um ⁇ steering sections, the flow is deflected by 90 degrees.
  • a further preferred embodiment of the turbulence insert is characterized in that the deflection sections are arranged diagonally in the outer regions of the plate. This reduces the formation of dead-water areas.
  • a further preferred embodiment of the turbulence insert is characterized in that the wave propagation direction in the deflecting sections changes by 90 degrees.
  • the transition region is preferably rounded.
  • Figure 1 is a perspective view of an exhaust gas cooler of a commercial vehicle
  • Figure 2 is a perspective view of a turbulence insert according to a first embodiment
  • FIG 3 shows the view of a section through the turbulence insert of Figure 1 at half height.
  • FIG. 4 shows a turbulence insert in plan view according to a further exemplary embodiment
  • FIG 5 shows the view of a section through the turbulence insert of Figure 4 at half height.
  • an exhaust gas cooler 1 of a commercial vehicle is provided in perspective dar ⁇ .
  • the exhaust gas cooler 1 comprises a cooler housing 2, which essentially has the shape of an elongated cuboid.
  • a coolant inlet 3 and adeffenaus ⁇ are laßstutzen 4 attached.
  • an exhaust gas inlet 6 and an exhaust outlet 7 are attached.
  • exhaust gas may enter the radiator housing 2, which is guided through a plurality of exhaust gas flow channels in the longitudinal direction of the radiator housing 2 to the exhaust outlet 7. Between two substantially plate-shaped exhaust gas flow channels is arranged in each case a substantially plate-shaped coolant flow channel.
  • the course of the coolant flow channels in the cooler housing 2 is indicated by arrows 11 to 14.
  • the coolant serves to cool the exhaust gas of the utility vehicle passed through the radiator housing 2.
  • the region in which the flow runs through the radiator housing 2 essentially in the longitudinal direction is also referred to as the middle region.
  • the central area is bounded outwardly by an inlet area and an outlet area.
  • the flow has to be deflected by 90 degrees, as indicated by arrows 18.
  • the flow in the outlet area must be diverted by 90 degrees, as indicated by arrows 19.
  • turbulence inserts are arranged in the flow channels.
  • a turbulence insert 24 according to the invention is shown perspectively and in section, according to a first exemplary embodiment.
  • the turbulence insert 24 is formed from a rectangular plate in one piece of aluminum sheet.
  • a substantially triangular inlet region 25 is formed at one end of the turbulence insert 24, a substantially triangular inlet region 25 is formed.
  • six rectangular wave profile sections 27 to 32 are arranged side by side.
  • the wave profile sections 34 to 38 are corrugated in the longitudinal direction of the turbulence insert 24.
  • the wave profile section 27 comprises five wave peaks 34 to 38, which are arranged at the same distance from each other.
  • the wave profile section 28 comprises five wave peaks, which are arranged offset relative to the wave crests of the wave profile section 27.
  • the wave profile section 29 comprises three wave peaks, which are offset relative to the wave crests of the wave profile section 28.
  • the wave profile section 30 comprises three wave peaks, which are offset relative to the wave crests of the wave profile section 29.
  • the wave profile sections 31 and 32 each comprise a Wellen ⁇ mountain, which is arranged offset to the one or more adjacent wave crests.
  • the wave profiles of the wave profile sections 27 to 32 are at both Open sides, so that they can be flowed through transversely to the longitudinal direction of the plate.
  • a central region 40 in which a plurality of rectangular wave profile sections 41 to 45 are arranged transversely to the longitudinal direction of the plate.
  • the wave profiles of the wave profile sections 41 to 45 extend transversely to the plate longitudinal direction and are offset from one another.
  • a section line 47 it is indicated that the middle region 40 is significantly larger than that shown in FIGS. 2 and 3.
  • the central region 40 is substantially in the shape of an isosceles trapezium.
  • the deflection region 50 comprises a plurality of deflection sections 52 to 55, in which the flow is deflected from the inlet region 25 to the central region 40 by 90 degrees.
  • an outlet region 60 is provided, which is formed symmetrically with respect to the inlet region 25.
  • a deflection region 65 is provided, which has a multiplicity of deflection sections 66 to 68 and is formed symmetrically with respect to the deflection region 50.
  • the associated axis of symmetry extends transversely through the center of the turbulence insert 24.
  • FIGS. 4 and 5 show a turbulence insert 70 in two different views.
  • the turbulence insert 70 is formed from a piece of aluminum sheet and has the shape of a rectangle.
  • the turbulence insert 70 is subdivided into an inlet region 71, a middle region 72 and an outlet region 73.
  • the inlet region 71 comprises a multiplicity of wave profile sections 75 to 80, which have the form of rectangles.
  • the wave profile sections 75 to 80 each comprise two Wellenber ⁇ Ge, which are arranged at a distance 82 to each other.
  • the waves in the wave profile section 75 propagate approximately at an angle of 65 degrees one longitudinal side of the turbulence insert 70.
  • the waves of the wave profile section 80 propagate approximately at an angle of 30 degrees to the associated longitudinal side of the turbulence insert 70. In between, the angle of the wave propagation direction to the longitudinal side of the turbulence pad 70 decreases from the outside towards the central region 72.
  • the central region 72 comprises three wave profile sections 84 to 86, which are rectangular.
  • the waves propagate in the wave profile sections 84 to 86 transversely to the longitudinal direction of the plate.
  • the peaks of the wave profile sections 84 to 86 are offset from one another.
  • the turbulence insert 70 is formed symmetrically with respect to an axis of symmetry across the center of the turbulence insert 70.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine einstückige Turbulenzeinlage für einen Wärmetauscher (1), insbesondere einen Kühler eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen wellenförmigen Profil, wobei die Turbulenzeinlage (24) mehrere Abschnitte (41-45) mit sich in der gleichen Wellenausbreitungsrichtung ausbreitenden Wellenprofilen aufweist, die quer zu der Wellenausbreitungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Um einen besseren thermodynamischen Wirkungsgrad zu ermöglichen, weist die Turbulenzeinlage (24) mehrere Abschnitte (27-32, 41-45) mit sich in unterschiedlichen Wellenausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenprofilen auf.

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart
Einstückige Turbulenzeinlage
Die Erfindung betrifft eine einstückige Turbulenzeinlage für einen Wärme¬ tauscher, insbesondere einen Kühler eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen wellenförmigen Profil, wobei die Turbulenzeinlage mehrere Abschnitte mit sich in der gleichen Wellenausbreitungsrichtung ausbreiten¬ den Wellenprofilen aufweist, die quer zu der Wellenausbreitungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Herkömmliche Turbulenzeinlagen werden durch Walzen hergestellt. Aus der deutschen Patentschrift DE 197 09 601 C2 ist ein Öl/Kühlmittel-Kühler be¬ kannt, der aus mehreren parallel übereinander angeordneten Platten be¬ steht. Jede der Platten weist an zwei gegenüberliegenden Rändern jeweils eine Zu- und eine Abflussöffnung für ein Wärmetauschmedium auf. Die Plat- ten bilden zwischen sich jeweils Hohlkammern, in denen gewellte Turbu¬ lenzbleche zur Erhöhung der Wärmeübertragung vorgesehen sind und die von je einem der an der Wärmeübertragung beteiligten Medien durchflössen sind. Die Turbulenzbleche sind in Abschnitte unterteilt, in denen eine unter¬ schiedliche Ausrichtung des Verlaufs der Wellungen vorliegt. Die Abschnitte sind durch schräg verlaufende Trennschnitte gegeneinander abgesetzt. Die Turbulenzbleche sind gewalzt, wobei die Walzrichtung in benachbarten Ab¬ schnitten jeweils um einen vorgebbaren Winkel verdreht zu jener des be¬ nachbarten Abschnitts ist . Die jeweiligen Zu- oder Abflussöffnungen eines der Wärmetauschmedien sind so in den Abschnitten angeordnet, dass einer Strömung von der Zuflussöffnung unmittelbar in Richtung zu der Abflussöff- nung ein größerer Widerstand als in einer Richtung quer dazu entgegenge¬ setzt wird, so dass eine gleichmäßige Verteilung der Strömung in der zuge¬ ordneten Hohlkammer bewirkt ist. Die bekannten Turbulenzbleche sind aus mehreren gewalzten Teilen zusammengesetzt, um Abschnitte mit unter- schiedlichen Wellenausbreitungsrichtungen zu schaffen. Quer zur Walzrich¬ tung entstehen torartige Öffnungen, die aber in benachbarten Reihen unter¬ schiedlich weit sind, so dass zwischen benachbarten Toren in bekannter Weise jeweils schlitzartige Öffnungen entstehen, die eine Durchströmung nicht nur quer durch die Tore, sondern auch in einer Richtung senkrecht zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einstückige Turbulenzeinlage für einen Wärmetauscher, insbesondere einen Kühler eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen wellenförmigen Profil, wobei die Turbulenzeinlage mehrere Abschnitte mit sich in der gleichen Wellenausbreitungsrichtung ausbreiten¬ den Wellenprofilen aufweist, die quer zu der Wellenausbreitungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, zu schaffen, die einen besseren ther- modynamischen Wirkungsgrad ermöglicht.
Die Aufgabe ist bei einer einstückigen Turbulenzeinlage für einen Wärme¬ tauscher, insbesondere einen Kühler eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen wellenförmigen Profil, wobei die Turbulenzeinlage mehrere Abschnitte mit sich in der gleichen Wellenausbreitungsrichtung ausbreiten¬ den Wellenprofilen aufweist, die quer zu der Wellenausbreitungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, dadurch gelöst, dass die Turbulenzein¬ lage mehrere Abschnitte mit sich in unterschiedlichen Wellenausbreitungs¬ richtungen ausbreitenden Wellenprofilen aufweist. Durch die erfindungsge¬ mäße Turbulenzeinlage wird eine gezielte Verteilung eines Mediums inner¬ halb eines Strömungskanals und/oder eine gezielte Versteifung eines Wär- metauschers bei lokal unterschiedlichen Lastzuständen entsprechend den lokalen Lasttensoren und/oder eine Optimierung der thermodynamischen Leistung durch eine geeignet ausgeformte Rippenstruktur in einzelnen oder allen Strömungskanälen eines Wärmetauschers ermöglicht. Die erfindungs¬ gemäße Turbulenzeinlage wird in einem kombinierten Stanz- und Tiefzieh- prozess entweder ganz oder segmentweise ausgeformt. Die Struktur der Turbulenzeinlage kann auch als geschlossene Struktur ausgeformt sein. Dann kann der Stanzprozess entfallen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist dadurch ge- kennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage mehrere rechteckförmige Abschnit¬ te mit sich in unterschiedlichen Wellenausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenprofilen aufweist. Dadurch wird eine Durchströmung eines Strö¬ mungskanals in unterschiedlichen Richtungen ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist da¬ durch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage von einer im Wesentlichen rechteckförmigen Platte gebildet wird, die einen mittleren Bereich mit mehre¬ ren Abschnitten mit Wellenprofilen, die sich quer zur Plattenlängsrichtung ausbreiten, und zwei äußere Bereiche mit mehreren Abschnitten mit Wellen- profilen umfasst, die sich in einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad zu einer Längsseite der Platte ausbreiten. Die äußeren Bereiche sind vorzugsweise an einem Mediumeinlass beziehungsweise an einem Mediumauslass ange¬ ordnet. Daher werden die äußeren Bereiche auch als Einlass- beziehungs¬ weise Auslassbereich bezeichnet. Vorzugsweise verläuft die Strömung am Einlass und am Auslass quer zur Plattenlängsrichtung. Durch die erfin¬ dungsgemäße Gestaltung der Ein- und Auslassbereiche wird eine strö- mungs- und wärmetechnisch optimierte Lenkung der Strömung zwischen Ein- beziehungsweise Auslassbereich und dem mittleren Bereich ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist da¬ durch gekennzeichnet, dass sich die Wellenprofile in den näher an dem mitt¬ leren Bereich angeordneten Abschnitten der äußeren Bereiche in einem größeren Winkel zu einer Längsseite der Platte ausbreiten als in den weiter außen angeordneten Abschnitten. An den Enden der Platte sind die Wellen- profile vorzugsweise in einem Winkel von zwischen 50 und 80 Grad zu der zugehörigen Längsseite der Platte angeordnet. In der Nähe des mittleren Bereichs sind die Wellenprofile vorzugsweise in einem Winkel von 10 bis 40 Grad zu der zugehörigen Längsseite der Platte angeordnet. Dadurch wird eine sanfte Umlenkung der Strömung von der Längsseite der Platte zu dem mittleren Bereich hin ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist da¬ durch gekennzeichnet, dass der Winkel zu einer Längsseite der Platte, in dem sich die Wellenprofile in den äußeren Bereichen der Platte ausbreiten, von dem mittleren Bereich nach außen hin abnimmt. Dadurch wird eine sanf- te Umlenkung der Strömung von der Längsseite der Platte zu dem mittleren Bereich hin ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist da¬ durch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage von einer im Wesentlichen rechteckförmigen Platte gebildet wird, die einen mittleren Bereich mit mehre¬ ren Abschnitten mit Wellenprofilen, die sich quer zur Plattenlängsrichtung ausbreiten, und zwei äußere Bereiche mit mehreren Abschnitten mit Wellen¬ profilen umfasst, die sich in Plattenlängsrichtung ausbreiten. Quer zur Wel¬ lenlängsausrichtung sind torartige Öffnungen ausgebildet, die in benachbar- ten Bereichen unterschiedlich weit sind, so dass zwischen benachbarten To¬ ren jeweils schlitzartige Öffnungen entstehen, die eine Durchströmung nicht nur quer durch die Tore, sondern auch in einer Richtung senkrecht dazu er¬ möglichen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist da¬ durch gekennzeichnet, dass zwischen den sich quer und längs ausbreiten¬ den Wellenprofilabschnitten Umlenkabschnitte ausgebildet sind. In den Um¬ lenkabschnitten wird die Strömung um 90 Grad umgelenkt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist da¬ durch gekennzeichnet, dass die Umlenkabschnitte in den äußeren Bereichen der Platte diagonal angeordnet sind. Dadurch wird die Bildung von Totwas¬ sergebieten verringert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Turbulenzeinlage ist da¬ durch gekennzeichnet, dass sich die Wellenausbreitungsrichtung in den Um¬ lenkabschnitten um 90 Grad ändert. Der Übergangsbereich ist vorzugsweise gerundet ausgebildet. Bei einem Kraftfahrzeugkühler, insbesondere einem Abgaskühler eines Nutzkraftfahrzeugs, ist die oben angegebene Aufgabe durch die Verwen¬ dung einer vorab beschriebenen Turbulenzeinlage gelöst.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich¬ nung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungs- wesentlich sein. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Abgaskühlers eines Nutzkraftfahrzeugs;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer Turbulenzeinlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 3 die Ansicht eines Schnitts durch die Turbulenzeinlage aus Figur 1 in halber Höhe;
Figur 4 eine Turbulenzeinlage in der Draufsicht gemäß einem weiteren Aus¬ führungsbeispiel und
Figur 5 die Ansicht eines Schnitts durch die Turbulenzeinlage aus Figur 4 in halber Höhe.
In Figur 1 ist ein Abgaskühler 1 eines Nutzkraftfahrzeugs perspektivisch dar¬ gestellt. Der Abgaskühler 1 umfasst ein Kühlergehäuse 2, das im Wesentli¬ chen die Gestalt eines länglichen Quaders aufweist. An der Oberseite des Kühlergehäuses 2 sind ein Kühlmitteleinlassstutzen 3 und ein Kühlmittelaus¬ lassstutzen 4 angebracht. An den Stirnseiten des Kühlergehäuses 2 sind ein Abgaseinlassstutzen 6 und ein Abgasauslassstutzen 7 angebracht. Durch den Abgasseinlassstutzen 6 kann Abgas in das Kühlergehäuse 2 eintreten, das durch eine Vielzahl von Abgasströmungskanälen in Längsrichtung des Kühlergehäuses 2 zu dem Abgasauslassstutzen 7 geführt wird. Zwischen zwei im Wesentlichen plattenförmigen Abgasströmungskanälen ist jeweils ein im Wesentlichen plattenförmiger Kühlmittelströmungskanal angeordnet. Der Verlauf der Kühlmittelströmungskanäle in dem Kühlergehäuse 2 ist durch Pfeile 11 bis 14 angedeutet. Das Kühlmittel dient dazu, das durch das Kühlergehäuse 2 hindurch geleitete Abgas des Nutzkraftfahrzeugs abzuküh¬ len. Der Bereich, in dem die Strömung im Wesentlichen in Längsrichtung durch das Kühlergehäuse 2 verläuft, wird auch als mittlerer Bereich bezeich¬ net. Der mittlere Bereich wird nach außen hin durch einen Einlassbereich und einen Auslassbereich begrenzt. In dem Einlassbereich muss die Strö- mung, wie durch Pfeile 18 angedeutet ist, um 90 Grad umgelenkt werden. In ähnlicher Weise muss die Strömung in dem Auslassbereich um 90 Grad umgelenkt werden, wie durch Pfeile 19 angedeutet ist. In Figur 1 besteht an zwei Stellen 22 eine erhöhte Gefahr, dass sich Totwassergebiete bilden. Un¬ ter anderem um die Bildung solcher Totwassergebiete zu verhindern, sind in den Strömungskanälen Turbulenzeinlagen angeordnet.
In den Figuren 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Turbulenzeinlage 24 ge¬ mäß einem ersten Ausführungsbeispiel perspektivisch und im Schnitt darge¬ stellt. Die Turbulenzeinlage 24 ist aus einer rechteckförmigen Platte in einem Stück aus Aluminiumblech gebildet. An einem Ende der Turbulenzeinlage 24 ist ein im Wesentlichen dreieckiger Einlassbereich 25 ausgebildet. In dem Einlassbereich 25 sind sechs rechteckige Wellenprofilabschnitte 27 bis 32 nebeneinander angeordnet. Die Wellenprofilabschnitte 34 bis 38 sind in Längsrichtung der Turbulenzeinlage 24 gewellt. Der Wellenprofilabschnitt 27 umfasst fünf Wellenberge 34 bis 38, die im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind. Der Wellenprofilabschnitt 28 umfasst fünf Wellenberge, die gegenüber den Wellenbergen des Wellenprofilabschnitts 27 versetzt ange¬ ordnet sind. Der Wellenprofilabschnitt 29 umfasst drei Wellenberge, die ge¬ genüber den Wellenbergen des Wellenprofilabschnitts 28 versetzt angeord- net sind. Der Wellenprofilabschnitt 30 umfasst drei Wellenberge, die gegen¬ über den Wellenbergen des Wellenprofilabschnitts 29 versetzt angeordnet sind. Die Wellenprofilabschnitte 31 und 32 umfassen jeweils einen Wellen¬ berg, der versetzt zu dem oder den benachbarten Wellenbergen angeordnet ist. Die Wellenprofile der Wellenprofilabschnitte 27 bis 32 sind an beiden Seiten offen, so dass sie quer zur Plattenlängsrichtung durchströmt werden können.
In der Mitte der Platte erstreckt sich ein mittlerer Bereich 40, in dem eine Vielzahl von rechteckigen Wellenprofilabschnitten 41 bis 45 quer zur Platten¬ längsrichtung angeordnet sind. Die Wellenprofile der Wellenprofilabschnitte 41 bis 45 breiten sich quer zur Plattenlängsrichtung aus und sind versetzt zueinander angeordnet. Durch eine Schnittlinie 47 ist angedeutet, dass der mittlere Bereich 40 deutlich größer ist als es in den Figuren 2 und 3 darge- stellt ist. Der mittlere Bereich 40 hat im Wesentlichen die Gestalt eines gleichschenkligen Trapezes.
Zwischen dem Einlassbereich 25 und dem mittleren Bereich 40 ist ein im Wesentlichen diagonal angeordneter Umlenkbereich 50 vorgesehen. Der Umlenkbereich 50 umfasst eine Vielzahl von Umlenkabschnitten 52 bis 55, in denen die Strömung von dem Einlassbereich 25 zu dem mittleren Bereich 40 um 90 Grad umgelenkt wird.
An dem dem Einlassbereich 25 entgegengesetzen Ende der Turbulenzeinla- ge 24 ist ein Auslassbereich 60 vorgesehen, der symmetrisch zu dem Ein¬ lassbereich 25 ausgebildet ist. Zwischen dem Auslassbereich 60 und dem mittleren Bereich 40 ist ein Umlenkbereich 65 vorgesehen, der eine Vielzahl von Umlenkabschnitten 66 bis 68 aufweist, und symmetrisch zu dem Um¬ lenkbereich 50 ausgebildet ist. Die zugehörige Symmetrieachse verläuft quer durch die Mitte der Turbulenzeinlage 24.
In den Figuren 4 und 5 ist eine Turbulenzeinlage 70 in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Turbulenzeinlage 70 ist aus einem Stück Alumini¬ umblech gebildet und hat die Form eines Rechtecks. Die Turbulenzeinlage 70 ist in einen Einlassbereich 71 , einen mittleren Bereich 72 und einen Aus¬ lassbereich 73 unterteilt. Der Einlassbereich 71 umfasst eine Vielzahl von Wellenprofilabschnitten 75 bis 80, welche die Form von Rechtecken aufwei¬ sen. Die Wellenprofilabschnitte 75 bis 80 umfassen jeweils zwei Wellenber¬ ge, die in einem Abstand 82 zueinander angeordnet sind. Die Wellen in dem Wellenprofilabschnitt 75 breiten sich etwa in einem Winkel von 65 Grad zu einer Längsseite der Turbulenzeinlage 70 aus. Die Wellen des Wellenpro- filabschnitts 80 breiten sich etwa in einem Winkel von 30 Grad zu der zuge¬ hörigen Längsseite der Turbulenzeinlage 70 aus. Dazwischen verringert sich der Winkel der Wellenausbreitungsrichtung zu der Längsseite der Turbu- lenzeinlage 70 von außen zu dem mittleren Bereich 72 hin.
Der mittlere Bereich 72 umfasst drei Wellenprofilabschnitte 84 bis 86, die rechteckig ausgebildet sind. Die Wellen breiten sich in den Wellenprofilab- schnitten 84 bis 86 quer zur Plattenlängsrichtung aus. Die Wellenberge der Wellenprofilabschnitte 84 bis 86 sind versetzt zueinander angeordnet. Die Turbulenzeinlage 70 ist, bezogen auf eine Symmetrieachse quer durch die Mitte der Turbulenzeinlage 70, symmetrisch ausgebildet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Einstückige Turbulenzeinlage für einen Wärmetauscher (1 ), insbesonde¬ re einen Kühler eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen wellen¬ förmigen Profil, wobei die Turbulenzeinlage (24;70) mehrere Abschnitte (41 -45;84-86) mit sich in der gleichen Wellenausbreitungsrichtung aus¬ breitenden Wellenprofilen aufweist, die quer zu der Wellenausbreitungs- richtung versetzt zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage (24;70) mehrere Abschnitte (27-32,41 -45;75- 80,84-86) mit sich in unterschiedlichen Wellenausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenprofilen aufweist.
2. Turbulenzeinlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage (70) mehrere rechteckförmige Abschnitte (75-80,84- 86) mit sich in unterschiedlichen Wellenausbreitungsrichtungen ausbrei¬ tenden Wellenprofilen aufweist.
3. Turbulenzeinlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage (70) von einer im Wesentlichen rechteckförmigen Plat¬ te gebildet wird, die einen mittleren Bereich (72) mit mehreren Abschnit¬ ten (84-86) mit Wellenprofilen, die sich quer zur Plattenlängsrichtung ausbreiten, und zwei äußere Bereiche (71 ,73) mit mehreren Abschnitten (75-80) mit Wellenprofilen umfasst, die sich in einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad zu einer Längsseite der Platte ausbreiten.
4. Turbulenzeinlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wellenprofile in den näher an dem mittleren Bereich (72) angeordne- ten Abschnitten (79,80) der äußeren Bereiche (71 ,73) in einem größeren Winkel zu einer Längsseite der Platte ausbreiten als in den weiter außen angeordneten Abschnitten (75,76).
5. Turbulenzeinlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zu einer Längsseite der Platte, in dem sich die Wellenprofile in den äußeren Bereichen (71 ,73) der Platte ausbreiten, von dem mittleren Bereich (72) nach außen hin abnimmt.
6. Turbulenzeinlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage (24) von einer im Wesentlichen rechteckför- migen Platte gebildet wird, die einen mittleren Bereich (40) mit mehreren Abschnitten (41-45) mit Wellenprofilen, die sich quer zur Plattenlängs¬ richtung ausbreiten, und zwei äußere Bereiche (25,60) mit mehreren Ab¬ schnitten (27-32) mit Wellenprofilen umfasst, die sich in Plattenlängsrich- tung ausbreiten.
7. Turbulenzeinlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwi¬ schen den sich quer und längs ausbreitenden Wellenprofilabschnitten (27-32,41-45) Umlenkabschnitte (66-68) ausgebildet sind.
8. Turbulenzeinlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkabschnitte (52-55,66-68) in den äußeren Bereichen der Platte di¬ agonal angeordnet sind.
9. Turbulenzeinlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wellenausbreitungsrichtung in den Umlenkabschnitten (52-55,66-68) um 70 bis 110 Grad, bevorzugt um 85 bis 95, besonders bevorzugt um 90 Grad ändert.
10. Turbulenzeinlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte mit sich in unterschiedlichen Wel¬ lenausbreitungsrichtungen ausbreitenden Wellenprofilen nacheinander von einem Fluid durchströmbar sind.
11. Turbulenzeinlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenausbreitungsrichtung innerhalb eines Abschnittes zu einer, insbesondere allen Grenzen des Abschnittes einen spitzen Winkel bildet.
12. Turbulenzeinlage nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel von einem ersten zu einem benachbarten zweiten Ab¬ schnitt sein Vorzeichen wechselt.
13. Turbulenzeinlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Wellenprofil über eine Grenze zweier benachbarter Abschnitte hinweg erstreckt und insbesondere ge¬ krümmte Flanken aufweist.
14. Kraftfahrzeugwärmetauscher, insbesondere Ladeluftkühler, Abgaskühler oder Kältemittelverdampfer oder -kondensator, mit einer Turbulenzeinla¬ ge (24;70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Kraftfahrzeugkühler nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage in einem Strömungskanal formschlüssig fixiert ist.
16. Kraftfahrzeugkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlage in einem Strömungs¬ kanal verlötet, verschweißt oder verklebt ist.
17. Kraftfahrzeugkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal von einem Rohr oder zwei aufeinander gelegten oder gestapelten Scheiben oder zwischen zwei Rohren gebildet ist.
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