Kühler, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kühler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Kühlluftstrom angeordneten und von einem zu kühlendem Medium durchströmten Rohr, das eine Vielzahl ringförmiger Wellen aufweist, die sich von der Rohrwand radial nach außen erstrecken und einen Abstand voneinander haben, wobei zwischen den sich radial erstreckenden Wandabschnitten der einzelnen Wellen ein mit dem Innenraum des Rohrs in Verbindung stehender Zwischenraum vorgesehen ist.

[0002] Zur Schmiermittelkühlung und zur Kühlung von Hydraulikflüssigkeiten werden in Kraftfahrzeugen häufig Kühler verwendet, die aus in einem Kühlluftstrom angeordneten Rohrschleifen bestehen. Diese Rohrschleifen können aus einem glatten Rundrohr oder zur Erhöhung der Kühlleistung bei gegebener Länge aus Rippenrohr bestehen, wobei das Rippenrohr unter Verwendung eines glatten Rundrohrs hergestellt ist, auf dem radial abstehende, dünnwandige Rippen angebracht oder ausgeformt sind, die das Rohr als einzelne Ringe oder in Form einer Wendel umgeben. Die Herstellung derartiger Rippenrohre und das Biegen der Rippenrohre in die für den jeweiligen Kühler geeignete Schleifenform ist aufwendig.

[0003] Aus FR 786 832 ist ein Kühler mit mehreren parallel angeordneten gewellten Rohren bekannt, die von einem zu kühlenden Medium durchströmt und von außen mit Kühlluft beaufschlagt werden. Die Wellen haben hierbei die Form von kontinuierlich ineinander übergehenden Torusteilflächen und die Breite der Wellen und Wellentäler ist im wesentlichen gleich. Im Inneren der gewellten Rohre sind Rohre mit kreuzförmigem Querschnitt angeordnet, durch die Kühlluft geleitet wird. Die Herstellung eines solchen Kühlers ist aufwendig.

[0004] Bekannt ist weiterhin aus JP 58 160799 A ein Wärmetauscher für Luft mit mehreren zylindrischen Rohren, die eine Einlaßkammer mit einer Auslaßkammer verbinden, wobei sie eine Wärmetauscherkammer durchqueren. Der Durchmesser der Rohre ist in regelmäßigen Abständen erweitert, wodurch flache Wellen gebildet sind, deren axiale Erstreckung etwa ihrem Durchmesser entspricht.

[0005] JP 08 110186 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines flachen, zu einer Spirale gebogenen Rohres zur Bildung eines Kühlkanals. Hierbei wird ein zylindrisches Rohr zunächst mit ringförmigen Wellen versehen und anschließend in zwei Biegeschritten zu einer Spirale gebogen, wobei das Rohr zwischen den beiden Biegeschritten flach gedrückt wird. Bei diesem Umformprozeß wird die ursprüngliche Form der Wellen in nicht definierter Weise verändert.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühler der eingangs genannten Art zu schaffen, der besonders kostengünstig herstellbar ist, auch im Vergleich zu einem unter Verwendung von Rippenrohren hergestellten Kühler, wobei die auf eine Rohrlängeneinheit bezogene Kühlleistung erheblich höher sein soll als die Kühlleistung glatter Rohre vergleichbarer Abmessung.

[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Nach der Erfindung weist das Rohr des Kühlers eine Vielzahl angestauchter, ringförmiger Wellen auf, die sich von der Rohrwand radial nach außen erstrecken und einen Abstand voneinander haben, wobei die einzelnen Wellen hierbei vorzugsweise so gestaltet sind, daß zwischen ihren sich radial erstreckenden Wandabschnitten ein mit dem Innenraum des Rohrs in Verbindung stehender Zwischenraum vorgesehen ist und die Breite des Zwischenraums im wesentlichen gleich der Wandstärke des Rohrs bzw. der Wandabschnitte der Wellen oder kleiner als diese ist.

[0008] Die erfindungsgemäße Gestaltung des Kühlers zeichnet sich durch niedrige Herstellkosten und gute Kühlleistung aus. Die angestauchten Wellen bewirken eine Oberflächenvergrößerung von bis zu 50% im Vergleich zu einem geraden Rohr. Zudem wird durch die beim Stauchen der Wellen erzeugte Innenkontur des Rohres eine Verwirbelung des durch das Rohr geleiteten Mediums erreicht, woraus ein besserer Wärmeübergang und eine höhere Kühlleistung resultiert. Als vorteilhaft ist weiterhin anzusehen, daß die Wellen auf dem Rohr in beliebiger Position angeordnet sein können. Dadurch ist eine flexible Anpassung an die Einbaugegebenheiten für den Kühler leicht möglich. Neben den mit Wellen versehenen Wellrohrabschnitten können auch glatte Rohrabschnitte vorgesehen sein, die anschließend umgeformt oder mit Haltern versehen werden können. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kühlers können Rohre aus Aluminium verwendet werden.

[0009] Erfindungsgemäß wurde weiterhin gefunden, daß als Ausgangshalbzeug zur Herstellung des Kühlers auch ein glattes, mit einem Kunststoff, insbesondere Polyamid, beschichtetes Rohr aus Aluminium verwendet werden kann, da sich gezeigt hat, daß bei dem Stauchvorgang zur Herstellung der Wellen die Kunststoffbeschichtung nicht beschädigt wird. Die Verwendung eines vorbeschichteten Rohrs führt zu einer erheblichen Fertigungsvereinfachung, da eine nachträgliche Beschichtung des gewellten Rohrs sehr viel aufwendiger ist.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

[0011] Die Zeichnung zeigt einen Abschnitt eines Rohres 1 eines erfindungsgemäßen Kühlers, teilweise geschnitten. Das Rohr 1 weist in regelmäßigem Abstand ringförmige Wellen 2 auf, die sich radial nach außen erstrecken und durch axiales Stauchen eines zuvor glatten, zylindrischen Rohrs als Ausgangshalbzeug erzeugt worden sind. Zwischen den Wellen 2 befinden sich glatte zylindrische Rohrabschnitte 3, deren Durchmesser im wesentlichen dem des Ausgangshalbzeugs entspricht. Die einzelnen Wellen 2 haben ebene, zueinander parallele Wandabschnitte 4 in Form von Kreisringscheiben, die radial zur Rohrachse angeordnet sind und die an ihren Rändern in Wandabschnitte 5, 6 übergehen, die etwa die Form von Torusteilflächen haben. Zwischen den Wandabschnitten 4 und 6 jeder Welle 2 ist ein ringförmiger Zwischenraum 7 vorgesehen, der mit dem Innenraum 8 des Rohrs 1 in Verbindung steht.

[0012] Die Wellen 2 haben einen Außendurchmesser, der etwa das 1,3- bis 1,5-fache des Außendurchmessers der Rohrabschnitte 3 beträgt. Die Breite des Zwischenraums 7 ist im wesentlichen gleich der Wandstärke der Rohrabschnitte 3, kann aber auch kleiner bemessen sein. Insbesondere im radial äußeren Bereich ist eine kleinere Breite oder unzureichende Ausprägung des Zwischenraums 7 ohne Nachteil für die Funktion. Der Mittenabstand zwischen den einzelnen Wellen kann beliebig gewählt werden. Als besonders günstig hat sich ein Mittenabstand erwiesen, der etwa dem Außendurchmesser der Rohrabschnitte 3 entspricht.

[0013] Bei einem aus dem Rohr 1 hergestellten Kühler wird das Rohr 1 von einem zu kühlenden flüssigen Medium, z.B. dem Öl eines Verbrennungsmotors oder eines Kraftfahrzeuggetriebes durchströmt und auf seiner Außenseite mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt. Hierbei sorgt zum einen die durch die Ausbildung der Wellen 2 um bis zu 50% vergrößerte Oberfläche des Rohrs 1 für einen im Vergleich zu einem glatten Rohr größeren Wärmeübergang. Zum Zweiten bewirkt die durch die Wellen 2 gebildete, sich periodisch ändernde Innenkontur des Rohrs 1 Turbulenzen in dem zu kühlenden Medium und sorgt dadurch für einen erheblich verbesserten Wärmeübergang zwischen diesem Medium und der Rohrwand. Insgesamt wird auf diese Weise eine deutlich erhöhte Kühlerleistung erreicht, die an die Kühlleistung der aufwendigeren Rippenrohre nahezu heranreicht.

Ansprüche

1. Kühler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Kühlluftstrom angeordneten und von einem zu kühlendem Medium durchströmten Rohr (1), das eine Vielzahl ringförmiger Wellen (2) aufweist, die sich von der Rohrwand radial nach außen erstrecken und einen Abstand voneinander haben, wobei zwischen den sich radial erstreckenden Wandabschnitten (4, 6) der einzelnen Wellen (2) ein mit dem Innenraum (8) des Rohrs (1) in Verbindung stehender Zwischenraum (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (2) durch axiales Stauchen eines zuvor glatten Rohres gebildet sind, daß den Zwischenraum (7) zwei Wandabschnitte (4) in Form von Kreisringscheiben begrenzen, die radial zur Rohrachse angeordnet sind und die an ihren Rändern in Wandabschnitte (5, 6) übergehen, die im wesentlichen die Form von Torusteilflächen haben, daß die Breite des Zwischenraums (7) im wesentlichen gleich der Wandstärke des Rohrs (1) oder kleiner als die Wandstärke des Rohrs (1) ist und daß zwischen den Wellen (2) glatte, zylindrische Rohrabschnitte (3) vorgesehen sind.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Wellen (2) um den Faktor 1,3 bis 1,5 größer ist als der Außendurchmesser der angrenzenden Rohrabschnitte (3).

3. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand zwischen den einzelnen Wellen (2) etwa gleich dem Außendurchmesser der dazwischenliegenden glatten Rohrabschnitte (3) ist.

4. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen glatten Rohrabschnitt hat, dessen Länge größer ist als der Mittenabstand der Wellen (2).

5. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus Aluminium besteht und auf seiner Außenseite mit einer Kunststoffbeschichtung, insbesondere aus Polyamid, beschichtet ist.

Claims

1. A radiator, in particular for automotive vehicles, with a pipe (1) arranged in a cooling air stream and having a cooling medium flown therethrough, said pipe including a plurality of annular ripples (2) extending from the pipe wall radially outwardly and being mutually spaced, with provision being made for a space (7) communicating with the interior space (8) of the pipe (1) between the radially extending wall sections (4, 6) of the individual ripples (2), characterized in that said ripples (2) are formed by axially upsetting a previously straight pipe, that said space (7) is bounded by two wall sections (4) in the form of circular ring discs which are arranged radially to the pipe axis, their edges merging into wall sections (5, 6) essentially shaped in the form of torus partial surfaces, that the width of said space (7) is essentially equal to the wall thickness of the pipe (1) or smaller than the wall thickness of the pipe (1), and that straight, cylindrical pipe sections (3) are provided between the ripples (2).

2. The radiator as claimed in claim 1, characterized in that the outer diameter of said ripples (2) exceeds the outer diameter of the adjoining pipe sections (3) by a factor of between 1.3 to 1.5.

3. The radiator as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the center-to-center distance between the individual ripples (2) is approximately equal to the outer diameter of the straight pipe sections (3) lying therebetween.

4. The radiator as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that said pipe (1) has a straight pipe section of a length greater than the center-to-center distance of the ripples (2).

5. The radiator as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that said pipe (1) is made of aluminum and has its outside coated with a plastic coating, in particular of polyamide.

Revendications

1. Refroidisseur, notamment pour véhicule automobile, avec un tuyau (1) placé dans un courant d'air de refroidissement et traversé par un fluide à refroidir, ledit tuyau présentant une pluralité de vagues (2) annulaires qui s'étendent de façon radiale depuis la paroi du tuyau vers l'extérieur et sont espacées les unes des autres, un espace libre (7) en contact avec l'espace intérieur (8) du tuyau (1) étant prévu entre les sections de paroi (4, 6) de chaque vague (2) s'étendant de façon radiale caractérisé en ce que les vagues (2) sont réalisées par compression axiale d'un tuyau initialement lisse, en ce que l'espace libre (7) limite deux sections de paroi (4) en forme de rondelles circulaires qui sont radiales à l'axe du tuyau et qui se prolongent sur leurs bords par les sections de paroi (5, 6) qui ont essentiellement la forme d'une surface partiellement torique, en ce que la largeur de l'espace libre (7) est sensiblement égale à l'épaisseur de la paroi du tuyau (1) ou plus petite que l'épaisseur de la paroi du tuyau (1), et en ce qu'il est prévu entre les vagues (2) des sections de tuyau (3) lisses et cylindriques.

2. Refroidisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre extérieur des vagues (2) est supérieur d'un facteur 1,3 à 1,5 au diamètre extérieur de la section du tuyau adjacente (3).

3. Refroidisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance centrale entre chaque vague (2) est à peu près égale au diamètre extérieur de la section de tuyau (3) lisse située entre elles.

4. Refroidisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tuyau (1) a une section lisse dont la longueur est plus importante que la distance centrale des vagues (2).

5. Refroidisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tuyau est en aluminium et qu'il est recouvert sur la face extérieure d'un revêtement en matière plastique, notamment en polyamide.

Zeichnung