DE3153101C2 - Fuel cooler - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffkühler für den vom Tank zum Motor strömenden Kraftstoff zur schadstoffärmeren Verbrennung desselben, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse, das axial von einem Kühlmittel durchströmt wird, während der Kraftstoff über radiale Anschlüsse axial das Gehäuse durchströmt.The invention relates to a fuel cooler for the fuel flowing from the tank to the engine for lower-pollutant combustion of the same, consisting of a cylindrical housing through which a coolant flows axially while the fuel is over radial connections flow axially through the housing.
Im Zuge optimaler Verbrennung des Kraftstoffes unter minimaler Schadstofferzeugung wird in jüngerer Zeit dazu übergegangen, den Kraftstoff vor dem EintrittIn the course of optimal combustion of the fuel with minimal generation of pollutants is in younger Time passed to the fuel before entering in den Vergaser bzw. in die Einspritzpumpe herunterzukühlen. Man ist dabei bestrebt bei möglichst geringen Abmessungen des Wärmetauschers einen hohen Kühleffekt also eine hohe Wärmeübertragungsleistung, herbeizuführen.to cool down in the carburetor or in the injection pump. The aim is to keep them as low as possible Dimensions of the heat exchanger to bring about a high cooling effect, so a high heat transfer capacity.
Bei einem bekannten Kraftstoffkühler der eingangs beschriebenen Gattung hat man zur Erhöhung dor Wärmeübertragung den vom Kühlmittel durchströmten Raum mit Schikanen aus Kupfer gefüllt, die an den äußeren, kraftstofführenden Ringräumen anliegen und dadurch die für den Wärmeaustausch zur Verfügung stehende Fläche zu erhöhen und zugleich für ständige Umlenkungen und Verwirbelungen der Kältemittelströmung sorgen. Allerdings ist dieser bekannte Kühler wegen der eingebauten Schikanen relativ aufwendig in der Herstellung und bedarf eines hohen Materialeinsatzes. Darüber hinaus steht nur der radial innere Ringraum in wärmetauschender Verbindung mit dem Kältemittel, während der radia! äußere Ringraum, in dem der Kraftstoffzurückströmt, praktisch nutzlos istIn a known fuel cooler of the type described at the outset, the heat transfer through which the coolant flows to increase the heat transfer Space filled with baffles made of copper, which rest against the outer, fuel-carrying annular spaces and thereby increase the area available for heat exchange and at the same time ensure constant diversions and turbulences of the refrigerant flow. However, this known cooler is relatively expensive because of the built-in baffles Manufacture and requires a large amount of material. In addition, only the radially inner annular space is in heat-exchanging connection with the refrigerant, while the radia! outer annulus in which the fuel flows back is practically useless
Außerdem ist durch die US-PS 38 82 692 ein Kraftstoffkühler für Fahrzeuge bekannt der als Kühlmittel das vom Verdampfer einer Klimaanlage herabtropfende Kondensat verwendet Der Wärmeaustausch mit dem Kraftstoff erfolgt im einen Ausführungsbeispiel durch ein einfaches Kühlbad, bei dem anderen Ausführungsbeispiel durch ein zweiwandiges Rohr. Aufgrund dieser Konstruktionen bleibt die Wärmeübertragungsleistung ziemlich gering.In addition, from US-PS 38 82 692 a fuel cooler for vehicles is known as the coolant the condensate dripping down from the evaporator of an air conditioning system used The heat exchange with the fuel takes place in one embodiment through a simple cooling bath, in the other embodiment through a two-walled pipe. Because of With these designs, the heat transfer efficiency remains quite low.
Schließlich ist durch das DE-GM 17 35 164 ein Wärmetauscher bekannt dessen wärmeübertragende Räche durch ein Wellrohr gebildet ist an dessen Außenseite die zu kühlende Flüssigkeit und an dessen Innenseite das gasförmige Kühlmittel strömt Der Wärmeaustausch erfolgt dabei nur auf einem Strömungsweg. Außerdem kommt es zwischen der inneren Kernströmung des zuströmenden Gases und der dazu benachbarten äußeren Rückströmung zu einem thermischen Kurzschluß, bei dem das zuströmende Kühlmittel von abströmenden Kühlmittel erwärmt wird.Finally, a heat exchanger is known from DE-GM 17 35 164 whose heat-transferring area is formed by a corrugated pipe on the outside of which the liquid to be cooled and on its inside the gaseous coolant flows The heat is only exchanged in one flow path. Also, it comes between the inner core flow of the inflowing gas and the adjacent external return flow to a thermal short circuit, in which the inflowing coolant is heated by the outflowing coolant.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kraftstoffkühler der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß er bei einfacher Herstellbarkeit, geringem Materialeinsatz und Gewicht eine wesentlich höhere Wärmeübertragungsleistung aufweist, wobei die Abmessungen des bekannten Kühlers nicht überschritten werden sollen.The object of the present invention is to provide a fuel cooler as described in the opening paragraph To improve the genus in such a way that it has a significantly higher heat transfer capacity with ease of manufacture, low material consumption and weight, the dimensions of the known Cooler should not be exceeded.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftstoffströmung vom einen Anschlußstutzen aus über einen zentral im Gehäuse angeordneten Wellschlauch in der einen Richtung erfolgt und daß der Wellschlauch an seinem Ende in einen nach innen zur Kühlmittelströmung durch einen äußeren Wellschlauch begrenzten Ringraum mündet, in dem die Rückströmung zum anderen Anschlußstutzen erfolgt, wobei der äußere Wellschlauch zusammen mit dem Gehäuse den Ringraum bildet und zwischen dem äußeren Wellschlauch und dem zentralen Wellschlauch das Kühlmittel strömt.This object is achieved according to the invention in that the fuel flow from a connecting piece takes place in one direction via a corrugated hose arranged centrally in the housing and that the corrugated hose opens at its end into an annular space limited inwardly to the coolant flow by an outer corrugated hose, in which the return flow to the other connection piece takes place, the outer corrugated hose together with the housing forming the annular space and between the outer corrugated hose and the coolant flows through the central corrugated hose.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der zu kühlende Kraftstoff den Wärmetauscher in zwei hintereinandergeschalteten Strömungspfaden durchströmt und sowohl beim Hinweg als auch beim Rückweg Wärme jeweils mit einem anderen Strömungspfad des Kühlmittels austauscht. Die Wärmeübertragungsfläche wird dadurch nahezu verdoppelt. Zudem wird durch die Verwendung von Wellschläuchen die Strömung an jeder Welle neuen thermischen Anlaufvorgängen unterworfen, woraus hohe Wärmeübergangszahlen resultieren. Auf den EinbauThis has the advantage that the fuel to be cooled flows through the heat exchanger in two flow paths connected one behind the other, and both exchanges heat with a different flow path of the coolant on the way there as well as on the way back. The heat transfer surface is thereby almost doubled. In addition, through the use of corrugated hoses, the flow at each wave is new Subject to thermal start-up processes, which result in high heat transfer coefficients. On the installation
zusätzlicher Schikanen kann daher verzichtet werden. Zugleich kompensieren die Wellschläuche die bei Temperaturänderungen auftretenden Wärmedehnungen ohne nennswerten Spannungsaufbau, so daß der Kühler nur geringen Festigkeitsbeanspruchungen unterliegtadditional harassment can therefore be dispensed with. At the same time, the corrugated hoses compensate for the thermal expansion that occurs with temperature changes without significant build-up of tension, so that the cooler is only subject to low strength loads
Es empfiehlt sich, zwischen dem zentralen Wellschlauch und dem äußeren Ringraum tyi zylindrisches Trennrohr anzuordnen. Dadurch wird die Kühlmittelströmung in eine innere Kernströmung, die den zentralen Wellschlauch umströmt, und in eine äußere Strömung, die entlang dem äußeren Ringraum strömt, unterteilt und jede thermische Beeinflussung beider Strömungen ausgeschlossen. Der Kraftstoff wird also zunächst im zentralen Wellschlauch im Gleichstrom und sodann im äußeren Ringraum im Gegenstrom gekühlt ohne daß sich die stärkere Kühlmittelerwärmung längs des zentralen Wellschlauches auf die schwächere Kühlmittelerwärmung längs des äußeren Ringraumes auswirken kann.It is advisable to place between the central corrugated hose and the outer annulus tyi cylindrical To arrange separating pipe. This turns the coolant flow into an inner core flow, which is the central one Corrugated hose flows around, and divided into an outer flow, which flows along the outer annular space and any thermal influence on both flows is excluded. So the fuel is first in the central corrugated hose in cocurrent and then cooled in the outer annulus in countercurrent without the stronger coolant heating along the central corrugated hose affecting the weaker coolant heating can affect along the outer annulus.
Das Trennrohr ist zweckmäßigerweise flexibel und axial geschlitzt so daß es bei der Montage unter elastischer Aufweitung radial über den zentralen Wellschlauch geschoben werden kann und sodann an dessen Enden, an der Umlenkung zum äußeren Ringraum oder an der Verbindung mit dem radialen Anschluß gehalten wird.The separating tube is expediently flexible and axially slotted so that it is under elastic during assembly Expansion can be pushed radially over the central corrugated hose and then on it Ends, held at the deflection to the outer annular space or at the connection with the radial connection will.
Wird von dem Kraftstoffkühler eine hohe Druckbeständigkeit gefordert so empfiehlt es sich, daß die relativ flexiblen Wellschläuche durch Abstandhalter radial abgestützt werden. Die Anordnung der Abstandhalter richtet sich danach, ob im Kühlmittel- oder im Kraftstoff-Kreislauf der höhere Druck zu erwarten ist und stellt sicher, daß die Ringräume über ihren gesamten Querschnitt gleichmäßig durchströmt werden. Meist genügt es hierfür, wenn die Wellschläuche lokal mit Noppen od. dgl. versehen werden, durch welche sie sich an benachbarten Wänden abstützen können. Sind größere radiale Verstrebungen zur Abstandhalterung nötig, so können diese zweckmäßigerweise als schräg zur Strömungsrichtung angestellte Flügel ausgebildet sein, um die Verwirbelung der Strömung zu unterstützen und damit den Wärmeübergang zu verbessern.If a high pressure resistance is required of the fuel cooler, it is recommended that the relative flexible corrugated hoses are supported radially by spacers. The arrangement of the spacers depends on whether in the coolant or in the fuel circuit the higher pressure is to be expected and ensures that the annuli over their entire Cross-section be flowed through evenly. In most cases, it is sufficient for the corrugated hoses to have knobs locally Od. Like. Provided, through which they can be supported on adjacent walls. Are bigger Radial struts are necessary for spacer support, so these can expediently be arranged at an angle to the direction of flow employed wings be designed to support the turbulence of the flow and thus improving the heat transfer.
Die Profilierung der Wellschläuche ist zweckmäßig etwa sinusförmig. Man vermeidet dadurch die bei tiefen und steilen Flanken zu befürchtende Totraumbildung im Wellental und außerdem ist bei diesem Profil der Druckverlust geringer.The profiling of the corrugated hoses is expediently approximately sinusoidal. This avoids those with deep ones and steep flanks to be feared dead space in the wave trough and also with this profile is the Lower pressure loss.
Schließlich hat es sich zur kostengünstigen Herstellbarkeit des Kraftstoffkühlers als günstig erwiesen, daß jeweils das eine Ende des zentralen Wellschlauches, des Trennrohres, des äußeren Wellschlauches und des zylindrischen Gehäuses unter axialer Abstufung an einem koaxial angeordneten, gemeinsamen Anschlußring befestigt sind, der zusätzlich die radialen Anschlüsse in Form von Querbohrungen aufweist und der die radialen Anschlüsse umgebende Längsbohrungen für die Durchleitung des Kühlmittels aufweist.Finally, it has proven to be beneficial for inexpensive manufacture of the fuel cooler that in each case one end of the central corrugated hose, the separating tube, the outer corrugated hose and the cylindrical Housing attached with axial gradation to a coaxially arranged, common connecting ring are, which also has the radial connections in the form of transverse bores and the radial Has connections surrounding longitudinal bores for the passage of the coolant.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt des Kraftstoffkühlers undF i g. 1 shows a longitudinal section of the fuel cooler and
F i g. 2 das Ende des Kühlers in geänderter Bauform.F i g. 2 the end of the cooler in a modified design.
Der Kraftstoffkühler besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 1, das an seinen beiden Enden mit zylindrischen Anschlußstutzen 2 und 3 für das Kühlmittel versehen ist.The fuel cooler consists of a substantially cylindrical housing 1, which at both ends is provided with cylindrical connecting pieces 2 and 3 for the coolant.
Im Inneren des Gehäuses 1 befinden sich zwei konzentrisch verlaufende Wellschläuche 12 und 14. Der zentrale Wellschlauch 12 ist an seinem einen Ende über eine Umlenkung mit dem radialen Anschlußstutzen 10 verbunden, während er an seinem anderen Ende über eine radial nach außen führende Umlenkung in einen äußeren Ringraum 13 mündet der durch die Außenwand des Gehäuses 1 und den hieniu koaxial angeordneten Wellschlauch 14 gebildet wird. An dem der Einmündung abgewandten Ende des Ringraumes 13 ist der zweite radiale Anschlußstutzen 11 für den Kraftstoff angeschlossen.Inside the housing 1 there are two concentric extending corrugated hoses 12 and 14. The central corrugated hose 12 is over at one end a deflection connected to the radial connection piece 10, while at its other end over a radially outward deflection into an outer annular space 13 opens through the outer wall of the housing 1 and the hieniu coaxially arranged corrugated hose 14 is formed. At the confluence remote end of the annular space 13 is the second radial connection piece 11 for the fuel connected.
ίο Der Wellschlauch 14 verläuft in hinreichendem Abstand zum Gehäuse 1, damit auch an den Wellenbergen noch ein ausreichend hoher Strömungsquerschnitt zur Verfügung steht Ist mit erheblicher Druckbeanspruchung durch das Kühlmittel zu rechnen, so kann der Wellschlauch 14 an seiner dem Gehäuse 1 zugewandten Seite mit Abstandhaltern, etwa lokalen Noppen od. dgl. bestückt sein. Diese Noppen können unmittelbar in das Wellschlauchprofil eingeprägt werden und sich in eingebautem Zustand am Gehäuse 1 abstützen.ίο The corrugated hose 14 runs at a sufficient distance to the housing 1, so that there is still a sufficiently high flow cross-section for the wave crests Is available If the coolant is expected to be subjected to considerable pressure, the Corrugated hose 14 on its side facing the housing 1 with spacers, such as local knobs or the like. be equipped. These knobs can be embossed directly into the corrugated hose profile and can be built-in Support condition on housing 1.
Während sich der zentrale Wellschlauch 12 fast über die ganze Länge des Gehäuses 1 erstreckt und an seinem Ende den Anschlußstutzen 10 aufweist ist der äußere Ringraum 13 mit dem dazugehörigen Wellschlauch 14 etwas kürzer ausgebildet so daß sein Anschluß 11 axial neben dem Anschluß 10 positioniert werden kann. Beide Anschlüsse sind flüssigkeitsdicht in das Gehäuse 1 eingelötet.While the central corrugated hose 12 extends almost the entire length of the housing 1 and on his The end of the connecting piece 10 has the outer annular space 13 with the associated corrugated hose 14 made somewhat shorter so that its connection 11 can be positioned axially next to the connection 10. Both connections are soldered into the housing 1 in a liquid-tight manner.
Die dargestellte Anordnung der Strömungswege für den Kraftstoff bietet den Vorteil, daß zwischen der Hin- und der Rückströmung des Kraftstoffes kein innerer Wärmeaustausch stattfinden kann, da der Zwischenraum zwischen dem zentralen Wellschlauch 12 und dem äußeren Wellschlauch 14 vom Kühlmittel durchflossen wird.The illustrated arrangement of the flow paths for the fuel offers the advantage that between the outward and the backflow of the fuel no internal heat exchange can take place because the space coolant flows through between the central corrugated hose 12 and the outer corrugated hose 14 will.
Zusätzlich ist in diesem Zwischenraum ein zylindrisches Trennrohr 15 angeordnet. Es stellt sicher, daß die innerhalb des Trennrohres strömende wärmere Kernströmung des Kältemittels nicht in Wärmeaustausch mit dem bereits heruntergekühlten Kraftstoff im äußeren Ringraum 13 tritt. Das Trennrohr 15 ist zweckmäßigerweise flexibel ausgebildet und mit einem Längsschlitz versehen, damit es in einfacher Weise radial auf den zentralen Wellschlauch 12 geschoben werden kann. Seine Lagesicherung erfolgt an zumindest einer radialen Durchtrittsstella 16 des zentralen Wellschlauches 12 und/oder durch aus dem Trennrohr 15 ausgestellte und hochgestellte Lappen.In addition, a cylindrical separating tube 15 is arranged in this space. It ensures that the Warmer core flow of the refrigerant flowing inside the separating tube does not exchange heat with the already cooled down fuel occurs in the outer annular space 13. The separating tube 15 is expedient designed to be flexible and provided with a longitudinal slot so that it is easily radially on the central corrugated hose 12 can be pushed. Its position is secured on at least one radial Durchtrittsstella 16 of the central corrugated hose 12 and / or through issued from the separating tube 15 and raised lobes.
Erfolgt die Durchströmung des Kühlers mit Kühlmittel von links nach rechts, so ist zweckmäßig der Anschlußstutzen 10 für den Kraftstoffeinlaß, der Anschlußstutzen 11 für den Kraftstoffauslaß vorgesehen. Dadurch wird der Kraftstoff im zentralen Wellschlauch 12 im Gleichstrom, anschließend im äußeren Ringraum im Gegenstrom zum Kühlmittel heruntergekühlt wodurch sich die thermodynamisch günstigsten Verhältnisse einstellen. If the coolant flows through the cooler from left to right, the connection piece is useful 10 for the fuel inlet, the connecting piece 11 for the fuel outlet. Through this the fuel is in the central corrugated hose 12 in direct current, then in the outer annular space in Cooled down countercurrent to the coolant, which results in the most favorable thermodynamic conditions.
Entsprechend der F i g. 2 kann das die radialen Anschlüsse tragende Ende des Kraftstoffkühlers auch als Drehteil 17 ausgebildet sein. Dieses Drehteil fungiert als Anschlußring und bietet hierfür mehrere von innen nach außen axial abgestufte Befestigungsmöglichkeiten für den zentralen Wellschlauch 12, das Trennrohr 15, den äußeren Wellschlauch 14 und das Gehäuse 1. Zugleich trägt dieses Drehteil zwei Querbohrungen für die radialen Anschlüsse des zentralen Wellschlauches 12 bzw. des Ringraumes 13. Die Zufuhr des Kältemittels in den Zwischenraum zwischen dem zentralen Wellschlauch 12 und dem äußeren Ringraum 13 kann durch mehrereAccording to FIG. 2, the end of the fuel cooler carrying the radial connections can also be used as Rotary part 17 may be formed. This rotating part acts as a connecting ring and offers several from the inside to this externally axially stepped fastening options for the central corrugated hose 12, the separating tube 15, the outer corrugated hose 14 and the housing 1. At the same time, this rotating part has two transverse bores for the radial Connections of the central corrugated hose 12 or the annular space 13. The supply of the refrigerant in the The space between the central corrugated hose 12 and the outer annular space 13 can be provided by several
5 6 $5 $ 6
Längsbohrungen 18 im Drehteil erfolgen, die seitlich an '|Longitudinal bores 18 are made in the rotating part, which are laterally connected to '|
den Querbohrungen für die radialen Anschlüsse 10 und i|the cross bores for the radial connections 10 and i |
11 vorbeigehen und am einen Ende mit der axialen |j11 and at one end with the axial | j
Kühlmittelströmung in Verbindung stehen, während sie fiCoolant flow are in communication while they fi
am anderen Ende in den Ringspalt zwischen dem zen- 5 'at the other end into the annular gap between the zen- 5 '
tralen Wellschlauch 12 und dem äußeren Wellschlauch £central corrugated hose 12 and the outer corrugated hose £
14 münden. ,;14 open. ,;
Zusammenfassend bietet der erfindungsgemäßeIn summary, the inventive
Kraftstoffkühler den Vorteil einer im Vergleich zum >■·'.:Fuel cooler has the advantage of a compared to> ■ · '.:
bekannten Kühler wesentlich höheren Wärmeübertra- io iiknown cooler significantly higher heat transfer io ii
gungsleistung, da die Wellschläuche in Verbindung mit <i'performance, since the corrugated hoses in connection with <i '
der gewählten Strömungsanordnung einen hohen War- >; the selected flow arrangement a high War->;
meübergang gewährleisten, wobei sie aufgrund ihrer j£ensure transition, whereby they are due to their j £
Flexibilität auch bei starken Temperaturänderungen CFlexibility even with strong temperature changes C
keine nennenswerten Eigenspannungen aufbauen. 15 !no significant internal stresses build up. 15!
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3153101A DE3153101C2 (en) | 1981-01-02 | 1981-01-02 | Fuel cooler |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3153101A DE3153101C2 (en) | 1981-01-02 | 1981-01-02 | Fuel cooler |
| DE3100021A DE3100021C2 (en) | 1981-01-02 | 1981-01-02 | Fuel cooler for an internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3153101C2 true DE3153101C2 (en) | 1985-09-26 |
Family
ID=25790449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3153101A Expired DE3153101C2 (en) | 1981-01-02 | 1981-01-02 | Fuel cooler |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Legal Events
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