WO2020161190A1 - Winkelstück zum fluidkommunizierenden verbinden von fluidleitungen eines fahrzeugs - Google Patents

Winkelstück zum fluidkommunizierenden verbinden von fluidleitungen eines fahrzeugs Download PDF

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WO2020161190A1
WO2020161190A1 PCT/EP2020/052877 EP2020052877W WO2020161190A1 WO 2020161190 A1 WO2020161190 A1 WO 2020161190A1 EP 2020052877 W EP2020052877 W EP 2020052877W WO 2020161190 A1 WO2020161190 A1 WO 2020161190A1
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elbow
guide
angle
fluid
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PCT/EP2020/052877
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Daniel Kintea
Hannes Clasen
Gerrit Von Breitenbach
Jean-luc KIRMANN
David Schneider
Sven REUTER
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Norma Germany GmbH
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    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/04—Arrangements of guide vanes in pipe elbows or duct bends; Construction of pipe conduit elements for elbows with respect to flow, e.g. for reducing losses of flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L43/00—Bends; Siphons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/027—Throttle passages

Definitions

  • the invention relates to an elbow for fluid-communicating connection of fluid lines of a vehicle, the elbow having a channel section for changing a flow direction of a fluid by an angle of change, an input flow direction of the fluid in the elbow and an output flow direction of the fluid from the elbow leg of the change angle form.
  • fluids such. B. oil, fuel or cooling water, provided by means of fluid lines at various positions in the vehicle. These lines run in different directions and in different installation spaces, so that angle pieces are required in some positions in order to lead the fluid lines “around the corner”.
  • the elbows are designed as quick connectors for connecting fluid lines and connect two Fluidlei lines at a certain angle, for. B. 90 °, with each other.
  • These angle pieces can be For example, they can be produced by injection molding processes in which mold cores form the interior of the angle piece, the angle pieces having relatively small inner diameters. The mold cores are pulled out of the angle piece after the injection molded material has hardened. Separate mold cores are used for each leg of the angle piece, so that a sharp edge is created between the legs of the angle piece.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved elbow and an improved method for producing an elbow, the improved elbow reducing a pressure drop.
  • an elbow for fluidly communicating connection of fluid lines of a vehicle, wherein the elbow has a channel section for changing a flow direction of a fluid by an angle of change, wherein an inlet flow direction of the fluid into the elbow and an outlet flow direction of the fluid from the elbow form legs of the change angle
  • at least one guide element is arranged in the channel section which protrudes into the channel section, the at least one guide element at least largely changing the flow direction of part of the fluid by the change angle.
  • an angle piece for connecting fluid lines of a vehicle is provided, at least one guide element projecting into the angle piece supporting the change in the direction of flow which is effected by means of the angle piece.
  • the guide element can be a guide wall.
  • the guide element causes part of the fluid flowing through the elbow and over an edge located in the elbow to be deflected before this part interacts with other parts of the Fluid flow creates eddies that lead to a pressure drop in the flow. Without a guide element, this part of the flowing fluid, as well as the rest of the flowing fluid, would flow to a deflecting surface of the channel section and only then would be deflected. The part of the flowing fluid would cross the path of parts of the fluid that have already been deflected and cause eddies.
  • the guide element deflects the part of the fluid by the angle of change before this part creates eddies with other parts of the fluid that have already been deflected.
  • the guide element deflects the part of the fluid by the angle of change before this part creates eddies with other parts of the fluid that have already been deflected.
  • the elbow may have an input section and an output section, which are connected in a fluid-communicating manner by means of the channel section, the channel section having an edge which is arranged between the input section and the output section.
  • An edge can be produced in a simple manner by means of mold cores, since, in contrast to a curve, the edge has no undercuts with regard to the required mold cores.
  • the angular space has three guide elements, one of the three guide elements being arranged between the other two of the three guide elements and defining a guide channel with the other two of the three guide elements.
  • the angle of change can be between 45 ° and 135 °, preferably between 60 ° and 110 °, further preferably 90 °.
  • the at least one guide element can have an arcuate section that sweeps over an angle, the amount of which corresponds to the change angle in whole or in part.
  • the at least one guide element can also have a connecting section which connects the arc-shaped section to a wall of the duct section, the connecting section having a different shape than the arc-shaped section.
  • the connecting portion can be formed from straight surfaces, while the bo genformähnlichen portion is formed arcuate.
  • the straight surfaces can be arranged in such a way that during the manufacture of the guide element in combination with the angle piece, the connecting section has no undercuts in relation to at least one mold core that forms the interior of the angle piece. Therefore, after the production of the elbow and the guide element, the mandrel can be pulled out of the elbow without tearing off the guide element, since the connecting portion has no undercut with respect to the mandrel and the arc-shaped portion can be elastically deformed. In this way, the arc-shaped section can compensate for the forces caused by undercuts.
  • the guide element can be produced at the same time as the angle piece, which simplifies production.
  • the connecting section on the inner wall can have an angular shape with two leg pieces, one leg piece being arranged parallel to one of the legs, the connecting section merging into an arch shape with an increasing distance from an inner wall of the channel section.
  • the connecting section of the guide element protruding into the channel section gradually assumes an arc-like shape and merges into the arc-shape-like section.
  • the connecting section thus only comprises undercuts far from the inner wall, which are subject to forces when a mold core is removed.
  • the guide element is more flexible than near the inner wall and can compensate for the forces occurring when the mold core is removed by elastic deformation.
  • the guide element can also be adjusted simultaneously with the elbow, which simplifies manufacture.
  • the connecting section can alternatively or additionally extend in the flow direction along a section of the arc-shaped section and between the arc-shaped section and the inner wall have a cross-sectional area formed from two sub-areas, one sub-area of the two sub-areas being free of an undercut in relation to the inlet flow direction and the other sub-area is free of an undercut with respect to the outlet flow direction.
  • the arc-shape-like section is thus not connected over its entire extent to the inner wall, but only over a portion of the arc-shape-like section.
  • the connecting section connected to the section, which connects the section to the inner wall can be designed without undercuts in relation to a mold core used in the manufacture of the interior of the angle piece. Damage to the connection between the guide element and the inner wall is thus avoided when the mold core is removed during the manufacture of the angle piece.
  • the guide element can thus also be produced at the same time as the angle piece, which simplifies production.
  • the inner wall can have at least one guide channel for rail elements of a connecting section of a guide element, the guide channel extending parallel to one of the legs, the connecting section having at least one rail element that is slidably movable in the guide channel and on the Guide trough is fixable.
  • the guide element can be produced separately from the angle piece.
  • the guide troughs are for example subsequently produced in the inner wall of the Kanalab section.
  • the rail elements of the guide element can then be slid into the guide channels and moved along the guide channel.
  • the guide element can be positioned in the channel section.
  • the guide element can be fixed to the inner wall by means of the rail elements.
  • the guide element can be made of a different material than the angle piece.
  • the connecting section can alternatively or additionally have a lateral opening for connecting the guide element to the wall of the channel section.
  • the lateral opening can be attached to or in the inner wall on the channel section at the provided position of the guide element.
  • the guide element can then be easily inserted into the lateral opening.
  • the guide element is fastened through the lateral opening at the intended position on the inner wall.
  • the guide element can further be attached to a holding element of a fluid line connected to the elbow, the holding element of the fluid line being arranged in the elbow on the channel section.
  • the guide element is integrated into the design of the holding element, on which it is easy to reach and easy to manufacture. By inserting the holding element of the fluid line, the guide element is introduced into the channel section.
  • the angle piece can furthermore have a reinforcement element, preferably a strut, which supports the at least one guide element on the angle piece, the reinforcement element extending away from the at least one guide element.
  • a reinforcement element preferably a strut
  • the reinforcing element connects the at least one guide element to a wall of the angle piece that is not arranged in the direction of extent of the guide element in which the guide element protrudes into the channel section.
  • the reinforcing element thus causes the guide element to be supported in a direction in which part of the fluid flows which is deflected by the guide element. I.e. it is caused by the reinforcement element reinforcement of the guide element in the plane in which the change angle is arranged.
  • Structures that are arranged in the channel section usually increase the pressure drop in the fluid, since the cross-section of the conduit is reduced and further eddies are generated. However, a further reduction in the pressure drop in the elbow piece is surprisingly effected instead by the guide element.
  • the reinforcement element reduces the likelihood of the guide elements breaking, so that the likelihood of clogging of the lines or damage to further components arranged downstream is also reduced.
  • the reinforcing element can also be in this plane spanned by the legs of the change angle in the channel section to a wall of the elbow or to a Extend wall of a fluid line and, if the elbow has a plurality of guide elements, connect the guide elements to one another.
  • the reinforcing element thus supports the guide elements on one another. This has the effect of improving the stability of the guide elements.
  • the reinforcement element can directly or indirectly support the guide element on the angle piece. This further improves the stability of the Flickele elements.
  • the guide elements can be connected to a support ring that can be inserted into the angle piece and connected to it.
  • the advantage of the design as a separate component, in particular as a support ring, is that material pairings can be used.
  • the polyamides used regularly for contra-angles are susceptible to hydrolysis.
  • the reinforcement element can extend in a further direction of extent along the main flow direction of the fluid in the angle piece.
  • FIG. 5 is a schematic representation of a further example of a guide element
  • 6a, b are schematic representations of a further example of a guide element
  • Fig. 7 is a schematic representation of a holder of a fluid line with a guide element
  • Fig. 8 is a schematic representation of a holder of an angle piece with a
  • the elbow for the fluid-communicating connection of fluid lines of a vehicle is referred to below with the reference numeral 10.
  • the angle piece 10 is shown.
  • the angle piece 10 is designed as a quick connector for fluid lines of a vehicle.
  • the connection with fluid lines of a vehicle takes place at an input section 14 and at an output section 16 of the elbow 10.
  • a fluid is introduced at the input section 14 into the elbow 10 and out to the output section 16 the contra-angle.
  • the fluid has an inlet flow direction 20 at the inlet section 14 and an outlet flow direction 22 at the outlet section 16 of the elbow 10.
  • the inlet flow direction 20 of the fluid and the outlet flow direction 22 of the fluid form legs of a change angle 24 by which the flow of the fluid through the Elbow 10 is changed.
  • the change in the flow direction takes place in a channel section 12 of the angle piece 10.
  • the change angle 24 can be between 45 ° and 135 °, preferably between 60 ° and 110 °, more preferably 90 °.
  • FIG. 1b shows a longitudinal section through the angle piece 10. It can be seen that an edge 42, which connects the input section 14 to the output section 16, is arranged between the input section 14 and the output section 16.
  • the edge 42 is arranged in a channel section 12 of the angle piece 10.
  • the channel section 12 has a deflecting surface 11 which lies opposite the edge 42. At the deflecting surface 11, part of the flow of the fluid is deflected by the change angle 24. Another part of the flow of the fluid is deflected on a guide element 30 by the angle of change 24, the guide element 30 being arranged in the channel section 12 and protruding into the channel section 12.
  • FIGS. 2a to 2c show the flows in elbows 10 with different numbers of guide elements 30.
  • FIG. 2a comprises an angle piece 10 which has no guide element 30.
  • Streamlines 26 of the fluid are drawn inside the elbow 10, which indicate a flow beginning at the inlet flow direction 20.
  • the inlet section 14 the flow is undisturbed and has no turbulence or eddies.
  • the flow flows over the edge 42 into the channel section 12, whereby it comes to the boundary layer detachment at the edge 42 and a large dead water area is formed.
  • vortices 28 are formed, which propagate into the exit section 16 of the angle piece 10.
  • the eddies lead to a pressure drop in the elbow 10 which extends further through the subsequent fluid lines of the vehicle.
  • FIG. 2b shows an angle piece 10 which has a guide element 30. Part 32 of the flow of the fluid is deflected by the guide element 30 from the input section 14 into the output section 16. The remaining part, which is illustrated by the streamlines 26, meets the deflecting surface 11 and is deflected and swirled there. However, fewer vortices 28 are formed than in comparison with the angle piece 10 from FIG. 2a. The pressure loss of the embodiment from FIG. 2b is thus smaller than in the case of the angle piece 10 from FIG. 2a.
  • the angle piece 10 from FIG. 2c comprises three guide elements 30.
  • the three guide elements 30 are arranged between the edge 42 and the deflecting surface 11 such that one of the guide elements 30 is arranged between the two other guide elements 30.
  • a guide channel 36 is formed between the centrally arranged guide elements 30 and the two outer guide elements 30.
  • a part 32 of the flow of the fluid is deflected between the edge 42 and a guide element 30 arranged closest to the edge 42 from the input section 14 into the output section 16.
  • the parts 34 and 35 of the flow of the fluid are deflected by the two guide channels 36 from the inlet section 14 into the outlet section 16 by the angle of change 24.
  • the remaining part of the flow which is represented by the streamlines 26, continues to hit the deflecting surface 11.
  • this part is significantly smaller than the sum of the parts 32, 34 and 35 and forms only a few vortices 28. Overall, only very few vortices 28 are formed in this embodiment, so that the pressure drop in this embodiment is the smallest in comparison to the other two embodiments from FIGS. 2a and 2b.
  • FIGS. 3a to 3e show an exemplary embodiment of a guide element 30.
  • the guide element 30 has, according to FIG. 3a, a connecting section 38 and an arcuate section 40.
  • the arc-shaped section 40 sweeps over an angle similar to or equal to the change angle 24. Furthermore, the arc-shaped section 40 is arranged such that it deflects a flow from the inlet flow direction 20 into the outlet flow direction 22.
  • the connecting section 38 connects the arc-shaped section 40 to the inner wall 18 of the edge section 12.
  • the connecting section 38 has a different shape than the arc-shaped section 40.
  • the connecting section 38 on the inner wall 18 according to FIG. 3 b which shows a cross section through the connecting section 38 on the inner wall 18, has an angular shape with two leg pieces 37, 39.
  • the leg pieces 37, 39 form legs of an angle, the amount of which corresponds to the change angle 24.
  • the connecting section 38 merges into an arc shape from the inner wall 18 to the arc-shaped section 40, which is illustrated by FIGS. 3c and 3d.
  • the arc shape according to FIG. 3e is reached by the connecting section 38 at the transition to the arc shape-like section 40.
  • the guide element 30 is very thin on the arcuate section 40.
  • the arcuate section 40 is at least so flexible that it can be elastically deformed without damage when a mold core is pulled out.
  • the guide element 30 can thus be made by means of a mandrel within the Win kel Cultures 10, while the angle piece 10 is produced.
  • the leg pieces 37, 39 of the connecting portion 38 are arranged in the direction of the input flow direction 20 and the output flow direction 22, the mold core being pulled out after the production of the guide element 30 and the angle piece 10 along one of the two directions.
  • a mold core, which is pulled out against the inlet flow direction 20 provides a shape for the leg piece 37.
  • a mold core, which is pulled out in the outlet flow direction 22, provides a mold for the leg piece 39.
  • the guide element 30 can be produced in a simple manner by means of a mold core within the angle piece 10 during the manufacture of the angle piece 10.
  • Figure 4 shows a further embodiment of the guide element 30.
  • the connecting section 38 connects only a portion 41 of the arc-shaped section 40 with the inner wall 18.
  • the connecting section 38 thus extends in the direction of flow only along the section 41 of the arc-shaped section 40 the connecting section 38 has a cross-sectional area which is formed from two partial areas 44, 45.
  • the partial surface 45 is designed in such a way that it does not have any undercuts in the inlet flow direction 20.
  • the partial surface 44 is designed such that it has no undercuts in the outlet flow direction 22.
  • the arc-shape-like portion 40 is also designed flexibly in this embodiment according to the description given above.
  • the part of the connecting section 38, which comprises the partial surface 45, can thus be produced by means of a mold core which is pulled out of the angle piece 10 counter to the inlet flow direction 20.
  • the portion of the connecting section 38, which comprises the partial surface 44, can thus be produced by means of a mold core which is pulled out of the angle piece 10 in the outlet flow direction 22. Due to the flexibility of the arc-shape-like portion 40, the arc-shape-like portion 40 is deformed when pulling out the mold cores, since the arc-shape-like portion 40 has an undercut with respect to the mold cores. However, the arc-shape-like portion 40 is not damaged because of its flexibility.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the guide element 30.
  • the guide element 30 has been manufactured separately from the angle piece 10. In the inner wall 18 of the elbow 10 while guide grooves 48 are made or introduced. A guide channel 48, which extends in the direction of the inlet section 14, is aligned along the inlet flow direction 20. A guide channel 48 which extends in the direction of the outlet section 16 is aligned along the outlet flow direction 22.
  • the guide element 30 has a connecting section 38 which comprises rail elements 46 which are slidably movable in a guide channel 48.
  • the rail elements 46 can be fixed in the guide channel 48.
  • the guide element 30 can thus be introduced into the angle piece 10 and connected to the guide channel 48 by means of the rail elements 46.
  • the rail elements 46 can then be moved along the guide channel 48 until the guide element 30 is arranged at the intended position on the channel section 12. Then the rail elements 46 are fixed to the guide channel 48.
  • the guide element 30 can be produced from a material different from the angle piece 10.
  • FIGS. 6a and 6b show a further embodiment of the guide element 30.
  • a lateral opening 50 is formed in the inner wall 18 of the channel section 12, through which the arcuate section 40 of the guide element 30 can be arranged from the outside into the channel section 12.
  • the connecting section 38 of the guide element 30 can be connected to the lateral opening 50.
  • the guide element 30 can be pushed into the opening 50 and e.g. be welded or glued.
  • the connecting section 38 is connected to the inner wall 18 according to FIG. 6b.
  • the connection is made at the position at which the guide element 30 is to be arranged in the angle piece 10.
  • This exemplary embodiment of the guide element 30 is also produced separately from the angle piece 10 and can consist of a material different from that of the angle piece 10.
  • the guide element 30 is formed on a holding element 56 of a fluid line 52 which is inserted into the angle piece 14.
  • the holding element 56 extends from the input section 14 to the channel section 12 of the angle piece 10.
  • the guide element 30 is arranged at one end of the holding element 56 and is arranged in the channel section 12 by arranging the holding element 56 in the angle piece 14.
  • Another fluid line 54 can be inserted at the outlet section 16 of the elbow 12.
  • the guide element 30 can furthermore be arranged on a holding element 56 which is connected to the angle piece 12 via the output section 16.
  • FIG. 1 Another embodiment of the guide element 30 is described in FIG.
  • the guide element 30 is arranged with a holding element 56 on the angle piece 10.
  • the holding element 56 can be pushed into the angle piece 10 in order to arrange the guide elements 30 on the channel section 12.
  • the holding element 56 can be inserted into the angle piece 10 through the input section 14 as well as through the output section 16.
  • FIG. 9 shows a further example of a holding element 56, which has three guide elements 30 and extends away from a support ring 60.
  • the support ring 60 can be inserted into the angle piece 10.
  • the support ring 60 can have a groove 62, for example, which can be pressed with an undercut on the angle piece 10 for fastening.
  • the connection of the support ring 60 can, however, also in other ways, for. B. gluing, welding, etc. be removablebil det.
  • the reinforcement element 58 can be connected directly to the angle piece 10.
  • the guide elements 30 are supported in this example with a reinforcing element 58 ge.
  • the reinforcement element 58 can support the guide elements 30 on a wall of the angle piece 10 or of the support ring 60.
  • the guide elements 30 are means of the reinforcing element 58 is supported in a direction transverse to its own direction of extension.
  • the reinforcement element 60 it is not necessary for the reinforcement element 60 to support the guide elements 30 on the support ring 60 or the angle piece 10.
  • the reinforcement element 60 can also only support the guide elements 30 against one another. This already brings about an improvement in the stability of the guide elements 30.
  • the reinforcement element 58 protrudes into the flowing fluid deflected by the guide elements 30 and can connect the guide elements 30 to one another. Against he wait, the reinforcing element 58 causes a reduction in the pressure drop in the angle piece Win 10 instead of increasing the pressure drop. Without reinforcing element 58, the reduction in pressure drop in an angle piece 10 with an angle of 90 ° z. B. be on average 36%. By adding the reinforcing element 58, the reduction can e.g. B. amount to an average of 39%.
  • the reinforcement element 58 is designed as a strut which extends in along the main direction of the flowing fluid and between the guide elements 30, connecting the guide elements 30.
  • the reinforcement element 58 is arranged in the plane spanned by the legs of the change angle 24 and extends with its main directions of extent in this plane. However, it can also be arranged to intersect this plane.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Winkelstück (10) zum fluidkommunizierenden Verbinden von Fluidleitungen eines Fahrzeugs, wobei das Winkelstück (10) einen Kanalabschnitt (12) zum Ändern einer Strömungsrichtung eines Fluids um einen Änderungswinkel (24) aufweist, wobei eine Eingangsströmungsrichtung (20) des Fluids in das Winkelstück (10) und eine Ausgangsströmungsrichtung (22) des Fluids aus dem Winkelstück (10) Schenkel des Änderungswinkels (24) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Führungselement (30) in dem Kanalabschnitt (12) angeordnet ist, das in den Kanalabschnitt (12) hineinragt, wobei das mindestens eine Führungselement (30) die Strömungsrichtung eines Teils des Fluids um den Änderungswinkel (24) ändert. Das Winkelstück (10) weist damit einen geringen Druckabfall auf.

Description

Winkelstück zum fluidkommunizierenden Verbinden von Fluidleitungen eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Winkelstück zum fluidkommunizierenden Verbinden von Fluidleitungen eines Fahrzeugs, wobei das Winkelstück einen Kanalabschnitt zum Ändern einer Strömungs richtung eines Fluids um einen Änderungswinkel aufweist, wobei eine Eingangsströmungsrich tung des Fluids in das Winkelstück und eine Ausgangsströmungsrichtung des Fluids aus dem Winkelstück Schenkel des Änderungswinkels bilden.
In Fahrzeugen werden Fluide, wie z. B. Öl, Treibstoff oder Kühlwasser, mittels Fluidleitungen an verschiedenen Positionen im Fahrzeug bereitgestellt. Diese Leitungen verlaufen in verschiede nen Richtungen und unterschiedlichen Bauräumen, so dass an einigen Positionen Winkelstücke benötigt werden, um die Fluidleitungen„um die Ecke“ zu führen. Die Winkelstücke sind dabei als Schnellverbinder zum Verbinden von Fluidleitungen ausgebildet und verbinden zwei Fluidlei tungen in einem bestimmten Winkel, z. B. 90°, miteinander. Diese Winkelstücke können bei- spielsweise durch Spritzgussverfahren hergestellt werden, bei denen Formkerne den Innen raum des Winkelstücks ausformen, wobei die Winkelstücke relativ kleine Innendurchmesser aufweisen. Die Formkerne werden nach dem Aushärten des spritzgegossenen Materials aus dem Winkelstück herausgezogen. Für jeden Schenkel des Winkelstücks werden dabei eigene Formkerne genutzt, so dass zwischen den Schenkeln des Winkelstücks eine scharfe Kante ent steht. Wenn anstatt der Kante eine Kurve ausgeformt werden sollte, würde dies eine Hinter schneidung für die Formkerne darstellen, die beim Herausziehen der Formkerne zu Beschädi gungen an dem Winkelstück führen könnte. Wenn im Betrieb ein Fluid über diese scharfe Kante strömt, entstehen durch die plötzliche Richtungsänderung Verwirbelungen, die einen starken Druckabfall zur Folge haben. Dieser Druckabfall wirkt sich auf das gesamte Fluidsystem des Fahrzeugs aus, in dem das Winkelstück verbaut ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Winkelstück und ein verbessertes Verfah ren zur Herstellung eines Winkelstücks bereitzustellen, wobei das verbesserte Winkelstück ei nen Druckabfall reduziert.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Aus gestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 15.
Bei einem Winkelstück zum fluidkommunizierenden Verbinden von Fluidleitungen eines Fahr zeugs, wobei das Winkelstück einen Kanalabschnitt zum Ändern einer Strömungsrichtung eines Fluids um einen Änderungswinkel aufweist, wobei eine Eingangsströmungsrichtung des Fluids in das Winkelstück und eine Ausgangsströmungsrichtung des Fluids aus dem Winkelstück Schenkel des Änderungswinkels bilden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens ein Führungselement in dem Kanalabschnitt angeordnet ist, das in den Kanalabschnitt hineinragt, wobei das mindestens eine Führungselement die Strömungsrichtung eines Teils des Fluids um den Änderungswinkel zumindest größtenteils ändert.
Mittels der Erfindung wird ein Winkelstück zum Verbinden von Fluidleitungen eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei mindestens ein in das Winkelstück hineinragendes Führungselement die Änderung der Strömungsrichtung unterstützt, die mittels des Winkelstücks bewirkt wird. Das Führungselement kann dabei eine Führungswand sein. Das Führungselement bewirkt dabei, dass ein Teil des durch das Winkelstück und über eine in dem Winkelstück angeordnete Kante strömenden Fluids umgelenkt wird, bevor dieser Teil durch Interaktion mit weiteren Teilen des Fluidstroms Wirbel erzeugt, die zu einem Druckabfall in der Strömung führen. Ohne Führungs element würde dieser Teil des strömenden Fluids, wie auch der Rest des strömenden Fluids bis an eine umlenkende Oberfläche des Kanalabschnitts strömen und erst dann abgelenkt werden. Dabei würde der Teil des strömenden Fluids den Weg von bereits abgelenkten Teilen des Flu ids kreuzen und Wirbel verursachen. Das Führungselement lenkt den Teil des Fluids dabei um den Änderungswinkel ab, bevor dieser Teil mit anderen bereits abgelenkten Teilen des Fluids Wirbel erzeugt. Damit werden mittels der Erfindung Wirbel in Winkelstücken zum fluidkommuni zierenden Verbinden von Fluidleitungen von Fahrzeugen vermindert. Weiter wird damit ein Druckabfall in dem Winkelstück und dem daran angeschlossenen Fluidleitungssystem verrin gert. Damit kann das Fahrzeugsystem Energie einsparen, da keine zusätzliche Energie für eine Druckerhöhung in dem Fluidleitungssystem aufgewendet muss.
Weiter kann das Winkelstück einen Eingangsabschnitt und einen Ausgangsabschnitt aufweisen, die mittels des Kanalabschnitts fluidkommunizierend verbunden sind, wobei der Kanalabschnitt eine Kante aufweist, die zwischen dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt ange ordnet ist.
Die Herstellung einer Kante kann mittels Formkernen auf einfache Weise erfolgen, da die Kante im Gegensatz zu einer Kurve keine Hinterschneidungen in Bezug auf die benötigten Formkerne aufweist.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Winkelraum drei Führungselemente aufweist, wobei eine der drei Führungselemente zwischen den beiden anderen der drei Führungselemente an geordnet ist und mit den beiden anderen der drei Führungselemente jeweils einen Führungska nal definiert.
Mit drei Führungselementen werden drei verschiedene Teile der Strömung des Fluids um den Änderungswinkel abgelenkt. Lediglich ein kleiner Teil des strömenden Fluids strömt bis zu einer umlenkenden Oberfläche des Kanalabschnitts. Eine Kreuzung der Strömungen im Winkelstück wird damit weiter vermieden, so dass die Vermeidung von Wirbeln verbessert ist. Damit wird ebenfalls die Vermeidung eines Druckabfalls weiter verbessert.
Der Änderungswinkel kann zwischen 45° und 135°, vorzugsweise zwischen 60° und 110°, wei ter vorzugsweise 90°, betragen. Weiter kann das mindestens eine Führungselement einen bogenformähnlichen Abschnitt auf weisen, der einen Winkel überstreicht, dessen Betrag dem Änderungswinkel ganz oder größ tenteils entspricht. Das mindestens eine Führungselement kann ebenfalls einen Verbindungs abschnitt aufweisen, der den bogenformähnlichen Abschnitt mit einer Wand des Kanalab schnitts verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt eine andere Form als der bogenformähnli che Abschnitt aufweist.
Der Verbindungsabschnitt kann dabei aus geraden Flächen ausgebildet sein, während der bo genformähnliche Abschnitt bogenförmig ausgebildet ist. Die geraden Flächen können dabei so angeordnet sein, dass bei der Herstellung des Führungselements in Kombination mit dem Win kelstück der Verbindungsabschnitt in Bezug auf mindestens einen Formkern, der das Innere des Winkelstücks ausformt, keine Hinterschneidungen aufweist. Daher kann der Formkern nach der Herstellung des Winkelstücks und des Führungselements aus dem Winkelstück gezogen werden, ohne das Führungselement abzureißen, da der Verbindungsabschnitt keine Hinter schneidung in Bezug auf den Formkern aufweist und der bogenformähnliche Abschnitt sich elastisch verformen kann. Auf diese Weise kann der bogenformähnliche Abschnitt die durch Hinterschneidungen bewirkten Kräfte kompensieren. Damit wird das Führungselement gleich zeitig mit dem Winkelstück herstellbar, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.
Vorteilhafterweise kann der Verbindungsabschnitt an der Innenwand eine Winkelform mit zwei Schenkelstücken aufweisen, wobei je ein Schenkelstück parallel zu einem der Schenkel ange ordnet ist, wobei der Verbindungsabschnitt mit einem zunehmenden Abstand von einer Innen wand des Kanalabschnitts in eine Bogenform übergeht.
An der Innenwand wirken bei der Herstellung mittels eines Formkerns im Winkelstück bei dem Entfernen des Formkerns keine Kräfte auf den Teil des Verbindungsabschnitts, der an oder nahe an der Innenwand angeordnet ist, die den Teil des Verbindungsabschnitts deformieren.
Mit zunehmender Entfernung von der Innenwand nimmt der Verbindungsabschnitt des in den Kanalabschnitt hineinragenden Führungselements allmählich eine bogenähnliche Form an und geht in den bogenformähnlichen Abschnitt über. Damit umfasst der Verbindungsabschnitt erst fern von der Innenwand Hinterschneidungen, die beim Entfernen eines Formkern Kräften unter liegen. Fern von der Innenwand ist das Führungselement flexibler als nahe der Innenwand und kann die bei dem Entfernen des Formkerns auftretenden Kräfte durch elastische Verformung kompensieren. Damit wird das Führungselement ebenfalls gleichzeitig mit dem Winkelstück her stellbar, wodurch die Herstellung vereinfacht wird. Der Verbindungsabschnitt kann sich alternativ oder zusätzlich in der Strömungsrichtung entlang eines Teilstücks des bogenformähnlichen Abschnitts erstrecken und zwischen dem bogenform ähnlichen Abschnitt und der Innenwand eine aus zwei Teilflächen gebildete Querschnittsfläche aufweisen, wobei eine Teilfläche der zwei Teilflächen in Bezug auf die Eingangsströmungsrich tung frei von einer Hinterschneidung ist und die andere Teilfläche in Bezug auf die Ausgangs strömungsrichtung frei von einer Hinterschneidung ist.
Der bogenformähnliche Abschnitt ist damit nicht über seine ganze Erstreckung mit der Innen wand verbunden, sondern lediglich über ein Teilstück des bogenformähnlichen Abschnitts. Der mit dem Teilstück verbundene Verbindungsabschnitt, der das Teilstück mit der Innenwand ver bindet, kann dabei in Bezug auf einen bei der Herstellung des Innenraums des Winkelstücks verwendeten Formkerns ohne Hinterschneidungen ausgebildet sein. Eine Beschädigung der Verbindung des Führungselements mit der Innenwand wird damit bei einem Entfernen des Formkerns bei der Herstellung des Winkelstücks vermieden. Damit wird das Führungselement ebenfalls gleichzeitig mit dem Winkelstück herstellbar, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.
Weiter kann alternativ oder zusätzlich die Innenwand mindestens eine Führungsrinne für Schie nenelemente eines Verbindungsabschnitts eines Führungselements aufweisen, wobei die Füh rungsrinne sich parallel zu einem der Schenkel erstreckt, wobei der Verbindungsabschnitt min destens ein Schienenelement aufweist, das gleitend in der Führungsrinne bewegbar ist und an der Führungsrinne fixierbar ist.
In diesem Fall kann das Führungselement separat von dem Winkelstück hergestellt sein. Die Führungsrinnen werden hierbei beispielsweise nachträglich in der Innenwand des Kanalab schnitts hergestellt. Die Schienenelemente des Führungselements können dann gleitend in die Führungsrinnen eingebracht werden und entlang der Führungsrinne bewegt werden. Mittels der Bewegung der Schienenelemente entlang der Führungsrinne kann das Führungselement in dem Kanalabschnitt positioniert werden. An der vorgesehenen Position kann das Führungsele ment mittels der Schienenelemente an der Innenwand fixiert werden. Je nach Anforderung kann das Führungselement aus einem anderen Material als das Winkelstück hergestellt werden.
Der Verbindungsabschnitt kann alternativ oder zusätzlich einen seitlichen Durchbruch zum Ver binden des Führungselements mit der Wand des Kanalabschnitts aufweisen. Der seitliche Durchbruch kann an oder in der Innenwand am Kanalabschnitt an die vorgese hene Position des Führungselements befestigt werden. Das Führungselement kann danach auf einfache Weise in den seitlichen Durchbruch gesteckt werden. Dabei wird das Führungsele ment durch den seitlichen Durchbruch an der vorgesehenen Position an der Innenwand befes tigt.
Das Führungselement kann weiter an einem Halteelement einer mit dem Winkelstück verbun denen Fluidleitung befestigt sein, wobei das Halteelement der Fluidleitung in dem Winkelstück an dem Kanalabschnitt angeordnet ist.
Das Führungselement wird dabei in das Design des Halteelements integriert, an dem es einfach zu erreichen und einfach herzustellen ist. Durch das Einschieben des Halteelements der Fluid leitung wird das Führungselement in den Kanalabschnitt eingebracht.
Das Winkelstück kann weiter ein Verstärkungselement, vorzugsweise eine Strebe, aufweisen, welches das mindestens eine Führungselement an dem Winkelstück abstützt, wobei sich das Verstärkungselement von dem mindestens einen Führungselement weg erstreckt.
Das Verstärkungselement verbindet dabei das mindestens eine Führungselement mit einer Wand des Winkelstücks, die nicht in der Erstreckungsrichtung des Führungselements, in der das Führungselement in den Kanalabschnitt hineinragt, angeordnet ist. Damit wird durch das Verstärkungselement eine Stützung des Führungselements in einer Richtung bewirkt, in der ein Teil des Fluids strömt, der durch das Führungselement abgelenkt wird. D. h. es wird durch das Verstärkungselement eine Verstärkung des Führungselements in der Ebene, in der der Ände rungswinkel angeordnet ist bewirkt. Strukturen, die in dem Kanalabschnitt angeordnet werden, erhöhen in der Regel den Druckabfall im Fluid, da der Querschnitt der Leitung reduziert wird und weitere Wirbel erzeugt werden. Allerdings wird durch das Führungselement überra schenderweise stattdessen eine weitere Reduktion des Druckabfalls in dem Winkelstück be wirkt. Weiter wird durch das Verstärkungselement die Wahrscheinlichkeit eines Brechens der Führungselemente verringert, so dass auch die Wahrscheinlichkeit eines Verstopfens der Lei tungen oder einer Beschädigung von weiteren stromabwärts angeordneten Komponenten ver ringert wird.
Dabei kann das Verstärkungselement sich auch in dieser durch die Schenkel des Änderungs winkels aufgespannten Ebene im Kanalabschnitt zu einer Wand des Winkelstücks oder zu einer Wand einer Fluidleitung erstrecken und, wenn das Winkelstück mehrere Führungselemente auf weist, die Führungselemente miteinander verbinden.
Das Verstärkungselement stützt damit die Führungselemente aneinander ab. Dies bewirkt eine Verbesserung der Stabilität der Führungselemente.
Weiter kann das Verstärkungselement die Führungselement mittelbar oder unmittelbar an dem Winkelstück abstützen. Damit wird eine weitere Verbesserung der Stabilität der Führungsele mente bewirkt.
Dabei können die Führungselemente an einem Stützring verbunden sein, der in das Winkel stück eingesetzt und mit ihm verbunden werden kann. Der Vorteil der Ausgestaltung als separa tes Bauteil, insbesondere als Stützring ist, dass Materialpaarungen eingesetzt werden können. Die regelmäßig für Winkelstücke verwendeten Polyamide sind hydrolyseanfällig. Durch die Aus gestaltung des Stützrings als separates Bauteil sind Kombinationen mit anderen nicht hydroly seanfälligen Materialien möglich.
Weiter kann das Verstärkungselement sich in einer weiteren Erstreckungsrichtung entlang der Hauptströmungsrichtung des Fluids in dem Winkelstück erstrecken.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1a, b schematische Darstellungen eines Winkelstücks,
Fig. 2a-c schematische Querschnittsdarstellungen eines Winkelstücks mit beispielhaften
Stromlinien,
Fig. 3a-e schematische Querschnittsdarstellungen eines Beispiels eines Führungsele ments,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Führungsele
ments, Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Führungsele ments,
Fig. 6a, b schematische Darstellungen eines weiteren Beispiels eines Führungselements,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Halterung einer Fluidleitung mit einem Füh rungselement,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Halterung eines Winkelstücks mit einem
Führungselement, und
Fig. 9 eine schematische Darstellung von Führungselementen mit mindestens einem
Verstärkungselement.
Das Winkelstück zum fluidkommunizierenden Verbinden von Fluidleitungen eines Fahrzeugs im Folgenden mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
In Figur 1a ist das Winkelstück 10 dargestellt. Das Winkelstück 10 ist als Schnellverbinder für Fluidleitungen eines Fahrzeugs ausgebildet. Die Verbindung mit Fluidleitungen eines Fahr zeugs erfolgt dabei an einem Eingangsabschnitt 14 und an einem Ausgangsabschnitt 16 des Winkelstück 10. Aus den fluidkommunizierend mit dem Winkelstück 10 verbundenen Fluidlei tungen wird ein Fluid an dem Eingangsabschnitt 14 in das Winkelstück 10 eingeleitet und an den Ausgangsabschnitt 16 aus dem Winkelstück herausgeführt. Dabei weist das Fluid an dem Eingangsabschnitt 14 eine Eingangsströmungsrichtung 20 auf und an dem Ausgangsabschnitt 16 des Winkelstücks 10 eine Ausgangsströmungsrichtung 22. Die Eingangsströmungsrichtung 20 des Fluids und die Ausgangsströmungsrichtung 22 des Fluids bilden dabei Schenkel eines Änderungswinkels 24, um den die Strömung des Fluids durch das Winkelstück 10 geändert wird. Die Änderung der Strömungsrichtung erfolgt dabei in einem Kanalabschnitt 12 des Winkel stücks 10. Der Änderungswinkel 24 kann dabei zwischen 45° und 135°, vorzugsweise zwischen 60° und 110°, weiter vorzugsweise 90°, betragen.
Figur 1b zeigt einen Längsschnitt durch das Winkelstück 10. Dabei ist zu sehen, dass zwischen dem Eingangsabschnitt 14 und dem Ausgangsabschnitt 16 eine Kante 42 angeordnet ist, die den Eingangsabschnitt 14 mit dem Ausgangsabschnitt 16 verbindet. Die Kante 42 ist dabei in einem Kanalabschnitt 12 des Winkelstücks 10 angeordnet. Der Kanalabschnitt 12 weist eine umlenkende Oberfläche 11 auf, die der Kante 42 gegenüberliegt. An der umlenkenden Oberflä che 11 wird ein Teil der Strömung des Fluids um den Änderungswinkel 24 umgelenkt. Ein ande rer Teil der Strömung des Fluids wird an einem Führungselement 30 um den Änderungswinkel 24 umgelenkt, wobei das Führungselement 30 in dem Kanalabschnitt 12 angeordnet ist und in den Kanalabschnitt 12 hineinragt.
Die Figuren 2a bis 2c zeigen die Strömungen in Winkelstücken 10 mit unterschiedlicher Anzahl von Führungselementen 30.
Figur 2a umfasst dabei ein Winkelstück 10, das kein Führungselement 30 aufweist. Innerhalb des Winkelstücks 10 sind Stromlinien 26 des Fluids eingezeichnet, die eine Strömung begin nend bei der Eingangsströmungsrichtung 20 anzeigen. Im Eingangsabschnitt 14 ist die Strö mung ungestört und weist keine Turbulenzen bzw. Verwirbelungen auf. Die Strömung strömt über die Kante 42 in den Kanalabschnitt 12 ein wobei es an der Kante 42 zur Grenzschichtablö sung kommt und sich ein großes Totwassergebiet ausbildet. Dabei bilden sich Wirbel 28, die sich bis in den Ausgangsabschnitt 16 des Winkelstücks 10 fortpflanzen. Die Wirbel führen zu einem Druckabfall in dem Winkelstück 10 der sich weiter durch die nachfolgenden Fluidleitun gen des Fahrzeugs erstreckt.
Figur 2b zeigt ein Winkelstück 10, das ein Führungselement 30 aufweist. Ein Teil 32 der Strö mung des Fluids wird durch das Führungselement 30 von dem Eingangsabschnitt 14 in den Ausgangsabschnitt 16 umgelenkt. Der verbleibende Teil, der durch die Stromlinien 26 darge stellt ist, trifft dabei auf die umlenkende Oberfläche 11 und wird dort abgelenkt und verwirbelt. Allerdings bilden sich weniger Wirbel 28 als im Vergleich zu dem Winkelstück 10 aus Figur 2a. Der Druckverlust der Ausführungsform aus Figur 2b ist damit kleiner als bei dem Winkelstück 10 aus Figur 2a.
Das Winkelstück 10 aus Figur 2c umfasst drei Führungselemente 30. Die drei Führungsele mente 30 sind dabei zwischen der Kante 42 und der umlenkenden Oberfläche 11 so angeord net, dass eines der Führungselemente 30 zwischen den beiden anderen Führungselementen 30 angeordnet ist. Zwischen dem mittig angeordneten Führungselementen 30 und den beiden äußeren Führungselementen 30 wird jeweils ein Führungskanal 36 gebildet. Ein Teil 32 der Strömung des Fluids wird dabei zwischen der Kante 42 und einem der Kante 42 am nächsten angeordneten Führungselement 30 von dem Eingangsabschnitt 14 in den Aus gangsabschnitt 16 umgelenkt. Die Teile 34 und 35 der Strömung des Fluids werden durch die beiden Führungskanäle 36 von dem Eingangsabschnitt 14 in den Ausgangsabschnitt 16 um den Änderungswinkel 24 umgelenkt. Der restliche Teil der Strömung, der durch die Stromlinien 26 dargestellt ist, trifft weiter auf die umlenkende Oberfläche 11. Allerdings ist dieser T eil deut lich kleiner als die Summe der Teile 32, 34 und 35 und bildet nur wenige Wirbel 28 aus. Insge samt bilden sich in dieser Ausführungsform lediglich sehr wenige Wirbel 28, so dass der Druck abfall in dieser Ausführungsform im Vergleich zu den anderen beiden Ausführungsformen aus den Figuren 2a und 2b am geringsten ist.
Die Figuren 3a bis 3e zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Führungselements 30. Das Füh rungselement 30 weist dabei gemäß Figur 3a einen Verbindungsabschnitt 38 und einen bogen formähnlichen Abschnitt 40 auf. Der bogenformähnliche Abschnitt 40 überstreicht dabei einen Winkel ähnlich oder gleich dem Änderungswinkel 24. Weiter ist der bogenformähnliche Ab schnitt 40 so angeordnet, dass er eine Strömung aus der Eingangsströmungsrichtung 20 in die Ausgangsströmungsrichtung 22 umlenkt. Der Verbindungsabschnitt 38 verbindet den bogen formähnlichen Abschnitt 40 mit der Innenwand 18 des Kantenabschnitts 12. Der Verbindungs abschnitt 38 weist dabei eine andere Form als der bogenformähnliche Abschnitt 40 auf.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Verbindungsabschnitt 38 an der Innenwand 18 gemäß Figur 3b, die einen Querschnitt durch den Verbindungsabschnitt 38 an der Innenwand 18 zeigt, eine Winkelform mit zwei Schenkelstücken 37, 39 auf. Die Schenkelstücke 37, 39 bilden dabei Schenkel eines Winkels, dessen Betrag dem Änderungswinkel 24 entspricht.
Der Verbindungsabschnitt 38 geht von der Innenwand 18 zum bogenformähnlichen Abschnitt 40 in eine Bogenform über, was durch die Figuren 3c und 3d dargestellt ist. Die Bogenform ge mäß Figur 3e erreicht der Verbindungsabschnitt 38 am Übergang zum bogenformähnlichen Ab schnitt 40.
Das Führungselement 30 ist dabei am bogenformähnlichen Abschnitt 40 sehr dünn ausgebildet. Dadurch ist der bogenformähnliche Abschnitt 40 zumindest so flexibel, dass er sich bei einem Herausziehen eines Formkerns ohne Beschädigungen elastisch verformen kann. Die Flexibilität des Führungselements 30 ist jedoch nicht so groß, dass es durch eine Luftströmung verformt werden kann. Das Führungselement 30 kann damit mittels eines Formkerns innerhalb des Win kelstücks 10 hergestellt werden, während das Winkelstück 10 hergestellt wird. Dabei sind die Schenkelstücke 37, 39 des Verbindungsabschnitt 38 in Richtung der Eingangsströmungsrich tung 20 und der Ausgangsströmungsrichtung 22 angeordnet, wobei der Formkern nach der Herstellung des Führungselements 30 und des Winkelstücks 10 entlang einer der beiden Rich tungen herausgezogen wird. Ein Formkern, der gegen die Eingangsströmungsrichtung 20 her ausgezogen wird, stellt dabei eine Form für das Schenkelstück 37 bereit. Ein Formkern der in die Ausgangsströmungsrichtung 22 herausgezogen wird, stellt dabei eine Form für das Schen kelstück 39 bereit.
Da der bogenformähnliche Abschnitt 40 in oben genannte Weise flexibel ausgebildet ist, kann er sich während des Herausziehens des Formkerns verformen und wird dadurch nicht beschä digt. Damit kann das Führungselement 30 auf einfache Weise mittels eines Formkerns inner halb des Winkelstücks 10 während der Herstellung des Winkelstücks 10 hergestellt werden.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Führungselements 30. Der Verbindungsab schnitt 38 verbindet dabei lediglich ein Teilstück 41 des bogenformähnlichen Abschnitts 40 mit der Innenwand 18. Der Verbindungsabschnitt 38 erstreckt sich damit in der Strömungsrichtung lediglich entlang des Teilstücks 41 des bogenformähnlichen Abschnitts 40. Weiter umfasst der Verbindungsabschnitt 38 eine Querschnittsfläche, die aus zwei Teilflächen 44, 45 gebildet wird. Die Teilfläche 45 ist dabei so ausgebildet, dass sie in Eingangsströmungsrichtung 20 keine Hin terschneidungen aufweist. Die Teilfläche 44 ist so ausgebildet, dass sie in Ausgangsströmungs richtung 22 keine Hinterschneidungen aufweist. Weiter ist der bogenformähnliche Abschnitt 40 auch in dieser Ausführungsform gemäß der oben angeführten Beschreibung flexibel ausgebil det.
Das Teilstück des Verbindungsabschnitts 38, das die Teilfläche 45 umfasst, kann damit mittels eines Formkerns, der entgegen der Eingangsströmungsrichtung 20 aus dem Winkelstück 10 herausgezogen wird, hergestellt werden. Das Teilstück des Verbindungsabschnitts 38, das die Teilfläche 44 umfasst, kann damit mittels eines Formkerns, der in die Ausgangsströmungsrich tung 22 aus dem Winkelstück 10 herausgezogen wird, hergestellt werden. Aufgrund der Flexibi lität des bogenformähnlichen Abschnitts 40 verformt sich der bogenformähnliche Abschnitt 40 beim Herausziehen der Formkerne, da der bogenformähnliche Abschnitt 40 eine Hinterschnei dung in Bezug auf die Formkerne aufweist. Jedoch wird der bogenformähnliche Abschnitt 40 aufgrund seiner Flexibilität dabei nicht beschädigt. Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Führungselements 30. In dieser Ausführungs form ist das Führungselement 30 separat von dem Winkelstück 10 hergestellt worden. In die In nenwand 18 des Winkelstücks 10 werden dabei Führungsrinnen 48 hergestellt oder einge bracht. Eine Führungsrinne 48, die sich in Richtung des Eingangsabschnitts 14 erstreckt, ist da bei entlang der Eingangsströmungsrichtung 20 ausgerichtet. Eine Führungsrinne 48, die sich in Richtung des Ausgangsabschnitts 16 erstreckt, ist dabei entlang der Ausgangsströmungsrich tung 22 ausgerichtet.
Das Führungselement 30 weist einen Verbindungsabschnitt 38 auf, der Schienenelemente 46 umfasst, die gleitend in einer Führungsrinne 48 bewegbar sind. Die Schienenelemente 46 kön nen in der Führungsrinne 48 fixiert werden.
Das Führungselement 30 kann damit in das Winkelstück 10 eingebracht werden und mittels der Schienenelemente 46 mit der Führungsrinne 48 verbunden werden. Die Schienenelemente 46 können dann entlang der Führungsrinne 48 bewegt werden, bis das Führungselement 30 an der vorgesehenen Position an dem Kanalabschnitt 12 angeordnet ist. Dann werden die Schie nenelemente 46 an der Führungsrinne 48 fixiert.
Durch die separate Herstellung des Führungselements 30 kann das Führungselement 30 aus einem zu dem Winkelstück 10 unterschiedlichen Material hergestellt werden.
Die Figuren 6a und 6b zeigen eine weitere Ausführungsform des Führungselements 30. Gemäß Figur 6a ein seitlicher Durchbruch 50 in der Innenwand 18 des Kanalabschnitts 12 ausgebildet, durch die der bogenformähnliche Abschnitt 40 des Führungselements 30 von außen in den Ka nalabschnitt 12 angeordnet werden kann. Der Verbindungsabschnitt 38 des Führungselements 30 kann dabei mit dem seitlichen Durchbruch 50 verbunden werden. Dabei kann das Führungs element 30 in den Durchbruch 50 eingeschoben werden und z.B. verschweißt oder verklebt werden.
Der Verbindungsabschnitt 38 wird dabei gemäß Figur 6b mit der Innenwand 18 verbunden. Die Verbindung erfolgt an der Position, an der das Führungselement 30 in dem Winkelstück 10 an geordnet werden soll. Auch dieses Ausführungsbeispiel des Führungselements 30 wird separat zu dem Winkelstück 10 hergestellt und kann aus einem zu dem Winkelstück 10 unterschiedlichen Material bestehen.
In Figur 7 wird eine weitere Ausführungsform des Führungselements 30 beschrieben. Dabei ist das Führungselement 30 an einem Halteelement 56 einer Fluidleitung 52 ausgebildet, das in das Winkelstück 14 eingesteckt wird. Das Halteelement 56 reicht von dem Eingangsabschnitt 14 bis zum Kanalabschnitt 12 des Winkelstücks 10. Das Führungselement 30 ist an einem Ende des Halteelement 56 angeordnet und wird durch das Anordnen des Halteelements 56 in dem Winkelstück 14 in den Kanalabschnitt 12 angeordnet.
Eine weitere Fluidleitung 54 kann an dem Ausgangsabschnitt 16 des Winkelstücks 12 eingefügt werden. Alternativ kann weiter das Führungselement 30 an einem Halteelement 56 angeordnet sein, das über den Ausgangsabschnitt 16 mit dem Winkelstück 12 verbunden wird.
In Figur 8 wird eine weitere Ausführungsform des Führungselements 30 beschrieben. Dabei ist das Führungselement 30 mit einem Halteelement 56 an dem Winkelstück 10 angeordnet. Das Halteelement 56 kann in das Winkelstück 10 eingeschoben werden, um die Führungselemente 30 an den Kanalabschnitt 12 anzuordnen.
Das Halteelement 56 kann dabei sowohl durch den Eingangsabschnitt 14 als auch durch den Ausgangabschnitt 16 in das Winkelstück 10 eingeführt werden.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel eines Halteelements 56, das drei Führungselemente 30 auf weist und sich von einem Stützring 60 weg erstreckt. Der Stützring 60 kann in das Winkelstück 10 eingesetzt werden. Dazu kann der Stützring 60 zum Beispiel eine Nut 62 aufweisen, die mit einem Hinterschnitt am Winkelstück 10 zur Befestigung verpresst werden kann. Die Verbindung des Stützrings 60 kann jedoch auch auf andere Weise, z. B. Kleben, Schweißen usw. ausgebil det sein.
Alternativ kann das Verstärkungselement 58 unmittelbar mit dem Winkelstück 10 verbunden sein.
Die Führungselemente 30 werden in diesem Beispiel mit einem Verstärkungselement 58 ge stützt. Das Verstärkungselement 58 kann die Führungselemente 30 dabei an einer Wand des Winkelstücks 10 bzw. des Stützrings 60 abstützen. Die Führungselemente 30 werden mittels des Verstärkungselements 58 in einer Richtung quer zu ihrer eigenen Erstreckungsrichtung ge stützt.
Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Verstärkungselement 60 die Führungselemente 30 am dem Stützring 60 oder dem Winkelstück 10 abstützt. Das Verstärkungselement 60 kann die Führungselemente 30 auch lediglich gegeneinander abstützen. Bereits dies bewirkt eine Ver besserung der Stabilität der Führungselemente 30.
Das Verstärkungselement 58 ragt dabei in das von den Führungselementen 30 abgelenkte, strömende Fluid hinein und kann die Führungselemente 30 miteinander verbinden. Wider Er warten bewirkt das Verstärkungselement 58 dabei eine Reduktion des Druckabfalls in dem Win kelstück 10 anstatt einer Erhöhung des Druckabfalls. Ohne Verstärkungselement 58 kann die Reduktion des Druckabfalls in einem Winkelstück 10 mit einem Winkel von 90° z. B. im Mittel 36 % betragen. Durch das Hinzufügen des Verstärkungselements 58 kann die Reduktion z. B. im Mittel 39 % betragen.
In diesem Beispiel ist das Verstärkungselement 58 als Strebe ausgebildet, die sich in entlang der Hauptrichtung des strömenden Fluids und zwischen den Führungselementen 30 erstreckt, wobei es die Führungselemente 30 verbindet. Das Verstärkungselement 58 ist dabei in diesem Beispiel in der durch die Schenkel des Änderungswinkels 24 aufgespannten Ebene angeordnet und erstreckt sich mit seinen Haupterstreckungsrichtungen in dieser Ebene. Es kann jedoch auch diese Ebene schneidend angeordnet sein.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merk male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver fahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfin dungswesentlich sein. Bezu gszei chen l iste
Winkelstück
umlenkende Oberfläche
Kanalabschnitt
Eingangsabschnitt
Ausgangsabschnitt
Innenwand
Eingangsströmungsrichtung
Ausgangsströmungsrichtung
Änderungswinkel
Stromlinien
Wirbel
Führungselement
Teil der Strömung
Teil der Strömung
Teil der Strömung
Führungskanal
Schenkelstück
Verbindungsabschnitt
Schenkelstück
bogenformähnlicher Abschnitt
Teilstück
Kante
Teilfläche
Teilfläche
Schienenelement
Führungsrinne
seitlicher Durchbruch
Fluidleitung
Fluidleitung
Halteelement
Verstärkungselement
Stützring
Nut

Claims

Patentans prüche
1. Winkelstück zum fluidkommunizierenden Verbinden von Fluidleitungen eines Fahrzeugs, wobei das Winkelstück (10) einen Kanalabschnitt (12) zum Ändern einer Strömungsrich tung eines Fluids um einen Änderungswinkel (24) aufweist, wobei eine Eingangsströ mungsrichtung (20) des Fluids in das Winkelstück (10) und eine Ausgangsströmungs richtung (22) des Fluids aus dem Winkelstück (10) Schenkel des Änderungswinkels (24) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Führungselement (30) in dem Ka nalabschnitt (12) angeordnet ist, das in den Kanalabschnitt (12) hineinragt, wobei das mindestens eine Führungselement (30) die Strömungsrichtung eines Teils des Fluids um den Änderungswinkel (24) zumindest größtenteils ändert.
2. Winkelstück nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelstück (10) ei nen Eingangsabschnitt (14) und einen Ausgangsabschnitt (16) aufweist, die mittels des Kanalabschnitts (12) fluidkommunizierend verbunden sind, wobei der Kanalabschnitt (12) eine Kante (42) aufweist, die zwischen dem Eingangsabschnitt (14) und dem Aus gangsabschnitt (16) angeordnet ist.
3. Winkelstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalabschnitt (12) mindestens drei Führungselemente (30) aufweist, wobei eines der drei Führungsele mente (30) zwischen den beiden anderen der drei Führungselemente (30) angeordnet ist und mit den beiden anderen der drei Führungselemente (30) jeweils einen Führungska nal (36) definiert.
4. Winkelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Än derungswinkel (24) zwischen 45° und 135°, vorzugsweise zwischen 60° und 110°, weiter vorzugsweise 90°, beträgt.
5. Winkelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das min destens eine Führungselement (30) einen bogenformähnlichen Abschnitt (40) aufweist, der einen Winkel überstreicht, dessen Betrag dem Änderungswinkel (24) ganz oder größtenteils entspricht.
6. Winkelstück Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungs element (30) einen Verbindungsabschnitt (38) aufweist, der den bogenformähnlichen Ab schnitt (40) mit einer Wand des Kanalabschnitts (12) verbindet, wobei der Verbindungs abschnitt (38) eine andere Form als der bogenformähnliche Abschnitt (40) aufweist.
7. Winkelstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (38) an der Innenwand (18) eine Winkelform mit zwei Schenkelstücken (37, 39) aufweist, wobei je ein Schenkelstück (37, 39) parallel zu einem der Schenkel angeordnet ist, wo bei der Verbindungsabschnitt (38) mit einem zunehmenden Abstand von der Innenwand (18) des Kanalabschnitts (12) in eine Bogenform übergeht.
8. Winkelstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (38) sich in der Strömungsrichtung entlang eines Teilstücks (41) des bogenformähnli chen Abschnitts (40) erstreckt und zwischen dem bogenformähnlichen Abschnitt (40) und der Innenwand (18) eine aus zwei Teilflächen (44, 45) gebildete Querschnittsfläche aufweist, wobei eine Teilfläche (45) der zwei Teilflächen (44, 45) in Bezug auf die Ein gangsströmungsrichtung (20) frei von einer Hinterschneidung ist und die andere Teilflä che (44) in Bezug auf die Ausgangsströmungsrichtung (22) frei von einer Hinterschnei dung ist.
9. Winkelstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand mindestens eine Führungsrinne (48) für Schienenelemente eines Verbindungsabschnitts (38) eines Füh rungselements (30) aufweist, die sich parallel zu einem der Schenkel erstreckt, wobei der Verbindungsabschnitt (38) mindestens ein Schienenelement (46) aufweist, die glei tend in der Führungsrinne (48) bewegbar ist und an der Führungsrinne (48) fixierbar ist.
10. Winkelstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (38) einen seitlichen Durchbruch (50) zum Verbinden des Führungselements (30) mit der Wand des Kanalabschnitts (12) aufweist.
11. Winkelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Füh rungselement (30) an einem Halteelement (56) befestigt ist, wobei das Halteelement (56) in dem Winkelstück (10) an dem Kanalabschnitt (12) angeordnet ist.
12. Winkelstück nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (56) mit dem Winkelstück (10) verbunden ist.
13. Winkelstück nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Haltelement (56) an einer mit dem Winkelstück (10) verbundenen Fluidleitung (52) befestigt ist.
14. Winkelstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ver stärkungselement (58), vorzugsweise eine Strebe, das mindestens eine Führungsele ment (30) an dem Winkelstück (10) abstützt, wobei sich das Verstärkungselement (58) von dem mindestens einen Führungselement (30) weg erstreckt.
15. Winkelstück nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (58) sich in einer durch die Schenkel des Änderungswinkels (24) aufgespannten Ebene im Kanalabschnitt (12) zu einer Wand des Winkelstücks (10) oder zu einer Wand einer Fluidleitung (52, 54) erstreckt und, wenn das Winkelstück (10) mehrere Führungsele mente (30) aufweist, die Führungselemente (30) miteinander verbindet.
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