具有波形部分的流体管路
阅读说明：本技术 具有波形部分的流体管路 (Fluid line with wave shaped portion ) 是由 丹尼尔·金提亚 格里特·冯·布莱腾巴赫 史蒂文·森特勒本 克里斯蒂安·萨科夫斯基 斯文·施瓦 于 2020-04-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有一波形部分(12)的流体管路(10)。所述波形部分(12)沿所述流体管路(10)的一纵轴(16)延伸至少一最小距离。所述波形部分(12)具有一波峰元件(18),其沿一圆周方向(20)与所述纵轴(16)具有变化的一距离(22),所述圆周方向沿围绕所述流体管路(10)的所述纵轴(16)延伸,所述距离包括在所述圆周方向(20)上的一距离曲线,所述距离曲线提供一非圆轮廓。因此,本发明提供了一种具有波形部分(12)的流体管路(10),所述流体管路减小在所述波形部分(12)处的压力降。(The invention relates to a fluid line (10) having a corrugated portion (12). The corrugated portion (12) extends at least a minimum distance along a longitudinal axis (16) of the fluid line (10). The undulating portion (12) has a crest element (18) with a varying distance (22) from the longitudinal axis (16) in a circumferential direction (20) extending along the longitudinal axis (16) around the fluid conduit (10), the distance comprising a distance profile in the circumferential direction (20) that provides a non-circular profile. Accordingly, the present invention provides a fluid line (10) having a contoured portion (12) that reduces the pressure drop at the contoured portion (12).)
技术领域
本发明根据权利要求1涉及一种具有一波形部分的流体管路。
背景技术
就汽车行业的应用而言，例如用于冷却水或电动汽车的热管理，所述系统的压力损失至关重要，必须保持尽可能低。同时，要减轻重量并且所述管路需要柔软地形成，以平衡连接点之间的相对运动及便于安装。橡胶软管经常在特定条件下使用，这些软管具有高柔软性及低压力损失。然而，它们相当相当重且昂贵。
挤出塑料管显着地更轻且成本更低。它们通常是平滑的、波纹的或部分波纹的。平滑管的压力损失小，但相对有较大的刚性，而波纹软管具有可与橡胶相媲美的柔软性。然而，柔软性的提高是以显着地增加压力损失为代价的。由于通过一波形流动的一流体不能跟随所述波，因此所述波形会促进压力损失。这会导致壁上流体流动的摩擦及紊流增加，从而使流体流动从壁上分离。与壁分离促进了涡流的产生，其导致流速降低。
为了减小压力损失，已知仅在弯曲区域使用具有一波形的软管，即仅在需要柔软性的地区。尽管与波纹软管相比压力损失有所降低，但这些软管的压力损失比橡胶软管大得多。
发明内容
因此，本发明的一目的是提供一种具有一波形部分的流体管路，所述流体管路可以减小在所述波形部分处的一压力降。
本发明主要的特征在权利要求1的特征部分中指明。配置是权利要求2至13的标的。
在一种具有一波形部分的流体管路的情况下，其中所述波形部分沿所述流体管路的一纵轴延伸一最小距离，根据本发明，所述波形部分具有一波峰元件，所述波峰元件沿一圆周方向到所述纵轴具有变化的一距离，所述圆周方向沿围绕所述流体管路的所述纵轴延伸，其中所述距离包括在所述圆周方向上的一距离曲线，其中所述距离曲线提供一非圆轮廓。
对于本发明，使用具有波峰元件的一波形部分在所述流体管路中产生一弯曲，其中由于所述波峰元件沿所述圆周方向到所述纵轴具有变化的距离，所述圆周方向围绕所述纵轴，提供了所述流体管路的一优化弯曲形式。所述波峰元件在所述圆周方向上变化的所述距离导致所述波形部分的所述柔软性沿所述圆周方向变化。所述波峰元件的一圆周位置到所述流体管路的所述纵轴具有一大距离，导致在这个位置处有高柔软性。所述波峰元件的一圆周位置到所述纵轴具有一小距离，导致在这个位置处有低柔软性。因此可以通过到所述纵轴的所述距离来局部地选择所述波形部分的柔软性，使得当在所述流体管路中产生一弯曲时，对于围绕所述纵轴沿所述圆周方向的每一个角度位置，在所述波形部分处提供了所述波形部分的优化柔软性。因此，例如，在形成所述弯曲的所述外半径的所述波峰元件的所述圆周位置处比在形成在所述内半径的所述波峰元件的所述圆周位置处，可以提供较高的柔软性。由于所述波形部分的局部优化柔软性，可以提供一优化弯曲形式，所述优化弯曲形式在所述流体管路内的所述弯曲的所述内半径上提供了具有一最小波形的一表面，即具有非常小的振幅的波，或一平滑表面，在所述平滑表面上减小了所述流动中的涡流的产生。这会减小或避免了在所述波形部分产生在所述流体管路的所述弯曲处的一压力降。
所述波峰元件的所述距离可以沿所述圆周方向连续改变。
因此，可以提供连续改变的柔软性，其中所述距离沿所述圆周方向连续地改变，例如应该在所述波形部分的一弯曲的形成所述外半径及所述内半径的两个圆周位置之间。因此，所述波形部分的柔软性可以更均匀地更方便地适应所述流体管路要产生的所述弯曲，从而进一步减小压力降。
在这样的情况下，在所述圆周方向上的所述距离可以根据一正弦函数或根据一正弦函数的平方来改变。
此外，所述波峰元件可以仅在围绕所述波形部分的一部分圆周上在所述圆周方向上延伸。
通过围绕所述圆周的所述波峰元件的部分延伸方式，所述波形可以仅在用于材料拉伸需要增加柔软性的位置处提供所述增加柔软性。例如在所述流体管路的一弯曲的内半径处，通常不需要增加柔软性，因此在这些位置可以省去所述波形，从而导致所述压力降进一步减小。
因此，所述流体管路可以具有一无波壁部分，所述无波壁部分具有沿所述纵轴的一平滑表面，其中在所述圆周方向上的所述波形部分包括一第一端区域及一第二端区域，其中所述无波壁部分在所述第一端区域与所述第二端区域之间延伸。
通过提供所述无波壁部分，可以确保在提供所述流体管路的一弯曲的内半径处的所述流体管路的所述内部空间中存在一平滑壁表面。因此，抵消了所述弯曲的所述内半径上的所述流体流动所增加的摩擦。结合在所述波峰元件处的所述波形部分增加的柔软性，如果有的话，所述无波壁部分沿所述纵轴的长度只有很小的改变。此外，因此，所述无波壁部分不被压缩，使得所述无波壁部分的所述平滑表面不具有任何可能通过材料压缩而有规律地产生的隆起。这有助于进一步减小所述流体流动中的压力降。
所述无波壁部分可以布置在到所述纵轴的所述最小距离处。
因此，所述无波壁部分到所述纵轴与邻接所述波形部分的所述流体管路的其它部分具有相同的距离。
在另一个示例中，所述波峰元件可以具有到所述纵轴的一最大距离，其中在所述圆周方向上所述最大距离的一位置直径方向上相对所述波形部分的一位置来布置，所述波形部分的所述位置具在有到所述纵轴的所述最小距离。
因此，具有最大柔软性的一圆周位置与具有最小柔软性的一圆周位置在所述圆周方向上彼此在直径方向上相对。当在所述流体管路中产生一弯曲时，由于它们局部较高的柔软性，因此具有到所述纵轴的所述最大距离的所述圆周位置为主要变形，而具有到所述纵轴的所述最小距离的所述圆周位置的变形小或完全不变形。所述无波壁部分到所述纵轴的所述距离在所述圆周方向上可以是恒定的。这在所述弯曲的所述内半径上带来了一优化形成的壁表面，这进一步减少了涡流并且因此减少了一压力降。
所述无波壁部分可以具有所述流体管路的一中性轴。
因此，当产生一弯曲时，在所述流体管路的所述中性轴的位置的所述无波壁部分中的长度不会改变。这进一步导致与产生一弯曲时所述波峰元件所具有的范围相比，整个所述无波壁部分仅经历很小的长度改变。
在所述圆周方向上的所述无波壁部分的角度可以在0度到180度之间，优选地在0度到120度之间，更优选地在在0度到80度之间。
所述流体管路可以进一步具有至少一个无波管路部分，所述无波管路部分沿所述纵轴远离所述波形部分延伸。
因此，所述波形部分可以在所提供的弯曲上以一针对性方式来布置在多个无波壁部分之间。
所述波形部分还可以进一步具有多个波峰元件，其中在每一种情况中，布置在到所述纵轴的所述最小距离处的一波谷元件布置在每一种情况中的两个波峰元件之间。
在所述波形部分中的波峰元件的数量可以适应所提供的弯曲的延伸长度或弯曲角度。所提供的弯曲的弯曲角度越大，可以使用越多的波峰元件。
所述流体管路可以具有一弯曲，所述波形部分布置在所述弯曲中。
所述波峰元件可以布置在所述弯曲的一外半径上。
所述波形部分沿所述纵轴在所述弯曲的整个范围内的一内半径上可以具有所述最小距离。
附图说明
本发明的其他特征、细节和优点将从权利要求的措辞和基于附图的示例性实施例的下列描述中得出。在附图中：
图1a及1b示出了一种具有一波形部分的流体管路的一示意的截面图。
图2示出了一种具有一弯曲波形部分的流体管路的一示意图。
图3示出了具有沿圆周方向变化的距离的一示例性曲线的一图。
具体实施方式
一流体管路示意性地表示在图1a中，其整体用标记10来表示。
图1a以一侧视图示出了流体管路10的示意图。流体管路10沿纵轴16在水平方向上延伸并且可以由挤出塑料材料形成。流体管路10还包括一波形部分12，其沿着流体管路10的纵轴16以到纵轴16的一最小距离14延伸。波形部分12布置在两个不具有一波形的多个管路部分28之间。相反地，管路部分28具有一平滑壁。在这种情况下，波形部分12布置在流体管路10中应该产生一弯曲的一位置处。
波形部分12至少部分地具有一波形壁部分，其具有至少一个波峰元件18，所述波峰元件在到纵轴16的一最大距离24与到纵轴16的一最小距离14之间延伸。根据图1a，波形部分12包括多个波峰元件18，其被波谷元件34彼此隔开。波谷元件34布置在到纵轴16的最小距离14处。在波形部分12中的波峰元件18的数量可适应于所提供弯曲的延伸长度或弯曲角度。所提供弯曲的弯曲角度越大，可以使用越多的波峰元件18。
根据图1b，至少一个波峰元件18在一圆周方向20上延伸，围绕流体管路10的纵轴16延伸。图1b示出了沿纵轴16的流体管路10的一视图。在这种情况下，流体管路10的表示对应于沿图1a中的线A-A的截面，其中纵轴16垂直于所述截面来布置。
沿圆周方向20，波峰元件18到纵轴16具有变化的距离22。即，如果沿圆周方向20跟随波峰元件18，则波峰元件18到纵轴16的距离22会改变。波峰元件18沿圆周方向20的各种角度位置，这里也可以称为圆周位置，到纵轴16具有不同的距离22。
这导致波峰元件18形成，以在各圆周位置处具有变化的柔软性。因此，波峰元件18的局部柔软性可以调节，使得它对应于在流体管路10中产生一弯曲所需要的局部柔软性。应该形成所述弯曲的一外半径的区域具有增加的柔软性，其中在这些区域中的距离22会增加到最大距离24。应该在其中形成所述弯曲的一内半径的其余区域在它们的圆周位置处具有较小或没有增加的距离22。
在这种情况下，波峰元件18包括第一圆周位置，在所述第一圆周位置处波峰元件18到纵轴16具有最大距离24。所述第一圆周位置与另一个圆周位置在直径方向上相对，在所述另一个圆周位置处波峰元件18到纵轴16具有最小距离14。
此外，波峰元件18仅围绕波形部分12的一部分圆周在圆周方向20上延伸。在这种情况下，波峰元件18包括一第一端区域30及一第二端区域32。在波峰元件18的两个端区域30、32处，变化的距离22从最大距离24沿圆周方向20而减小，直到它对应于波峰元件18外侧的一圆周位置处的一最小距离14。因此，变化的距离22在两个端区域30、32之间连续地增加直到最大距离24。具有最大柔软性的一圆周位置与具有最小柔软性的一圆周位置在圆周方向20上在直径方向上彼此相对。当在流体管路10中创建一弯曲36时，具有到纵轴16的最大距离24的所述圆周位置的柔软性是主要变形，并且到纵轴16的最小距离14的所述圆周位置变形很小或根本不变形。
所述两个端区域30、32通过一无波壁部分26在波形部分12中的波峰元件18的外侧沿圆周方向20上彼此连接，所述无波壁部分也可以称为平滑区域。在这种情况下，无波壁部分26具有一光滑壁，所述光滑壁在沿纵轴16的方向上及圆周方向20上是没有波的，而是形成光滑的。此外，无波壁部分26布置在离纵轴16的最小距离14处。此外，无波壁部分26到纵轴16的距离在其整个表面上可以是恒定的。
这导致，为了在所述波形部分12的一弯曲处理之后在流体管路10产生一弯曲，无波壁部分16提供非波纹边缘表面用于在所述彎曲的一內半徑上布置在流体管路10中的所述流體流動。因此，一流体流动在所述弯曲的所述内半径上将仅具有低程度的摩擦及紊流。这避免了来自无波壁部分26的流体流动的中断，从而减少或避免了涡流，并且因此减少或避免了流体管路10中的一压力降。
图2示出了流体管路10，在这种情况下，波形部分12弯曲并且在流体管路10中提供一弯曲36。在这种情况下，弯曲36具有一外半径38及一内半径40。多个波峰元件18与其间的多个波谷元件34在圆周方向20上在弯曲36的区域上延伸，所述区域布置在外半径38上。与多个波谷元件34交互作用的多个波峰元件18沿外半径38布置并且沿纵轴16形成波形部分12的波形。围绕弯曲36的内半径40的所述区域没有波峰元件18。
因此，通过多个波峰元件18方式的流体管线10在弯曲36的外半径38上比在弯曲36的内半径40上提供更大的材料的柔软性。这导致在弯曲36的外半径38上的材料可以不费力地沿纵轴16拉伸。通过变化在圆周方向20上的距离22，由波峰元件18提供的材料的柔软性减小到波峰元件18的端区域30、32。
因此，波形部分12的局部拉伸在这些位置同样会减小。即，沿圆周方向20，流体管路10的材料取决于波峰元件18的距离22而受到不同程度的拉伸。在弯曲36的内半径40处的材料不会对材料进行拉伸。流体管路10的中性轴42布置在这个位置处。
无波壁部分26在中性轴42处既不压缩也不拉伸。由于波形部分12的柔软性增加，有助于端区域30、32开始的无波壁部分26的一轻微拉伸在波峰元件18的方向上进行。
如此一来，避免了在流经流体管路10及弯曲中的一流体流动中的涡流。由于避免了在所述流体流动中的涡流，所以进一步减小或甚至避免了在所述流体流动中的一压力降。
图3示出了一图表44，其绘制了一波峰元件18的一圆周位置的局部位置与最小距离14相对于圆周方向20上的圆周角的差异。将差异标准化为最大差异，即最大距离24与最小距离14之间的差异。圆周角在这里表示从0度到180度，其中假设，在圆周角为180度的情况下，波峰元件18的所述圆周位置以最大距离24来布置。在圆周方向20上的距离曲线提供一非圆轮廓。从0度位置开始，图表44示出了在圆周方向20及在圆周方向20的相反方向上的距离曲线。即，图表44仅示出了在圆周方向20或与圆周方向20相反绕纵轴旋转半圈。
在这种情况下，在圆周方向20上波峰元件18的第一距离曲线46为正弦，其中最小距离存在于介于0与40度之间的一角度范围之间，并且正弦曲线是从角度位置40度开始。即，圆周方向20上的无波壁部分26或平滑区域的角度在0度到180度之间，优选地在0度到120度之间，更优选地在在0度到80度之间。第一距离曲线46的最大值布置在角度位置180度的情况。
一第二距离曲线48具有对应于一正弦的平方的形式。第二距离曲线48最初上升的程度小于第一距离曲线46。然而，在圆周角较大的情况下，第二距离曲线48的斜率大于第一距离曲线46的斜率，使得在180度位置处的第二距离曲线48也具有最大距离24。
两个距离曲线46、48仅示出了沿一波峰元件18的圆周方向20变化的距离22的示例。因此不排除距离的其他曲线并且同样可以应用。特别是，在圆周方向20上，无波壁部分26或波峰元件18的角度范围可以形成为比在这个示例性实施例中解释的更大或更小。
本发明不限于上述实施例之一，而是可以以各种方式修改。
从权利要求、说明书和附图得出的所有特征和优点，包括结构细节、空间布置和方法步骤，可以单独地和以广泛的组合范围对本发明是必不可少的。
附图标记
10 流体管路
12 波形部分
14 最小距离
16 纵轴
18 波峰元件
20 圆周方向
22 变化的距离
24 最大距离
26壁部分
28管路部分
30第一端区域
32第二端区域
34波谷元件
36弯曲
38外半径
40内半径
42中性轴
44距离/角度图表
46第一距离曲线
48第二距离曲线
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