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Die
Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für zumindest
ein Wärmetransportmedium,
wie er beispielsweise als Heizkörper
zur Erwärmung
in den Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges einströmender Luft
verwendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kühlmittelkreislauf
sowie eine Luftbehandlungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge unter Verwendung
eines solchen Wärmetauschers.
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Wärmetauscher
werden unter anderem in Kraftfahrzeugen für unterschiedliche Aufgaben
verwendet. Beispielsweise werden Wärmetauscher zur Motorkühlung in
weiterem Sinn z. B. als Kühlmittelkühler, Ölkühler, Abgaskühler und
Ladeluftkühler
verwendet. Ein weiteres übliches
Einsatzgebiet von Wärmetauschern
bei Kraftfahrzeugen ist die Temperierung der in den Fahrgastinnenraum
zugeführten Luft.
Hier werden Wärmetauscher
z. B. in Form von Verdampfern, Kondensatoren (bzw. Gaskühlern),
inneren Wärmetauschern
sowie Heizkörpern
verwendet.
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Derartige
Wärmetauscher
existieren mittlerweile in unterschiedlichsten Bauformen und Einbauarten.
Wenn bei Wärmetauschern
wenigstens ein zumindest teilweise flüssiges Wärmetransportmedium verwendet
wird, so wie dies z. B. bei Kühlmittelkühlern oder
Heizkörpern
der Fall ist, stellt sich ggf. das Problem von Luftansammlungen
im Wärmetauscher, die
ggf. den Durchsatz bzw. die gleichmäßige Verteilung des Wärmetransportmediums
im Wärmetauscher
negativ beeinflussen können.
Dies gilt insbesondere bei stehend eingebauten Wärmetauschern.
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Um
einen hohen und möglichst
gleichmäßigen Durchsatz
des Wärmetransportmediums
sicherzustellen, kann es sich daher als erforderlich erweisen, sich
ggf. im Wärmetauscher
ansammelnde Luft abzuführen.
Dazu fanden bislang unterschiedliche Vorgehensweisen Verwendung.
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Eine
Möglichkeit
besteht darin, den Wärmetauscher
beispielsweise durch eine flache Einbaulage oder eine entsprechende
Anordnung von Vorlauf bzw. Rücklauföffnungen
derart einzurichten, dass sich im Wärmetauscher ansammelnde Luft
aus dem Wärmetauscher
entweichen kann bzw. sich z. B. beim Stillstand der Anlage gar nicht
erst ansammelt. Ein Problem bei derartigen eingerichteten Wärmetauschern
ist, dass bestimmte Einbauweisen (wie z. B. ein stehender Einbau
des Wärmetauschers)
bzw. bestimmte Ausbildungen der Zuführöffnungen für das Wärmetransportmedium de facto
ausgeschlossen sind. Dies ist jedoch gerade bei Kraftfahrzeugen oftmals
problematisch, da der Bauraum im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs
in der Regel sehr eng bemessen ist und gewisse Konfigurationen des
Wärmetauschers
aufgrund der sonstigen Motorraumbaugruppen teilweise nicht vermeidbar
sind.
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Eine
weitere Lösungsmöglichkeit
besteht darin, ein gewisses Maß an
Luftansammlungen im Wärmetauscher
zuzulassen und darauf zu vertrauen, dass bei einem gewissen Durchsatz
an Wärmetransportmedium
die Gasansammlungen im Wärmetauscher
vom Wärmetransportmedium
durch den Wärmetauscher
hindurch mitgerissen werden. Problematisch ist es dabei, dass insbesondere
bei geringen Durchsätzen
an Wärmetransportmedium
die Effektivität
des Wärmetauschers
durch die Luftansammlung sowohl von der absoluten Leistung aus gesehen als
auch von der Gleichmäßigkeit
der Wärmeabgabe herabgesetzt
sein kann. Insbesondere Letzteres kann zu thermischen Verspannungen
führen
und aufgrund der ungleichen Wärmeverteilung
auf der Heizkörperoberfläche vor
allen Dingen bei der Behandlung von Luft für den Fahrgastinnenraum nachteilig sein.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Heizkörper aufgrund
der Gasansammlungen zur Geräuschbildung
neigen, was vor allen Dingen bei im Fahrzeuginnenraum angeordneten
Komponenten (wie beispielsweise beim Heizkörper einer Klimaanlage) von
Nachteil ist.
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Schließlich wurde
bereits vereinzelt vorgeschlagen, benachbart zum Rücklauf kleine
Entlüftungsöffnungen
vorzusehen, so dass sich im Wärmetauscher
ansammelndes Gas durch diese Entlüftungsöffnungen hindurch treten und
somit den Wärmetauscher
verlassen kann. Derartige Entlüftungsöffnungen
können
den Wärmetauscher
jedoch oftmals nur teilweise entlüften. Darüber hinaus neigen derartige
Entlüftungsöffnungen
zur Geräuschbildung, was
insbesondere bei Wärmetauschern,
die im Fahrzeuginnenraum bzw. benachbart zum Fahrzeuginnenraum angeordnet
sind (wie beispielsweise bei Heizkörpern) von Nachteil ist.
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Die
vorliegende Erfindung setzt es sich daher zur Aufgabe, einen Wärmetauscher
mit wenigstens einer Entlüftungsvorrichtung
derart weiterzubilden, dass die bekannten Probleme bei nach dem Stand
der Technik bekannten Wärmetauschern
zumindest zum Teil beseitigt oder wenigstens gemindert werden. Insbesondere
macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, einen Wärmetauscher vorzuschlagen,
der einfach und kostengünstig
in Aufbau und Herstellung ist, und dennoch eine möglichst
weitgehende Entlüftung
ermöglicht,
ohne dass ein Übermaß an unerwünschten
Geräuschen
auftritt.
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Die
Vorrichtungen gemäß der unabhängigen Ansprüche lösen diese
Aufgaben.
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Dabei
wird vorgeschlagen, einen Wärmetauscher
für zumindest
ein Wärmetransportmedium
mit wenigstens einem Vorlauf, wenigstens einem Rücklauf und wenigstens einer
Entlüftungsvorrichtung
dahin gehend weiterzubilden, dass die Entlüftungsvorrichtung beabstandet
von zumindest einer Rücklauföffnung im
Wärmetauscher
angeordnet ist. Es hat sich überraschenderweise
gezeigt, dass eine derartige Anordnung der Entlüftungsvorrichtung eine besonders
vorteilhafte Entlüftung
des Wärmetauschers sicherstellen
kann. Bislang wurde angenommen, dass eine Anordnung der Entlüftungsvorrichtungen
in unmittelbarer Nähe
des Rücklaufs
von Vorteil ist, da dadurch die Gasansammlungen besonders effektiv abgesaugt
werden können.
Unerwarteterweise ist dies jedoch nicht der Fall, da sich oftmals
auch Gasansammlungen bilden können,
die beabstandet zum Rücklauf
des Wärmetauschers
liegen. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Entlüftungsvorrichtung kann
es ermöglicht
werden, dass auch derartige Gasansammlungen wirksam entfernt werden.
Von Vorteil ist es dabei, wenn zumindest in den Bereichen, in denen
eine besonders große
Gasansammlung auftritt jeweils wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung
vorgesehen wird.
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Es
ist bevorzugt, die Entlüftungsvorrichtung auch
beabstandet zu zumindest einer Vorlauföffnung im Wärmetauscher auszubilden. Bei
dieser vorgeschlagenen Ausführungsform
kann zusätzlich
zum eigentlichen Durchlauf des Wärmetransportmediums durch
den Wärmetauscher
eine Art zusätzlicher „Entlüftungskreislauf" vor allem im oberen
Teil des Heizkörpers
geschaffen werden, der insbesondere durch die kritischen Bereiche
des Wärmetauschers
hindurch verläuft
und dadurch den Wärmetauscher
besonders effektiv entlüften
kann. Dabei ist selbstverständlich
darauf zu achten, dass der Durchsatz dieses zusätzlichen Entlüftungskreislaufs
relativ gering gewählt wird,
so dass die Leistungsfähigkeit
des Wärmetauschers
nicht wesentlich abnimmt.
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Es
wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen zumindest einer Entlüftungsvorrichtung und
zumindest einer Vorlauföffnung
und/oder zwischen zumindest einer Entlüftungsvorrichtung und zumindest
einer Rücklauföffnung zumindest
10 mm, vorzugsweise zumindest 15 mm, besonders vorzugsweise zumindest
20 mm und insbesondere zumindest 25 mm beträgt. Die vorgeschlagenen Werte
haben sich als günstig
erwiesen. Jedoch sind auch andere Zahlenwerte denkbar. Insbesondere
sollen – auch
bei sonstigen in dieser Schrift vorkommenden Zahlenangaben – bei (Halb-)Intervallen
sowie diskreten Werten sämtliche
Zahlenwerte als offenbart und beliebig einsetzbare gelten.
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Es
erweist sich weiterhin als vorteilhaft, wenn zumindest eine Vorlauföffnung und
zumindest eine Rücklauföffnung benachbart
zueinander angeordnet sind. Dies kann einen kompakten Aufbau und
eine einfache Montage, aber auch eine besonders effektive Entlüftung sicherstellen.
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Weiterhin
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest eine Entlüftungsvorrichtung
beabstandet von der direkten Verbindungsstrecke zwischen zumindest
einer Vorlauföffnung
und zumindest einer Rücklauföffnung angeordnet
ist. Insbesondere kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die
Entlüftungsvorrichtung
möglichst
weit von der direkten Verbindungsstrecke zwischen Vorlauföffnung und
Rücklauföffnung angeordnet
ist. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Ausführungsform ist es möglich, ein
größeren Teil
bzw. im Wesentlichen den gesamten Bereich des Wärmetauschers, in dem sich Gasansammlungen bilden
können,
von dem bereits erwähnten "Entlüftungskreislauf" durchströmen zu lassen,
so dass eine besonders effektive Entlüftung gefördert wird.
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Es
hat sich gezeigt, dass die Erfindung besonders vorteilhaft im Zusammenhang
mit stehend angeordneten Wärmetauschern
mit vorteilhafterweise zumindest einem, vorzugsweise oben liegenden Kühlmittelkasten
angewendet werden kann. Insbesondere bei solchen Wärmetauschern
kommt es leicht zu Gasansammlungen, die unter Verwendung der vorliegenden
Erfindung besonders effektiv beseitigt werden können.
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Es
hat sich ferner gezeigt, dass die Erfindung besonders effektiv im
Zusammenhang mit Wärmetauschern
ist, die eine UT-Ablenkung aufweisen und/oder als Heizkörper ausgebildet
sind. Eine UT-Ablenkung ist eine so genannte unten erfolgende Ablenkung
des Wärmetransportmediums
in der Tiefe. Die "Tiefe" bezieht sich dabei
auf die Durchströmrichtung
des zweiten Fluids, wie insbesondere zu erwärmender Luft für einen
Fahrzeuginnenraum.
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Eine
besonders günstige
Ausbildung der vorgeschlagenen Erfindung ergibt sich, wenn wenigstens
eine Entlüftungsvorrichtung
in Form einer oder mehrerer Öffnungen
ausgebildet ist.
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Die Öffnungen
können
insbesondere als Ausnehmungen ausgestaltet werden, und werden dabei
vorzugsweise in einer üblicherweise
ohnehin vorhandenen Trennwand des Wärmetauschers ausgeführt, dabei
bevorzugt in einem oberen Bereich einer Trennwand. Als vorteilhaft
haben sich dabei ein bis zwei Öffnungen,
ggf. auch drei, vier, fünf
oder auch mehr Öffnungen
erwiesen. Die Öffnungen
können
dabei eine beliebige Form aufweisen. Bewährt haben sich dabei kreisförmige, halbkreisförmige, linsenförmige, quadratische,
rechteckige, konkave, halblinsenförmige und/oder schlitzartige
(jeweils horizontal, vertikal und/oder schräg geführt) Ausnehmungen. Als typische
Größen haben
sich Maße
bis 5 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm, besonders vorzugsweise 2 bis
3 mm bewährt.
Insbesondere bei Schlitzen können
jedoch auch Längen
von 5 bis 15 mm, vorzugsweise 6 bis 12 mm, insbesondere 8 bis 10
mm sich als günstig
erweisen.
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Möglich ist
es auch, die Öffnungen
als Ausprägung
zu gestalten, welche vorteilhaft in einem Kühlmittelkasten, vorzugsweise
in einem oben liegenden Kühlmittelkasten
des Wärmetauschers
ausgebildet ist. Die Öffnungen
sind dabei besonders bevorzugt in einem Kontaktbereich zwischen
Trennwand und Kühlmittelkastenwand,
insbesondere in einem oben liegenden Bereich des Kühlmittelkastens vorgesehen.
Auch kann sich die Öffnung
im Bereich einer gegebenenfalls vorhandenen Verbindungsnaht des
Kühlmittelkastens
befinden. Durch diese Ausbildung ist es möglich, dass Fertigungsschritte
eingespart werden können
und ggf. unnötige
Materialbelastungen verringert werden können. Selbstverständlich ist
auch eine Kombination von einer als Ausprägung und einer als Ausnehmung
gestalteten Öffnung möglich, insbesondere
wenn diese derart benachbart zueinander liegen, dass sich der gemeinsame Öffnungsquerschnitt
vergrößert.
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Eine
weitere vorteilhafte Bauform kann sich ergeben, wenn wenigstens
eine Entlüftungsvorrichtung
zumindest eine Strömungsbegrenzungseinrichtung
aufweist, welche insbesondere als Prallplatte, als Rohr, als angeformter
Flansch und/oder als hydrodynamische Strömungsbegrenzungseinrichtung ausgebildet
wird. Ganz allgemein sollten die vorgeschlagenen Heizkörper zumindest
in Bereichen, in denen es zu Gasansammlungen kommen kann, möglichst
keine scharten Kanten und sonstige Baugeometrien aufweisen, die
zu unerwünschten
Geräuschen
führen
können.
Durch die vorgeschlagenen Weiterbildung können die Geräusche nochmals
vermindert werden, indem die auftretenden Strömungen insbesondere von der
Geschwindigkeit und/oder vom Durchsatz her verringert werden können. Unter
hydrodynamischer Strömungsbegrenzungseinrichtung sind
ganz allgemein Einrichtungen zu verstehen, bei denen ein hydrodynamischer
Staudruck des durch den Wärmetauscher
hindurch fließenden
Wärmetransportmediums
zur Begrenzung anderer Strömungspfade,
insbesondere des durch die Entlüftungsvorrichtungen
hindurchströmenden
Materials, verwendet wird.
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Weiterhin
kann es sich als vorteilhaft erweisen, zumindest eine Entlüftungsvorrichtung
als externe Entlüftungsvorrichtung
außerhalb
des Wärmetauscherkörpers und/oder
des Kühlmittelkastens
auszubilden. Hier kann die Entlüftungsvorrichtung
beispielsweise möglichst
weit entfernt vom Fahrgastinnenraum bzw. in Bereichen angeordnet
werden, bei denen nur wenige Geräusche
entstehen bzw. die entstehenden Geräusche in nur verringertem Ausmaß in den
Kraftfahrzeuginnenraum übertragen
werden.
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Denkbar
ist es in diesem Zusammenhang, zumindest eine externe Entlüftungsvorrichtung
in einem ggf. gesondert ausgebildeten Flanschbereich vorzusehen.
Dieser Flanschbereich kann beispielsweise mit einem gewissen Abstand
zum Wärmetauscher
in der Vorlauf- bzw. Rücklaufleitung
vorgesehen werden. Bei Heizkörpern
ist dieser Abstand zwischen Flansch und Heizkörper – und damit der Abstand der
Entlüftungsvorrichtung
zum Heizkörper – in der
Regel relativ klein, und beträgt üblicherweise 10–50 mm,
z. B. 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm oder 50 mm.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, einen Kühlmittelkreislauf
mit wenigstens einem Wärmetauscher gemäß einem
der vorgeschlagenen Ausführungsformen
zu versehen. Der Kühlmittelkreislauf
weist die entsprechenden Vorteile in analoger Form auf.
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Auch
wird vorgeschlagen, eine Luftbehandlungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge
mit zumindest einem Wärmetauscher
gemäß einem
der vorgenannten Ausbildungsformen zu versehen. Die Luftbehandlungsvorrichtung,
die beispielsweise zusätzlich einen
Verdampfer zur Abkühlung
von einströmender Luft
aufweisen kann, weist dann die beschriebenen Vorteile in analoger
Form auf.
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Von
Vorteil ist es darüber
hinaus einen Wärmetauscher,
einen Kühlmittelkreislauf
oder eine Luftbehandlungsvorrichtung nach einer der vorab beschriebenen
Ausbildungsmöglichkeiten
dahin gehend weiterzubilden, dass zumindest eine Entlüftungsvorrichtung
bezogen auf zumindest eine Baugruppe des Wärmetransportmediumkreislaufs und/oder
bezogen auf den gesamten Wärmetransportmediumkreislauf
im Bereich einer geodätisch
lokal hochgelagerten und/oder im Wesentlichen im Bereich der geodätisch höchstgelagerten
Stelle auszubilden. Die vorgeschlagene Vorrichtung kann in diesem
Fall besonders effektiv ausgebildet werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
anhand von zu bevorzugenden Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 einen
Heizkörper
zur Beheizung eines Kraftfahrzeuginnenraums in perspektivischer
Ansicht;
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2 einen
schematischen Querschnitt durch den in 1 gezeigten
Heizkörper;
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3A und 3B mögliche Heizkörperflachrohre
im Querschnitt;
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4A bis 4L Ausführungsbeispiele von
Trennwänden
mit unterschiedlichen Entlüftungsöffnungen
in Draufsicht;
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5 eine
Prallplatte für
eine Entlüftungsvorrichtung
im Querschnitt;
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6A und 6B eine
Ausnasung mit einer Entlüftungsvorrichtung
in schematischer Ansicht bzw. im Querschnitt;
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7 eine
weitere Ausführungsform
einer Entlüftungsvorrichtung;
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8 einen
Teil eines Heizkreislaufs mit Heizkörper und externer Entlüftungsvorrichtung
in schematischer Ansicht;
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9 einen
schematischen Querschnitt durch einen mit einer Ausprägung versehenen
Kühlmittelkasten.
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In 1 ist
ein an sich bekannter Heizkörper 1 zur
Erwärmung
von Luft dargestellt, die vorliegend einem Kraftfahrzeuginnenraum
zugeführt
wird. Die Strömungsrichtung
der Luft ist in 1 schematisch durch einen Pfeil
A angedeutet. Die Luftströmung kann
in beliebiger Weise im Kreuzgleichstrom oder im Kreuzgegenstrom
geführt
werden. Beim dargestellten Heizkörper 1 handelt
es sich um einen stehend angeordneten, so genannten UT-Heizkörper. Der
Heizkörper 1 weist
an seinem oberen Ende 2 sowie seinem unteren Ende 3 jeweils
einen Kühlmittelkasten 4, 5 auf,
der gleichzeitig als Sammelrohr für das hindurchströmende Kühlmittel
dient. Der obere Kühlmittelkasten 4 ist
durch eine schematisch angedeutete Trennwand 6 in einen
vorderen, dem Vorlauf 9 benachbarten vorderen Bereich 7 und
einem rückseitigen,
den Rücklauf 10 aufweisenden
hinteren Bereich 8 unterteilt.
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Zwischen
dem oberen Kühlmittelkasten 4 und
dem unteren Kühlmittelkasten 5 sind
mehrere, vorliegend als Flachrohre 11 ausgebildete Kühlmittelrohre
ausgebildet. Zwischen den Flachrohren 11 befinden sich
jeweils Wellrippen 12, die den Wärmeübergang zur hindurchströmenden Luft
A verbessern. Die Wellrippen 12 können in an sich bekannter Weise zur
Verbesserung des Wärmeübergangs
zur hindurchströmenden
Luft A hin mit einer Strukturierung versehen sein.
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In 2 ist
der in 1 dargestellte Heizkörper 1 schematisch
im Querschnitt dargestellt, um den Weg des durch den Heizkörper 1 strömenden Kühlmittels
näher zu
erläutern.
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An
der Vorderseite 13 des Heizkörpers 1 strömt das Kühlmittel
am Vorlauf 9 über
eine Vorlauföffnung 15 in
den vorderen Teil 7 des oberen Kühlmittelkastens 4 ein.
Wie bereits erläutert,
weist der Kühlmittelkasten 4 eine
Trennwand 6 auf, die den Kühlmittelkasten 4 in
einen vorderen Bereich 7 und einen hinteren Bereich 8 trennt.
Ausgehend vom vorderen Bereich 7 strömt das Kühlmittel längs der Pfeilrichtung B durch
vorne 13 liegende Bereiche der Flachrohre 11 in
Richtung zur Unterseite 3 des Heizkörpers 1. Die Flachrohre 11 sind
dabei – wie
im Folgenden näher
erläutert – derart
ausgebildet, dass im Bereich der Flachrohre 11 im Wesentlichen
keine Strömung quer
zur Längserstreckung
der Flachrohre 11 erfolgt. Am unteren Ende 3 des
Heizkörpers 1 tritt
das Kühlmittel
aus dem vorderen Teil 13 der Flachrohre 11 in den
unteren Kühlmittelkasten 5 aus.
In diesem Kühlmittelkasten 5 wird
das Kühlmittel
in der „Tiefe" umgelenkt C und
tritt in den hinteren Bereich 14 der Flachrohre 11 ein,
wo es in entgegengesetzter Richtung D nach oben 2 zum oberen
Kühlmittelkasten 4 hinströmt. Der
Strömungsverlauf
ist durch Pfeile C, D angedeutet. Nachdem das Kühlmittel vom hinteren Bereich 14 der
Flachrohre 11 in den rückseitigen
Teil 8 des Kühlmittelkastens 4 freigegeben
wurde, tritt es schließlich über die
Rücklauföffnung 16 aus
dem Heizkörper 1 aus
und wird über
den Rücklauf 10 zu den
anderen Komponenten des vorliegend nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislaufs
geführt.
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In
den 3A und 3B sind
der Vollständigkeit
halber mögliche
Ausführungsformen
von Flachrohren 11 dargestellt, wie sie für den in
den 1 und 2 gezeigten Heizkörper 1 verwendet werden
können.
Das in 3A dargestellte Flachrohr 11 weist
mehrere Durchzüge 17 für das Kühlmittel
auf und kann beispielsweise durch Extrusion hergestellt werden.
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Das
in 3B gezeigte Flachrohr 11 kann beispielsweise
durch Biegen bzw. Umformen und anschließendes Schweißen bzw.
Verlöten
eines lotplattierten Flachmaterials hergestellt werden. Dieses Flachrohr 11 ist
durch einen Mittelsteg 19 in zwei voneinander getrennte
Kammern 18 unterteilt.
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Beispielsweise
nach einer längeren
Stillstandphase oder aber auch beim Betrieb eines Wärmetauschers,
wie dem in den 1, 2 gezeigten Heizkörper 1,
können
sich vor allem im oberen Bereich 2 des oberen Kühlmittelkastens 4 Gasblasen ansammeln.
Dabei werden insbesondere Gasblasen, die sich im dem Vorlauf 9 zugewandten
vorderen Teil 7 des Kühlmittelkastens 4 bilden,
ohne entsprechende Entlüftungsvorrichtungen
nicht bzw. kaum aus diesem vorderen Bereich 7 des oberen
Kühlmittelkastens 4 entfernt.
Die Gasblasen können
dabei die Funktion des Heizkörpers 1 stören. Einerseits
kann der Strömungsquerschnitt
für das
hindurchströmende
Kühlmittel
im vorderen Bereich 7 des oberen Kühlmittelkastens 4 für das hindurchströmende Kühlmittel verengt
werden, so dass die Heizleistung des Heizkörpers 1 abnehmen kann.
Darüber
hinaus kann es zu einer unterschiedlichen Wärmeverteilung entlang der Heizkörperfläche 20 kommen,
was dementsprechend zu einer unterschiedlichen Erwärmung der hindurchströmenden Luft
A führt,
was entsprechend nachteilig ist.
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Um
die sich im oberen Kühlmittelkasten 4 ansammelnden
Gasblasen zu entfernen, sind daher geeignete Entlüftungsvorrichtungen
vorzusehen.
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In 4 sind dazu mehrere geeignete, mit entsprechenden
Entlüftungsvorrichtungen
versehene Trennwände 6 dargestellt.
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In 4A ist
dabei zunächst
eine Trennwand 6 dargestellt, die durchgängig ausgebildet
ist und beispielsweise im Zusammenhang mit einer externen Entlüftungsvorrichtung 21 (siehe 8)
verwendet werden kann. Bei den Ausführungsbeispielen von Trennwänden 6 gemäß der 4B bis 4L ist die
Entlüftungsvorrichtung
dagegen jeweils in Form einer unterschiedlich ausgebildeten Ausnehmung 22 ausgeführt.
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In
den 4B bis 4E sind
die Ausnehmungen 22 als runde, halbrunde, ovale bzw. halbovale
Ausnehmungen 22 ausgebildet. Auch wenn in den Figuren jeweils
nur eine einzige Ausnehmung 22 dargestellt ist, so können auch
mehrere Ausnehmungen vorgesehen werden, die vorzugsweise längs der Oberkante
der Trennwand 6 angeordnet sind. Als typische Abmessungen
bieten sich Durchmesser von 1, 2, 3 oder 4 mm (rund bzw. halbrund)
bzw. 1, 2 oder 3 mm für
die kürzere
Achse und 2, 3, 4 mm für
die längere
Achse (oval bzw. halboval) an.
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In
den 4F und 4G sind
eine rechteckige bzw. quadratische Ausnehmung 22 vorgesehen.
Auch hier können – wie im
Falle runder, halbrunder, ovaler bzw. halbovaler Ausnehmungen beschrieben – auch mehrere
Ausnehmungen 22 vorgesehen werden, wobei auch unterschiedliche
Formen gemischt werden können.
Das schließt
selbstverständlich
auch die folgenden Ausführungsbeispiele
mit ein. Als typische Abmessungen bieten sich für die Längsseiten 1, 2, 3 bzw. 4 mm
an.
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Denkbar
sind in diesem Zusammenhang selbstverständlich auch n-eckige Ausnehmungen, insbesondere
Dreiecke, in unterschiedlicher Lage und Orientierung. Für die Anzahl
an Ecken haben sich jedoch auch insbesondere die Werte 5, 6, 7,
8, 9 und 10 bewährt.
Bei den n-Ecken kann es sich nicht nur um regelmäßige (gleichschenklige) n-Ecke,
sondern um beliebige, allgemeine n-Ecke handeln.
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In 4H ist
die Ausnehmung als konkave, linsenförmige Ausbildung 22 ausgebildet,
welche besonders bevorzugt im Radiusbereich der Trennwand ausgebildet
sein kann. Der Radius der Linse entspricht dabei vorzugsweise im
Wesentlichen dem Radius der Trennwand. Jedoch sind auch andere Radien – im Extremfall
auch eine Gerade – in
diesem Zusammenhang denkbar.
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Möglich ist
dabei auch, wie in 4I und 4J dargestellt,
dass nur ein Teil der Linse nach 4H aus
der Trennwand 6 herausgenommen ist und beispielsweise nur
die untere Hälfte
(4I) bzw. die obere Hälfte (4J) entfernt
wird.
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Ganz
allgemein können
auch Formen, die aus Geraden und/oder ggf. mehreren Bögen mit
gleichen, unterschiedlichen sowie auch sich veränderndem Radius zusammengesetzt
sind, und in unterschiedlicher Anzahl und unterschiedlichen Ausrichtungen
vorgesehen sind, vorteilhaft genutzt werden.
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Möglich sind
selbstverständlich
auch schlitzförmige
Ausnehmungen, so wie dies in 4K und 4L angedeutet
ist. Als Schlitzbreite bieten sich 1, 2, 3 oder 4 mm an, als Länge 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12 mm an. Der in 4K gezeigte
Winkel von 45 ° kann
selbstverständlich
auch andere Werte einnehmen.
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Ganz
allgemein hat sich für
die Anzahl der Öffnungen
ein Wert von 1, 2, 3, 4 oder 5 besonders bewährt. Die mit Öffnungen 22 versehenen
Trennwände 6 können selbstverständlich auch
mit externen Entlüftungsvorrichtungen 21 kombiniert
werden. Auch ist es möglich,
unterschiedliche Öffnungsformen 22 miteinander
zu kombinieren.
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In 9 ist
eine Entlüftungsvorrichtung
dargestellt, die als Ausprägung 37 in
der oberen Wand 39 des oberen Kühlmittelkastens 4 ausgebildet
ist. Die Ausprägung 37 kann
beispielsweise durch Verformen der Wand 39 erzeugt werden.
Im Bereich der Ausprägung 37 befindet
sich eine Öffnung 38 zwischen
der Trennwand 6 und der oberen Wand 39 des Kühlmittelkastens 4.
Aufgrund der Öffnung 38 besteht
eine Verbindung zwischen vorderen Be reich 7 und hinteren
Bereich 8, durch die sich ansammelnde Gasblasen entfernt
werden können.
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Für die Dimensionierung
der Ausprägung 37 bzw.
der durch diese entstehenden Öffnung 38 zwischen
Kühlmittelkastenwand 39 und
Trennwand 6 können
die oben erwähnten
bevorzugten Bemessungsvorschläge
in analoger Weise herangezogen werden.
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Im
in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Trennwand 6 im
Bereich der Ausprägung 37 der
oberen Wand 39 des Kühlmittelkastens 4 keine
Ausnehmung auf. Selbstverständlich
ist es möglich
in diesem Bereich auch eine zusätzliche Öffnung in
der Trennwand 6 vorzusehen.
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In 5 ist
eine vorliegend als Prallplatte 23 ausgebildete Strömungsbegrenzungsvorrichtung dargestellt.
Dabei ist im Bereich einer in der Trennwand 6 ausgebildeten Öffnung 22 ein
parallel zur Trennwand 6 verlaufendes Bandmaterial 25 angeordnet,
das beispielsweise über
einen Haltsteg 24 gehalten wird. Möglich ist es auch, dass in
einem oder in beiden Seitenbereichen der Prallplatte 23 hier nicht
dargestellte Seitenwände
angeordnet sind, so dass sich eine insgesamt trogartige Ausbildung
der Prallplatte 23 ergibt. Es wird darauf hingewiesen, dass
die Prallplatte 23, insbesondere wenn sie im rückseitigen
Bereich 8 des oberen Kühlmittelkastens 4 angeordnet
ist, auch einen hydrodynamischen Rückstau ausnutzen kann. Dieser
entsteht durch die aus den Flachrohren 11 austretende Strömung, die durch
einen Pfeil E angedeutet ist. Ein Vorteil dieser Strömung E ist,
dass diese vom Kühlmitteldurchsatz durch
den Heizkörper 1 abhängt. Im
Falle eines großen
Kühlmitteldurchsatzes 1 ergibt
sich eine relativ hohe Druckdifferenz zwischen Vorlauf 9 und
Rücklauf 10 und
damit zwischen vorderem Teil 7 und rückseitigem Teil 8 des
oberen Kühlmittelkastens 4,
was einen entsprechend hohen Durchsatz durch die Ausnehmung 22 zur
Folge hätte.
Dieser hohe Durchsatz kann durch den geschilderten hydrodynamischen
Effekt gemildert werden. In jedem Fall kann mit Hilfe der Prallplatte 23 der
Durchsatz durch die Ausnehmung 22 vermindert werden und
somit insbesondere die Geschwindigkeit von hindurchtretendem Gas und/oder
Kühlmittel
verringert werden. Dies kann sich insbesondere geräuschverringernd
auswirken.
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In 6A, 6B ist
eine weitere Strömungsbegrenzungsvorrichtung
in Form eines Flansches bzw. einer Auskragung 26 dargestellt,
an deren unterem Ende 27 eine Entlüftungsvorrichtung 28 ausgebildet
ist. Auch hier können
sich, insbesondere aufgrund des gegebenenfalls auftretenden, oben
beschriebenen hydrodynamischen Effekts, Vorteile ergeben. Darüber hinaus
ist die Auskragung 26 ggf. besonders einfach und kostengünstig durch
verformende Materialbearbeitung der Trennwand 6 herstellbar.
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In 7 ist
eine weitere denkbare Ausführungsform
einer Strömungsbegrenzungsvorrichtung in
Form eines mit einer mittig angeordneten Ausnehmung (in der Figur
nicht erkennbar) versehenen Rohrs 29. Das Rohr 29 ist
vorliegend in Form eines „verdrehten
S" gebogen, so dass
der Eintritt 31 horizontal, der Austritt 32 des
Rohrs 29 dagegen vertikal verläuft, so dass hydrodynamische
Effekte besonders vorteilhaft genutzt werden können. Zur Stabilisierung kann
ein Haltesteg 30 für
das Rohr 29 vorgesehen werden.
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In 8 ist
schließlich
noch ein Teil eines Kühlkreislaufes
skizziert, bei dem eine externe Entlüftungsvorrichtung 21 vorgesehen
ist, die vorliegend an der (ggf. lokal) höchstliegenden Stelle 33 des Kühlkreislaufs
angeordnet ist. Der Heizkörper 1 kann in
beliebiger Weise mit (z. B. gemäß 4B bis 4L)
oder ohne (gemäß 4A)
innere Entlüftungsvorrichtungen
ausgebildet sein. Die externe Entlüftungsvorrichtung 21 verfügt im vorliegend
dargestellten Ausführungsbeispiel über einen
dünnen Verbindungskanal 36,
der die Vorlaufleitung 34 mit der Rücklaufleitung 35 verbindet.
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Der
Flansch kann sich jedoch – wie
bei Heizkörpern üblich – auch in
nur geringerem Abstand, wie beispielsweise in einem Abstand von
10–50
mm, vom Heizkörper
angeordnet sein. Gegebenenfalls kann der Flansch auch im Heizkörper integriert
sein. Wesentlich ist in der Regel nur der Abstand zwischen Vor-
und/oder Rücklauföffnung 15, 16 sowie
dem Verbindungskanal 36.