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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Wärmetauscher und insbesondere
auf einen Wärmetauscher
für Pumpen.
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Hintergrund
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Pumpen
heizen das Strömungsmittel
auf, welches sie pumpen, insbesondere Gas. Bei vielen Anwendungen
verbessert die Entfernung eines Teils der Wärme, die eine Pumpe dem Strömungsmittel zuführt, den
Betrieb der Vorrichtung, die die Pumpe versorgt. Beispielsweise
kann die Kühlung
der Luft, die eine Turbomaschine auslässt, den Betrieb des Motors
verbessern, den diese versorgt. Um die Ausgabe einer Pumpe zu kühlen, wird
ein Wärmetauscher
oft zwischen dem Auslass der Pumpe und dem System angeschlossen,
welches die Pumpe beliefert.
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Bei
vielen Anwendungen machen jedoch räumliche Einschränkungen
die Verwendung von Rohrleitungen zum Anschluss eines Wärmetauschers
zwischen dem Auslass einer Pumpe und dem davon belieferten System
kompliziert oder verhindern dies. Beispielsweise kann in einem mehrstufigen
Turboladersystem ein beschränkter
Raum verhindern, dass ein Wärmetauscher
durch Rohrleitungen zwischen dem Auslass eines ersten Kompressors
und dem Einlass eines zweiten Kompressors angeschlossen wird.
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Mindestens
eine Pumpenkonstruktion ermöglicht
die Kühlung
des gepumpten Strömungsmittels
ohne einen Anschluss des Wärmetauschers durch
Rohre zwischen dem Auslass der Pumpe und der Vorrichtung, die sie
beliefert. Beispielsweise zeigt die US-Patentanmeldung Nr. 2004/0055740
("die '740-Anmeldung") einen rotierenden
Kompressor mit einem ringförmigen
Wärmetauscher
in dem Gehäuse des
rotierenden Kompressors. Der Wärmetauscher ist
zwischen einem Kompressorrad des rotierenden Kompressors und einem Auslass
des Gehäuses
angeordnet, so dass Strömungsmittel,
welches vom Kompressorrad ausgestoßen wird, über den Wärmetauscher fließt, bevor
es das Gehäuse
verlässt.
Der Wärmetauscher
weist ringförmige
Tanks an seinen Enden und zahlreiche Rohre auf, die sich axial zwischen
den ringförmigen
Tanks erstrecken und diese verbinden. Eine Verbindung zwischen jedem
Rohr und jedem ringförmigen
Tank wird bewirkt durch eine enge mechanische Passung zwischen dem
Rohr und einem Rohrschlitz und optional durch eine Lötstelle oder
ein hartgelötetes
Metall.
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Obwohl
der rotierende Kompressor der '740-Anmeldung
einen Wärmetauscher
zur Kühlung des
gepumpten Strömungsmittels
aufweist, weist die Konstruktion Nachteile auf. Das Aufbringen eines Lot-
oder Hartlotmetalls an zahlreichen Verbindungen zwischen den ringförmigen Tanks
und den Rohren erfordert beträchtliche
Arbeit. Jede der Verbindungen zwischen den ringförmigen Tanks und den Rohren
stellt ein Risiko der Entwicklung eines Strömungsmittelleckes dar. Das
Gehäuse
des kreisförmigen
Wärmetauschers
beschränkt
den physischen Zugriff auf den Wärmetauscher,
was Reparaturen und Strömungsmittellecks
kompliziert machen kann, die die zahlreichen Verbindungen entwickeln.
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Die
Pumpe und der Wärmetauscher
der vorliegenden Offenbarung lösen
eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
offenbartes Ausführungsbeispiel
weist eine Pumpe auf, die ein Laufrad mit Laufradschaufeln aufweisen
kann, die sich radial nach außen
erstrecken. Die Pumpe kann weiter ein Pumpengehäuse aufweisen, welches einen
radialen Umfang des Laufrades umgibt. Zusätzlich kann das Pumpengehäuse eine
Einlassöffnung
in Strömungsmittelverbindung mit
dem Laufrad und einen Auslasskanal aufweisen. Die Pumpe kann weiter
einen Wärmetauscher
aufweisen, der in dem Pumpengehäuse
zwischen der Einlassöffnung
und mindestens einem Verbindungsanschluss des Pumpengehäuses getragen
wird. Der Wärmetauscher
kann eine oder mehrere Rohrleitungswicklungen aufweisen, die sich
um die Achse erstrecken.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbau eines Wärmetauschers.
Das Verfahren kann aufweisen, einen ersten Abschnitt einer Rohranordnung
zu formen, was das Biegen eines Bandes parallel zu seinen Hauptflächen mehrere
Male um eine Befestigung aufweist, um das Band zu mehreren Finnen
zu formen. Zusätzlich
kann das Formen des ersten Abschnittes der Rohranordnung aufweisen,
das Band um einen ersten Abschnitt des Rohrs zu befestigen, wobei
die Finnen, die von dem Band gebildet werden, sich vom ersten Abschnitt
des Rohrs erstrecken.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf eine Anordnung, die einen ersten Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen
aufweisen kann, die sich in Reihe in einer ersten Richtung entlang
einer Mittelachse erstrecken können.
Die Anordnung kann weiter einen zweiten Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen
aufweisen, die sich in einer Reihe in einer zweiten Richtung entlang der
Mittelachse erstrecken können.
Zumindest einige der Rohrleitungswicklungen des zweiten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen
können sich
zwischen zumindest einigen der Rohrleitungswicklungen des ersten
Satzes von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen erstrecken. Als eine Folge kann zumindest
ein Teil der Rohrleitungswicklungen des ersten Satzes der schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen
in abwechselnden Richtungen entlang der Mittelachse mit zumindest
einigen der Rohrleitungswicklungen des zweiten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen
angeordnet sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1A ist
eine Schnittdarstellung von einem Ausführungsbeispiel einer Pumpe
gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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1B ist
eine Schnittansicht der in 1A gezeigten
Pumpe entlang der Linie 1B-1B der 1A;
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2A ist
eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Pumpe
gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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2B ist
eine Schnittansicht der in 2A gezeigten
Pumpe entlang der Linien 2B-2B der 2A;
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3A ist
eine Perspektivansicht von einem Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers
gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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3B ist
eine Schnittansicht des in 3A gezeigten
Wärmetauschers
entlang der Linie 3B-3B der 3A;
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3C ist
eine Schnittansicht des in 3A und 3B gezeigten
Wärmetauschers
entlang der Linie 3C-3C der 3A;
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4 ist
eine Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers
gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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5 ist
eine Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers
gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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6A ist
eine Perspektivansicht eines Rohrs mit Finnen und Abstandshaltern,
die gemäß der vorliegenden
Offenbarung angebracht sind,
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6B ist
eine Schnittansicht des Rohrs, der Finnen und der Abstandshalter,
die in der 6A gezeigt sind, und zwar entlang
der Linie 6B-6B der 6A;
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7A ist
eine Perspektivansicht von einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zur Herstellung von Finnen für
einen Wärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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7B ist
eine Ansicht des in 7A veranschaulichten Verfahrens;
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8A ist
eine Perspektivansicht von einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zur Formung von Finnen für
einen Wärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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8B ist
eine Schnittansicht durch die Linie 8B-8B der 8A;
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9A ist
eine Perspektivansicht von einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zur Formgebung von Finnen für
einen Wärmetauscher gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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9B ist
eine Schnittansicht durch die Linie 9B-9B der 9A;
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10 ist
eine Ansicht von einem Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zum Biegen eines Rohres für einen Wärmetauscher gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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11 ist
eine Darstellung von einem Herstellungsverfahren, welches beim Aufbau
des Wärmetauschers
verwendet werden kann, der in den 3A–3C gezeigt
ist;
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12 ist
eine Ansicht von einem Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zur Befestigung der Wärmetauscherabschnitte an einem
Abstandshalter gemäß der vorliegenden
Offenbarung.
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Detaillierte
Beschreibung
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1A sieht
eine Schnittansicht einer Pumpe 10 gemäß einem beispielhaften offenbarten
Ausführungsbeispiel
vor, und 1B zeigt einen Schnitt der Pumpe 10 durch
die Linie 1B-1B der 1A. Die Pumpe 10 weist
ein Pumpengehäuse 12,
ein Laufrad 14 und einen Wärmetauscher 16 auf.
Die Pumpe 10 kann ein Kompressor eines Turboladers oder
eines Superladers bzw. Kompressors sein. Das Pumpengehäuse 12 kann
das Laufrad 14 tragen und die Drehung des Laufrades 14 um
eine Laufraddrehachse 18 gestatten. Das Pumpengehäuse 12 kann
eine Einlassöffnung 20 definieren.
Das Pumpengehäuse 12 kann
auch einen Auslasskanal 22 definieren, der sich von einer
Stelle benachbart zu einem radialen Umfang 24 des Laufrades 14 zu
einem oder mehreren Verbindungsanschlüssen 26, 28 erstrecken
kann. Die Einlassöffnung 20 kann
in Strömungsmittelverbindung
mit den Verbindungsanschlüssen 26, 28 durch
den Auslasskanal 22 sein. Das Pumpengehäuse 12 kann auch den
radialen Umfang 24 des Laufrades 14 umgeben. Anders
gesagt, außer
irgendwelchen Öffnungen,
die durch irgendwelche Verbindungsanschlüsse 26, 28 definiert
werden, kann das Pumpengehäuse 12 den
radialen Umfang 24 des Laufrades 14 in Richtungen
parallel zur Laufraddrehachse 18 und in Richtungen senkrecht
zur Laufraddrehachse 18 umschließen.
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Wie
am besten in 1A gezeigt, kann der Auslasskanal 22 Flusspfade 31 vom
radialen Umfang 24 des Laufrades 14 zu den Verbindungsanschlüssen 26, 28 definieren.
Der Auslasskanal 22 kann einen radialen Einlassschlitz 30 aufweisen,
der sich um den radialen Umfang 24 des Laufrades 14 erstreckt. Der
Auslasskanal 22 kann weiter einen ringförmigen Raum 32 aufweisen,
der sich um die Laufraddrehachse 18 erstreckt.
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Der
Auslasskanal 22 ist nicht auf die in den 1A und 1B gezeigte
Konfiguration eingeschränkt.
Anstelle des radialen Einlassschlitzes 30 kann der Auslasskanal 22 einen
oder mehrere Durchlässe
mit anderen Formen und/oder anderen Orientierungen aufweisen. Zusätzlich kann
der Auslasskanal 22 Hohlräume von anderen Formen aufweisen, wie
beispielsweise elliptisch oder rechteckig, und zwar zusätzlich oder
anstelle des ringförmigen Raums 32.
Weiterhin kann der ringförmige
Raum 32 oder irgendein Hohlraum von anderer Form stattdessen
an irgendeinem anderen Platz entlang der Laufraddrehachse 18 definiert
sein. Beispielsweise kann der ringförmige Raum 32 um das
Laufrad 14 herum definiert sein, wobei der ringförmige Raum 32 direkt mit
einem äußeren Teil
des radialen Einlassschlitzes 30 verbunden ist.
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Wie
am besten von 1A gezeigt wird, definieren
die Verbindungsteile 26, 28 Auslassöffnungen 34, 36 im
Pumpengehäuse 12 und
weisen Merkmale auf, die die Verbindung von anderen Komponenten
in Strömungsmittelverbindung
mit den Auslassöffnungen 34, 36 erleichtern.
Der Verbindungsanschluss 26 kann einen zylindrischen Ansatz
aufweisen, der den Anschluss eines Rohrs in Strömungsmittelverbindung mit der
Auslassöffnung 34 durch
Klemmen des Rohrs um den zylindrischen Ansatz herum erleichtern
kann. Der Verbindungsanschluss 28 kann einen Teil des Pumpengehäuses 12 aufweisen,
der eine zylindrische Innenfläche
um die Auslassöffnung 36 definiert.
Der Verbindungsanschluss 28 kann die Verbindung einer Rohrleitungsarmatur
in Strömungsmittelverbindung
mit der Auslassöffnung 36 erleichtern,
und zwar durch Eingriff einer zylindrischen Außenfläche der Rohrleitungsarmatur
mit der zylindrischen Innenfläche
des Verbindungsanschlusses 28, wie beispielsweise durch
ein Klebemittel, durch eine metallische Verbindung oder eine Presspassung.
Ein Verbindungsanschluss 26, 28 kann mit einer
Strömungsmittel
verbrauchenden Komponente verbunden sein. Beispielsweise kann der Verbindungsanschluss 26 mit
einem (nicht gezeigten) Motor verbunden sein, so dass die Pumpe 10 Verbrennungsluft
zum Motor durch den Verbindungsanschluss 26 liefern kann.
Zusätzlich
kann ein Verbindungsanschluss 26, 28 mit Vorrichtungen
verbunden sein, die kein Strömungsmittel
verbrauchen, jedoch einen oder mehrere Zustände des Strömungsmittels überwachen,
welches von der Pumpe 10 gepumpt wird. Beispielsweise kann
der Verbindungsanschluss 28 mit einem Druck- oder Temperatursensor
verbunden sein (nicht gezeigt).
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Die
Verbindungsanschlüsse 26, 28 sind
nicht auf die in 1A veranschaulichten Konfigurationen eingeschränkt. Die
Verbindungsanschlüsse 26, 28 können viele
andere Arten von Merkmalen einrichten, die eine Verbindung von anderen
Komponenten in Strömungsmittelverbindung
mit den Auslassöffnungen 34, 36 erleichtern.
Beispielsweise können
die Verbindungsanschlüsse 26, 28 Befestigungsmerkmale
aufweisen, wie beispielsweise Gewinde, Nuten oder Rippen, die die
Verbindung von anderen Komponenten in Strömungsmittelverbindung mit den
Auslassöffnungen 34, 36 erleichtern.
Die Verbindungsanschlüsse 26, 28 können weiter
Flansche aufweisen, die die Auslassöffnungen 34, 36 umgeben,
die das Klemmen von anderen Komponenten in Strömungsmittelverbindung mit den
Auslassöffnungen 34, 36 erleichtern.
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Das
Laufrad 14 weist Laufradschaufeln 38 auf, die
sich radial weg von der Laufraddrehachse 18 erstrecken.
Die Laufradschaufeln 38 können sich gerade von der Laufraddrehachse 18 erstrecken,
oder die Laufradschaufeln 38 können sich radial weg von der
Laufraddrehachse 18 in schräger oder gekrümmter Weise
erstrecken.
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Der
Wärmetauscher 16 kann
in dem Pumpengehäuse 12 zwischen
der Einlassöffnung 20 und einem
oder mehreren Verbindungsanschlüssen 26, 28 liegen.
Beispielsweise kann der Wärmetauscher 16 in
dem Auslasskanal 22 liegen. Der Wärmetauscher 16 kann
in dem ringförmigen
Raum 32 liegen. Der Wärmetauscher 16 kann
eine oder mehrere Rohrleitungswicklungen 58 aufweisen,
die sich um die Laufraddrehachse 18 erstrecken. Die Rohrleitungs wicklung,
wie der Ausdruck hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Länge der
Rohrleitung, die sich um eine volle Schleife um eine Achse herum
erstreckt. Wie am besten in 1A gezeigt,
kann der Wärmetauscher 16 mehrere
Rohre 54 aufweisen, und, wie am besten in 1B gezeigt,
können
ein oder mehrere Rohre 54 mehrere Rohrleitungswicklungen 58 bilden.
Das Rohr, wie der Ausdruck hier verwendet wird, bezieht sich auf
eine kontinuierliche Länge
der Rohrleitung, die als eine Einheit ausgeformt ist. Wie in 1B zu
sehen ist, können
die Rohrleitungswicklungen 58 spiralförmige Rohrleitungswicklungen
sein. Jedes Rohr 54 kann Rohrleitungswicklungen 58 durch
spiralförmige
Anordnung von einem Ende 60 des Rohrs 54 radial
nach außen zu
einem anderen Ende 62 des Rohrs 54 bilden. Wie am
besten in 1B zu sehen, kann der Wärmetauscher 16 eine
Sammelleitung 50 aufweisen, die mit jedem der Rohre 54 verbunden
ist, und eine weitere Sammelleitung 52, die auch mit jedem
der Rohre 54 verbunden ist. Wie am besten in 1A gezeigt, kann
der Wärmetauscher 16 in
dem Auslasskanal 22 so angeordnet sein, dass radial äußere Teile
der Rohrleitungswicklungen 58 entlang der Flusspfade 31 näher an dem
radialen Umfang 24 des Laufrades 14 sind, also
dies die radial inneren Teile der Rohrleitungwicklungen 58 sind.
Die Rohrleitungswicklungen 58 können aus einem umformbaren
Material aufgebaut sein, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer oder einem
anderen Metall oder einer Metalllegierung. Darüber hinaus können die
Rohrleitungswicklungen 58 aus einem Material mit hoher
thermischer Leitfähigkeit
aufgebaut sein.
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Der
Wärmetauscher 16 ist
nicht auf die in den 1A und 1B gezeigte
Konfiguration eingeschränkt.
Beispielsweise können
sich die Rohrleitungswicklungen 58 in Pfaden von anderen
Formen erstrecken, beispielsweise elliptisch oder rechteckig, und
zwar um die Laufraddrehachse 18 herum. Während die 1A und 1B runde
Rohre zeigen, die die Rohrleitungswicklungen 58 bilden,
kann zusätzlich
eine Rohrleitung von irgendeiner Form die Rohrleitungswicklungen 58 bilden.
Darüber
hinaus kann der Wärmetauscher 16 eines
oder mehrere der Rohre 54 weglassen. Zusätzlich kann
der Wärmetauscher 16 eine
oder beide der Sammelleitungen 50, 52 weglassen.
Darüber
hinaus kann der Wärmetauscher 16 Finnen
aufweisen, die mit den Rohrleitungswicklungen 58 verbunden
sind. Zusätzlich
kann der Wärmetauscher 16 Abstandshalter
aufweisen, die an diesen Finnen angebracht sind.
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2A und 2B zeigen
eine Pumpe 41 in Übereinstimmung
mit einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Die Pumpe 41 kann ein Pumpengehäuse 43, ein erstes
Laufrad 45, ein zweites Laufrad 47 und einen Wärmetauscher 16 aufweisen.
Die Pumpe 41 kann ein Kompressor eines zweistufigen Turboladers
oder Superladers bzw. Kompressors sein.
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Das
Pumpengehäuse 43 kann
das erste Laufrad 45 und das zweite Laufrad 47 tragen
und eine Drehung des ersten Laufrades 45 und des zweiten
Laufrades 47 um eine Laufraddrehachse 51 gestatten.
Das Pumpengehäuse 43 kann
eine Einlassöffnung 53 definieren.
Das Pumpengehäuse 43 kann auch
einen Auslasskanal 55 definieren, der sich von einem Punkt
benachbart zu einem radialen Umfang 57 des ersten Laufrades 45 zu
einem oder zu mehreren Verbindungsanschlüssen 59, 61 erstrecken
kann. Die Einlassöffnung 53 kann
in Strömungsmittelverbindung
mit den Verbindungsanschlüssen 59, 61 durch
den Auslasskanal 55 sein. Das Pumpengehäuse 43 kann auch den
radialen Umfang 57 des ersten Laufrades 45 umgeben.
Anders gesagt, mit Ausnahme von irgendwelchen Öffnungen, die von irgendwelchen
Verbindungsanschlüssen 59, 61 definiert
werden, kann das Pumpengehäuse 43 den
radialen Umfang 57 des ersten Laufrades 45 in
Richtungen parallel zur Laufraddrehachse 51 und in Richtungen
senkrecht zur Laufraddrehachse 51 umschließen. In ähnlicher
Weise kann das Pumpengehäuse 43 einen
radialen Umfang 87 des zweiten Laufrades 47 umgeben.
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Wie
am besten in 2A gezeigt, kann der Auslasskanal 55 Flusspfade 63 vom
radialen Umfang 57 des ersten Laufrades 45 zu
den Verbindungsanschlüssen 59, 61 definieren.
Der Auslasskanal 55 kann einen radialen Einlassschlitz 65 aufweisen,
der sich um den radialen Umfang 57 des ersten Laufrades 45 erstreckt.
Der Auslasskanal 55 kann weiter eine ringförmige Kammer 67 aufweisen,
die um die Laufraddrehachse 51 herum angeordnet ist. Der Auslasskanal 55 kann
auch eine zweite Laufradkammer 69 aufweisen, in der das
zweite Laufrad 47 liegen kann.
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Der
Auslasskanal 55 ist nicht auf die in den 2A und 2B gezeigte
Konfiguration eingeschränkt.
Anstelle des radialen Einlassschlitzes 65 kann der Auslasskanal 55 einen
oder mehrere Durchlässe
mit anderen Formen und/oder mit anderen Orientierungen aufweisen.
Zusätzlich
kann der Auslasskanal 55 Kammern von anderen Formen aufweisen, wie
beispielsweise elliptisch oder rechteckig, und zwar zusätzlich zu
der ringförmigen
Kammer 67 oder statt dieser. Weiterhin kann die ringförmige Kammer 67 an
irgendeinem anderen Platz entlang der Laufraddrehachse 51 definiert
sein. Beispielsweise kann die ringförmige Kammer 67 mit
dem radialen Einlassschlitz 65 verbunden sein und diesen
umgeben.
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Wie
am besten in 2A gezeigt, definieren die Verbindungsanschlüsse 59, 61 Auslassöffnungen 71, 73 im
Pumpengehäuse 43 und
weisen Merkmale auf, die die Verbindung von anderen Komponenten
in Strömungsmittelverbindung
mit den Auslassöffnungen 71, 73 erleichtern.
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Der
Verbindungsanschluss 59 kann einen zylindrischen Ansatz
aufweisen, der eine Verbindung eines Rohrs in Strömungsmittelverbindung
mit der Auslassöffnung 71 erleichtern
kann, und zwar durch Festklemmen des Rohrs um den zylindrischen
Ansatz herum. Der Verbindungsanschluss 61 kann einen Teil
des Pumpengehäuses 43 aufweisen,
der eine zylindrische innere Fläche
um die Auslassöffnung 73 definiert.
Der Verbindungsanschluss 61 kann die Verbindung einer Rohrleitungsarmatur
in Strömungsmittelverbindung
mit der Auslassöffnung 73 erleichtern,
und zwar durch Eingriff einer zylindrischen Außenfläche der Rohrleitungsarmatur
mit der zylindrischen Innenfläche
des Verbindungsanschlusses 61, wie beispielsweise durch
ein Klebemittel, durch eine metallische Verbindung oder eine Presspassung.
Ein Verbindungsanschluss 59, 61 kann mit einer
Strömungsmittel
verbrauchenden Komponente verbunden sein. Beispielsweise kann der
Verbindungsanschluss 59 mit einem (nicht gezeigten) Motor
verbunden sein, so dass die Pumpe 10 Verbrennungsluft zum
Motor durch den Verbindungsanschluss 59 liefern kann. Zusätzlich kann
ein Verbindungsanschluss 59, 61 mit Vorrichtungen
verbunden sein, die kein Strömungsmittel
verbrauchen, jedoch einen oder mehrere Zustände des Strömungsmittels überwachen,
welches von der Pumpe 10 gepumpt wird. Beispielsweise kann
der Verbindungsanschluss 61 mit einem (nicht gezeigten)
Druck- oder Temperatursensor verbunden sein.
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Die
Verbindungsanschlüsse 59, 61 sind
nicht auf die Konfigurationen eingeschränkt, die in 2A veranschaulicht
sind. Die Verbindungsanschlüsse 59, 61 können viele
andere Arten von Merkmalen einrichten, die eine Verbindung von anderen
Komponenten in Strömungsmittelverbindung
mit den Auslassöffnungen 71, 73 erleichtern.
Beispielsweise können
die Verbindungsanschlüsse 59, 61 Befestigungsmerkmale
aufweisen, wie beispielsweise Gewinde, Nuten oder Rippen, die eine
Verbindung von anderen Komponenten in Strömungsmittelverbindung mit den Auslassöffnungen 71, 73 erleichtern.
Die Verbindungsanschlüsse 59, 61 können weiter
Flansche aufweisen, die die Auslassöffnungen 71, 73 umgeben, was
das Festklemmen einer anderen Komponente in Strömungsmittelverbindung mit den
Auslassöffnungen 71, 73 erleichtert.
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Das
erste Laufrad 45 und das zweite Laufrad 47 weisen
Laufradschaufeln 75 auf, die sich radial weg von der Laufraddrehachse 51 erstrecken.
Die Laufradschaufeln 75 können sich geradeaus von der Laufraddrehachse 51 erstrecken,
oder die Laufradschaufeln 75 können sich weg von der Laufraddrehachse 51 in
geneigter oder gekrümmter
Weise erstrecken.
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Der
Wärmetauscher 16 kann
in dem Pumpengehäuse 43 zwischen
der Einlassöffnung 53 und einem
oder mehreren Verbindungsanschlüssen 59, 61 liegen.
Beispielsweise kann der Wärmetauscher 16 in
dem Auslasskanal 55 zwischen dem ersten Laufrad 45 und
dem zweiten Laufrad 47 entlang den Flusspfaden 63 liegen.
Der Wärmetauscher 16 kann in
der ringförmigen
Kammer 67 angeordnet sein. Die Rohrleitungswicklungen 58 des
Wärmetauschers 16 können sich
um die Laufraddrehachse 51 erstrecken. Wie am besten in 2A gezeigt,
kann der Wärmetauscher 16 in
dem Auslasskanal 55 angeordnet sein, so dass die radial äußeren Teile
der Rohrleitungswicklungen 58 näher entlang der Flusspfade 63 zum
radialen Umfang des ersten Laufrades 45 angeordnet sind,
als dies die radial inneren Teile der Rohrleitungswicklungen 58 sind.
Die Rohrleitungswicklungen 58 können aus einem Material mit
relativ hoher thermischer Leitfähigkeit
aufgebaut sein.
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3A bis 3C zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Wärmetauschers 42,
der zur Anwendung in der Pumpe 10 oder der Pumpe 41 geeignet
ist. Der Wärmetauscher 42 kann ähnlich wie die
Konfiguration des Wärmetauschers 16 sein,
der in den 1A–2B gezeigt
ist, und zwar mit Zusatz von Finnen 56 und Abstandshaltern 46. 3A ist
eine Perspektivansicht des Wärmetauschers 42, 3B ist
eine Schnittansicht des Wärmetauschers 42 durch
die Linie 3B-3B der 3A, und 3C ist eine
Schnittansicht des Wärmetauschers 42 durch die
Linie 3C-3C der 3A. Wie am besten in 3B gezeigt,
kann der Wärmetauscher 42 mehrere
Wärmetauscherabschnitt 44 aufweisen.
Der Wärmetauscher 42 kann
auch Sammelleitungen 50 und 52 aufweisen, die
mit den Wärmetauscherabschnitten 44 verbunden
sind.
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Jeder
Wärmetauscherabschnitt 44 kann
eine Rohranordnung 39 aufweisen, die das Rohr 54 und die
damit verbundenen Finnen 56 aufweist, und Abstandshalter 46 an
gegenüberliegenden
Seiten der Rohranordnung 39. Wie am besten von 3C gezeigt
wird, kann jede Rohranordnung 39 von jedem Wärmetauscherabschnitt 44 in
einer sich radial nach außen
erstreckenden Spirale geformt sein, die mehrere Rohrleitungswicklungen 58 aufweist,
die sich radial nach außen
um die Mittelachse 48 zwischen dem Ende 60 des
Rohr 54 und dem Ende 62 des Rohrs 54 erstrecken.
Wie in 3C zu sehen, können die
Finnen 56, die mit jeder Rohrleitungswicklung 58 von
jeder Rohranordnung 39 verbunden sind, mit den Finnen 56 fehlausgerichtet
sein, die mit den radial benachbarten Rohrleitungswicklungen 58 verbunden sind.
Diese Fehlausrichtung kann die Leistung des Wärmetauschers 42 verbessern,
und zwar durch Erzeugung einer Turbulenz in dem Strömungsmittel, welches
radial über
den Wärmetauscher 42 fließt. Sowohl
das Rohr 54 als auch die Finnen 56 als auch die
Abstandshalter 46 können
aus einem Material mit relativ hoher thermischer Leitfähigkeit
aufgebaut sein.
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Jeder
Abstandshalter 46 kann an den Finnen 56 von einer
oder mehreren Rohranordnungen 39 angebracht sein. Jeder
Abstandshalter 46 kann sich spiralförmig im Wesentlichen parallel
zu einer benachbarten Rohranordnung 39 erstrecken, und
zwar radial nach außen
um die Mittelachse 48. Jeder Abstandshalter 46 zwischen
benachbarten Rohranordnungen 39 kann an Finnen 56 von
beiden benachbarten Rohranordnungen 39 angebracht sein,
wodurch die Rohranordnungen 39 miteinander verbunden werden.
Die Rohranordnungen 39 können miteinander derart verbunden
sein, dass sie sich spiralförmig radial
nach außen
im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Zusätzlich können die
Enden 60 der Rohre 54 benachbart zueinander angeordnet
sein und die Enden 62 der Rohre 54 können benachbart zueinander
angeordnet sein. Die Sammelleitung 50 kann mit den Enden 60 der
Rohre 54 verbunden sein. In ähnlicher Weise kann die Sammelleitung 52 mit den
Enden 62 der Rohre 64 verbunden sein.
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Der
Wärmetauscher 42 ist
nicht auf die in den 3A–3C gezeigte
Konfiguration eingeschränkt.
Während
die 3A–3C zeigen,
dass beispielsweise jede der Rohranordnungen 39 eine ebene
Spiralform bildet, können
eine oder mehrere der Rohranordnungen 39 eine konische
Spirale bilden. Während
die Rohre 54 derart gezeigt sind, dass sie einen kreisförmigen Querschnitt
haben, können sie
zusätzlich
Querschnitte von anderen Formen haben. Weiterhin kann der Wärmetauscher 42 unterschiedliche
Konfigurationen der Finnen 56 und der Abstandshalter 46 einrichten,
wie genauer unten in Verbindung mit den 6A und 6B beschrieben.
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Gemäß gewissen
Ausführungsbeispielen kann
die Pumpe 10 oder die Pumpe 41 den Wärmetauscher 42 aufweisen.
Beispielsweise könnte
der Wärmetauscher 42 in
der ringförmigen
Kammer 32 der Pumpe 10 anstatt des Wärmetauscher 16 montiert
sein. Der Wärmetauscher 42 kann
in dem Auslasskanal 22 liegen, wobei die Rohrleitungswicklungen 58 sich
um die Laufraddrehach se 18 erstrecken. Zusätzlich könnte der
Wärmetauscher 42 in
der ringförmigen
Kammer 67 der Pumpe 41 anstelle des Wärmetauschers 16 montiert
sein. Der Wärmetauscher 42 kann
in dem Auslasskanal 55 liegen, wobei sich die Rohrleitungswicklungen 58 um
die Laufraddrehachse 51 erstrecken.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Wärmetauschers 64,
der zur Anwendung bei der Pumpe 10 oder der Pumpe 41 geeignet
ist. Der Wärmetauscher 64 kann
einen ersten Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 aufweisen, die sich in Reihe
in einer ersten Richtung 68 entlang einer Mittelachse 66 erstrecken
können.
Der Wärmetauscher 64 kann
auch einen zweiten Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 aufweisen,
die sich auch in Reihe in der ersten Richtung 68 entlang
der Mittelachse 66 erstrecken können. Ein erstes Ende 79 eines
ersten Satzes von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 kann strömungsmittelmäßig mit
einem ersten Ende 81 des zweiten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 verbunden
sein. Beispielsweise kann ein Verbinder 72, wie beispielsweise
ein 180°-Rohrleitungseckstück, strömungsmittelmäßig zwischen
dem ersten Ende 79 des ersten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 70 und dem
ersten Ende 81 des zweiten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 angeschlossen
sein. Zumindest ein Teil des ersten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 70 und zumindest
ein Teil des zweiten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 kann
sich entlang eines gleichen Teils der Mittelachse 66 erstrecken.
Wie in 4 gezeigt, können
sich einige oder alle der schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 70 zwischen
gewissen Wicklungen der schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 erstrecken,
so dass einige oder alle der schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 70 in
abwechselnden Positionen mit den schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 entlang
der Mittelachse 66 angeordnet sind. Ein zweites Ende 83 des
ersten Satzes von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 kann mit einem ersten Rohrleitungsende 76 verbunden sein.
Ein zweites Ende 85 des zweiten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 kann mit
einem zweiten Rohrleitungsende 78 verbunden sein. Das erste
Rohrleitungsende 76 und das zweite Rohrleitungsende 78 können benachbart
zueinander angeordnet sein. Die Rohrleitungswicklungen 70, 74 können aus
einem umformbaren Material aufgebaut sein, wie beispielsweise aus
Aluminium, Kupfer, einem anderen Metall oder einer Metalllegierung.
Weiterhin können
die Rohrleitungswicklungen 70, 74 aus einem Material
mit einer relativ hohen thermischen Leitfähigkeit aufgebaut sein.
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Der
Wärmetauscher 64 ist
nicht auf die in 4 gezeigte Konfiguration eingeschränkt. Während beispielsweise 4 schraubenförmige Rohrleitungswicklungen 70 zeigt,
und während
die schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 74 eine gleiche radiale Abmessung
haben, können
die schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 eine größere oder kleinere radiale
Abmessung als die schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 74 haben. Zusätzlich können die radialen Abmessungen der
schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 und/oder die radiale Abmessung
der schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 74 entlang der Mittelachse 66 variieren.
Weiterhin kann der Wärmetauscher 64 den
ersten Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 70 und/oder
den zweiten Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 74 weglassen. Alternativ kann der
Wärmetauscher 64 andere
Rohrleitungswicklungen zusätzlich zu
den schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 und 74 aufweisen. Solche
zusätzlichen
Rohrleitungswicklungen können
andere Formen als schraubenförmig
haben. Weiterhin kann der Wärmetauscher 64 Teile
aufweisen, die nicht in Rohrleitungswicklungen ausgeformt sind.
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In Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
können
die Pumpe 10 oder die Pumpe 41 einen Wärmetauscher 64 aufweisen.
Beispielsweise kann der Wärmetauscher 64 innerhalb
der ringförmigen
Kammer 32 der Pumpe 10 anstelle des Wärmetauschers 16 liegen.
Der Wärmetauscher 64 kann
in dem Auslasskanal 22 liegen, wobei die Rohrleitungswicklungen 70, 74 sich
um die Laufraddrehachse 18 erstrecken. Zusätzlich kann der
Wärmetauscher 64 in
der ringförmigen
Kammer 67 der Pumpe 41 anstelle des Wärmetauschers 16 liegen.
Der Wärmetauscher 64 kann
in dem Auslasskanal 55 liegen, wobei die Rohrleitungswicklungen 70, 74 sich
um die Laufraddrehachse 51 erstrecken.
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5 zeigt
einen Wärmetauscher 80,
der ähnlich
wie der Wärmetauscher 64 ist,
der in 4 veranschaulicht ist, und zwar zusätzlich mit
Finnen 65 und Abstandshaltern 46. In dem Wärmetauscher 80 kann
sich ein erster Abschnitt 91 der Rohranordnung 39,
der einen Abschnitt des Rohrs 54 und Finnen 56 aufweist,
schraubenförmig
entlang der Mittelachse 66 erstrecken und kann einen ersten
Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 aufweisen. Ein zweiter Abschnitt 93 der
Rohranordnung 39 kann sich schraubenförmig um die Mittelachse 66 erstrecken,
und kann einen zweiten Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 aufweisen. Die
Finnen 56 können
sich von jeder schraubenförmigen
Rohrleitungswicklung 70 zu benachbarten schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 erstrecken.
In ähnlicher
Weise können
sich die Finnen 56 von jeder schraubenförmigen Rohrleitungswicklung 74 zu
benachbarten schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 erstrecken. Ein Teil der Abstandshalter 46 kann
sich im Wesentlichen parallel zu jeder schraubenförmigen Rohrleitungswicklung 70 zwischen
dieser und einer benachbarten schraubenförmigen Rohrleitungswicklung 74 erstrecken.
Der Teil des Abstandshalters 46 zwischen jeder schraubenförmigen Rohrleitungswicklung 70 und
einer benachbarten schraubenförmigen
Rohrleitungswicklung 74 kann mit Finnen 56 verbunden
sein, die sich von der schraubenförmigen Rohrleitungswicklung 70 erstrecken,
und mit Finnen 56, die sich von der benachbarten schraubenförmigen Rohrleitungswicklung 74 erstrecken,
wodurch die schraubenförmige Rohrleitungswicklung 70 an
der benachbarten schraubenförmigen
Rohrleitungswicklung 74 angebracht wird.
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In Übereinstimmung
mit gewissen offenbarten Ausführungsbeispielen
können
die Pumpe 10 oder die Pumpe 41 einen Wärmetauscher 80 aufweisen.
Beispielsweise kann der Wärmetauscher 80 in der
ringförmigen
Kammer 32 der Pumpe 10 anstelle des Wärmetauschers 16 liegen.
Der Wärmetauscher 80 kann
in dem Auslasskanal 22 liegen, wobei sich die Rohrleitungswicklungen 70, 74 um
die Laufraddrehachse 18 erstrecken. Zusätzlich kann der Wärme tauscher 80 in
der ringförmigen
Kammer 67 der Pumpe 41 anstelle des Wärmetauschers 16 liegen. Der
Wärmetauscher 80 kann
in dem Auslasskanal 55 liegen, wobei sich die Rohrleitungswicklungen 70, 74 um
die Laufraddrehachse 51 erstrecken.
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6A und 6B zeigen
eine Konfiguration der Rohrleitungsanordnung 39 und der
Abstandshalter 46 in Übereinstimmung
mit gewissen Ausführungsbeispielen. 6A ist
eine Perspektivansicht der Rohranordnung 39 mit Abstandshaltern 46,
die an den Finnen 56 montiert sind. 6B ist
eine Schnittansicht der in 6A gezeigten
Anordnung durch einen Querschnitt des Rohrs 54. Die Finnen 56 können mit
dem Rohr 54 entlang einer Länge davon verbunden sein, um
eine Rohranordnung 39 zu bilden. Die Finnen 56 können sich
vollständig
oder teilweise um das Rohr 54 erstrecken. Alternativ können die
Finnen 56 sich nur von einer Seite des Rohrs 54 erstrecken.
Die Finnen 56 können
parallele gerade Kanten 82 an gegenüberliegenden Seiten des Rohrs 54 haben.
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Ein
oder mehrere Abstandshalter 46 können an den Finnen 56 befestigt
sein und sich im Wesentlichen parallel zum Rohr 54 erstrecken.
Die Abstandshalter 46 können
an den Kanten 82 an gegenüberliegenden Seiten des Rohrs 54 angebracht
sein. Die Abstandshalter 46 können rechteckige Querschnitte
haben, wie in den 6A und 6B gezeigt.
Die Abstandshalter 46 können
aus einem umformbaren Material aufgebaut sein, wie beispielsweise
aus Aluminium, Kupfer, einem anderen Metall oder einer Metalllegierung.
Weiterhin können
die Abstandshalter 46 aus einem Material mit relativ hoher thermischer
Leitfähigkeit
aufgebaut sein.
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Das
Rohr 54, die Finnen 56 und die Abstandshalter 46 sind
nicht auf die in den 6A und 6B gezeigte
Konfiguration eingeschränkt.
Während
beispielsweise die 6A und 6B Abstandshalter 46 zeigen,
die an jeder Finne 56 angebracht sind, können die
Abstandshalter 46 auch nur an einem Untersatz von Finnen 56 angebracht
sein, die mit dem Rohr 54 verbunden sind. Zusätzlich können die
Finnen 56 sich durch Öffnungen
in den Abstandshaltern 46 erstrecken, und/oder die Abstandshalter 46 können sich
durch Öffnungen
in den Finnen 56 erstrecken. Während die 6A und 6B die Abstandshalter 46 derart
zeigen, dass sie einen rechteckigen Querschnitt haben, können weiterhin die
Abstandshalter 46 Querschnitte von anderen Formen haben.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
Pumpe 10 und die Pumpe 41 finden mögliche Anwendung
in irgendeinem System, welches eine Bewegung von Strömungsmittel
erfordert, wobei eine Aufheizung oder Abkühlung des Strömungsmittels,
welches aus der Pumpe ausgelassen wird, erwünscht ist.
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Die
Pumpe 10 kann betrieben werden durch Drehung des Laufrades 14 um
die Laufraddrehachse 18. Wenn das Laufrad 14 gedreht
wird, pumpen die Laufradschaufeln 38 Strömungsmittel
in den Auslasskanal 22. Der Auslasskanal 22 leitet
das gepumpte Strömungsmittel
entlang der Flusspfade 31 zu den Verbindungsanschlüssen 26, 28.
Wenn das Strömungsmittel
durch das Pumpengehäuse 12 fließt, fließt das gepumpte
Strömungsmittel über die Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 von
irgendeinem Wärmetauscher 16, 42, 64 oder 80,
der in dem Auslasskanal 22 liegt. In Übereinstimmung mit gewissen
Ausführungsbeispielen,
wie beispielsweise dem Ausführungsbeispiel,
welches in den 1A und 1B gezeigt
ist, kann das gepumpte Strömungsmittel
von radial außerhalb
der Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 zu
einer Stelle radial innerhalb der Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 fließen. Das
Wärmeübertragungsströmungsmittel
kann durch irgendeine der Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 fließen, die
in dem Auslasskanal 22 angeordnet sind. Das Wärmeübertragungsströmungsmittel
nimmt Wärme
von dem gepumpten Strömungsmittel
auf oder liefert Wärme
an dieses, und zwar abhängig
von den jeweiligen Temperaturen des Wärmeübertragungsströmungsmittels und
des gepumpten Strömungsmittels.
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Die
Pumpe 41 kann betrieben werden durch Drehung des ersten
Laufrades 45 um die Laufraddrehachse 51. Wenn
das erste Laufrad 45 gedreht wird, pum pen die Laufradschaufeln 75 Strömungsmittel
in den Auslasskanal 55. Der Auslasskanal 55 leitet
das gepumpte Strömungsmittel
entlang der Flusspfade 63 zu den Verbindungsanschlüssen 59, 61.
Wenn das zweite Laufrad 47 um die Laufraddrehachse 51 gedreht
wird, kann es das gepumpte Strömungsmittel
aus der Kammer 69 des zweiten Laufrades durch Teile des
Auslasskanals 55 zwischen der Kammer 69 des zweiten
Laufrades und dem Verbindungsanschluss 59 beschleunigen.
Wenn das gepumpte Strömungsmittel
durch das Pumpengehäuse 43 läuft, fließt das gepumpte
Strömungsmittel über die
Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 von
irgendeinem der Wärmetauscher 16, 42, 64 oder 80, der
in dem Auslasskanal 55 liegt. In Übereinstimmung mit gewissen
Ausführungsbeispielen,
wie beispielsweise dem in den 2A und 2B gezeigten
Ausführungsbeispiel,
kann das gepumpte Strömungsmittel
von radial außerhalb
der Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 zu
einer Stelle radial innerhalb der Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 fließen. Das
Wärmeübertragungsströmungsmittel
kann durch irgendeine Rohrleitungswicklung 58 oder 70 und 74 fließen, die
in dem Auslasskanal 55 angeordnet sind. Das Wärmeübertragungsströmungsmittel
nimmt Wärme
von dem gepumpten Strömungsmittel
auf oder liefert Wärme
zu diesem, und zwar abhängig
von den jeweiligen Temperaturen des Wärmeübertragungsströmungsmittels
und des gepumpten Strömungsmittels.
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Die
offenbarten Ausführungsbeispiele
der Wärmetauscher 16, 42, 64 und 80 sehen
ein großes Verhältnis von
Oberfläche
zu Kühlervolumen
vor, während
sie ein niedriges Risiko der Entwicklung von Strömungsmittellecks darstellen.
Dadurch, dass sie sich kontinuierlich um eine jeweilige Achse 18, 48, 51 oder 66 erstrecken,
sieht jede Rohrleitungswicklung 58, 70 oder 74 der
Wärmetauscher 16, 42, 64 oder 80 eine
lange Kühloberfläche ohne
leckageanfällige Verbindungen
vor. Darüber
hinaus kann sich das Rohr 54 in Übereinstimmung mit gewissen
Ausführungsbeispielen
mehrere Male um eine jeweilige Achse 18, 48, 51 oder 66 erstrecken,
wodurch mehrere Rohrleitungswicklungen 58, 70 oder 74 gebildet werden,
und zwar ohne leckageanfällige
Verbindungen dazwischen. Weil die Wärmetauscher 16, 42, 64 und 80 ein
niedriges Risiko der Entwicklung von Strömungsmittellecks darstellen,
können
sie in dem Pum- Pumpengehäuse 12 oder
im Pumpengehäuse 43 montiert
werden, ohne eine Notwendigkeit zu verursachen, oft das Pumpengehäuse 12 oder
das Pumpengehäuse 43 zur
Reparatur von Lecks zu demontieren.
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Zusätzlich ermöglichen
die Konfigurationen der Wärmetauscher 16, 42, 64 und 80 kosteneffektive
Verfahren zur Herstellung davon. Die 7A und 7B veranschaulichen
ein Verfahren, welches bei der Verbindung der Finnen 56 mit
dem Rohr 54 verwendet werden kann, um die Rohranordnung 39 zu formen.
Ein Band 84 kann parallel zu seinen Hauptoberflächen 86 um
eine Befestigung mehrere Male gebogen werden, um mehrere Finnen 56 zu
bilden. Eine Hauptfläche 86 eines
Bandes, wie der Ausdruck hier verwendet wird, bezieht sich auf eine
der zwei Oberflächen,
die den Großteil
des Oberflächenbereiches
des Bandes bilden. Das Band 84 kann aus einem umformbaren
Material gemacht sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder
einer Metalllegierung. In Übereinstimmung
mit gewissen Ausführungsbeispielen
kann das Rohr 54 die Befestigung sein, um die das Band 84 gebogen
wird. Wie in den 7A und 7B gezeigt,
kann das Rohr 54 in einer Klemmvorrichtung 88 zusammen
mit einem Ende 90 des Bandes 84 festgeklemmt werden.
Die Klemmvorrichtung 88 kann dann das Rohr 54 und
das Ende 90 um eine Achse 92 des Rohrs 54 drehen,
während eine
Führung 94 einen äußeren Teil 96 des
Bandes 84 gegen eine Drehung mit dem Rohr 54 hält. Während der äußere Teil 96 des
Bandes 84 gegen eine Drehung festgehalten wird, kann eine
Führung 94 gestatten,
dass der äußere Teil 96 des
Bandes 84 sich zum Rohr 54 fortbewegt. Wenn sich
die Spannvorrichtung 88 und das Rohr 54 drehen,
können
sie den äußeren Teil 56 des
Bandes 84 zum Rohr 54 hin ziehen und aufeinander
folgende Teile des Bandes 84 um das Rohr 54 biegen.
Wenn die Spannvorrichtung 88 und das Rohr 54 aufeinander
folgende Teile des Bandes 84 um das Rohr 54 biegen,
kann die Führung 94 den äußeren Teil 96 des
Bandes 84 entlang der Achse 92 bewegen, um das
Band 84 in Wicklungen zu formen, die sich entlang der Achse 92 nach
vorne bewegen, wodurch die Finnen 56 gebildet werden. Die
Spannvorrichtung 88 und das Rohr 54 können sich
mit einer konstanten Geschwindigkeit drehen, und die Führung 94 kann
sich mit einer konstanten Rate entlang der Achse 92 fortbewegen,
um das Band 84 zu einer Schraubenform um das Rohr 54 herum
zu formen. Das Rohr 54 und das Band 84 können aus
einem Material mit einer relativ hohen thermischen Leitfähigkeit
aufgebaut sein.
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Ein
Verfahren zum Biegen des Bandes 84 mehrere Male um eine
Befestigung, um das Band 84 zu Finnen 56 zu formen,
ist nicht auf die oben in Verbindung mit den 7A und 7B beschriebenen Ausführungsbeispiele
eingeschränkt.
Beispielsweise kann eine andere Befestigung als das Rohr 54 eingesetzt
werden. Zusätzlich
oder anstelle der Spannvorrichtung 88 und der Führung 94 können zusätzlich andere
Komponenten und/oder eine Person eine Kraft auf das Band 84 aufbringen,
um es um die Befestigung herum zu biegen. Weiterhin kann die Befestigung
andere Formen haben, als in den 7A und 7B gezeigt.
Anstatt die Befestigung zu drehen, um das Band 84 zu biegen,
kann darüber
hinaus die Befestigung stationär
gehalten werden und das Band 84 um diese herum gebogen
werden.
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Nachdem
das Band 84 mehrere Male um eine Befestigung gebogen wurde,
um das Band 84 zu Finnen 56 zu formen, kann das
Band 84 mit dem Rohr 54 verbunden sein, um die
Rohranordnung 39 zu bilden. Wenn das Band 84 um
eine andere Befestigung als das Rohr 54 gebogen worden
ist, kann das Band 84 von der Befestigung weggenommen werden und über das
Rohr 54 geschoben werden. Wenn das Band 84 um
das Rohr 54 gebogen worden ist, wird das Band 84 um
das Rohr 54 folgend auf das Biegen des Bandes 84 positioniert.
Sobald das Band 84 zu Finnen 56 gebogen worden
ist und um das Rohr 54 herum positioniert worden ist, kann
das Band 84 mit dem Rohr 54 durch eine Klebeverbindung,
durch eine metallische Verbindung oder durch Ausdehnen des Rohrs 54 verbunden
werden, um eine Übergangspassung
mit dem Band 84 zu erzeugen. Das Rohr 54 kann
ausgedehnt werden, um eine Übergangs-
bzw. Presspassung mit dem Band 84 zu erzeugen, und zwar
durch Durchziehen eines (nicht gezeigten) Zapfens durch einen Innenraum
des Rohrs 54.
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Ein
Verfahren zur Verbindung der Finnen 56 mit dem Rohr 54 ist
nicht auf die Beispiele eingeschränkt, die oben in Verbindung
mit den 7A und 7B beschrieben
werden. Beispielsweise können die
Finnen 56 einzeln ausgeformt werden und mit dem Rohr 54 verbunden
werden.
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Wie
in 8A und 8B gezeigt,
kann, nachdem das Band 84 gebogen wurde, um die Finnen 56 zu
formen, ein Schneidwerkzeug 98 verwendet werden, um die
Finnen 56 zu formen, und zwar durch Abschneiden von Teilen
davon. In Übereinstimmung
mit gewissen Ausführungsbeispielen
kann das Schneidwerkzeug 98 parallel zu einer Mittelachse 100 geführt werden,
um die das Band 84 sich erstreckt, um eine erste Reihe 102 von
geraden Kanten 82, die miteinander in der Richtung der
Mittelachse ausgerichtet sind, auf den Finnen 56 zu schneiden. Darauf
folgend kann das Schneidwerkzeug 98 parallel zur Mittelachse 100 auf
einer entgegengesetzten Seite davon geführt werden, um eine zweite
Reihe 104 von geraden Kanten 82, die miteinander
in der Richtung der Mittelachse 100 ausgerichtet sind,
auf den Finnen 56 zu schneiden. Wie am besten in 8B zu
sehen, kann das Schneidwerkzeug 98, während es die zweite Reihe 104 von
geraden Kanten 102 schneidet, auch parallel zur ersten
Reihe 102 von geraden Kanten 82 laufen, um eine
zweite Reihe 104 von geraden Kanten 82 parallel
zur ersten Reihe 102 von geraden Kanten 82 zu
erzeugen. Das Schneidwerkzeug 98 kann ein mechanisches Schneidwerkzeug
sein, wie beispielsweise ein Sägeblatt,
wie in den 8A und 8B gezeigt.
Alternativ kann das Schneidwerkzeug 98 ein Laser, ein Schneidbrenner,
ein Plasmaschneidbrenner, ein Wasserstrahl oder irgendeine andere
Art einer Vorrichtung sein, die geeignet ist, um die Finnen 56 zu schneiden.
Zusätzlich
kann das Schneidwerkzeug 98 verwendet werden, um gerade
Kanten 82 an den Finnen 56 zu formen, bevor oder
nachdem die Finnen 56 mit dem Rohr 54 verbunden
werden.
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Wie
in den 9A und 9B gezeigt,
kann auch ein Stößel 106 verwendet
werden, um die Finnen 56 zu formen, indem sie gebogen werden.
Anstelle des Schneidwerkzeugs 98 kann beispielsweise der
Stößel 106 parallel
zur Mittelachse 100 laufen, um die äußeren Teile der Finnen 56 umzubiegen
und ge rade Kanten 82 auf den Finnen 56 zu formen.
Der Stößel 106 kann
verwendet werden, um die geraden Kanten 82 auf den Finnen 56 zu
bilden, bevor oder nachdem die Finnen 56 an dem Rohr 54 befestigt werden.
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Andere
Verfahren als jene, die oben in Verbindung mit den 8A, 8B, 9A und 9B beschrieben
wurden, können
eingesetzt werden, um gerade Kanten 82 auf den Finnen 56 vorzusehen.
Bevor das Schneidwerkzeug 98 oder der Stößel 106 verwendet
werden, um gerade Kanten 82 auf den Finnen 56 zu
formen, kann man die Finnen 56 mit dem Rohr 54 verbinden,
um die Rohranordnung 39 zu formen, und um die Rohranordnung 39 zu
biegen, wie genauer unten beschrieben wird. Einzelne Finnen 56 mit
parallelen geraden Kanten 82 können zusätzlich hergestellt werden und
an dem Rohr 54 einzeln angebracht werden, um die Rohranordnung 39 zu
formen.
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10 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens, welches bei der Herstellung eines Wärmetauschers,
wie beispielsweise der Wärmetauscher 42 und 80,
mit der Rohranordnung 39 eingesetzt werden kann. Dieses
Verfahren kann aufweisen, die Rohranordnung 39 durch Verbindung
der Finnen 56 mit dem Rohr 54 zu formen. Die Rohranordnung 39 kann
dann zu Spiralen gebogen werden, die die Rohrleitungswicklungen 58 oder 70 und 74 aufweisen,
und zwar durch Einsatz des Verfahrens, welches im Folgenden beschreiben
wird. Nachdem die Rohranordnung 39 gebildet wird, kann
ein Ende 108 der Rohranordnung 39 zeitweise benachbart
zu einer Befestigung 110 durch eine Spannvorrichtung 112 verankert
werden. Die Befestigung 110 und die Spannvorrichtung 112 können sich
zusammen drehen, während
eine Führung 114 einen äußeren Teil 116 der
Rohranordnung 39 dagegen abstoppt, sich mit der Befestigung 110 zu
drehen. Während
der äußere Teil 116 der
Rohranordnung 39 gegen eine Drehung gehalten wird, kann
die Führung 114 gestatten, dass
der äußere Teil 116 der
Rohranordnung 39 sich zur Befestigung 110 hin
fortbewegt. Wenn die Befestigung 110 und die Spannvorrichtung 112 sich
drehen, können
sie den äußeren Teil 116 der
Rohranordnung 39 zur Befestigung 110 hin ziehen
und aufeinander folgende Teile der Rohranordnung 39 gegen die
Befestigung 110 zu Spiralen 118 biegen. Die Rohranordnung 39 kann
plastisch gebogen werden, so dass sie eine neue Form in ihrem freien
Zustand annimmt. Die Rohranordnung 39 kann direkt gegen die
Befestigung 110 gebogen werden. Anders gesagt, kann die
Rohranordnung 39 direkt an der Befestigung 110 während des
Biegens anliegen, wie in 10 gezeigt.
Zusätzlich
kann die Rohranordnung 39 indirekt gegen die Befestigung 110 gebogen
werden. Anders gesagt kann die Rohranordnung 39 gegen eine
andere Komponente anliegen, die von der Befestigung 110 getragen
wird. Wie beispielsweise in 11 gezeigt,
welche genauer unten besprochen wird, kann die Rohranordnung 39 mehrere
Male um die Befestigung 110 in einer Ebene gebogen werden. In
solchen Fällen
wird das erste Mal, wenn die Rohranordnung 39 um die Befestigung 110 gebogen
wird, die Rohranordnung 39 direkt an der Befestigung 110 anliegen.
Das zweite Mal, wenn die Rohranordnung 39 um die Befestigung 110 in
der gleichen Ebene gebogen wird, würde die Rohranordnung 39 an
dem Teil der Rohranordnung 39 anliegen, der um die Befestigung 110 beim
ersten Mal gebogen wurde. Somit wird das zweite Mal, wenn die Rohranordnung 39 um die
Befestigung 110 in einer Ebene gebogen wird, die Rohranordnung 39 indirekt
gegen die Befestigung 110 gebogen.
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Wenn
die Befestigung 110 und die Spannvorrichtung 112 sich
drehen, kann die Führung 114 auch
die Position des äußeren Teils 116 der
Rohranordnung 39 mit Bezug zu einer Achse 120 der
Befestigung 110 steuern, um die Form der Spiralen 118 zu steuern.
Während
beispielsweise die Befestigung 110 sich dreht, kann die
Führung 114 den äußeren Teil 116 der
Rohranordnung 39 in einer Position mit Bezug zur Achse 120 halten,
um die Wicklungen 118 in sich radial nach außen erstreckenden
Spiralen zu formen. Alternativ kann die Führung 114, während die
Befestigung 110 sich dreht, den äußeren Teil 116 der
Rohranordnung 39 mit Bezug zur Achse 120 bewegen,
um die Wicklung 118 in einer sich axial erstreckenden Schraubenform
zu formen.
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Ein
Verfahren zum Biegen der Rohranordnung 39 ist nicht auf
die oben in Verbindung mit 10 beschriebenen
Ausführungsbeispiele
eingeschränkt.
Beispielsweise kann die Befestigung 110 unterschiedliche
Formen haben, und zwar abhängig davon,
welche Wicklungsform 118 erwünscht ist. Anstatt die Befestigung 110 zu
drehen, um die Rohranordnung 39 zu biegen, kann zusätzlich die
Befestigung 110 stationär
gehalten werden, und die Rohranordnung 39 kann gegen die
Befestigung 110 gebogen werden. Darüber hinaus können zusätzlich zu der
Befestigung 110, der Spannvorrichtung 112 und der
Führung 114 oder
statt dieser Teile andere Komponenten und/oder eine Person eine
Kraft auf die Rohranordnung 39 aufbringen, um sie zu biegen.
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Die
oben in Verbindung mit den 9, 10 und 11 beschriebenen
Verfahren können eingesetzt
werden, um den Wärmetauscher 42 herzustellen,
der in den 3A–3C gezeigt
ist. Die Rohranordnung 39 kann aufgebaut werden durch Herstellung
der Finnen 56 und durch eine Verbindung von diesen mit
dem Rohr 54, wobei jede Finne 56 gerade Kanten 82 parallel
zueinander auf gegenüberliegenden
Seiten des Rohrs 54 hat. Wie in 11 gezeigt,
kann darauf folgend jede Rohranordnung um eine Befestigung 124 mehrere
Male in einer Ebene gebogen werden. Dies formt zumindest einen Teil des
Rohrs 54 zu Rohrleitungswicklungen 58, die sich spiralförmig radial
nach außen
erstrecken. Ein Außenumfang 126 eines
Querschnittes der Befestigung 124 kann die Form von einer
Drehung bzw. Windung einer Spirale haben, um das Formen eines Rohrs 54 zu
Rohrleitungswicklungen 58 zu erleichtern, die sich radial
nach außen
spiralförmig
erstrecken.
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Während des
Biegens des Rohrs 54 und der Finnen 56 mehrere
Male in einer Ebene, kann ein Flächenelement 128 aus
einem Material, wie beispielsweise aus Karton, einem steifen Papier,
aus Plastik oder Metall, temporär
zwischen den Finnen 56 von radial benachbarten Spiralwicklungen
der Rohranordnung 39 angeordnet werden, um eine radiale Überlappung
der Finnen 56 von radial benachbarten Spiralwicklungen
der Rohranordnung 39 zu verhindern. Wie in 11 zu
sehen, kann das Flächenelement 128 die
Finnen 56 von jeder Spiralwicklung der Rohranordnung 39 in
beabstandeter Beziehung zu den Finnen 56 der Spiralwicklung
der Rohranordnung 39 radial innerhalb davon tragen. Folgend
auf das Biegen der Rohranordnung 39 mehrere Male in einer
Ebene, um sich radial nach außen
erstreckende Spiralwicklungen zu bilden, können irgendwelche Flächenelemente 128,
die zeitweise zwischen benachbarten Spiralwicklungen angeordnet
wurden, von der Stelle zwischen den Finnen 56 von radial
benachbarten Windungen der Rohranordnung 39 entfernt werden.
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Unter
Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens können zusätzliche Rohranordnungen 39 zu
sich radial nach außen
erstreckenden Spiralen gebogen werden, die Rohrleitungswindungen 58 aufweisen,
die sich spiralförmig
radial nach außen
erstrecken. Die Abstandshalter 46 können in Spiralen von im Wesentlichen
der gleichen Form geformt werden, wie die Rohrleitungswindungen 58 von
jeder Rohranordnung 39, die so gebogen wurde. Wie 12 veranschaulicht,
können
die Abstandshalter 46 und die aufgewickelten Rohranordnungen 39 dann
abwechselnd auf eine Befestigung 122 gestapelt werden.
Jeder Abstandshalter 46 kann an geraden Kanten 82 der
Finnen 56 angebracht werden, wie beispielsweise durch ein
Klebemittel oder durch eine metallische Verbindung. Durch Befestigung
der gewickelten Rohranordnungen 39 zwischen den Abstandshaltern 46 werden
die Wärmetauscherabschnitte 44 geformt.
Ein Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers 42 ist
nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Beispielsweise
kann die Rohranordnung 39 zu Spiralwindungen gebogen werden,
bevor die geraden Kanten 82 an den Finnen 56 geformt
werden, wie beispielsweise durch Einschneiden der Finnen 56 mit dem
Schneidwerkzeug 98, oder durch Biegen der Finnen 56 mit
dem Stößel 106.
Zusätzlich
kann die Befestigung 110, anstatt dass der Umfang 126 des Querschnittes
der Befestigung 110 die Form einer Windung einer Spirale
hat, Querschnitte von anderen Formen haben, wie beispielsweise kreisförmig. Zusätzlich kann
der Wärmetauscher 42 unter
Verwendung von anderen Werkzeugen und/oder Befestigungen aufgebaut
werden, als jenen, die oben erwähnt wurden.
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Zusätzlich können die
oben in Verbindung mit 10 beschriebenen Verfahren eingesetzt
werden, um den Wärmetauscher 80 herzustellen,
der in 5 gezeigt ist. Die Finnen 56 können hergestellt und
mit einem oder mit mehreren Rohren 54 verbunden werden,
um eine oder mehrere Rohranordnungen 39 zu formen. Jede
Finne 56 kann gerade Kanten 82 parallel zueinander
auf gegenüber
liegenden Seiten des Rohrs 54 haben. Der erste Abschnitt 91 der
Rohranordnung 39 kann dann parallel zu den geraden Kanten 82 der
Finnen 56 um die Befestigung 110 herum in eine
Schraubenform gebogen werden, die sich in einer ersten Richtung
entlang der Achse 120 erstreckt, um einen ersten Satz von
schraubenförmigen
Rohrleitungswindungen 70 zu bilden. Zusätzlich kann der zweite Abschnitt 93 der
Rohranordnung 39 parallel zu den geraden Kanten 82 der
Finnen 56 um die Befestigung 110 zu einer Schraubenform
gebogen werden, die sich in der ersten Richtung 68 erstreckt,
um einen zweiten Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 74 zu
bilden. In einigen Ausführungsbeispielen
können
der erste Abschnitt 91 der Rohranordnung 39 und
der zweite Abschnitt 93 der Rohranordnung 39 gleichzeitig
parallel zueinander schraubenförmig
um die Befestigung 110 gebogen werden, um gleichzeitig
einen ersten Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswindungen 70 und einen zweiten Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswindungen 74 in
abwechselnden Positionen entlang der Achse 120 der Befestigung 110 zu formen.
Nachdem der erste Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswindungen 70 und
der zweiten Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswindungen 74 ausgeformt sind, können das
erste Ende 79 des ersten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswindungen 70 und
das erste Ende 81 des zweiten Satzes von schraubenförmigen Rohrleitungswindungen 74 strömungsmittelmäßig verbunden
werden, wie beispielsweise durch strömungsmittelmäßige Verbindung
mit dem Verbinder 72 dazwischen. Zusätzlich können die Abstandshalter 46 zu
Schraubenformen von im Wesentlichen der gleichen Form wie der erste
Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 70 und der zweite Satz von Rohrleitungswicklungen 74 geformt
werden. Diese Abstandshalter können
dann zwischen die Finnen 56, die sich von dem ersten Satz
von Rohrleitungswicklungen 70 erstrecken, und die Finnen 56 geschoben
werden, die sich von dem zweiten Satz von Rohrleitungswicklungen 74 erstrecken.
Diese Abstandshalter 46 können dann an diesen Finnen 56 befestigt
werden, wie beispielsweise durch ein Klebemittel oder durch eine metallische
Verbindung.
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Verfahren
zur Herstellung der Wärmetauscher 64 und 80 sind
nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Beispielsweise
können
die Komponenten der Wärmetauscher 64 und 80 in
anderer Weise und in anderer Reihenfolge geformt und aneinander
befestigt werden, als oben beschrieben ist. Zusätzlich können die Wärmetauscher 64 und 80 unter
Verwendung von anderen Werkzeugen und/oder Befestigungen aufgebaut
werden, als jene, die oben erwähnt
wurden.
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Sobald
ein Wärmetauscher,
wie beispielsweise der Wärmetauscher 16,
der Wärmetauscher 42,
der Wärmetauscher 64 oder
der Wärmetauscher 80 zusammengesetzt
bzw. aufgebaut wurde, kann er in dem Pumpengehäuse 12 zwischen der
Einlassöffnung 20 und
dem Verbindungsanschluss 26 oder im Pumpengehäuse 43 zwischen
der Einlassöffnung 53 und
dem Verbindungsanschluss 59 eingebaut werden. Beispielsweise
kann ein Hersteller den Wärmetauscher 16 oder 42 im
Pumpengehäuse 12 einbauen,
wobei die Rohrleitungswicklungen 58 sich um die Laufraddrehachse 18 erstrecken.
In Übereinstimmung
mit gewissen Ausführungsbeispielen
kann ein Hersteller den Wärmetauscher 64 oder
den Wärmetauscher 80 im
Pumpengehäuse 12 einbauen,
wobei der erste Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswicklungen 70 und
der zweite Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswicklungen 74 sich um die Laufraddrehachse 18 erstrecken.
Weiterhin kann ein Hersteller einen Wärmetauscher 16 oder 42 im
Pumpengehäuse 43 einbauen,
wobei die Rohrleitungswindungen 58 sich um die Laufraddrehachse 51 erstrecken.
In Übereinstimmung
mit gewissen Ausführungsbeispielen
kann ein Hersteller den Wärmetauscher 64 oder
den Wärmetauscher 80 im
Pumpengehäuse 43 einbauen,
wobei sich der erste Satz von schraubenförmigen Rohrleitungswindungen 70 und der
zweite Satz von schraubenförmigen
Rohrleitungswindungen 74 um die Laufraddrehachse 51 erstrecken.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an der Pumpe, am Wärmetauscher und an den Herstellungsverfahren
vorgenommen werden können, ohne
vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
der Pumpe, des Wärmetauschers und
der Herstellungsverfahren werden dem Fachmann aus einer Betrachtung
der Beschreibung und der praktischen Ausführung der Pumpe, des Wärmetauschers
und der Herstellungsverfahren offensichtlich werden, die hier offenbart
wurden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele
nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der
Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten
Ausführungen gezeigt
wird.