DE102012202234A1 - The heat exchanger - Google Patents
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- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0234—Header boxes; End plates having a second heat exchanger disposed there within, e.g. oil cooler
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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-
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- F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
- F28D7/0083—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
- F28D7/0091—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium the supplementary medium flowing in series through the units
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- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
-
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- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
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- F28D2021/0082—Charged air coolers
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- F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
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Abstract
Die Erfindung betrifft Wärmeübertrageranordnung, insbesondere zur Ladeluftkühlung, mit einem ersten Wärmeübertrager und einem zweiten Wärmeübertrager, die von einem zu kühlenden ersten Fluid derart durchströmt werden, dass der erste Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des ersten Fluids vor dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet ist, wobei der erste Wärmeübertrager von einem ersten Kühlfluid durchströmt wird und der zweite Wärmeübertrager von einem zweiten Kühlfluid durchströmt wird, derart, dass der erste Wärmeübertrager das erste Fluid auf eine erste Temperatur kühlt und der zweite Wärmeübertrager das erste Fluid von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur kühlt, die geringer als die erste Temperatur ist, wobei der erste und der zweite Wärmeübertrager als eine Baueinheit ausgebildet sind.The invention relates to heat exchanger arrangement, in particular for charge air cooling, with a first heat exchanger and a second heat exchanger, which are flowed through by a first fluid to be cooled such that the first heat exchanger is arranged in the flow direction of the first fluid in front of the second heat exchanger, wherein the first heat exchanger a first cooling fluid is flowed through and the second heat exchanger is flowed through by a second cooling fluid such that the first heat exchanger cools the first fluid to a first temperature and the second heat exchanger cools the first fluid from the first temperature to a second temperature which is less than the first temperature is, wherein the first and the second heat exchanger are formed as a structural unit.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertrageranordnung, insbesondere zur Ladeluftkühlung, mit einem ersten Wärmeübertrager und einem zweiten Wärmeübertrager, die von einem zu kühlenden ersten Fluid derart durchströmt werden, dass der erste Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des ersten Fluids vor dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet ist.The invention relates to a heat exchanger arrangement, in particular for charge air cooling, with a first heat exchanger and a second heat exchanger, which are flowed through by a first fluid to be cooled such that the first heat exchanger is arranged in the flow direction of the first fluid before the second heat exchanger.
Stand der TechnikState of the art
Bei Kraftfahrzeugen mit aufgeladenen Motoren ist die Ladeluftkühlung wesentlich, um eine hohe Motorleistung erreichen zu können. Dazu sind Ladeluftkühler als Wärmeübertrager in Kraftfahrzeugen in Anwendung, wobei in der Vergangenheit vorwiegend luftgekühlte Ladeluftkühler im Kühlmodul in der Fahrzeugfront eingesetzt wurden. In jüngster Zeit nimmt der Anteil an kühlmittelgekühlten Ladeluftkühlern zu, was den Vorteil hat, dass der kühlmittelgekühlte Ladeluftkühler nicht mehr im Kühlmodul angeordnet sein muss, sondern auch an anderer Stelle im Motorraum beispielsweise direkt am Motor angeflanscht angeordnet werden kann.In motor vehicles with turbocharged engines intercooling is essential in order to achieve high engine performance. For this intercoolers are as heat exchangers in motor vehicles in application, which in the past mainly air-cooled charge air cooler in the cooling module in the vehicle front were used. Recently, the proportion of coolant-cooled charge air coolers is increasing, which has the advantage that the coolant-cooled charge air cooler no longer has to be arranged in the cooling module, but can also be arranged flanged to another location in the engine compartment, for example directly flanged to the engine.
Die kühlmittelgekühlten Ladeluftkühler haben jedoch gegenüber den luftgekühlten Ladeluftkühlern den Nachteil, dass das Kühlmittel üblicherweise eine höhere Temperatur aufweist als die Luft für die luftgekühlten Ladeluftkühler, so dass die Temperaturabsenkung in kühlmittelgekühlten Ladeluftkühlern meist geringer ist, als bei luftgekühlten Ladeluftkühlern.However, the coolant-cooled intercoolers have the disadvantage over the air-cooled intercoolers that the coolant usually has a higher temperature than the air for the air-cooled intercooler, so that the temperature drop in coolant-cooled intercoolers is usually lower than in air-cooled intercoolers.
Darüber hinaus ist auch die Anforderung hinsichtlich der Ladeluftkühlung in letzter Zeit immer mehr gestiegen, weil auf Grund der immer stärkeren Aufladung der Motoren auch die Ladelufttemperaturen immer stärker zunehmen, so dass eine höhere Kühlleistung notwendig wird, um die Ladeluft auf niedrigere Temperaturen abzukühlen.In addition, the demand for intercooler lately increased more and more, because due to the increasing charge of the engines and the charge air temperatures increase more and more, so that a higher cooling capacity is necessary to cool the charge air to lower temperatures.
Darüber hinaus sind die Anforderungen an den Druckverlust der Ladeluft im Ladeluftkühler, sowie die immer steigenden Anforderungen an reduzierte Bauräume weiterhin gegeben, so dass auch dies für die Erreichung der immer weiter steigenden Kühlleistungen nachteilig ist.In addition, the requirements for the pressure loss of the charge air in the intercooler, as well as the ever increasing demands for reduced space available, so that this is disadvantageous for the achievement of ever-increasing cooling performance.
Auch sind durch die
Die Anordnung zweistufiger Ladeluftkühler führt jedoch zu dem Problem, dass bei einer Anordnung von mehreren Wärmetauschern bei gleichzeitiger Durchströmung unterschiedlich temperierter Kühlfluide hohe Spannungen auf Grund von thermischer Ausdehnung entstehen, die auf Grund der sich häufig ändernden thermischen Belastungen zu unkontrollierten Schädigungen der Wärmeübertrager führen können.However, the arrangement of two-stage intercooler leads to the problem that in an arrangement of several heat exchangers with simultaneous flow of different tempered cooling fluids high voltages due to thermal expansion arise, which can lead to uncontrolled damage to the heat exchanger due to the frequently changing thermal loads.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention, object, solution, advantages
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Wärmeübertrageranordnung nach dem Oberbegriff Anspruch 1 zu schaffen, welche hinsichtlich Dauerfestigkeit und Druckabfall gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.It is the object of the invention to provide a heat exchanger assembly according to the preamble of
Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1.This is achieved with the features of
Dabei wird eine Wärmeübertrageranordnung geschaffen, insbesondere zur Ladeluftkühlung, mit einem ersten Wärmeübertrager und einem zweiten Wärmeübertrager, die von einem zu kühlenden ersten Fluid derart durchströmt werden, dass der erste Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des ersten Fluids vor dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet ist, wobei der erste Wärmeübertrager von einem ersten Kühlfluid durchströmt wird und der zweite Wärmeübertrager von einem zweiten Kühlfluid durchströmt wird, derart, dass der erste Wärmeübertrager das erste Fluid auf eine erste Temperatur kühlt und der zweite Wärmeübertrager das erste Fluid von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur kühlt, die geringer als die erste Temperatur ist, wobei der erste und der zweite Wärmeübertrager als eine Baueinheit ausgebildet sind.In this case, a heat exchanger arrangement is provided, in particular for charge air cooling, with a first heat exchanger and a second heat exchanger, which are flowed through by a first fluid to be cooled such that the first heat exchanger is arranged in the flow direction of the first fluid before the second heat exchanger, wherein the first heat exchanger is traversed by a first cooling fluid and the second heat exchanger is flowed through by a second cooling fluid, such that the first heat exchanger cools the first fluid to a first temperature and the second heat exchanger cools the first fluid from the first temperature to a second temperature, the lower as the first temperature, wherein the first and the second heat exchanger are formed as a structural unit.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der erste Wärmeübertrager einen Einlasskasten und einen Auslasskasten für das erste Fluid und einen dazwischen angeordneten Wärmeübertragerkern aufweist, wobei der zweite Wärmeübertrager im Auslasskasten des ersten Wärmeübertragers angeordnet oder dem Auslasskasten des ersten Wärmeübertragers nachgeordnet ist.It is advantageous if the first heat exchanger has an inlet box and an outlet box for the first fluid and a heat transfer core arranged therebetween, wherein the second heat exchanger is arranged in the outlet box of the first heat exchanger or downstream of the outlet box of the first heat exchanger.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn der zweite Wärmeübertrager einen Einlasskasten und einen Auslasskasten für das erste Fluid und einen dazwischen angeordneten Wärmeübertragerkern aufweist, wobei der erste Wärmeübertrager im Einlasskasten des zweiten Wärmeübertragers angeordnet oder dem Einlasskasten des zweiten Wärmeübertragers vorgeschaltet ist.In another embodiment, it is expedient if the second heat exchanger has an inlet box and an outlet box for the first fluid and a heat transfer core arranged therebetween, wherein the first heat exchanger is arranged in the inlet box of the second heat exchanger or upstream of the inlet box of the second heat exchanger.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der erste Wärmeübertrager einen Einlasskasten und einen ersten Wärmeübertragerkern und der zweite Wärmeübertrager einen zweiten Wärmeübertragerkern und einen Auslasskasten für das erste Fluid aufweisen, wobei die beiden Wärmeübertragerkerne in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind oder jeweils ein eigenes Gehäuse aufweisen oder in ein Gehäuse aufgenommen sind und/oder mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden sind.It is also expedient if the first heat exchanger, an inlet box and a first heat transfer core and the second heat exchanger, a second heat transfer core and a Having outlet box for the first fluid, wherein the two heat exchanger cores are accommodated in a common housing or each having its own housing or are accommodated in a housing and / or connected to each other by means of a connecting element.
Gemäß eines weiteren Gedankens der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder der zweite Wärmeübertragerkern ein Rohrbündelwärmeübertragerkern mit einem Bündel von von dem ersten Fluid durchströmbaren Rohren ist, die an ihren Enden jeweils in Öffnungen eines Rohrbodens aufgenommen sind, wobei die Rohre von dem ersten bzw. zweiten Kühlfluid umströmbar sind.According to a further aspect of the invention, it is advantageous if the first and / or the second heat transfer core is a shell and tube heat transfer core with a bundle of tubes through which the first fluid can be taken, which are received at their ends in openings of a tube plate, the tubes of the first and second cooling fluid can flow around.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Einlasskasten des zweiten Wärmetauschers und/oder der Auslasskasten des ersten Wärmetauschers eine Öffnung aufweist, in welcher der erste bzw. der zweite Wärmetauscher eingebracht ist.It is also expedient if the inlet box of the second heat exchanger and / or the outlet box of the first heat exchanger has an opening in which the first or the second heat exchanger is introduced.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder der zweite Wärmeübertragerkern ein Rohrbündelwärmeübertragerkern oder Scheibenwärmeübertragerkern mit einem Bündel oder Stapel von Rohren oder Scheiben von von dem ersten Fluid umströmbaren Rohren oder Scheiben ist, wobei die Rohre oder Scheiben von dem ersten bzw. zweiten Kühlfluid durchströmbar sind.It is advantageous if the first and / or the second heat transfer core is a Rohrbündelwärmeübertragerkern or Scheibenwärmeübertragerkern with a bundle or stack of pipes or discs of flow-around the first fluid pipes or discs, wherein the tubes or discs of the first and second cooling fluid can be flowed through.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Einlasskasten des zweiten Wärmetauschers und/oder der Auslasskasten des ersten Wärmetauschers eine Öffnung aufweist, in welcher der erste bzw. der zweite Wärmetauscher eingebracht ist.It is also advantageous if the inlet box of the second heat exchanger and / or the outlet box of the first heat exchanger has an opening in which the first or the second heat exchanger is introduced.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der in die Öffnung eingebrachte Wärmetauscher an einer Seite einen Sammelkasten aufweist, der aus der Öffnung zumindest teilweise herausragt und zumindest einen Anschluss für ein Kühlfluid aufweist.Furthermore, it is advantageous if the heat exchanger introduced into the opening has on one side a collecting box which at least partially protrudes from the opening and has at least one connection for a cooling fluid.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Austrittskasten des ersten oder des zweiten Wärmetauschers eine Verteilleiste des Zylinderkopfes darstellt oder mit einer solchen verbindbar ist.It is also expedient if the outlet box of the first or the second heat exchanger is a distributor strip of the cylinder head or can be connected to such.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.Further advantageous embodiments are described by the following description of the figures and by the subclaims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail on the basis of at least one embodiment with reference to the drawings. Show it:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Die
Der erste Wärmeübertrager
Im Ausführungsbeispiel der
Im Auslasskasten
Das erste Fluid
Der zweite Wärmeübertrager
Das in
Austrittsseitig des von dem ersten Fluid durchströmten Wärmeübertragers
Der Wärmeübertrager wird dabei gebildet durch den Einlasskasten
Der Wärmeübertragerkern
Der Motorflansch
Der Wärmeübertragerkern
Die Flachrohre
Die Flachrohre
Der Stapel von Flachrohren
Beide Wassermantelteile
Zur Verbindung der Rohrböden
Die Wassermantelteile
Die Rohrböden
Zum Anschluss des Einlasskastens und des Motorflansches als Auslasskasten haben die Baden um 90° abgewinkelte Ränder, die vorteilhaft mit Wellschlitz-Bördelungen versehen sind. Bei der Montage des erfindungsgemäßen Saugrohrs werden korrespondierende Strukturen an den Seiten des Einlasskastens und des Motorflansches als Auslasskasten mit den Wellschlitz-Bördelungen formschlüssig verbunden, so dass eine nicht dargestellte Dichtung zwischen Einlasskastens und des Motorflansches als Auslasskasten einerseits sowie dem jeweiligen Boden andererseits dichtend angepresst ist.For the connection of the inlet box and the motor flange as an outlet box, the baths have edges angled 90 °, which are advantageously provided with corrugated slot flanges. During assembly of the suction pipe according to the invention, corresponding structures on the sides of the inlet box and the engine flange as an outlet box with the Wellschlitz flanges positively connected, so that a seal, not shown between the inlet box and the engine flange as an outlet box on the one hand and the respective bottom is pressed sealingly on the other hand.
Die
Der Sammelkasten
Mit dem jeweiligen Sammelkasten ist ein Flansch
Ein Wärmeübertragerkern gemäß den
Die
Ein Wärmeübertrager gemäß der
Die
Die
Die
Die Wärmeübertragerkerne weisen ein Gehäuse mit einer entsprechenden Abdeckung
Wie zu erkennen ist, sind die Rohrböden
In den Rohren
Der Eintrittskasten
Weiterhin sind Anschlussstutzen
Dabei wird die Wärmeübertrageranordnung von einem Gehäuse
Die beiden Kühlfluide werden über die Abdichtung
Bei entsprechender Bauweise, bei dem Aluminium-Kühlmittelmäntel mit den Flachrohren und Böden verlötet werden, können die beiden Rohrbündel der Wärmeübertragerkerne auch direkt miteinander verschweißt oder über eine mechanische Verbindung, wie beispielweise Krimpen oder Schrauben bzw. kleben über ein Kunststoff oder Aluminium Zwischenelement als Kopplungselement verbunden werden. Ein Zwischenelement welches über Elastomerdichtungen an beiden Böden abgedichtet wird, hat den Vorteil, dass dieses als Entkopplungselement Thermospannungen und Vibrationsspannungen, die zwischen den beiden Bauteilen auftreten können, reduzieren kann.With appropriate design in which aluminum coolant jackets are soldered to the flat tubes and floors, the two tube bundles of heat exchanger cores can also be welded directly to each other or connected via a mechanical connection, such as crimping or screws or glue via a plastic or aluminum intermediate element as a coupling element become. An intermediate element which is sealed by elastomer seals on both floors, has the advantage that this can reduce as a decoupling element thermoelectric voltages and vibration stresses that can occur between the two components.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WärmeübertrageranordnungThe heat exchanger
- 22
- Erster WärmeübertragerFirst heat exchanger
- 33
- Zweiter WärmeübertragerSecond heat exchanger
- 44
- Fluidfluid
- 55
- Pfeilarrow
- 66
- Pfeilarrow
- 77
- Einlasskastenintake box
- 88th
- Auslasskastenexhaust box
- 99
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 1010
- Rohrpipe
- 1111
- Rohrbodentube sheet
- 1212
- Rohrbodentube sheet
- 1313
- Gehäusecasing
- 1414
- Einlassanschlussinlet port
- 1515
- Auslassanschlussoutlet
- 1616
- Kühlfluidcooling fluid
- 1717
- Pfeilarrow
- 1818
- Pfeilarrow
- 1919
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 2020
- Pfeilarrow
- 2121
- Pfeilarrow
- 2222
- Fluidfluid
- 2323
- Kühlfluidcooling fluid
- 2424
- Einlasseinschlussinlet included
- 2525
- Sammelkastencollection box
- 2626
- Pfeilarrow
- 2727
- Sammelkastencollection box
- 2828
- Flanschflange
- 2929
- Öffnungopening
- 5050
- Saugrohrsuction tube
- 5151
- Einlasskastenintake box
- 5252
- Einlassanschlussinlet port
- 5353
- Pfeilarrow
- 5454
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 5555
- Pfeilarrow
- 5656
- Motorflanschmotor flange
- 5757
- Dichtflächesealing surface
- 5858
- Befestigungsbohrungmounting hole
- 5959
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 6060
- Bördelungflanging
- 6161
- Bördelungflanging
- 6262
- Anschlussconnection
- 6363
- Anschlussconnection
- 6464
- Pfeilarrow
- 6565
- Anschlussgliedconnection hub
- 7070
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 7171
- Rohrpipe
- 7272
- Öffnungopening
- 7373
- Rohrbodentube sheet
- 7474
- Wassermantelwater jacket
- 7575
- WassermantelteilWater jacket part
- 7676
- WassermantelteilWater jacket part
- 7777
- BasisBase
- 7878
- BasisBase
- 7979
- Schenkelleg
- 8181
- Ausbuchtungbulge
- 8282
- Anschlussconnection
- 8383
- Anschlussconnection
- 101101
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 102102
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 104104
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 105105
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 106106
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 107107
- Sammelkastencollection box
- 108 108
- Sammelkastencollection box
- 109109
- Sammelkastencollection box
- 110110
- Umlenkkastendeflection box
- 111111
- Umlenkkastendeflection box
- 112112
- Umlenkkastendeflection box
- 113113
- Einlassanschlussinlet port
- 114114
- Auslassanschlussoutlet
- 115115
- Flanschflange
- 200200
- WärmeübertrageranordnungThe heat exchanger
- 201201
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 202202
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 203203
- Gehäusecasing
- 204204
- RohreTube
- 205205
- Rohrbodentube sheet
- 206206
- Rohrbodentube sheet
- 207207
- Turbulenzeinlageturbulence insert
- 301301
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 302302
- Einlasskastenintake box
- 303303
- Zwischenelementintermediate element
- 304304
- WärmeübertragerkernHeat transfer core
- 305305
- Auslasskastenexhaust box
- 306306
- Pfeilarrow
- 307307
- EinlassanschlussstutzenInlet connecting piece
- 308308
- Anschlussstutzenspigot
- 309309
- Pfeilarrow
- 310310
- Abdeckungcover
- 311311
- Abdeckungcover
- 312312
- Anschlussstutzenspigot
- 313313
- Anschlussstutzenspigot
- 314314
- Anschlussstutzenspigot
- 315315
- Anschlussstutzenspigot
- 316316
- Rohrbodentube sheet
- 317317
- Rohrbodentube sheet
- 318318
- Rohrbodentube sheet
- 319319
- Rohrbodentube sheet
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4114704 C1 [0006] DE 4114704 C1 [0006]
Claims (10)
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EP13155041.0A EP2628896B1 (en) | 2012-02-14 | 2013-02-13 | Heat transfer arrangement |
US13/767,613 US20130206364A1 (en) | 2012-02-14 | 2013-02-14 | Heat exchanger arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=47683636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012202234A Withdrawn DE102012202234A1 (en) | 2012-02-14 | 2012-02-14 | The heat exchanger |
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