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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen finden sich Wärmeübertrager unterschiedlicher Bauweise und Funktion. Dabei gilt es häufig Energie in Form von Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid zu übertragen. Hierbei können die beiden Fluide in jeweils gasförmigem und/oder flüssigem Zustand unter erhöhtem Druck in separaten geschlossenen Strömungskanalelementen strömen. Derartige Strömungskanalelemente sind für gewöhnlich für ein maximales Druckniveau ausgelegt, welches unter normalen Betriebsbedingungen während einer vorgegebenen Lebensdauer nicht erreicht werden sollte. Im Falle von technischen Störungen, beispielsweise Verstopfungen, Korrosion, mechanischer Einwirkung beispielsweise bei einem Unfall oder überhöhte Temperaturen, kann das Druckniveau, für welches die Strömungskanalelemente ausgelegt sind, überschritten werden. Dabei kann es zu einem Bersten eines oder mehrerer Strömungskanalelemente und zu einer Vermischung der in fluidgetrennten Strömungskanalelementen strömenden Fluiden kommen. Diese Gefahr besteht insbesondere bei Anlagen, bei welchen ein erstes Strömungskanalelement, in dessen Innerem ein unter höherem Druck stehendes erstes Fluid strömt, außenwandig von einem unter vergleichsweise geringerem Druck stehenden zweiten Fluid umströmt wird.
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Die
DE 198 24 026 A1 offenbart diesbezüglich einen Kühler mit modular zusammengesetzten Kühlerbauteilen. Diese Kühlerbauteile sind Flachrohre, Wellrippen und Scheiben. Aus diesen Elementen kann der Kühler in beliebiger Form und Leistung aufgebaut sein.
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Die
JP 2001-050681 (A) offenbart einen Wärmeübertrager, welcher eine Mehrzahl an Flachrohren mit Durchgangsbohrungen zur Zirkulation eines Kältemittels und eine Mehrzahl von Metallplatten aufweist. Die Flachrohre und die Metallplatten sind alternierend sowie senkrecht zur Längsrichtung der Flachrohre gestapelt und miteinander verlötet. Zwischen den Flachrohren und den Metallplatten ist ein Strömungsraum ausgebildet. Dieser Strömungsraum ist mit einem ersten Fluid beströmbar, welches Wärme an ein in den Flachrohren strömendes zweites Fluid abgibt.
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Die
JP 2008-116151 (A) offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden, wobei das eine Fluid in einem Flachrohr strömt und das zweite Fluid die Außenwandung des Flachrohrs umströmt.
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Die
TW 201437599 (A) offenbart ein aus zwei Teilen bestehendes Flachrohr. Bei dem ersten Teil handelt es sich um eine Basisplatte. Das zweite Teil ist auf diese Basisplatte aufgesetzt und besteht aus einer Platte mit einer Vielzahl an parallel nebeneinander auf der Platte angeordneten länglichen Erhebungen und Vertiefungen. Die länglichen Erhebungen weisen eine Vielzahl von Öffnungen auf. Die Öffnungen weisen jeweils eine Absperrplatte auf, welche nach außen oder nach innen gebogen ist. Dadurch lassen sich mehrere der Flachrohre zu einem Wärmeübertrager stapeln.
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Die
GB 1 164 950 offenbart einen Wärmeübertrager, insbesondere für hohen Druck mit einem Rohrbündel, das aus langgestreckten plattenförmigen Wärmeübertragungsrohren mit hauptsächlich rechteckigem Querschnitt aufgebaut ist. Die Wärmeübertragungsrohre sind dabei seitlich voneinander mit, entlang der Längskanten der Rohre, offenen Zwischenräumen zwischen den Rohren angeordnet.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager mit zwei fluidgetrennten, jedoch in thermischem Kontakt stehenden Strömungskanalelementen zu schaffen. Dabei soll dieser Wärmeübertrager, insbesondere hinsichtlich der bei Verwendung des Kältemittels CO2 auftretenden hohen Innendrücke, eine verbesserte Druckstabilität gewährleisten und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar sein.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem ersten Sammler zur Aufnahme des ersten Fluids und mit zumindest einem zweiten Sammler zur Aufnahme des zweiten Fluids, weiterhin mit einer Anzahl mit dem zumindest einen ersten Sammler fluidverbundener erster Strömungskanalelemente und mit einer Anzahl mit dem zumindest einen zweiten Sammler fluidverbundener zweiter Strömungskanalelemente, wobei die ersten Strömungskanalelemente und die zweiten Strömungskanalelemente voneinander fluidgetrennt sind, wobei die ersten Strömungskanalelemente und die zweiten Strömungskanalelemente gestapelt angeordnet sind, derart, dass die ersten Strömungskanalelemente und die zweiten Strömungskanalelemente zumindest einen gemeinsamen Stapel bilden. Eine solche Bauform ist besonders robust und kompakt. Darüber hinaus besteht beim Bersten eines der ersten oder eines der zweiten Strömungskanalelemente nicht die Gefahr einer Vermischung der beiden Fluide. Dabei kann in vorteilhafterweise auf ein Gehäuse, welches das Wärmeübertragungsnetz des Wärmeübertragers umgibt, verzichtet werden. Daraus ergeben sich insbesondere durch den Wegfall von Dichtungselementen geringere Kosten für die Herstellung.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem zumindest einen von den ersten Strömungskanalelementen und den zweiten Strömungskanalelementen gebildeten Stapel die ersten Strömungskanalelemente und die zweiten Strömungskanalelemente in einer Stapelrichtung S benachbart zueinander angeordnet sind. Durch die benachbarte Anordnung können verschiedene Reihenfolgen der Strömungskanalelemente vorgesehen sein. Beispielsweise können die ersten und zweiten Strömungskanalelemente abwechselnd zueinander angeordnet sein oder es können auch mehrere erste oder zweite Strömungskanalelemente in Stapelrichtung benachbart zueinander und zwischen zwei anderen zweiten oder ersten Strömungskanalelementen angeordnet sein. Dadurch kann berücksichtigt werden, welchen Aggregatszustand die jeweiligen ersten bzw. zweiten Fluide aufweisen.
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Eine zusätzliche Ausführungsform sieht vor, dass in dem zumindest einen von den ersten Strömungskanalelementen und den zweiten Strömungskanalelementen gebildeten Stapel die ersten Strömungskanalelemente und die zweiten Strömungskanalelemente in einer Stapelrichtung wechselweise gestapelt angeordnet sind. Dadurch wird eine optimale Wärmeübertragung zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid ermöglicht.
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Vorteilhafterweise weist der Stapel in der Stapelrichtung wechselweise gestapelt angeordnete erste und zweite Abschnitte auf, wobei die ersten Abschnitte jeweils ein erstes Strömungskanalelement oder jeweils mehrere in der Stapelrichtung nacheinander angeordnete erste Strömungskanalelemente aufweisen und die zweiten Abschnitte jeweils ein zweites Strömungskanalelement oder jeweils mehrere in der Stapelrichtung nacheinander angeordnete zweite Strömungskanalelemente aufweisen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers sieht vor, dass die ersten Strömungskanalelemente als Rohre ausgebildet sind und die zweiten Strömungskanalelemente plattenförmig oder als Rohre ausgebildet sind.
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Insbesondere können die ersten Strömungskanalelemente und/oder die zweiten Strömungskanalelemente als Flachrohre ausgebildet sein. Hierbei lassen sich die Strömungskanalelemente in vorteilhafterweise in bereits etablierten und kostengünstigen Fertigungsprozessen erzeugen.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass eine Anzahl der zweiten Strömungskanalelemente an einer ersten Seite und/oder an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite jeweils mit zwei oder mehr als zwei ersten Strömungskanalelementen verbunden ist Die ersten Strömungskanalelemente, die mit der ersten Seite eines zweiten Strömungskanalelements verbunden sind, sind dabei beispielsweise parallel zueinander in einer ersten Ebene angeordnet, wobei sich diese erste Ebene in einer senkrecht zur Stapelrichtung S angeordneten Ebenenrichtung E erstreckt. Die ersten Strömungskanalelemente, die mit der zweiten Seite eines zweiten Strömungskanalelements verbunden sind, sind dabei parallel zueinander in einer zweiten Ebene angeordnet, wobei sich diese zweite Ebene ebenfalls in einer senkrecht zur Stapelrichtung S angeordneten Ebenenrichtung E erstreckt. Dabei ist die Ebenenrichtung E eine Richtung in der Ebene, senkrecht zur Stapelrichtung S.
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Des Weiteren können die zweiten Strömungskanalelemente jeweils aus zwei aufeinandergesetzten schalenförmig ausgebildeten Platten mit jeweils einem umlaufenden Rand ausgebildet sein, wobei die zwei aufeinandergesetzten Platten an ihren umlaufenden Rändern gegeneinander dichtend verbunden sind, derart, dass zwischen den beiden aufeinandergesetzten Platten zumindest ein als Strömungsraum fungierender Hohlraum ausgebildet ist. Dies erlaubt die unkomplizierte und kostengünstige Fertigung der zweiten Strömungskanalelemente. Darüber hinaus ist diese Bauweise bereits Gegenstand etablierter Fertigungsprozesse.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform weisen die beiden aufeinandergesetzten schalenförmigen Platten an ihren umlaufenden Rändern Vorsprünge zur gegenseitigen Anlage auf. Hierdurch wird die Verbindung der beiden Platten erleichtert und das Risiko von Produktionsfehlern bei der Massenfertigung deutlich verringert.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die beiden aufeinandergesetzten schalenförmigen Platten zumindest eine Zu- und/oder Ablauföffnung aufweisen und/oder ausbilden, wobei der zumindest eine als Strömungskanal fungierende Hohlraum mittels der zumindest einen Zu- und/oder Ablauföffnung mit dem zumindest einen zweiten Sammler fluidverbunden ist. Auf diese Weise lassen sich die zweiten Strömungskanalelemente auf einfache Weise mit dem zumindest einen zweiten Sammler fluidverbinden.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die gestapelt angeordneten ersten und zweiten Strömungskanalelemente stoffschlüssig, beispielsweise mittels Löten und/oder Kleben miteinander verbunden sind, derart, dass die ersten und zweiten Strömungskanalelemente einen beispielsweise gelöteten und/oder geklebten Block, bestehend aus ersten und zweiten Strömungskanalelementen, bilden. Hierdurch entsteht ein kompakter und robuster Wärmeübertrager in der bekannten Blockform. Darüber hinaus sind Löt- oder Klebeverfahren sehr effektiv sowie kostengünstig in der Massenfertigung.
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Alternativ können die ersten Strömungskanalelemente und/oder die zweiten Strömungskanalelemente an Außenwandbereichen und/oder an Innenwandbereichen Profilelemente, beispielsweise Noppen, Rippen, Rillen, Vertiefungen und/oder Winglets aufweisen.
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Des Weiteren können die ersten Strömungskanalelemente und/oder die zweiten Strömungskanalelemente so genannte Turbulatoren aufweisen, wobei die Turbulatoren beispielsweise mittels nach innen gerichteter Einprägungen ausgebildet sind, wobei die Turbulatoren länglich und/oder eckig und/oder rund ausgebildet sein können. Hierdurch wird die Wärmeübertragung zwischen den beiden Fluiden deutlich verbessert. Darüber hinaus unterstützen einige dieser Profilelemente einen für die Verbindung der ersten und zweiten Strömungskanalelemente durchgeführten Lötvorgang.
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Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die ersten Strömungskanalelemente und die zweiten Strömungskanalelemente derart angeordnet sind, dass im Betrieb des Wärmeübertragers ein in den ersten Strömungskanalelementen geführter erster Fluidstrom im Kreuzgleichstrom und/oder im Kreuzgegenstrom zu einem in den zweiten Strömungskanalelementen geführten zweiten Fluidstrom führbar ist. Auf diese Weise lassen sich die Möglichkeiten zur Integration des Wärmeübertragers, beispielsweise in technische Applikationen innerhalb eines Kraftfahrzeugs, erheblich erweitern.
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Außerdem kann es von Vorteil sein, wenn der zumindest eine erste Sammler an einer ersten oder zweiten Stirnseite des Wärmeübertragers positioniert ist und/oder der zumindest eine zweite Sammler an einer senkrecht zur Stirnseite angeordneten Längsseite des Wärmeübertragers positioniert ist.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die ersten Strömungskanalelemente im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet sind und/oder die zweiten Strömungskanalelemente im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet sind. Dies erleichtert die Masseproduktion und reduziert außerdem die Fertigungskosten sowie die durch Produktionsfehler bedingte Ausschussrate.
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Vorzugsweise sind die ersten Strömungskanalelemente für einen höheren Innendruck ausgelegt als die zweiten Strömungskanalelemente. Dadurch können bei der Fertigung der zweiten Strömungskanalelemente Kosten eingespart werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Figuren der Zeichnung
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematisierte perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers mit eingetragenen Schnittlinien A-A, B-B und C-C,
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2 eine Schnittansicht eines Schnitts B-B eines Wärmeübertragers gemäß 1,
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3 eine Schnittansicht eines Schnitts A-A eines Wärmeübertragers gemäß 1,
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4 eine schematisierte Draufsicht auf ein zweites Strömungskanalelement eines Wärmeübertragers gemäß 1, und
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5 eine Schnittansicht eines Schnitts C-C eines Wärmeübertragers gemäß 1.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine schematisierte perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1. In 1 sind drei verschiedene Schnittlinien A-A, B-B und C-C markiert. Entlang der Schnittlinien A-A, B-B und C-C erfolgende Schnittansichten sind in den 2 (B-B), 3 (A-A) und 5 (C-C) dargestellt.
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Der Wärmeübertrager 1 weist ein blockförmiges Wärmeübertragungsnetz 2 auf, welches aus einer ersten Anzahl von ersten Strömungskanalelementen 3 und einer zweiten Anzahl von zweiten Strömungskanalelementen 4 aufgebaut ist. Dabei sind die ersten Strömungskanalelemente 3 jeweils Teil eines ersten Strömungspfads und die zweiten Strömungskanalelemente 4 sind Teil eines zweiten Strömungspfads. Dabei sind der erste und der zweite Strömungspfad voneinander fluidgetrennt. Entsprechend sind die ersten Strömungskanalelemente 3 von den zweiten Strömungskanalelementen 4 fluidgetrennt.
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In den ersten Strömungskanalelementen 3 wird ein erstes Fluid geführt bzw. das erste Fluid durchströmt die ersten Strömungskanalelemente. In den zweiten Strömungskanalelementen 4 wird ein zweites Fluid geführt bzw. das zweite Fluid durchströmt die zweiten Strömungskanalelemente. Als erstes oder zweites Fluid kann beispielhaft ein Kältemittel, wie etwa CO2, vorgesehen sein. Das jeweils andere Fluid kann beispielsweise aber auch ein Kühlmittel sein, wie ein Kühlwasser, Kühlluft o.Ä. Gemäß der Aufgabe des Wärmeübertragers 1 wird im Betrieb zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid Wärme übertragen. Hierfür stehen die ersten Strömungskanalelemente 3 mit den zweiten Strömungskanalelementen 4 im Bereich des Wärmeübertragungsnetzes 2 in thermischem Kontakt.
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Der Wärmeübertrager 1 weist eine erste Stirnseite 5 und eine der ersten Stirnseite 5 gegenüberliegende zweite Stirnseite 6 auf. Zwischen den beiden Stirnseiten 5, 6 erstreckt sich das blockförmige Wärmeübertragungsnetz 2. An der ersten Stirnseite 5 ist ein erster Sammler 7 angeordnet. An der zweiten Stirnseite 6 ist ein weiterer erster Sammler 8 angeordnet. Die beiden ersten Sammler 7, 8 sind mit den ersten Strömungskanalelementen 3 fluidverbunden und können beispielsweise eine oder mehr als eine Filter- und/oder Trocknungsvorrichtung zur Filterung bzw. Trocknung des ersten Fluids aufweisen. Darüber hinaus können die ersten Sammler 7, 8 Umlenkvorrichtungen zur Umlenkung des ersten Fluids und/oder Zu- und/oder Ablauföffnungen sowie Anschlusselemente zur Verbindung der ersten Sammlers 7, 8 bzw. der ersten Strömungskanalelemente 3 mit außerhalb des Wärmeübertragers 1 angeordneten Bereichen des ersten Strömungspfads aufweisen. Beispielsweise können die ersten Sammler 7, 8 Trennwände oder Stutzen aufweisen.
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Alternativ dazu können die ersten Sammler auch an nur einer Stirnseite angeordnet sein, wobei dann die Strömungskanalelemente beispielsweise u-förmig ausgebildet sind und so mit dem jeweiligen ersten Sammler fluidverbunden sind.
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In 2 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B gemäß 1 durch einen Teil eines Wärmeübertragers 1 dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die ersten Strömungskanalelemente 3 und die zweiten Strömungskanalelemente 4 bilden einen Stapel 9, welcher zwischen den beiden ersten Sammlern 7, 8 angeordnet ist und das Wärmeübertragungsnetz 2 bildet. Die Stapelrichtung S ist dabei senkrecht zur Längsrichtung L des Wärmeübertragers 1 angeordnet.
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In dem Stapel 9 sind die ersten und zweiten Strömungskanalelemente 3, 4 wechselweise gestapelt angeordnet. In alternativen Ausführungsformen kann die Abfolge von ersten und zweiten Strömungskanalelementen 3, 4 in der Stapelrichtung S von dieser wechselweisen Anordnung abweichen. Beispielsweise kann der Stapel 9 Abschnitte aufweisen, in denen nicht erste und zweite Strömungskanalelemente 3, 4 wechselweise gestapelt angeordnet sind, sondern zwei oder eine Mehrzahl zweiter Strömungskanalelemente 4 in der Stapelrichtung S nacheinander gestapelt angeordnet ist/sind. Dies kann beispielsweise insbesondere dann vorgesehen sein, wenn dem in den zweiten Strömungskanalelementen 4 strömenden zweiten Fluid ein vergleichsweise größeres Volumen zur Verfügung gestellt werden soll. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf eine Anwendung im Bereich eines Ladeluftkühlers eines Kraftfahrzeugs hingewiesen.
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Die gestapelten ersten und zweiten Strömungskanalelemente 3, 4 sind beispielhaft mittels Löten stoffschlüssig miteinander verbunden.
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In 3 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1 durch einen Teil des Wärmeübertragers 1 dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die ersten Strömungskanalelemente 3 sind beispielhaft als Flachrohre ausgebildet und erstrecken sich in der Längsrichtung L zwischen den beiden in 3 nicht dargestellten beiden ersten Sammlern. Die zweiten Strömungskanalelemente 4 sind beispielhaft als längliche Scheiben 11 ausgebildet und erstrecken sich ebenfalls in der Längsrichtung L zwischen den beiden ersten Sammlern. Die ersten Strömungskanalelemente 3 sind mit den beiden ersten Sammlern fluidverbunden. Die zweiten Strömungskanalelemente sind nicht mit den beiden ersten Sammlern fluidverbunden. In alternativen Ausführungsformen erstrecken sich die zweiten Strömungskanalelemente 4 in der Längsrichtung L gesehen nicht über die gesamte Erstreckungslänge der ersten Strömungskanalelemente 3 bzw. erstrecken sich in der Längsrichtung L gesehen nicht über die gesamte Länge der zwischen den beiden ersten Sammlern angeordneten Beabstandung. Darüber hinaus können die zweiten Strömungskanalelemente 4 in alternativen Ausführungsbeispielen ebenfalls als Flachrohre ausgebildet sein. Außerdem können die ersten und zweiten Strömungskanalelemente 3, 4 als Rohre mit anderen, nicht flachrohrartigen Querschnitts-Geometrien, beispielsweise mit einer kreisrunden oder ovalen Querschnittsform, ausgebildet sein.
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Die zweiten Strömungskanalelemente 4 sind mit zumindest einem zweiten Sammler 10 fluidverbunden. Der zumindest eine zweite Sammler 10 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und erstreckt sich quer zur Längsrichtung L in der Stapelrichtung S. Dabei ist der zweite Sammler 10 benachbart zu einer ersten Längsseite 13 des Wärmeübertragers 1 angeordnet. In alternativen Ausführungsbeispielen ist der zumindest eine zweite Sammler 10 an einer der ersten Längsseite 13 des Wärmeübertragers 1 gegenüberliegenden zweiten Längsseite 14 angeordnet. Auch kann benachbart zur ersten Längsseite 13 und/oder benachbart zur zweiten Längsseite 14 zumindest ein weiterer zweiter Sammler angeordnet und mit den zweiten Strömungskanalelementen 4 fluidverbunden sein.
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Die äußere Kontur des in 3 dargestellten zweiten Sammlers 10 weist beispielhaft eine Anzahl in der Stapelrichtung S nacheinander angeordneter etagenartiger Abschnitte 12 auf. Im Bereich der Abschnitte 12 weist der zumindest eine zweite Sammler 10 jeweils eine Querschnittsaufweitung auf. Die Abschnitte 12 münden an einer dem aus Strömungskanalelementen 3, 4 gebildeten Stapel 9 zugewandten ersten Seite 15 des zweiten Sammlers 10 in eines der zweiten Strömungskanalelemente 4.
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Die ersten und zweiten Strömungskanalelemente 3, 4 bilden in dem Stapel 9 eine Sandwichstruktur 16 aus abwechselnd gestapelten ersten und zweiten Strömungskanalelementen 3, 4. Dabei sind die ersten Strömungskanalelemente 3 in der Stapelrichtung gesehen zweireihig und beabstandet zueinander angeordnet. Dabei ist eine Anzahl der zweiten Strömungskanalelemente an einer ersten Seite und an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite jeweils mit zwei ersten Strömungskanalelementen verbunden. Die beiden ersten Strömungskanalelemente, die mit der ersten Seite eines zweiten Strömungskanalelements verbunden sind, sind dabei parallel zueinander in einer ersten Ebene angeordnet, wobei sich diese erste Ebene in einer senkrecht zur Stapelrichtung S angeordneten Ebenenrichtung E erstreckt. Die ersten Strömungskanalelemente, die mit der zweiten Seite eines zweiten Strömungskanalelements verbunden sind, sind dabei parallel zueinander in einer zweiten Ebene angeordnet, wobei sich diese zweite Ebene ebenfalls in einer senkrecht zur Stapelrichtung S angeordneten Ebenenrichtung E erstreckt.
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Zwischen den in der Stapelrichtung S nacheinander angeordneten ersten Strömungskanalelementen 3 ist jeweils ein Zwischenraum 17 angeordnet. In jedem der Zwischenräume 17 ist beispielhaft ein zweites Strömungskanalelement 4 angeordnet. Die ersten und zweiten Strömungskanalelemente 3, 4, sind beispielhaft stoffschlüssig miteinander verbunden. Hierfür können Löt- und/oder Klebeverfahren verwendet sein. Alternativ können auch anderweitige Verbindungsformen, beispielsweise formschlüssige Verbindungen, für die Verbindung der ersten und zweiten Strömungskanalelemente 3, 4 vorgesehen sein.
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Die zweiten Strömungskanalelemente 4 weisen die Form länglicher Scheiben 11 auf und sind beispielhaft aus zwei aufeinandergesetzten schalenförmig ausgebildeten Platten 18 zusammengesetzt. Die beiden schalenförmig ausgebildeten Platten 18 weisen jeweils einen umlaufenden Rand auf. An den beiden umlaufenden Rändern liegen die beiden schalenförmig ausgebildeten Platten aneinander an und sind dichtend miteinander verbunden. Zur Unterstützung ihrer Verbindung in einem Herstellungsprozess können die beiden schalenförmig ausgebildeten Platten 18 an ihren umlaufenden Rändern Vorsprünge aufweisen.
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Durch die schalenförmige Ausbildungsform der Platten 18 bilden jeweils zwei aufeinandergesetzte schalenförmig ausgebildete Platten 18 einen Hohlraum 19 aus. Der Hohlraum 19 fungiert als Strömungsraum für das in den zweiten Strömungskanalelementen 4 zirkulierende zweite Fluid. Dabei strömt das zweite Fluid über zumindest eine Zu- und/oder Ablauföffnung 20 in das zweite Strömungskanalelement 4 bzw. in den Hohlraum 19 und/oder aus dem zweiten Strömungskanalelement 4 bzw. dem Hohlraum 19 heraus. Dabei sind die einzelnen zweiten Strömungskanalelemente 4 bzw. die in den zweiten Strömungskanalelementen 4 ausgebildeten Hohlräume 19 über den zumindest einen zweiten Sammler 10 untereinander fluidverbunden. In alternativen Ausführungsformen sind anderweitige Strömungspfade zur Fluidverbindung der einzelnen zweiten Strömungskanalelemente 4 sowie der zweiten Strömungskanalelemente 4 mit dem zumindest einen zweiten Sammler 10 vorsehbar.
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An den Innenwänden der Strömungskanalelemente 3, 4 können Bereiche mit jeweils einer Vielzahl von die Oberfläche der Innenwände vergrößernden und von den Innenwänden abragenden Elementen, insbesondere Turbulatoren, vorgesehen sein. Die Turbulatoren verursachen eine turbulente Strömung des jeweils in den Strömungskanalelementen 3, 4 strömenden Fluids. Hierdurch wird die Wärmeübertragung unterstützt. Alternativ können als turbulenzerzeugende Elemente auch Ausprägungen wie beispielsweise Winglets oder Noppen oder ausgestanzte und/oder umgeformte Bleche vorgesehen sein.
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Durch die relative Anordnung der ersten und zweiten Strömungskanalelemente 3, 4 zueinander sowie die Anordnung des zumindest einen ersten Sammlers 7, 8 und des zumindest einen zweiten Sammlers 10 ist für den Wärmeübertrager 1 ein Betrieb als Kreuzgleichstrom- und/oder als Kreuzgegenstrom-Wärmeübertrager vorsehbar.
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In 4 ist eine Draufsicht auf ein beispielhaft ausgebildetes zweites Strömungskanalelement 4 dargestellt. Das zweite Strömungskanalelement 4 weist die äußere Kontur einer länglichen Scheibe 11 auf. Die Scheibe 11 weist eine erste Seite 21 und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite auf. An der ersten Seite 21 und der zweiten Seite sind beispielhaft Noppen 22 ausgebildet, welche die Verbindung des in 4 nicht dargestellten ersten Strömungskanalelements mit dem zweiten Strömungskanalelement 4 mittels Löten oder Kleben unterstützen.
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An einer ersten Längsseite 23 der Scheibe 11 und benachbart zu einer ersten Stirnseite 24 der Scheibe 11 ist ein etagenartiger Abschnitt 12 eines zweiten Sammlers 10 angeordnet. Der etagenartige Abschnitt 12 mündet in den innerhalb der Scheibe 11 ausgebildeten Hohlraum 19.
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In 5 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C gemäß 1 durch einen Teil des Wärmeübertragers 1 dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. An der ersten Längsseite 13 des Wärmeübertragers 1 ist benachbart zur ersten Stirnseite 5 des Wärmeübertragers 1 bzw. des ersten Sammlers 7 ein zweiter Sammler 10 angeordnet. Benachbart zur zweiten Stirnseite 6 des Wärmeübertragers 1 bzw. des weiteren ersten Sammlers 8 ist zumindest ein weiterer zweiter Sammler 25 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen ist zumindest ein zweiter Sammler 10, 25 an der zweiten Längsseite 14 des Wärmeübertragers 1 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19824026 A1 [0003]
- JP 2001-050681 A [0004]
- JP 2008-116151 A [0005]
- TW 201437599 A [0006]
- GB 1164950 [0007]
