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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führungs-/Lenkungsvorrichtung für einen einen Wärmeübertragerkern in Strömungsrichtung durchströmenden ersten Fluidstrom und einen Wärmeübertragerkern mit einer derartigen Führungs-/Lenkungsvorrichtung.
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Bei beispielsweise als Plattenstapel ausgebildeten Wärmeübertragerkernen, die betriebsgemäß in ein Gehäuse eingesetzt werden, können sich beispielsweise aufgrund von Toleranzen bei dem Wärmeübertragerkern und bei dem Gehäuse Lücken zwischen denselben ausbilden, die zu Bypass-Strömen eines Fluidstromes führen. Derartige Bypass-Ströme strömen an dem Wärmeübertragerkern vorbei, obwohl der Fluidstrom den Wärmeübertragerkern eigentlich in Strömungsrichtung vollständig durchströmen sollte. Weil somit der Wärmeübertragerkern unter anderem aufgrund der Toleranzen und beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Bauformen von Gehäuse und Wärmeübertragerkern nicht passgenau und randseitig abdichtend in das Gehäuse eingesetzt werden kann, können die randseitig zwischen Wärmeübertragerkern und Gehäuse strömenden Bypass-Ströme die Effizienz des Wärmeaustausches unerwünscht reduzieren.
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Um derartige Bypass-Ströme zu verhindern, ist es üblich, wie beispielsweise aus der
DE 40 207 54 C2 bekannt, quer zur Strömungsrichtung den Wärmeübertragerkern mit Dichtelementen, wie Dichtlippen, Dichtlamellen, Dichtringen, oder umfangreicheren Dichtvorrichtungen zu umgeben, damit die Lücken zwischen dem Wärmeübertragerkern und dem Gehäuse abgedichtet werden können. Aufgrund derart abgedichteter Lücken wird nunmehr der erste Fluidstrom dazu gezwungen, hauptsächlich den Wärmeübertragerkern zu durchströmen und mit demselben in Wärmeaustausch einzutreten. Dabei sind derartige Dichtelemente bzw. umfangreichere Dichtvorrichtungen bevorzugt mittig positioniert, wobei die Dichtvorrichtung den Wärmeübertragerkern quer zur Strömungsrichtung zumindest teilweise oder sogar vollständig umgeben kann.
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Aufgrund der unterschiedlichsten Gehäuseformen und Wärmeübertragerkern-Varianten, sowie der unterschiedlichsten Anwendungsbereiche, beispielsweise im Bereich der Ölkühlung, besteht weiterhin Bedarf an verbesserten oder zumindest alternativen Ausführungsformen, mittels derer Bypass-Ströme verhindert bzw. zumindest deutlich reduziert werden können.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Führungs-/Lenkungsvorrichtung eines Fluidstromes durch einen Wärmeübertragerkern und für denselben eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine konstruktiv einfache Form, eine höhere Unabhängigkeit von der Gehäuseform und/oder eine erhöhte Reduktion der Bypass-Strömung bei einem in einem Gehäuse eingesetzten Wärmeübertragerkern auszeichnet.
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In einem Aspekt der Erfindung wird somit eine Führungs-/Lenkungsvorrichtung für einen einen Wärmeübertragerkern in Strömungsrichtung durchströmenden ersten Fluidstrom vorgeschlagen, wobei der Wärmeübertragerkern aus mehreren, zumindest einen zweiten Fluidstrom führenden und in Stapelrichtung gestapelten Rohrplatten aufgebaut ist, umfassend einen schalenartigen Grundkörper, der in Einbaulage an dem Wärmeübertragerkern in einem Einströmbereich des ersten Fluidstromes in den Wärmeübertragerkern angeordnet ist, mit einer Öffnung, durch die sich in Einbaulage der Wärmeübertragerkern in Strömungsrichtung erstreckt und mit einer Zulauföffnung für den ersten Fluidstrom, wobei der schalenartige Grundkörper zumindest einen in Strömungsrichtung zur Öffnung gegenüberliegenden rückseitigen Teilabschnitt aufweist, der sich im Einströmbereich in Umlaufrichtung von einem unterseitigen Rand einer Unterseite des Wärmeübertragerkerns zu einem oberseitigen Rand einer Oberseite des Wärmeübertragerkerns erstreckt.
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Vorteilhaft kann aufgrund eines derartigen schalenartigen Grundkörpers der in einem Einströmbereich des ersten Fluidstromes in den Wärmeübertragerkern angeordnet ist, schon im Bereich der Einströmung des ersten Fluidstromes in den Wärmeübertragerkern derselbe in gewünschter Art und Weise geführt und gelenkt werden. Aufgrund des durch den schalenartigen Grundkörper bedingten Einströmweges kann eine Durchströmung des Wärmeübertragerkerns forciert werden, die einen Bypass-Strom zwischen dem Wärmeübertragerkern und einem Gehäuse, in das der Wärmeübertragerkern eingesetzt ist, verhindern oder zumindest deutlich verringern kann.
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Da zudem nur im Einströmbereich eine derartige Führungs-/Lenkungsvorrichtung vorgesehen ist, kann im Vergleich zu einer mittigen Anordnung anderer Bypass-Verhinderungsvorrichtungen bzw. Bypass-Abdichtvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik Material eingespart werden.
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Außerdem ist eine derartige im Einströmbereich angeordnete Führungs-/Lenkungsvorrichtung weniger von den Toleranzen des Wärmeübertragerkerns und vor allem deutlich weniger von den Toleranzen des Gehäuses abhängig. Da die Reduktion des Bypass-Stroms nicht auf der Abdichtung der Lücken zwischen Gehäuse und Wärmeübertragerkern beruht, sondern auf der schon im Einströmbereich des ersten Fluidstromes ausgebildeten Strömungsrichtung, kann eine derartige Führungs-/Lenkungsvorrichtung unter geringerer Berücksichtigung der Formen und etwaiger Toleranzen des Wärmeübertragerkerns und des Gehäuses insbesondere in dem Bereich der Lücken zwischen Gehäuse und Wärmeübertragerkern konzeptioniert werden.
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Dabei versteht man unter einem Wärmeübertragerkern mehrere in Stapelrichtung gestapelte Rohrplatten, die von einem zweiten Fluidstrom durchströmt werden, während die Rohrplatten von einem ersten Fluidstrom umströmt werden. Insofern steht im Wärmeübertragerkern über die Rohrplattenwände der erste Fluidstrom mit dem zweiten Fluidstrom in Wärmeaustausch. Damit der erste Fluidstrom den Wärmeübertragerkern durchströmen bzw. die Rohrplatten gezielt umströmen kann, ist üblicherweise der Wärmeübertragerkern in ein Gehäuse eingesetzt, das von dem ersten Fluidstrom durchströmt wird. Dabei wird während des Durchströmens des Gehäuses durch den ersten Fluidstrom auch der Wärmeübertragerkern durch den ersten Fluidstrom durchströmt bzw. die Rohrplatten des Wärmeübertragerkerns umströmt. Falls jedoch zwischen dem Wärmeübertragerkern und dem Gehäuse Lücken auftreten, kann es passieren, dass der erste Fluidstrom nicht vollständig durch den Wärmeübertragerkern strömt, sondern im Bereich der Lücken einen Bypass-Strom ausbildet, der an dem Wärmeübertragerkern vorbeiführt. Dieser Bypass-Strom steht dann für einen Wärmeaustausch nicht mehr zur Verfügung, so dass die Effizienz das Wärmeübertragerkerns unerwünscht reduziert wird.
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Dabei kann als erstes Fluid ein Kühlfluid eingesetzt werden, das Wasser, Glykol, Frostschutzmittel oder dergleichen aufweist, während als zweites Fluid Öl eingesetzt werden kann, das das durch das erste Fluid in zumindest einigen Betriebszuständen gekühlt werden kann. Dabei kann als Öl Getriebeöl, Brennkraftmaschinenöl oder anderweitiges Öl verwendet werden, das bei der Schmierung von Bauteilen in einem Kraftfahrzeug bzw. in einer Brennkraftmaschine zum Einsatz kommen kann.
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Es ist aber auch denkbar, dass als erstes Fluid ein Kühlfluid eingesetzt wird, das Wasser, Glykol, Frostschutzmittel oder dergleichen aufweist, während als zweites Fluid ein Kältemittel, wie beispielsweise R134a, R1234yf, R245fa, CO2 oder Ammoniak verwendet wird, dass zumindest in einem Betriebszustand des Wärmeübertragerkerns durch Wärmeaufnahme aus dem Kühlfluid verdampft wird. In diesem Fall kann der Wärmeübertragerkern als Verdampfer ausgebildet sein bzw. in einem Kühlkreislaufsystem als Verdampfer eingesetzt werden.
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Unter Einbaulage versteht man hinsichtlich des Wärmeübertragerkerns und des Gehäuses, dass der Wärmeübertragerkem in das Gehäuse eingesetzt ist, sodass sowohl das Gehäuse, als auch der Wärmeübertragerkern durch den ersten Fluidstrom durchströmt werden kann. Hinsichtlich der Führungs-/Lenkungsvorrichtung und dem Wärmeübertragerkern bezeichnet der Begriff Einbaulage die Situation, in der der Wärmeübertragerkern in die Führungs-/Lenkungsvorrichtung eingesetzt ist, so dass der Wärmeübertragerkern zumindest im Einströmbereich zumindest teilweise von der Führungs-/Lenkungsvorrichtung umgeben ist, so dass die Führungs-/Lenkungsvorrichtung den ersten Fluidstrom in vorbestimmter Art und Weise durch den Wärmeübertragerkern leitet.
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Unter einem schalenartigen Grundkörper ist ein den Wärmeübertragerkern im Einströmbereich zumindest teilweise umgebendes Bauteil, beispielsweise aus Plastik, Kunststoff, Metall oder dergleichen, zu verstehen, das in der Lage ist, einen in der Zulauföffnung des schalenartigen Grundkörpers eintretenden ersten Fluidstrom so im Einströmbereich zu führen und lenken, dass jenseits des Einströmbereiches der erste Fluidstrom im Wesentlichen durch den Wärmeübertragerkern geführt und gelenkt wird.
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Dabei versteht man unter Einströmbereich denjenigen Bereich in Strömungsrichtung am Anfang des Wärmeübertragerkerns, in dem der erste Fluidstrom in den Wärmeübertragerkern eintritt. Somit kann der gesamte randseitige Bereich, über den der erste Fluidstrom in den Wärmeübertragerkern eintritt als Einströmbereich bezeichnet werden. In einer erweiterten Sichtweise kann auch der von dem randseitigen Bereich umgebene Innenbereich des Wärmeübertragerkerns von dem Begriff Einströmbereich umfasst werden.
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Unter einer Öffnung des schalenartigen Grundkörpers ist diejenige Öffnung des schalenartigen Grundkörpers zu verstehen, in die in Einbaulage der Wärmeübertragerkern eingesetzt ist. Somit erstreckt sich in Einbaulage der Wärmeübertragerkern in Strömungsrichtung durch die Öffnung hindurch, so dass im Bereich der Öffnung der Wärmeübertragerkern in Umlaufrichtung zumindest abschnittsweise vom schalenartigen Grundkörper umgeben ist. In einer ergänzenden oder alternativen Sichtweise kann die Öffnung auch als Ausströmöffnung verstanden werden, aus der in Einbaulage mit dem Wärmeübertragerkern der zweite Fluidstrom aus dem schalenartigen Grundkörper auströmt.
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Dabei versteht man unter Strömungsrichtung die makroskopische Strömungsrichtung, die sich vom Eintrittsbereich des ersten Fluidstromes in den Wärmeübertragerkern zum Austrittsbereich des ersten Fluidstromes aus dem Wärmeübertragerkern erstreckt. Demzufolge sind unter dem Begriff Strömungsrichtung im Wesentlichen die makroskopische Strömungsrichtung und nicht die mikroskopischen Strömungsrichtungen, beispielsweise die Turbulenzen, im Wärmeübertragerkern zu verstehen. Alternativ kann die makroskopische Strömungsrichtung auch aufgrund des Eintritts des ersten Fluidstromes in das Gehäuse und dem Austritt des ersten Fluidstromes aus dem Gehäuse bestimmt werden, wobei sich in diesem Fall die makroskopische Strömungsrichtung vor Eintritt des ersten Fluidstromes in das Gehäuse hin zum Austritt des ersten Fluidstromes aus dem Gehäuse erstreckt. Eine Strömungsquerrichtung ist im Wesentlichen quer, insbesondere senkrecht, bezogen auf die Strömungsrichtung des ersten Fluidstromes angeordnet. Unter der Stapelrichtung ist die Richtung zu verstehen, in Richtung derer die Rohrplatten gestapelt sind. Die Umlaufrichtung verläuft entlang der schmalen Seiten der Rohrplatten und kann dadurch ermittelt werden, dass man dem Verlauf der Rohrplatte entlang der schmalen Seite bzw. des Randes der flachen Seite folgt. Zwar kann die Umlaufrichtung mittels der Rohplatte ermittelt werden, aber auch auf den Wärmeübertragerkern übertragen werden. Zudem kann die Umlaufrichtung bzw. die durch die Umlaufrichtung aufgespannte Ebene senkrecht zur Stapelrichtung ausgerichtet sein. Unter einer Längsrichtung des Wärmeübertragerkerns ist im Falle eines länglich ausgebildeten Wärmeübertragerkerns die Richtung entlang der längsten Achse des Wärmeübertragerkerns zu verstehen, wobei die Längsrichtung des Wärmeübertragerkerns parallel zur Umlaufrichtung bzw. zur der durch die Umlaufrichtung aufgespannten Ebene verlaufen kann.
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Unter der Oberseite bzw. Unterseite des Wärmeübertragerkerns ist im Wesentlichen der Bereich der beiden äußersten Rohrplatten zu verstehen, wobei ein Bereich bzw. eine äußerste Rohrplatte spontan als Oberseite ausgewählt werden kann und sich in Abhängigkeit von der ausgewählten Oberseite die Unterseite ergibt. Die Vorderseite des Wärmeübertragerkerns ist die Seite des Einströmbereiches, während die Rückseite des Wärmeübertragerkerns im Bereich des Ausströmbereiches der ersten Fluidstromes aus dem Wärmeübertragerkern angeordnet ist. Ist beispielsweise im Bereich einer äußersten Rohrplatte der Zulauf des zweiten Fluides positioniert, dann kann der Bereich der äußersten Rohrplatte, auf der der Zulauf des zweiten Fluides angeordnet ist, als Oberseite definiert werden.
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Unter einem rückseitigen Teilabschnitt des schalenartigen Grundkörpers ist derjenige Abschnitt des schalenartigen Grundkörpers zu verstehen, der am weitesten von der Öffnung, durch die sich in Einbaulage der Wärmeübertragerkern in Strömungsrichtung erstreckt, beabstandet ist.
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Die rechte bzw. linke Seite des schalenartigen Grundkörpers wird relativ zur Oberseite bzw. Unterseite des Wärmeübertragerkerns definiert und verläuft vom rückseitigen Teilabschnitt entlang der gestapelten Rohrplatten der Umlaufrichtung folgend bis zur Öffnung des schalenartigen Grundkörpers. Im engeren Sinn sind die rechte Seite bzw. linke Seite des schalenartigen Grundkörpers parallel zueinander ausgerichtet, wobei die Abgrenzung zwischen der rechten bzw. linken Seite und der Rückseite durch die Parallelität der rechten Seite zur linken Seite vorgenommen werden kann. Demzufolge stellen im engeren Sinn die zueinander zumindest in Umlaufrichtung verlaufenden parallelen Teilabschnitte des schalenartigen Grundkörpers den linksseitigen Teilabschnitt und den rechtsseitigen Teilabschnitt des schalenartigen Grundkörpers dar. In diesem engeren Sinn ist der rückseitige Teilabschnitt zumindest in Umlaufrichtung zwischen dem linksseitigen Teilabschnitt und dem rechtsseitigen Teilabschnitt angeordnet. Somit beginnt der rückseitige Teilabschnitt, wenn zumindest in Umlaufrichtung die zueinander parallelen Bereiche des schalenartigen Grundkörpers enden.
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Unter dem jeweiligen Rand der Unterseite bzw. der Oberseite des Wärmeübertragerkerns sind im Wesentlichen die Randbereiche der äußersten Rohrplatten zu verstehen. Dabei kann sich der Rand bzw. der Randbereich über die Kante der äußersten Rohrplatten hinaus in die Oberseite bzw. Unterseite hinein erstrecken. Insbesondere erstreckt sich der Rand bzw. Randbereich radial bis zu 40% des Radius und/oder in Strömungsquerrichtung bis zu 20% der Erstreckung des Wärmeübertragerkerns in die Oberseite bzw. Unterseite hinein.
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Es kann auch sein, dass sich der Rand bzw. Randbereich radial bis zu 30% des Radius, insbesondere bis zu 20% des Radius, gegebenenfalls bis zu 15% des Radius und beispielsweise bis zu 10% des Radius in die Oberseite bzw. Unterseite des Wärmeübertragerkerns hinein erstreckt.
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Des Weiteren kann auch sein, dass sich der der Rand bzw. Randbereich in Strömungsquerrichtung bis zu 15 % der Erstreckung des Wärmeübertragerkerns, insbesondere bis zu 10% der Erstreckung des Wärmeübertragerkerns, gegebenenfalls bis zu 7,5% der Erstreckung des Wärmeübertragerkerns und beispielsweise bis zu 5% der Erstreckung des Wärmeübertragerkerns in die Oberseite bzw. Unterseite des Wärmeübertragerkerns hinein erstreckt.
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Des Weiteren kann sich der schalenartige Grundkörper in Umlaufrichtung über 5% bis 50% des Umfangs des Wärmeübertragerkerns in Umlaufrichtung erstrecken.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Erstreckung des schalenartigen Grundkörpers in Umlaufrichtung ein ausreichend groß gewählter Abschnitt des Wärmeübertragerkerns dazu verwendet werden, den ersten Fluidstrom in der gewünschten Art und Weise sowie Richtung zu führen und zu lenken.
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Es ist auch denkbar, dass der schalenartige Grundkörper in Umlaufrichtung sich über 5% bis 40%, insbesondere über 5% bis 35%, ggf. über 10% bis 30% und beispielsweise über 10% bis 25% des Umfangs des Wärmeübertragerkerns in Umlaufrichtung erstreckt.
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Bei einem länglichen Wärmeübertrager, bei dem auf der einen kurzen Seite der Einströmbereich angeordnet ist und auf der anderen kurzen Seite der Ausströmbereich, kann der schalenartige Grundkörper im vorderen Drittel bezogen auf die Längsrichtung des Wärmeübertragerkerns, insbesondere im vorderen Viertel, ggf. im vorderen Fünftel und beispielsweise im vorderen Sechstel des Wärmeübertragerkerns bezogen auf die Längsrichtung angeordnet sein. Dabei ist der jeweilige vordere Bereich im Einströmbereich angeordnet.
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Des Weiteren kann der schalenartige Grundkörper einen rechtsseitigen Teilabschnitt, der sich im Einströmbereich in Umlaufrichtung von dem rückseitigen Teilabschnitt nach rechts und in Stapelrichtung vom unterseitigen Rand zum oberseitigen Rand des Wärmeübertragerkerns erstreckt, aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch einen derartigen rechtsseitigen Teilabschnitt die Führung bzw. Lenkung des ersten Fluidstromes auch rechtsseitig im Einströmbereich zumindest abschnittsweise unterstützt werden. Zudem kann verhindert werden, dass sich schon in diesem Bereich ein Bypass-Strom des ersten Fluidstromes ausbildet.
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Weiterhin kann der schalenartige Grundkörper einen linksseitigen Teilabschnitt, der sich im Einströmbereich in Umlaufrichtung von dem rückseitigen Teilabschnitt nach links in Stapelrichtung vom unterseitigen Rand zum oberseitigen Rand des Wärmeübertragerkerns erstreckt, aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch einen derartigen linksseitigen Teilabschnitt die Führung bzw. Lenkung des ersten Fluidstromes auch linksseitig im Einströmbereich zumindest abschnittsweise unterstützt werden. Zudem kann verhindert werden, dass sich schon in diesem Bereich ein Bypass-Strom des ersten Fluidstromes ausbildet.
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Sind beide rechtsseitige, linksseitige Teilabschnitte vorgesehen, so kann über den rückseitigen Teilabschnitt hinaus eine beidseitige Führung des ersten Fluidstromes fortgesetzt und unterstützt werden, sodass der erste Fluidstrom auch nach den Teilabschnitten hauptsächlich den Wärmeübertragerkern durchströmt, wobei ein Bypass-Strom des ersten Fluides zumindest reduziert oder gänzlich verhindert wird.
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Des Weiteren kann der schalenartige Grundkörper einen oberseitigen Teilabschnitt, der an der Oberseite angeordnet ist, sich von der Öffnung zu zumindest dem rückseitigen Teilabschnitt erstreckt, aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch einen derartigen oberseitigen Teilabschnitt der Wärmeübertragerkern im Einströmbereich auch auf der Oberseite bzw. der oberseitigen letzten Rohrplatte vom schalenartigen Grundkörper umgeben sein, sodass ein Abrutschen des schalenartigen Grundkörpers von dem Wärmeübertragerkern weitestgehend verhindert werden kann. Zudem kann durch den oberseitigen Teilabschnitt die Ausbildung eines Bypass-Stromes auch auf der Oberseite des Wärmeübertragers verhindert oder zumindest reduziert werden.
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Weiterhin kann der schalenartige Grundkörper einen unterseitigen Teilabschnitt, der an der Unterseite angeordnet ist und sich von der Öffnung zu zumindest dem rückseitigen Teilabschnitt erstreckt, aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch einen derartigen unterseitigen Teilabschnitt der Wärmeübertragerkern im Einströmbereich auch auf der Unterseite bzw. der unterseitigen letzten Rohrplatte vom schalenartigen Grundkörper umgeben sein, sodass ein Abrutschen des schalenartigen Grundkörpers von dem Wärmeübertragerkern weitestgehend verhindert werden kann. Zudem kann durch den unterseitigen Teilabschnitt die Ausbildung eines Bypass-Stromes auch auf der Unterseite des Wärmeübertragers verhindert oder zumindest reduziert werden.
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Des Weiteren kann zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe, der rückseitige Teilabschnitt, der oberseitige Teilabschnitt, der unterseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt oder der schalenartige Grundkörper randseitig dicht, insbesondere dichtend, an der Oberseite und/oder an der Unterseite anliegend ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige randseitig dichte, insbesondere dichtende, Ausbildung an der Oberseite bzw. an der Unterseite der jeweilige Teilabschnitt derart dicht anliegend ausgebildet sein, dass ein randseitiges Ausströmen des ersten Fluidstromes im Einströmbereich aus dem Wärmeübertragerkern und/oder an demselben vorbei verringert bzw. verhindert werden kann.
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Des Weiteren kann zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe, der rückseitige Teilabschnitt, der oberseitige Teilabschnitt, der unterseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt oder der schalenartige Grundkörper eine öffnungsseitig dichte, insbesondere dichtend an der Oberseite und/oder Unterseite anliegend, ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige öffnungsseitig dichte, insbesondere dichtende, Ausbildung an der Oberseite bzw. an der Unterseite der jeweilige Teilabschnitt derart dicht anliegend ausgebildet sein, dass ein öffnungsseitiges Ausströmen des ersten Fluidstromes im Einströmbereich aus dem Wärmeübertragerkern und/oder an demselben vorbei verringert bzw. verhindert werden kann.
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Des Weiteren kann zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe: der oberseitige Teilabschnitt, der unterseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt oder der schalenartige Grundkörper eine Dichte, insbesondere dichtend an der Oberseite und/oder Unterseite anliegende Ausbildung aufweisen.
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Vorteilhaft kann der jeweilige Teilabschnitt derartig dicht an der Oberseite bzw. an der Unterseite anliegen, dass über die gesamte jeweilige Seite hinweg ein Ausströmen bzw. ein Vorbeiströmen des ersten Fluidstromes an dem Wärmetauscherkern vorbei verhindert bzw. verringert werden kann.
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Des Weiteren kann zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe: der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt oder der schalenartige Grundkörper zumindest eine Dichte, insbesondere dichtend an der rechten Seite und/oder linken Seite anliegende Ausbildung aufweisen.
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Vorteilhaft kann der jeweilige Teilabschnitt derartig dicht an der rechten Seite bzw. an der linken Seite anliegen, dass über die gesamte jeweilige Seite hinweg ein Ausströmen bzw. ein Vorbeiströmen des ersten Fluidstromes an dem Wärmetauscherkern vorbei verhindert bzw. verringert werden kann.
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Des Weiteren kann die Zulauföffnung an dem oberseitigen Teilabschnitt, an dem unterseitigen Teilabschnitt, an dem rechtsseitigen Teilabschnitt, an dem linksseitigen Teilabschnitt oder an dem rückseitigen Teilabschnitt ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann durch die Ausbildung der Zulauföffnung an einem der Teilabschnitte sichergestellt werden, dass der Fluidstrom über die Zulauföffnung des schalenartigen Grundkörper derartig in den Wärmeübertragerkern eingeführt bzw. eingeleitet wird, dass Bypass-Ströme des ersten Fluidstromes, die nicht durch den Wärmeübertragerkern führen, verringert bzw. verhindert werden können.
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Dabei ist es vorteilhaft insbesondere in dem rückseitigen Teilbereich eine Ausbildung der Zulauföffnung vorzusehen, da in diesem Fall am äußersten Punkt hinsichtlich der Strömungsrichtung des Wärmeübertragerkerns ein Einführen bzw. Einleiten des ersten Fluidstromes in den Wärmeübertragerkern vorgenommen werden kann. Aber es ist auch denkbar, dass in dem unterseitigen oder oberseitigen Teilabschnitt sowie in dem rechtsseitigen oder linksseitigen Teilabschnitt die Zulauföffnung vorgesehen wird, je nachdem, wo die Zulauföffnung für den ersten Fluidstrom in dem Gehäuse angeordnet ist, sodass die Ausströmöffnung des ersten Fluidstromes in das Gehäuse und die Zulauföffnung des schalenartigen Grundkörpers in Übereinstimmung gebracht werden können. Auch eine derartige konstruktive Auslegung verhindert bzw. zumindest verringert Bypass-Ströme des ersten Fluidstromes.
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Des Weiteren kann in Einbaulage im Bereich der Zulauföffnung der schalenartige Grundkörper vom Wärmeübertragerkern beabstandet ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann in diesem beabstandeten Bereich der erste Fluidstrom ungehindert in den schalenartigen Grundkörper einfließen und sich von dort aus über die einzelnen Fluidkanäle, die zwischen den Rohrplatten angeordnet sind, ausreichend gleichmäßig verteilen.
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Weiterhin kann um die Zulauföffnung eine Aufwölbung ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann durch die Ausbildung einer derartigen Aufwölbung im Bereich der Zulauföffnung ein Verteilraum oder Vorratsraum geschaffen werden, in dem sich das erste Fluid sammeln kann und von dem aus sich das erste Fluid auf die einzelnen Fluidkanäle zwischen den Rohrplatten verteilen kann. Zudem kann eine derartige Aufwölbung vorteilhaft auch dazu dienen, dass der in das Gehäuse eintretende erste Fluidstrom weitestgehend vollständig in den schalenartigen Grundkörper eingeleitet wird, dadurch dass die Aufwölbung mit einer innerhalb des Gehäuses liegenden Ausströmöffnung in Wirkverbindung gebracht wird.
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Des Weiteren kann die Zulauföffnung einen Anbindungsstutzen aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch einen derartigen Anbindungsstutzen eine Zuleitung des ersten Fluidstromes von dem Gehäuse in den schalenartigen Grundkörper ausgebildet werden, da der Anbindungsstutzen mit der Ausströmöffnung des ersten Fluidstromes im Gehäuse innerhalb des Gehäuses in Wirkverbindung gebracht werden kann. Dadurch kann weitesgehend verhindert werden, dass der in das Gehäuse eintretende erste Fluidstrom Bypass-Ströme ausbildet, da nahezu der gesamte erste Fluidstrom über den Anbindungsstutzen abgefangen und in den schalenartigen Grundkörper eingeleitet wird.
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Des Weiteren kann in Einbaulage zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe: der rückseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt in Umlaufrichtung zumindest abschnittsweise beabstandet und in Stapelrichtung im Bereich zwischen einer untersten Rohrplatte und einer obersten Rohrplatte vollständig beabstandet von dem Wärmeübertrager ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Beabstandung des jeweiligen Teilabschnittes von dem Wärmeübertragerkern sichergestellt werden, dass in jeden zwischen den Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanal der erste Fluidstrom eingeleitet werden kann. Dabei bilden die beabstandeten Bereiche Verteilkanäle aus, in die der erste Fluidstrom eintritt und von denen aus der erste Fluidstrom in die jeweiligen zwischen den Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanäle eintreten kann.
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Des Weiteren kann in Einbaulage zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe: der rückseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt, zumindest eine in Stapelrichtung verlaufende innenliegende Rippe aufweisen, die unterbrochen oder durchgehend ausgebildet sein kann.
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Vorteilhaft kann durch derartige innenliegende Rippen eine genau definierte Beabstandung des jeweiligen Teilabschnittes von dem Wärmeübertragerkern erreicht werden, sodass zwischen den Rippen Verteilkanäle ausgebildet werden, über die sich der erste Fluidstrom in die zwischen den Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanäle verteilen kann. Zudem kann durch derartige innenliegende Rippen eine Versteifung des schalenartigen Grundkörpers erreicht werden.
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Des Weiteren können zumindest zwei Teilabschnitte, ausgewählt aus folgender Gruppe: der rückseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt, der oberseitige Teilabschnitt, der unterseitige Teilabschnitt mittels einer zumindest ein Verbindungselemente-Paar aufweisenden formschlüssigen Verbindung, insbesondere mittels einer Rastverbindung oder einer Clipverbindung miteinander verbunden sein.
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Vorteilhaft kann aufgrund der formschlüssigen Verbindung eine relativ einfache und zudem lösbare Verbindung zwischen den jeweiligen Teilabschnitten ausgebildet werden, sodass die Montage der Teilabschnitte an dem Wärmeübertragerkern vereinfacht durch Ineinanderdrücken der Verbindungspaarelemente vorgenommen werden kann. Ebenso ist es denkbar, dass im Wartungsfall durch einfaches Lösen des Verbindungselemente-Paares die formschlüssige Verbindung wieder gelöst werden kann und eine Wartung oder ein Austausch der Führungs-/Lenkungsvorrichtung durchgeführt werden kann.
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Des Weiteren ist es denkbar, dass zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe: der rückseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt, der oberseitige Teilabschnitt, der unterseitige Teilabschnitt mittels einer zumindest ein Verbindungselemente-Paar aufweisenden formschlüssigen Verbindung, insbesondere mittels einer Rastverbindung oder Klippverbindung, mit dem Wärmetauscherkern verbunden ist.
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Vorteilhaft können aufgrund einer derartigen formschlüssigen Verbindung die Teilabschnitte nicht nur untereinander sondern auch an dem Wärmetauscherkern angebunden werden. Dabei ist es denkbar, dass der Wärmetauscherkern Löcher, Aussparungen oder dergleichen aufweist, in die Verbindungselemente beispielsweise der Rastverbindung bzw. Klippverbindung eingedrückt werden kann und so der jeweilige Teilabschnitt an dem Wärmetauscherkern angebunden werden kann.
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Weiterhin können zumindest zwei Teilabschnitte, ausgewählt aus folgender Gruppe: der rückseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt, der oberseitige Teilabschnitt, der unterseitige Teilabschnitt stoffschlüssig miteinander verbunden sein und insbesondere einstückig ausgebildet sein.
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Vorteilhaft kann aufgrund der stoffschlüssigen bzw. einstückigen Ausbildung der jeweiligen Teilabschnitt zueinander eine Vormontage der Teilabschnitte vermieden werden, sodass der Montageaufwand bei der Montage des schalenartigen Grundkörpers auf den Wärmeübertragerkern weitestgehend vereinfacht und kosten- sowie zeiteffizient durchgeführt werden kann.
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Des Weiteren kann zumindest ein Teilabschnitt, ausgewählt aus folgender Gruppe: der rückseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt oder der schalenartige Grundkörper öffnungsseitig zumindest ein nasenförmiges Strömungslenkelement aufweisen, das in Einbaulage rechtsseitig oder linksseitig zwischen zwei Platten angeordnet ist.
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Vorteilhaft kann aufgrund derartiger nasenförmiger Strömungslenkelemente am öffnungsseitigen Ende des schalenartigen Grundkörpers über dieses öffnungsseitige Ende hinaus eine Lenkung bzw. Führung des ersten Fluidstromes erreicht werden. Durch die nasenförmigen Strömungslenkelemente können Teilfluidströme, die nicht in den zwischen den Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanälen strömen bzw. aus diesen Fluidkanälen austreten, verhindert oder zumindest deutlich verringert werden. Dabei sind die nasenförmigen Strömungslenkelemente derartig ausgebildet, dass eine mikroskopische Strömungsrichtung ausgebildet wird, die dazu führt, dass der erste Fluidstrom im Wesentlichen innerhalb zwischen den jeweiligen Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanälen verbleibt und dies über den schalenartigen Grundkörper hinaus, da durch die nasenförmigen Strömungslenkelemente der erste Fluidstrom in Strömungsquerrichtung tiefer in den Wärmeübertragerkern abgeleitet wird. Dadurch wird ein Ausströmen des ersten Fluidstromes aus dem Wärmeübertragerkern auch über den schalenartigen Grundkörper hinaus verhindert bzw. zumindest verringert.
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Dabei versteht man unter einem nasenförmigen Strömungslenkelement einen Teil des jeweiligen Teilabschnittes, der sich von der rechten Seite bzw. linken Seite in einen zwischen zwei Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanal hinein erstreckt.
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Des Weiteren kann das nasenförmige Strömungslenkelement unter einem Winkel α von 30° bis 90° zur Strömungsrichtung angeordnet sein.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Ausbildung des Winkels zwischen dem nasenförmigen Strömungslenkelement und der Strömungsrichtung die gewünschte Strömungsführung bzw. Lenkung des ersten Fluidstromes erreicht werden, so dass der erste Fluidstrom im Wesentlichen in den zwischen den Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanälen verbleibt.
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Es ist auch denkbar, dass nasenförmige Strömungslenkelement unter einem spitzen Winkel α von 40° bis 90°, insbesondere von 50° bis 90°, gegebenenfalls von 50° bis 80° und beispielsweise von 55° bis 75° zur Strömungsrichtung angeordnet ist.
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Dabei kann bei einem länglichen Strömungslenkelement die von dem schalenartigen Grundkörper aus gesehene Erstreckungsrichtung des Strömungslenkelementes als Richtung für die Bestimmung des spitzen Winkels zur Strömungsrichtung verwendet werden.
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Weiterhin kann das nasenförmige Strömungslenkelement in Blickrichtung der Stapelrichtung eine rechteckige oder eine keilförmige, insbesondere spitz zulaufende, Form aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Form die gewünschte Strömungsführung bzw. Lenkung des ersten Fluidstromes in den zwischen den Rohrplatten ausgebildeten Fluidkanälen erreicht bzw. noch verstärkt werden.
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Weiterhin kann der rückseitige Teilabschnitt, der rechtsseitige Teilabschnitt, der linksseitige Teilabschnitt oder der schalenartige Grundkörper zumindest ein in Einbaulage oberseitig und/oder unterseitig angeordneten und zum Wärmeübertragerkern orientierten, federnden Steg aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch einen derartigen federnden Steg der schalenartige Grundkörper in Einbaulage in Position gehalten werden und mit einer gewissen Spannung an dem Wärmeübertragerkern befestigt bzw. gehalten werden.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Wärmeübertragerkern mit einer Führungs-/Lenkungsvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen.
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Vorteilhaft können dadurch die vorstehend aufgezählten Vorteile erreicht werden.
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In einem weiteren Aspekt wird ein Wärmeübertrager mit einem in einem Gehäuse des Wärmeübertragers eingesetzten Wärmeübertragerkern vorgeschlagen, der mit einer Führungs-/Lenkungsvorrichtung, wie zuvor beschrieben, ausgestattet ist, wobei die Zulauföffnung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung direkt vor der innenliegenden Einlauföffnung des Gehäuses für den ersten Fluidstrom angeordnet ist.
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Vorteilhaft können dadurch die vorstehend aufgezählten Vorteile erreicht werden und aufgrund einer in Wirkverbindung stehenden Positionierung der Zulauföffnung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung und der innenliegenden Ausströmöffnung des Gehäuses kann eine im Wesentlichen vollständige Überführung des in das Gehäuse eintretenden ersten Fluidstromes über die Zulauföffnung in die Führungs-/Lenkungsvorrichtung vorgenommen werden.
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Dabei versteht man unter einer innenliegenden Ausströmöffnung die Öffnung innerhalb des Gehäuses, über die der erste Fluidstrom in das Gehäuse einströmt.
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Des Weiteren kann eine die Zulauföffnung umgebende Aufwölbung dicht, insbesondere dichtend, auf die innenliegende Ausströmöffnung aufgesetzt sein.
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Vorteilhaft kann eine auf die innenliegende Ausströmöffnung derartig dicht, insbesondere dichtend, aufgesetzte Aufwölbung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung eine vollständige Überführung des ersten Fluidstromes in die Führungs-/Lenkungsvorrichtung bewirken, sodass an der Führungs-/Lenkungsvorrichtung vorbeiströmende Bypass-Ströme verringert bzw. verhindert werden können.
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Des Weiteren kann ein die Zulauföffnung ausbildender Anbindungsstutzen dicht, insbesondere dichtend auf die innenliegende Ausströmöffnung aufgesetzt oder, insbesondere dichtend in die innenliegende Ausströmöffnung eingeführt sein.
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Vorteilhaft können aufgrund der dicht, insbesondere dichtend, aufsitzenden bzw. dicht, insbesondere dichtend, eingeführten Anordnung des Anbindungsstutzens auf bzw. in der innenliegenden Ausströmöffnung ebenfalls Teilströme des ersten Fluidstromes verringert bzw. verhindert werden, die an der Führungs-/Lenkungsvorrichtung vorbeiströmen und insofern an dem Wärmeübertragerkern vorbeiströmende Bypass-Ströme aufbauen.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 einen aus mehreren in Stapelrichtung gestapelten Rohrplatten aufgebauten Wärmeübertragerkern, wobei der Wärmeübertragerkern in Blickrichtung der Stapelrichtung bzw. die Rohrplatten rund bzw. oval ausgebildet sind,
- 2 einen aus mehreren in Stapelrichtung gestapelten Rohrplatten aufgebauten Wärmeübertragerkern, wobei der Wärmeübertragerkern in Blickrichtung der Stapelrichtung bzw. die Rohrplatten länglich bzw. im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sind,
- 3 einen länglichen Wärmeübertragerkern mit einer im Einströmbereich angeordneten F ührungs-/Lenkungsvorrichtung,
- 4a einen Wärmeübertragerkern mit einer Führungs-/Lenkungsvorrichtung, die im Bereich einer Zulauföffnung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung eine Aufwölbung aufweist,
- 4b ein zugehöriges Strömungsbild eines Querschnittes durch den Wärmeübertragerkern gemäß 4a im Einströmbereich,
- 5a einen Wärmeübertragerkern mit einer Führungs-/Lenkungsvorrichtung, die Im Bereich einer Zulauföffnung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung einen Anbindungsstutzen aufweist,
- 5b ein zugehöriges Strömungsbild eines Querschnittes durch den Wärmeübertragerkern gemäß 5a im Einströmbereich,
- 6 eine Führungs-/Lenkungsvorrichtung in Einbaulage mit einem Wärmeübertragerkern mit federnden Stegen auf der Oberseite,
- 7 eine Aufsicht auf die in der Führungs-/Lenkungsvorrichtung ausgebildete Zulauföffnung,
- 8 eine zweiteilig ausgebildete Führungs-/Lenkungsvorrichtung mit einem als Clipverbindung ausgebildeten Verbindungselemente-Paar, das die zwei Teile der Führungs-/Lenkungsvorrichtung über eine formschlüssige Verbindung miteinander verbindet,
- 9 eine zweiteilige Ausbildung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung mit auf der Oberseite ausgebildeten federnden Stegen,
- 10 eine zweiteilig ausgebildete Führungs-/Lenkungsvorrichtung mit einem als Rastverbindung ausgebildeten Verbindungselemente-Paar, das die zwei Teile der Führungs-/Lenkungsvorrichtung über eine formschlüssige Verbindung miteinander verbindet,
- 11 ein Teil einer zweiteiligen Führungs-/Lenkungsvorrichtung mit einem als Nase ausgebildeten Verbindungselement eines als Rastverbindung ausgebildeten Verbindungselemente-Paar,
- 12 eine zweiteilige Führungs-/Lenkungsvorrichtung mit einem die formschlüssige Verbindung ausbildenden Verbindungselemente-Paar, das als Clipverbindung oder Steckverbindung ausgebildet ist,
- 13 a, b, c eine mehrteilige Führungs-/Lenkungsvorrichtung, wobei zumindest ein Teil der Führungs-/Lenkungsvorrichtung oberseitig angeordnet ist und mittels einer als Rastverbindung ausgebildeten formschlüssigen Verbindung mit dem weiteren Teil verbunden wird,
- 14 a, b, c, d, e eine Führungs-/Lenkungsvorrichtung mit einem rechteckigen und/oder senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden, nasenförmigen Strömungselement,
- 15 a, b, c, d, e eine Führungs-/Lenkungsvorrichtung mit einem spitz zulaufenden und/oder schrägen zur Strömungsrichtung verlaufenden, nasenförmigen Strömungselement,
- 16 a, b, c, d alternativ einsetzbare Bypass-Verhinderungselemente, die einen Bypass-Strom auf der Unterseite des Wärmeübertragerkerns zum Gehäuse mittels einer Dichtlippe verhindern.
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In den 1, 2 sind zwei verschiedene Ausführungsformen von Wärmeübertragerkernen 100 dargestellt, bei denen neben anderen Ausführungsformen eine Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110, wie im Vorstehenden und Nachstehenden beschrieben, eingesetzt werden kann. Dabei ist die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 in den 1, 2 nicht dargestellt.
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Der Wärmeübertragerkern 100 gemäß 1 weist mehrere Rohrplatten 120 auf, die in Stapelrichtung 130 gestapelt sind. Die in 1 gezeigte Ausführungsform weist dabei runde bzw. ovale Rohrplatten 120 auf, sodass der Wärmeübertragerkern Donut-förmig ausgebildet ist. Auf seiner Oberseite 140 weist der Wärmeübertragerkern 100 einen Zulauf 150 und einen Ablauf 160 für zumindest einen zweiten Fluidstrom auf, der die Rohrplatten 120 zumindest abschnittsweise durchströmt. Zwischen den Rohrplatten 120 sind erste Fluidkanäle 170 ausgebildet, die von einem ersten Fluidstrom durchströmt werden. Dieser erste Fluidstrom umströmt demzufolge die Rohrplatten 120. Da auf der Oberseite 140 zumindest der Zulauf 150 für den zweiten Fluidstrom positioniert ist, ist die der Oberseite 140 gegenüberliegende Seite am Wärmeübertragerkern 100 die Unterseite 180.
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Ist der Wärmeübertragerkern 100, wie in 2 gezeigt, länglich ausgebildet, so kann zusätzlich zur Stapelrichtung 130 eine Längsrichtung 190 definiert werden, die sich entlang einer Längsachse des Wärmeübertragerkerns 100 erstreckt. Ein derartig länglich ausgebildeter Wärmeübertragerkern ist ebenfalls aus mehreren Rohrplatten 120 aufgebaut, die in Stapelrichtung 130 gestapelt sind. Innerhalb der Rohrplatten 120 fließt wiederum der zweite Fluidstrom, der durch einen Zulauf 150 gespeist wird und über den Ablauf 160 wieder aus dem Wärmeübertragerkern 100 austreten kann. Gemäß einer möglichen Definition ist wiederum die Seite des Wärmeübertragerkerns 100, an der zumindest der Zulauf 150 für den zweiten Fluidstrom ausgebildet ist, die Oberseite 140, während die der Oberseite 140 gegenüberliegende Seite demzufolge die Unterseite 180 ist. Da der Zulauf 150 und der Ablauf 160 in Längsrichtung 190 jeweils endständig am Wärmeübertragerkern 100 positioniert sind, verläuft die makroskopische Strömungsrichtung des zweiten Fluidstromes - im Folgenden vereinfacht als zweite Strömungsrichtung bezeichnet - parallel zur Längsrichtung 190. Nun ist es denkbar, dass der erste Fluidstrom durch den Wärmeübertragerkern 100 entlang einer (makroskopischen) ersten Strömungsrichtung 210 verläuft, wobei die erste Strömungsrichtung 210, wie in der 2 dargestellt, zur zweiten Strömungsrichtung 200 im Gegenstrom-Prinzip verlaufen kann. Es ist aber auch denkbar, dass die erste Strömungsrichtung 210 zur zweiten Strömungsrichtung 200 im Parallelstrom-Prinzip, im Kreuzstrom-Prinzip oder im Kreuzgegenstrom-Prinzip verläuft. Vorteilhaft ist jedoch, wenn die erste Strömungsrichtung 210 zur zweiten Strömungsrichtung 200, wie in der 2 gezeigt, im Gegenstrom-Prinzip verlaufen.
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Im Folgenden werden Führungs-/Lenkungsvorrichtungen 110 dargestellt, die mit einem länglichen Wärmeübertragerkern 100, wie in der 2 gezeigt, verbaut werden können. Es ist aber auch denkbar, dass jede beliebige Form eines Wärmeübertragerkerns, wie beispielsweise die Donut-Form in der 1, mit einer ähnlichen Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 versehen werden können. Diese Führungs-/Lenkungsvorrichtungen 110 sind dann derart konstruktiv auszulegen, dass der erste Fluidstrom im Wesentlichen in den zwischen den Rohrplatten 120 angeordneten ersten Fluidkanälen 170 den Wärmeübertragerkern 100 durchströmt.
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Wie in 3 gezeigt, ist die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 in einem Einströmbereich 220 des ersten Fluidstromes in dem Wärmeübertragerkern 100 angeordnet. Dabei weist die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 einen schalenartigen Grundkörper 230 auf, der eine Öffnung 240 aufweist, in die der Wärmeübertragerkern 100 eingesetzt ist. Des Weiteren weist der schalenartige Grundkörper 230 einen rückseitigen Teilabschnitt 250 auf, der auf der der Öffnung 240 gegenüberliegenden Seite des schalenartigen Grundkörpers 230 angeordnet ist. Bevorzugt ist der schalenartige Grundkörper 230 im Bereich des Ablaufes 160 angeordnet, da in diesem Fall der Wärmeübertragerkern hinsichtlich der ersten Strömungsrichtung 210 und der zweiten Strömungsrichtung 220 im Gegenstromprinzip durchströmt werden kann. Des Weiteren kann der schalenartige Grundkörper einen linksseitigen Teilabschnitt 260 aufweisen und einen verdeckt und dem linksseitigen Teilabschnitt 260 gegenüberliegend angeordneten rechtsseitigen Teilabschnitt 270. Ebenso kann der schalenartige Grundkörper 230 mit einem unterseitigen Teilabschnitt 280 und einem verdeckt angeordneten oberseitigen Teilabschnitt 290 ausgestattet sein.
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Im unterseitigen Teilabschnitt 280 ist eine Zulauföffnung 300 für den ersten Fluidstrom ausgebildet, über die der erste Fluidstrom mittels der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 in den Wärmeübertragerkern 100 eingeleitet werden kann, sodass der erste Fluidstrom hauptsächlich den Wärmeübertragerkern 100 durchströmt. In der in der 3 gezeigten Ausführungsform ist die Zulauföffnung 300 als lediglich eine Öffnung in dem im Wesentlichen plan ausgebildeten unterseitigen Teilabschnitt 290 ausgebildet.
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Zur Verbesserung des Einströmverhaltens des ersten Fluidstromes über die Zulauföffnung 300 in den Wärmeübertragerkern 100 kann um die Zulauföffnung 300 bzw. im Bereich der Zulauföffnung 300 eine Aufwölbung 310 vorgesehen sein, wie in 4a gezeigt oder es kann die Zulauföffnung 300 einen Anbindungsstutzen 320 aufweisen, wie in 5a gezeigt. Sowohl die Aufwölbung 310 als auch der Anbindungsstutzen 320 kann direkt vor einer innenliegenden Einlauföffnung eines nicht dargestellten Gehäuses für den ersten Fluidstrom angeordnet sein. Es ist ebenso denkbar, dass die Aufwölbung 310 ggf. dichtend auf der innenliegenden Einlauföffnung des Gehäuses aufliegt oder dass der Anbindungsstutzen 320 in die innenliegende Einlauföffnung zumindest abschnittsweise eingesetzt ist.
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Durch eine derartige Aufwölbung 310 bzw. durch eine derartigen Anbindungsstutzen 320 kann das Einströmverhalten des ersten Fluidstromes in die Führungs-/Lenkungsvorrichtung derart verbessert werden, dass die Verteilung des ersten Fluidstromes auf die zwischen den Rohrplatten ausgebildeten ersten Fluidkanäle 170 verbessert stattfinden werden kann.
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Eine derartige Verteilung des ersten Fluidstromes auf die zwischen den Rohrplatten 120 angeordneten ersten Fluidkanäle 170 kann mittels Strömungsbildern 330,340, wie in 4b, 5b gezeigt, ermittelt werden. Dabei zeigt die 4b das Strömungsbild 330 der Ausführungsform gemäß 4a mit einer Aufwölbung 310 und die 5b das Strömungsbild 340 der Ausführungsform gemäß 5a mit einem Anbindungsstutzen 320.
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Gemäß 4b verteilt sich ein erster Fluidstrom 350 gut auf die zwischen den Rohrplatten 120 ausgebildeten ersten Fluidkanäle 170, was aus dem stark ausgeprägten Bereich 360 der hohen Fluidgeschwindigkeit geschlossen werden kann. Dabei verteilt sich der erste Fluidstrom 350 auf die ersten Fluidkanäle 170 des Wärmeübertragerkerns 100 über eine Lücke 370 zwischen der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 und dem Wärmeübertragerkern 100 aufgrund der Beabstandung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 von dem Wärmeübertragerkern 100 in diesem Bereich. Jedoch kann aufgrund des Strömungsbildes 330 erkannt werden, dass der Bereich 360 hoher Fluidgeschwindigkeit noch verbessert werden kann, da zumindest ein Teil des ersten Fluidstromes 350 und sogar ein Teil des Bereiches 360 hoher Fluidgeschwindigkeit außerhalb der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 an derselben vorbeifließt.
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Das Strömungsbild 340 gemäß der 5b, das die Strömung im Bereich der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 bei einem Anbindungsstutzen 320 darstellt, weist einen stärker ausgeprägten Bereich 360 hoher Fluidgeschwindigkeit auf. Zudem ist der Bereich 360 hoher Fluidgeschwindigkeit linksseitig und rechtsseitig symmetrischer ausgebildet und erstreckt sich weiter in Richtung der Oberseite 140 des Wärmeübertragerkerns 110.
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Demzufolge kann daraus geschlossen werden, dass die Verteilung des ersten Fluidstromes 350 auf die ersten Fluidkanäle 170 bei Verwendung eines Anbindungsstutzens 320 im Vergleich zu einer Aufwölbung 310 verbessert werden kann. Zudem kann im Vergleich der 4b, 5b erkannt werden, dass nur bei einer Aufwölbung 310 ein nicht unwesentlicher Anteil des ersten Fluidstromes 350 als Bypass-Strom 380 außerhalb des Wärmeübertragerkerns 100 abfließt. Im Gegensatz dazu wird nahezu der gesamte erste Fluidstrom 350 über den Anbindungsstutzen 320, wie in 5b gezeigt, in den Wärmeübertragerkern 100 eingeleitet.
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Die in den 6, 7, 8, 9, 10, 11 gezeigte Ausführungsform weist einen zweiteiligen Aufbau der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 auf. Wie in 6 gezeigt, kann die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 den rechtsseitigen Teilabschnitt 270 und den linksseitigen Teilabschnitt 260 aufweisen, wobei diese Teilabschnittte 260,270 separat zueinander ausgebildet sind. Diese beiden Teilabschnitte 260, 270 erstrecken sich am Wärmeübertragerkern 100 von einem unterseitigen Rand 390 der Unterseite 180 zu einem oberseitigen Rand 400 der Oberseite 140. Zudem sind die beiden Teilabschnitte 260, 270 zumindest zwischen dem unterseitigen Rand 390 und dem oberseitigen Rand 400 beabstandet vom Wärmeübertragerkern 110 ausgebildet und öffnungsseitig zumindest dicht, insbesondere dichtend, anliegend an den Wärmeübertragerkern 100. Auf der Oberseite weist die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 sowohl auf der rechten Seite, als auch auf der linken Seite einen zum Wärmeübertragerkern 100 orientierten federnden Steg 410 auf, sodass demzufolge der linksseitige Teilabschnitt 260 und der rechtsseitige Teilabschnitt 270 jeweils einen derartigen federnden Steg 410 aufweist. Mittels der federnden Stege 410 kann die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 an dem Wärmeübertragerkern 100 fixiert oder zumindest positioniert werden.
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Wie in 7 gezeigt, ist bei dieser Ausführungsform die Zulauföffnung 300 ebenfalls an der Unterseite 180 des Wärmeübertragerkerns 100 bzw. der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 ausgebildet, wobei um die Zulauföffnung 300 eine Aufwölbung 310 ausgebildet ist. Es ist aber auch denkbar, dass anstatt der Aufwölbung 310 zusätzlich oder alternativ ein Anbindungsstutzen 320, wie beispielsweise in 5a gezeigt, ausgebildet ist. Da die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 zweiteilig und im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist, wird auch die Zulauföffnung 300 durch die zwei Teilabschnitte 260,270 der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 ausgebildet.
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Am rückseitigen Teilabschnitt 250, wie in 8 gezeigt, werden die zwei Teilabschnitte 260,270 der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 durch ein Verbindungselemente-Paar 420,430 mittels einer als Clipverbindung 440 ausgebildeten formschlüssigen Verbindung miteinander verbunden. Dabei weist die Clippverbindung 440 am linksseitigen Teilabschnitt 260 der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 einen oder mehrere Pins 420 auf, die nach Verclipsen mit den am rechtsseitigen Teilabschnitt 270 ausgebildeten Pins 420 die formschlüssige Verbindung in Form einer Clippverbindung 440 aufbauen. Demzufolge ist der rückseitige Teilabschnitt 250 durch die Clippverbindung 440 unterteilt.
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Ebenfalls denkbar ist es, dass mittels einer Rastverbindung 450 die beiden Teilabschnitte 260,270 der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 miteinander verbunden werden, wobei, wie in 9,10,11 gezeigt, an dem linksseitigen Teilabschnitt 260 der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 Nasen 460 ausgebildet sein können, die mit Öffnungen 470, die an dem rechtsseitigen Teil ausgebildet sind, verrastet werden können, um die Rastverbindung 450 auszubilden.
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Wie in 9 dargestellt, auch wenn der rückseitige Teilabschnitt 250 in der gezeigten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet ist, erstreckt sich in Stapelrichtung 130 derselbe ebenfalls von dem unterseitigen Rand 390 zum oberseitigen Rand 400 und in Umlaufrichtung 480 von links nach rechts. Zudem ist der rückseitige Teilabschnitt 250 zumindest zwischen dem unterseitigen Rand 390 und dem oberseitigen Rand 400 zumindest abschnittsweise beabstandet vom Wärmeübertragerkern 100 ausgebildet und zumindest oberseitig dichtend an der Oberseite 140 des Wärmeübertragerkerns 100 anliegend oder zumindest dicht an der Oberseite 140 des Wärmeübertragerkerns 100 anliegend ausgebildet.
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Der linksseitige Teilabschnitt 260 erstreckt sich in Umlaufrichtung 480, wie beispielsweise in 9 gezeigt, von dem rückseitigen Teilabschnitt 250 zur Öffnung 240 hin und der rechtsseitige Teilabschnitt 270 von dem rückseitigen Teilabschnitt 250 in Umlaufrichtung 480 ebenfalls zur Öffnung 240 hin.
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Die in 12 gezeigte Ausführungsform ist ebenfalls in Umlaufrichtung 480 zweiteilig ausgebildet, wobei eine als Clip-/Steck-Verbindung 490 ausgebildete formschlüssige Verbindung durch Verclipsen oder Ineinanderstecken einer längs in Stapelrichtung 130 durchgehend verlaufenden Klammer 500 mit einem ebenfalls längs in Stapelrichtung 130 durchgehend verlaufendem Pin 510 hergestellt wird. Demzufolge kann die formschlüssige Verbindung dadurch erreicht werden, dass die Klammer 500 auf den längs verlaufenden Pin 510 bzw. auf die in Stapelrichtung 130 verlaufende Wulst aufgedrückt wird oder indem der längs verlaufende Pin 510 in die Klammer 500 oberseitig oder unterseitig eingeschoben wird.
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Die in der 13a,b,c gezeigte Ausführungsform ist ebenfalls zweiteilig ausgebildet, allerdings nicht in Umlaufrichtung 480 sondern in Stapelrichtung 130. Demzufolge weist die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110, wie in der 13a gezeigt, einen Grundkörper 520 auf, der im Einströmbereich 220 den Wärmeübertragerkern 100 rückseitig, rechtsseitig, linksseitig und unterseitig zumindest abschnittsweise umfasst. Oberseitig ist ein Deckel 530 vorgesehen, wobei der Deckel 530 mit dem Grundkörper 520 mittels mehrerer Verbindungselemente-Paare 540 formschlüssig verbunden werden kann. Dabei kann zumindest ein Verbindungselemente-Paar 540 als Rastverbindung ausgebildet, wobei in diesem Fall der Deckel 530, wie in den 13b,c dargestellt, Löcher 550 aufweist, in die Rastleisten 560 eingeführt werden können, wobei aufgrund der Verrastung der Rastleisten 560 in den Löchern 550 die formschlüssige Verbindung ausgebildet wird. Dabei kann die Zulauföffnung 300, die an der Unterseite 180 ausgebildet ist, von einer Aufwölbung 310 umgeben sein oder einen Anbindungsstutzen 320, wie beispielsweise in der 5a gezeigt, aufweisen.
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Die Ausführungsform einer Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110, wie in den 14a, b, c, d, e gezeigt, ist ebenfalls in Umlaufrichtung 480 verlaufend zweiteilig ausgebildet. Innenseitig, wie beispielsweise in der 14a gezeigt, kann die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 zumindest eine innenliegende Rippe 570 aufweisen, mit der sich die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 an dem Wärmeübertragerkern 100 abstützt, sodass eine gleichmäßige Beabstandung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 vom Wärmeübertragerkern 100 ermöglicht ist. Dabei kann eine derartige innenliegende Rippe 570 in Stapelrichtung 130 durchgehend oder zumindest abschnittsweise durchgehend ausgebildet sein.
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Zusätzlich oder alternativ ist die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 öffnungsseitig, linksseitig und/oder rechtsseitig mit nasenförmigen Strömungslenkelementen 580 ausgestattet, die sich zumindest teilweise in den Wärmeübertragerkern 100 hinein erstrecken. Dabei kann das nasenförmige Strömungslenkelement 580 rechtwinklig zur Längsrichtung 190 des Wärmeübertragerkerns 100 orientiert sein und im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein. Bei derartig ausgebildeten nasenförmigen Strömungslenkelementen 580 ergeben sich Strömungsbilder 585, wie in den 14d,e gezeigt. Aus derartigen Strömungsbildern 585 kann unter anderem aufgrund der Bereiche 590 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden, dass der erste Fluidstrom 350 im Wesentlichen innerhalb der ersten Fluidkanäle 170 verläuft und dass nur in geringfügigem Umfang, wenn überhaupt, Bypass-Ströme entstehen. Dabei zeigt die 14d ein Strömungsbild 585, das im Wesentlichen dann entsteht, wenn über den linksseitigen Teilabschnitt 260 und den rechtsseitigen Teilabschnitt 270, sowie ggf. in untergeordnetem Maßstab über den rückseitigen Teilabschnitt 250 eine Zuleitung des ersten Fluidstroms 350 in den Wärmeübertragerkern 100 bzw. in die ersten Fluidkanäle 170 vorgenommen wird, während die 14e ein Strömungsbild 585 wiedergibt, bei dem der erste Fluidstrom 350 im Wesentlichen über einen rückseitigen Teilabschnitt 250 in den Wärmeübertragerkern 100 bzw. in die ersten Fluidkanäle 170 eingeleitet wird.
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Die Ausführungsform einer Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110, wie in den 15a, b, c, d, e gezeigt, ist ebenfalls in Umlaufrichtung 480 verlaufend zweiteilig ausgebildet. Innenseitig kann die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 zumindest eine nicht dargestellte innenliegende Rippe 570 aufweisen, mit der sich die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 an dem Wärmeübertragerkern 100 abstützt, sodass eine gleichmäßige Beabstandung der Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 vom Wärmeübertragerkern 100 ermöglicht ist. Dabei kann eine derartige innenliegende Rippe 570 in Stapelrichtung 130 durchgehend oder zumindest abschnittsweise durchgehend ausgebildet sein.
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Zusätzlich oder alternativ ist die Führungs-/Lenkungsvorrichtung 110 öffnungsseitig, linksseitig und/oder rechtsseitig mit nasenförmigen Strömungslenkelementen 580 ausgestattet, die sich zumindest teilweise in den Wärmeübertragerkern 100 hinein erstrecken. Dabei kann das nasenförmige Strömungslenkelement 580 schräg zur Längsrichtung 190 des Wärmeübertragerkerns 100 orientiert sein und im Wesentlichen spitz oder konisch zulaufend ausgebildet sein. Bei derartig ausgebildeten nasenförmigen Strömungslenkelementen 580 ergeben sich Strömungsbilder 585, wie in den 15d,e gezeigt. Aus derartigen Strömungsbildern 585 kann unter anderem aufgrund der Bereiche 590 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden, dass der erste Fluidstrom 350 im Wesentlichen innerhalb der ersten Fluidkanäle 170 verläuft und dass nur in geringfügigem Umfang, wenn überhaupt, Bypass-Ströme entstehen. Dabei zeigt die 15d ein Strömungsbild 585, das im Wesentlichen dann entsteht, wenn über den linksseitigen Teilabschnitt 260 und den rechtsseitigen Teilabschnitt 270, sowie ggf. in untergeordnetem Maßstab über den rückseitigen Teilabschnitt 250 eine Zuleitung des ersten Fluidstroms 350 in den Wärmeübertragerkern 100 bzw. in die ersten Fluidkanäle 170 vorgenommen wird, während die 15e ein Strömungsbild 585 wiedergibt, bei dem der erste Fluidstrom 350 im Wesentlichen über einen rückseitigen Teilabschnitt 250 in den Wärmeübertragerkern 100 bzw. in die ersten Fluidkanäle 170 eingeleitet wird.
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Zusätzlich oder alternativ kann, wie in den 16a, b, c, d gezeigt, noch ein Dichtungselement 600 vorgesehen sein, welches einen Bypass-Strom zumindest entlang der Unterseite 180 des Wärmeübertragerkerns 100 verhindert bzw. zumindest verringert. Ein derartiges Dichtungselement 600 kann mittels eines um den Wärmeübertragerkern 100 umlaufenden Bandes 605 an dem Wärmeübertragerkern 100 befestigt werden und es kann eine Dichtlippe 610 aufweisen, mit der ein möglicher an der Unterseite 180 verlaufender Bypass-Bereich 620 zumindest soweit abgedichtet werden kann, dass eine Bypass-Strom des ersten Fluidstromes 350 weitestgehend unterbunden werden kann. Dabei kann die Dichtlippe 610, wie in der 16a gezeigt, einen Flügel 630 oder mehrere Flügel 630, wie in den 16c, d gezeigt, aufweisen.
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Zusätzlich oder alternativ kann jeweils noch eine linksseitige und/oder rechtsseitige Dichtlippe 640 vorgesehen sein, wie in 16c,d gezeigt, mit dem eine Bypass-Strom linksseitig bzw. rechtsseitig des Wärmeübertragerkerns 100 verhindert bzw. weitestgehend verringert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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