DE102017001284B4 - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Wärmeübertrager (1) mit einer Vielzahl von strömungstechnisch parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen (3) für ein zu temperierendes Medium, die jeweils eingangsseitig an einen Strömungseinlass und ausgangsseitig an einen Strömungsauslass (2) angeschlossen sind, wobei zumindest einem der Strömungskanäle (3) ein Querschnittsverstellelement (7) zur Einstellung des Durchströmungsquerschnitts zugordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsverstellelement (7) den Durchströmungsquerschnitt passiv in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz des Medi- ums über das Querschnittsverstellelement (7) einstellt und zumindest teilweise aus einem elastischen Material besteht, sodass es als elastische Düse vorliegt, wobei zumindest einem weiteren der Strömungskanäle (3) ein weiteres Querschnittsverstellelement (7) zur Einstellung des Durchströmungsquerschnitts zugeordnet ist, das ebenfalls als elastische Düse vorliegt und eine Elastizität aufweist, die von der Elastizität der das Querschnittsverstellelement (7) bildenden Düse verschieden ist.Heat exchanger (1) with a multiplicity of flow channels (3) for a medium to be temperature-controlled, which are arranged fluidically parallel to one another, each of which is connected on the inlet side to a flow inlet and on the outlet side to a flow outlet (2), at least one of the flow channels (3) having a cross-section adjustment element ( 7) is assigned to adjust the flow cross-section, characterized in that the cross-section adjustment element (7) adjusts the flow cross-section passively depending on a pressure difference of the medium across the cross-section adjustment element (7) and consists at least partially of an elastic material so that it is elastic Nozzle is present, with at least one further of the flow channels (3) being assigned a further cross-section adjustment element (7) for setting the flow cross-section, which is also present as an elastic nozzle and has an elasticity that depends on the elasticity of the Que rschnittsverstellelement (7) forming nozzle is different.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einer Vielzahl von strömungstechnisch parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen für ein zu temperierendes Medium, die jeweils eingangsseitig an einen Strömungseinlass und ausgangsseitig an einen Strömungsauslass angeschlossen sind, wobei zumindest einem der Strömungskanäle ein Querschnittsverstellelement zur Einstellung des Durchströmungsquerschnitts zugeordnet ist.The invention relates to a heat exchanger with a large number of flow channels for a medium to be temperature-controlled, which are arranged fluidically parallel to one another, each of which is connected on the inlet side to a flow inlet and on the outlet side to a flow outlet, with at least one of the flow channels being assigned a cross-section adjustment element for adjusting the flow cross-section.
Der Wärmeübertrager dient zur Übertragung von Wärme zwischen mehreren Medien, nämlich beispielsweise von dem zu temperierenden Medium auf ein weiteres Medium oder umgekehrt. Der Wärmeübertrager ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Medien strömungstechnisch vollständig voneinander getrennt sind. Das bedeutet, dass die Medien zumindest während des Durchströmens des Wärmeübertragers strömungstechnisch nicht miteinander in Verbindung geraten, sondern lediglich Wärme zwischen Ihnen ausgetauscht wird. Die Wärme wird dabei von dem Wärmeren der Medien an das Kältere der Medien abgegeben. Der Wärmeübertrager dient insoweit dem Temperieren des zu temperierenden Mediums mittels des weiteren Mediums. Das weitere Medium wird dabei bevorzugt dem Wärmeübertrager mit einer bestimmten Temperatur zugeführt, sodass sich ausgangsseitig des Wärmeübertragers eine gewünschte Temperatur des zu temperierenden Mediums einstellt. Diese ist insbesondere niedriger als die Temperatur des Mediums auf der Eingangsseite des Wärmeübertrages.The heat exchanger is used to transfer heat between several media, namely, for example, from the medium to be tempered to another medium or vice versa. The heat exchanger is preferably designed in such a way that the media are completely separated from one another in terms of flow. This means that the media do not come into contact with one another in terms of flow, at least while they are flowing through the heat exchanger, but only heat is exchanged between them. The heat is transferred from the warmer of the media to the colder of the media. The heat exchanger is used to control the temperature of the medium to be tempered by means of the further medium. The further medium is preferably fed to the heat exchanger at a certain temperature, so that a desired temperature of the medium to be tempered is established on the outlet side of the heat exchanger. This is in particular lower than the temperature of the medium on the inlet side of the heat transfer.
Der Wärmeübertrager weist mehrere Strömungskanäle auf, welche das Medium während des Betriebs des Wärmeübertrages durchströmt. Über die Strömungskanäle sind der Strömungseinlass und der Strömungsauslass strömungstechnisch miteinander verbunden. Die Strömungskanäle verlaufen dabei strömungstechnisch parallel zwischen dem Strömungseinlass und dem Strömungsauslass. Jeder der Strömungskanäle ist also eingangsseitig an den Strömungseinlass und ausgangsseitig an den Strömungsauslass angeschlossen. Dem Wärmeübertrager wird das zu temperierende Medium über den Strömungseinlass zugeführt und an dem Strömungsauslass entnommen. Beispielsweise liegen der Strömungseinlass und/oder der Strömungsauslass jeweils als Kammer vor, insbesondere also als Einlasskammer beziehungsweise als Auslasskammer. Der Strömungseinlass beziehungsweise die Einlasskammer ist an einen Einlassanschluss des Wärmeübertragers und der Strömungsauslass beziehungsweise die Auslasskammer an einen Auslassanschluss des Wärmeübertragers strömungstechnisch angeschlossen.The heat exchanger has several flow channels through which the medium flows during the operation of the heat transfer. The flow inlet and the flow outlet are fluidically connected to one another via the flow channels. In terms of flow, the flow channels run parallel between the flow inlet and the flow outlet. Each of the flow channels is therefore connected on the inlet side to the flow inlet and on the outlet side to the flow outlet. The medium to be tempered is fed to the heat exchanger via the flow inlet and removed at the flow outlet. For example, the flow inlet and / or the flow outlet are each present as a chamber, in particular as an inlet chamber or as an outlet chamber. The flow inlet or the inlet chamber is fluidically connected to an inlet connection of the heat exchanger and the flow outlet or the outlet chamber is connected to an outlet connection of the heat exchanger.
Der Wärmeübertrager liegt beispielsweise als Kühler vor, dient also dem Kühlen des zu temperierenden Mediums. Beispielsweise ist der Wärmeübertrager als Ladeluftkühler ausgestaltet. Insbesondere in diesem Fall ist der Wärmeübertrager auf eine maximal notwendige Kühlleistung ausgelegt. Das bedeutet umgekehrt jedoch auch, dass bei einem Massenstrom des zu temperierenden Mediums, welcher kleiner ist als der bei der maximalen Kühlleistung vorliegende Massenstrom, die effektive Kühlleistung des Wärmeübertragers zu hoch ist, sodass das zu temperierende Medium zu stark abgekühlt wird. Hierdurch kann es zu dem Ausfallen von Kondensat innerhalb des Wärmeübertrages, insbesondere innerhalb der Strömungskanäle beziehungsweise wenigstens eines der Strömungskanäle kommen.The heat exchanger is present, for example, as a cooler, that is to say it is used to cool the medium to be tempered. For example, the heat exchanger is designed as a charge air cooler. In this case in particular, the heat exchanger is designed for the maximum necessary cooling capacity. Conversely, however, this also means that with a mass flow of the medium to be tempered which is smaller than the mass flow present at the maximum cooling capacity, the effective cooling capacity of the heat exchanger is too high, so that the medium to be tempered is cooled too much. This can lead to the precipitation of condensate within the heat transfer, in particular within the flow channels or at least one of the flow channels.
Dieses Kondensat wird bei einer nachfolgenden Erhöhung des Massenstroms von dem zu temperierenden Medium mitgenommen, insbesondere in Richtung einer Einrichtung, welcher das zu temperierende Medium zugeführt wird. Diese Einrichtung liegt beispielsweise in Form einer Brennkraftmaschine vor. Ist die Menge des mitgenommenen Kondensats zu hoch, so kann es zu einer Beschädigung der Einrichtung, beispielsweise der Brennkraftmaschine kommen. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, dass zumindest einem der Strömungskanäle das Querschnittsverstellelement zugeordnet ist.With a subsequent increase in the mass flow, this condensate is carried along by the medium to be tempered, in particular in the direction of a device to which the medium to be tempered is fed. This device is in the form of an internal combustion engine, for example. If the amount of the entrained condensate is too high, the device, for example the internal combustion engine, can be damaged. For this reason, it is provided that the cross-section adjustment element is assigned to at least one of the flow channels.
Das Querschnittsverstellelement dient zur Einstellung des Durchströmungsquerschnitts des Strömungskanals. Vorzugsweise sind mehreren der Strömungskanäle, bevorzugt allen der Strömungskanäle, jeweils ein derartiges Querschnittsverstellelement zugeordnet. In diesem Fall dient das jeweilige Querschnittsverstellelement der Einstellung des Durchströmungsquerschnitts des jeweiligen Strömungskanals, insbesondere nur des jeweiligen Strömungskanals.The cross-section adjustment element is used to adjust the flow cross-section of the flow channel. Preferably, several of the flow channels, preferably all of the flow channels, are each assigned such a cross-sectional adjustment element. In this case, the respective cross-sectional adjustment element is used to set the flow cross-section of the respective flow channel, in particular only of the respective flow channel.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
Weiterhin zeigt die Druckschrift
Außerdem beschreibt die Druckschrift
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Wärmeübertragern Vorteile aufweist, insbesondere einfach aufgebaut ist und ein zuverlässiges Einstellen des Durchströmungsquerschnitts mittels des Querschnittsverstellelements ermöglicht.It is the object of the invention to propose a heat exchanger which has advantages over known heat exchangers, in particular has a simple structure and enables the flow cross-section to be set reliably by means of the cross-section adjustment element.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Querschnittsverstellelement den Durchströmungsquerschnitt passiv in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz des Mediums über das Querschnittsverstellelement einstellt und zumindest teilweise aus einem elastischen Material besteht, sodass es als elastische Düse vorliegt, wobei zumindest einem weiteren der Strömungskanäle ein weiteres Querschnittsverstellelement zur Einstellung des Durchströmungsquerschnitts zugeordnet ist, das ebenfalls als elastische Düse vorliegt und eine Elastizität aufweist, die von der Elastizität der das Querschnittsverstellelement bildenden Düse verschieden ist.According to the invention, this is achieved with a heat exchanger having the features of claim 1. It is provided that the cross-section adjustment element passively adjusts the flow cross-section depending on a pressure difference of the medium via the cross-section adjustment element and consists at least partially of an elastic material so that it is present as an elastic nozzle, with at least one further of the flow channels having a further cross-section adjustment element for adjusting the flow cross-section is assigned, which is also present as an elastic nozzle and has an elasticity that is different from the elasticity of the nozzle forming the cross-section adjustment element.
Es ist also nicht vorgesehen, das Querschnittsverstellelement mittels eines Aktuators aktiv anzusteuern. Vielmehr soll das Querschnittsverstellelement passiv arbeiten und den Durchströmungsquerschnitt selbsttätig in Abhängigkeit des Druckelements des Mediums über das Querschnittsverstellelement einstellen. Unter der Druckdifferenz des Mediums über das Querschnittsverstellelement ist dabei die Differenz des Drucks unmittelbar stromaufwärts des Querschnittsverstellelements zu dem Druck unmittelbar stromabwärts des Querschnittverstellelements zu verstehen. Bei einer kleineren Druckdifferenz stellt das Querschnittsverstellelement einen kleineren Durchströmungsquerschnitt ein als bei einer größeren Druckdifferenz. Anders ausgedrückt vergrößert das Querschnittsverstellelement den Durchströmungsquerschnitt mit größer werdender Druckdifferenz.It is therefore not intended to actively control the cross-section adjustment element by means of an actuator. Rather, the cross-section adjustment element should work passively and automatically adjust the flow cross-section as a function of the pressure element of the medium via the cross-section adjustment element. The pressure difference of the medium across the cross-section adjustment element is to be understood as the difference between the pressure immediately upstream of the cross-section adjustment element and the pressure immediately downstream of the cross-section adjustment element. With a smaller pressure difference, the cross-section adjustment element sets a smaller flow cross-section than with a larger pressure difference. In other words, the cross-section adjustment element increases the flow cross-section as the pressure difference increases.
Vorzugsweise ist das Querschnittsverstellelement dabei derart ausgestaltet, dass sich der Durchströmungsquerschnitt stufenlos mit zunehmender Druckdifferenz vergrößert. Alternativ kann selbstverständlich jedoch auch ein diskretes Einstellen des Durchströmungsquerschnitts vorgesehen sein, in dessen Rahmen das Querschnittsverstellelement lediglich das Einstellen von wenigstens zwei unterschiedlichen Durchströmungsquerschnitten, welche voneinander unterschiedlich und beabstandet sind, ermöglicht.The cross-section adjustment element is preferably designed in such a way that the flow cross-section increases steplessly as the pressure difference increases. Alternatively, however, a discrete setting of the flow cross-section can of course also be provided, within the framework of which the cross-section adjustment element only enables the setting of at least two different flow cross-sections which are different from and spaced apart from one another.
Um ein besonders präzises passives Einstellen des Durchströmungsquerschnitts zu ermöglichen, ist das Querschnittsverstellelement als elastische Düse ausgestaltet. Das Querschnittsverstellelement weist also zumindest zeitweise eine Düsenform auf. Das bedeutet in anderen Worten, dass sich der Durchströmungsquerschnitt des Querschnittverstellelements in Durchströmungsrichtung verändert, vorzugsweise kleiner wird. Im Längsschnitt durch das Querschnittsverstellelement kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass sich der Durchströmungsquerschnitt bei einer Druckdifferenz, welche kleiner ist als eine erste Druckdifferenz, bis auf null verkleinert, sodass das Querschnittsverstellelement auf seiner dem Strömungseinlass zugewandten Seite einen Durchströmungsquerschnitt von größer als null aufweist, welcher sich in Richtung des Strömungsauslasses bis auf null reduziert.In order to enable a particularly precise passive setting of the flow cross-section, the cross-section adjustment element is designed as an elastic nozzle. The cross-section adjustment element thus has a nozzle shape, at least at times. In other words, this means that the flow cross-section of the cross-sectional adjustment element changes, preferably becomes smaller, in the flow direction. In the longitudinal section through the cross-section adjustment element, it can be provided, for example, that the flow cross-section is reduced to zero at a pressure difference which is smaller than a first pressure difference, so that the cross-section adjustment element has a flow cross-section of greater than zero on its side facing the flow inlet, which reduced to zero in the direction of the flow outlet.
Überschreitet dagegen die Druckdifferenz eine zweite Druckdifferenz, welche größer als null ist, so kann es vorgesehen sein, dass sich der Durchströmungsquerschnitt des Querschnittsverstellelements in Strömungsrichtung zwar verkleinert, jedoch in Strömungsrichtung stets einen von null verschiedenen Durchströmungsquerschnitt oder alternativ einen in Durchströmungsrichtung konstanten Strömungsquerschnitt aufweist. In letzterem Fall ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass bei einer Druckdifferenz von größer oder gleich der ersten Druckdifferenz sowie kleiner oder gleich der zweiten Druckdifferenz das Querschnittsverstellelement den sich in Strömungsrichtung verkleinernden Durchströmungsquerschnitt aufweist, also im wesentlichen düsenförmig ist.If, on the other hand, the pressure difference exceeds a second pressure difference, which is greater than zero, it can be provided that the flow cross-section of the cross-section adjustment element decreases in the flow direction, but always has a flow cross-section different from zero in the flow direction, or alternatively a flow cross-section that is constant in the flow direction. In the latter case, it is particularly preferred that in a Pressure difference of greater than or equal to the first pressure difference and less than or equal to the second pressure difference, the cross-section adjustment element has the flow cross-section which decreases in the direction of flow, that is to say is essentially nozzle-shaped.
Unter der Ausgestaltung als elastische Düse ist grundsätzlich zu verstehen, dass das Querschnittsverstellelement wenigstens teilweise aus einem elastischen Material, beispielsweise einem Elastomer, einem Gummi oder dergleichen besteht, und zumindest im Schnitt, insbesondere im Längsschnitt, gesehen, zumindest zeitweise einen sich in Durchströmungsrichtung verkleinernden Durchströmungsquerschnitt aufweist. Dies ermöglicht ein gezieltes Anpassen des Massenstroms des zu temperierenden Mediums durch den Wärmeübertrager in Abhängigkeit von der Druckdifferenz über das Querschnittverstellelement. Die Temperierungsleistung beziehungsweise die Kühlleistung des Wärmeübertragers wird insoweit bedarfsgerecht eingestellt.The design as an elastic nozzle is basically to be understood as meaning that the cross-section adjustment element consists at least partially of an elastic material, for example an elastomer, rubber or the like, and seen at least in section, in particular in longitudinal section, at least temporarily a flow cross-section that decreases in the direction of flow having. This enables a targeted adjustment of the mass flow of the medium to be tempered through the heat exchanger as a function of the pressure difference across the cross-section adjustment element. The temperature control output or the cooling output of the heat exchanger is adjusted as required.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungskanäle von einem weiteren Medium zur Temperierung des Mediums umströmbar sind. Auf das weitere Medium wurde vorstehend bereits hingewiesen. Dieses dient der Temperierung des zu temperierenden Mediums und ist strömungstechnisch von diesem vollständig separiert. Zum Austauschen der Wärme zwischen den Medien sind die Strömungskanäle von dem zu temperierenden Medium durchströmbar und von dem weiteren Medium umströmbar.Another embodiment of the invention provides that the flow channels can be flowed around by a further medium for temperature control of the medium. The further medium has already been referred to above. This serves to control the temperature of the medium to be tempered and is completely separated from it in terms of flow. To exchange the heat between the media, the medium to be tempered can flow through the flow channels and the further medium can flow around them.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Querschnittsverstellelement parallel zueinander verlaufende Klappenelemente aufweist. Die Klappenelemente sind im Längsschnitt gesehen zumindest bereichsweise voneinander beabstandet. Zur Realisierung eines Durchströmungsquerschnitts von null können sei bei bestimmten Massenströmen beziehungsweise Druckdifferenzen des Mediums aneinander anliegen, insbesondere bei einer Druckdifferenz, die kleiner ist als die vorstehend genannte erste Druckdifferenz.Another embodiment of the invention provides that the cross-section adjustment element has flap elements running parallel to one another. The flap elements are at least partially spaced apart from one another when viewed in longitudinal section. In order to achieve a flow cross-section of zero, given mass flows or pressure differences of the medium may be in contact with one another, in particular with a pressure difference that is smaller than the aforementioned first pressure difference.
Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Klappenelemente beidseitig jeweils über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind. An jedem der Klappenelemente liegt also einerseits ein erstes Verbindungselement und andererseits ein zweites Verbindungselement vor. Jedes dieser Verbindungselemente greift einerseits an einem ersten der Klappenelemente und andererseits an einem zweiten der Klappenelemente an, sodass also die Klappenelemente über beide Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Bevorzugt sind die Verbindungselemente und die Klappenelemente einstückig und/oder materialeinheitlich miteinander ausgestaltet, insbesondere bestehen sie aus dem gleichen elastischen Material.A preferred further embodiment of the invention provides that the flap elements are connected to one another on both sides via a connecting element. On each of the flap elements there is therefore on the one hand a first connecting element and on the other hand a second connecting element. Each of these connecting elements engages on the one hand on a first of the flap elements and on the other hand on a second of the flap elements, so that the flap elements are connected to one another via both connecting elements. The connecting elements and the flap elements are preferably designed in one piece and / or made of the same material, in particular they consist of the same elastic material.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungselemente jeweils eine zwischen den Klappenelementen liegende Sollknickstelle aufweisen. Die Verbindungselemente sind zum Abknicken an der Sollknickstelle ausgebildet, insbesondere zum Einknicken in Richtung einer Längsmittelachse des Querschnittsverstellelements. Die Sollknickstelle ist vorzugsweise von beiden Klappenelementen jeweils beabstandet angeordnet, insbesondere liegt sie mittig zwischen ihnen. Die Sollknickstelle kann in Form einer Sollknicklinie vorliegen, welche vorzugsweise parallel zu der Längsmittelachse des Querschnittverstellelements liegt beziehungsweise an jeder Stelle in Durchströmungsrichtung von beiden Klappenelementen denselben Abstand aufweist.Another embodiment of the invention provides that the connecting elements each have a predetermined kink located between the flap elements. The connecting elements are designed to bend at the predetermined kink point, in particular to bend in the direction of a longitudinal center axis of the cross-sectional adjustment element. The predetermined kink is preferably arranged at a distance from both flap elements, in particular it lies centrally between them. The intended kink point can be in the form of a desired kink line, which preferably lies parallel to the longitudinal center axis of the cross-sectional adjustment element or is at the same distance from both flap elements at each point in the direction of flow.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sollknickstellen bei einem Knicken der Verbindungselemente an den Sollknickstellen aufeinander zu verlagerbar sind, sodass bei einem ersten Durchströmungsquerschnitt die Verbindungselemente einen ersten Abstand und bei einem zweiten Durchströmungsquerschnitt einen zweiten Abstand voneinander aufweisen. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass der erste Durchströmungsquerschnitt von dem zweiten Durchströmungsquerschnitt verschieden ist. Dies gilt auch für den ersten Abstand und den zweiten Abstand. Durch das Abknicken der Verbindungselemente funktioniert das die Klappenelement und die Verbindungselemente aufweisende Querschnittsverstellelement nach Art einer Herzklappe.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the intended kinks can be displaced towards one another when the connecting elements are bent at the intended kinks, so that the connecting elements have a first distance from one another with a first flow cross section and a second distance from one another with a second flow cross section. For the sake of completeness, it should be pointed out that the first flow cross section is different from the second flow cross section. This also applies to the first distance and the second distance. By kinking the connecting elements, the cross-section adjustment element having the valve element and the connecting elements functions in the manner of a heart valve.
Beispielsweise weist jedes der Verbindungselemente einerseits seiner Sollknickstelle einen ersten Abschnitt und andererseits seiner Sollknickstelle einen zweiten Abschnitt auf. Bei unterschiedlichen Durchströmungsquerschnitten sind nun diese Abschnitte unterschiedlich zueinander angewinkelt. Das bedeutet, dass bei dem ersten Durströmungsquerschnitt ein erster Winkel zwischen den Abschnitten vorliegt und bei dem zweiten Durchströmungsquerschnitt ein zweiter Winkel. Diese beiden Winkel sind voneinander verschieden. Beispielsweise beträgt einer der Winkel bei entsprechend großem Durchströmungsquerschnitt, insbesondere bei maximal möglichem Durchströmungsquerschnitt 180°, sodass also die beiden Abschnitte miteinander fluchten, also in Verlängerung zueinander vorliegen.For example, each of the connecting elements has a first section at its intended kink and a second section at its intended kink. In the case of different flow cross-sections, these sections are now angled differently to one another. This means that there is a first angle between the sections in the case of the first throughflow cross section and a second angle in the case of the second throughflow cross section. These two angles are different from each other. For example, with a correspondingly large flow cross section, in particular with the maximum possible flow cross section, one of the angles is 180 °, so that the two sections are aligned with one another, that is, they are in extension of one another.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungselemente einstückig und/oder materialeinheitlich mit den Klappenelementen ausgestaltet sind. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde bereits hingewiesen. Als Material für die Verbindungselemente und die Klappenelemente ist das elastische Material vorgesehen, beispielsweise ein Elastomer, Gummi oder dergleichen.A further development of the invention provides that the connecting elements are designed in one piece and / or with the same material as the flap elements. Such a design has already been pointed out. The material used for the connecting elements and the flap elements is elastic material provided, for example an elastomer, rubber or the like.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Querschnittsverstellelement den gesamten Querschnitt des jeweiligen Strömungskanals übergreift. Dies ist insbesondere der Fall, falls das Querschnittsverstellelement sich auf der Seite des Strömungseinlasses oder Seite des Strömungsauslasses an denjenigen Strömungskanal anschließt. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass das Querschnittsverstellelement in dem Strömungskanal angeordnet ist. Insbesondere in diesem Fall ist es vorgesehen, dass das Querschnittsverstellelement den gesamten Querschnitt des jeweiligen Strömungskanals umgreift.Another embodiment of the invention provides that the cross-section adjustment element overlaps the entire cross-section of the respective flow channel. This is particularly the case if the cross-section adjustment element adjoins that flow channel on the side of the flow inlet or side of the flow outlet. Alternatively, it can of course be provided that the cross-section adjustment element is arranged in the flow channel. In this case, in particular, it is provided that the cross-section adjustment element encompasses the entire cross-section of the respective flow channel.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strömungskanäle im Querschnitt gesehen rechteckig sind. Die Rechteckform wird realisiert, indem jeder der Strömungskanäle im Querschnitt gesehen von wenigstens vier Rändern eingefasst ist, wobei jeweils zwei der Ränder parallel zueinander angeordnet sind und auf den jeweils anderen beiden senkrecht stehen beziehungsweise mit diesen einen rechten Winkel einschließen. Die Ränder können dabei voneinander beabstandet sein. Es ist also nicht notwendig, dass zueinander angewinkelte Ränder, insbesondere senkrecht aufeinander stehende Ränder, unmittelbar aufeinander stoßen. Vielmehr können diese beabstandet voneinander vorliegen und beispielsweise über einen Bogen, beispielsweise einen Rundbogen beziehungsweise Kreisbogen, miteinander verbunden sein. Die zueinander angewinkelten Ränder des Strömungskanals können unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Alternativ können sie auch dieselben Abmessungen aufweisen, sodass der Strömungskanal im Querschnitt quadratisch ist. Selbstverständlich sind auch andere geometrische Ausgestaltungen der Strömungskanäle realisierbar. Beispielsweise sind die Strömungskanäle im Querschnitt gesehen rund, oval oder mehreckig.Another embodiment of the invention provides that the flow channels are rectangular when viewed in cross section. The rectangular shape is realized in that each of the flow channels is bordered by at least four edges, seen in cross section, two of the edges being arranged parallel to one another and being perpendicular to the other two or enclosing a right angle with them. The edges can be spaced from one another. It is therefore not necessary for edges that are angled to one another, in particular edges that are perpendicular to one another, to come into direct contact with one another. Rather, they can be present at a distance from one another and, for example, be connected to one another via an arc, for example a round arc or circular arc. The edges of the flow channel which are angled towards one another can have different dimensions. Alternatively, they can also have the same dimensions, so that the flow channel is square in cross section. Of course, other geometric configurations of the flow channels can also be implemented. For example, when viewed in cross section, the flow channels are round, oval or polygonal.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest einem weiteren der Strömungskanäle ein weiteres Querschnittsverstellelement zur Einstellung des Durchströmungsquerschnitts zugeordnet ist, welches ebenfalls als elastische Düse vorliegt und eine Elastizität aufweist, die von der Elastizität der das Querschnittsverstellelement bildenden Düse verschieden ist. In anderen Worten weist der Wärmeübertrager mehrere Querschnittsverstellelemente, nämlich zumindest das mindestens eine Querschnittsverstellelement und das wenigstens eine weitere Querschnittsverstellelement auf.According to the invention it is provided that at least one further of the flow channels is assigned a further cross-sectional adjustment element for setting the flow cross-section, which is also present as an elastic nozzle and has an elasticity that is different from the elasticity of the nozzle forming the cross-sectional adjustment element. In other words, the heat exchanger has a plurality of cross-sectional adjustment elements, namely at least the at least one cross-sectional adjustment element and the at least one further cross-sectional adjustment element.
Zumindest einige der mehreren Querschnittsverstellelemente weisen vorzugsweise voneinander verschiedene Elastizitäten auf, sodass sie bei derselben Druckdifferenz unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte einstellen. Es kann also vorgesehen sein, dass bei der ersten Druckdifferenz das Querschnittsverstellelement bereits einen Durchströmungsquerschnitt von größer als null einstellt, während das weitere Querschnittsverstellelement den weiteren Strömungskanal vollständig verschließt, also einen Durchströmungsquerschnitt von null aufweist.At least some of the plurality of cross-sectional adjustment elements preferably have elasticities that differ from one another, so that they set different flow cross-sections with the same pressure difference. It can therefore be provided that at the first pressure difference the cross-section adjustment element already sets a flow cross-section of greater than zero, while the further cross-section adjustment element completely closes the further flow channel, i.e. has a flow cross-section of zero.
Liegt eine Vielzahl von Querschnittsverstellelementen vor, so weisen zueinander unmittelbar benachbarte Querschnittsverstellelemente vorzugsweise voneinander verschiedene Elastizitäten auf. Insbesondere nimmt die Elastizität ausgehend von einem der Querschnittsverstellelemente in eine bestimmte Richtung stetig ab. Besonders bevorzugt ist es hierbei vorgesehen, dass die Querschnittsverstellelemente symmetrisch angeordnet sind. Ein mittig angeordnetes Querschnittsverstellelement weist also eine bestimmte Elastizität auf. An dieses Querschnittsverstellelement schließen sich beidseitig jeweils ein Querschnittsverstellelement, insbesondere jeweils mehrere Querschnittsverstellelemente an. Die Elastizität dieser anschließenden Querschnittsverstellelemente nimmt ausgehend von der Elastizität des mittig angeordneten Querschnittsverstellelements stetig zu oder ab.If there is a multiplicity of cross-sectional adjustment elements, cross-sectional adjustment elements that are directly adjacent to one another preferably have elasticities that differ from one another. In particular, the elasticity decreases steadily in a certain direction starting from one of the cross-section adjustment elements. It is particularly preferred here that the cross-section adjustment elements are arranged symmetrically. A centrally arranged cross-section adjustment element therefore has a certain elasticity. This cross-sectional adjustment element is adjoined on both sides by a cross-sectional adjustment element, in particular a plurality of cross-sectional adjustment elements. The elasticity of these adjoining cross-sectional adjustment elements increases or decreases continuously based on the elasticity of the centrally arranged cross-sectional adjustment element.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt
-
1 eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Wärmeübertragers, sowie -
2-6 Querschnittsverstellelemente des Wärmeübertragers bei unterschiedlichen Druckdifferenzen.
-
1 a schematic representation of a region of a heat exchanger, as well as -
2-6 Cross-section adjustment elements of the heat exchanger at different pressure differences.
Die
Der Strömungseinlass und der Strömungsauslass
Die Strömungskanäle
Wenigstens einem der Strömungskanäle
Jedes der Querschnittsverstellelemente
Das Querschnittsverstellelement weist parallel zueinander verlaufende Klappenelemente
Die hier dargestellten mehreren Querschnittsverstellelemente
Die Funktionsweise des Wärmeübertragers
Ausgehend von dem in der
Es ist zu erkennen, dass sich zunächst die äußeren Querschnittsverstellelemente
Mit einer derartigen Ausgestaltung des Wärmeübertragers
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