-
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeübertragungseinrichtung, ein Fahrzeug umfassend eine Wärmeübertragungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmeübertragungseinrichtung.
-
Zur Wärmeübertragung von einem Substrat auf ein Medium (Fluid) werden im Stand der Technik mitunter Rippen oder Pins (bzw. sog. Pin-Fins) eingesetzt. Bei beiden Lösungen wird jedoch die Wärmeübertragung als verbesserungswürdig angesehen.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Wärmeübertragungseinrichtung vorzuschlagen, die sich durch eine besonders effektive Wärmeübertragung auf ein Fluid bzw. von einem Fluid auszeichnet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine Wärmeübertragungseinrichtung, ein Fahrzeug, umfassend eine Wärmeübertragungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmeübertragungseinrichtung vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine, insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug (beispielsweise Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ggf. auch Wasserfahrzeug oder Flugzeug oder Hubschrauber), wobei die Wärmeübertragungseinrichtung ein Volumen zur Aufnahme und Durchleitung eines Fluides, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, mindestens einen Fluideingang und mindestens einen Fluidausgang derart, dass ein Fluid über den Fluideingang in das Volumen einströmbar ist und über den Fluidausgang ausströmbar ist, wobei in dem Volumen mindestens eine Rippe sowie mindestens ein Pin (jeweils für eine verbesserte bzw. erhöhte Wärmeübertragung) vorgesehen sind, umfasst.
-
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, dass innerhalb einer Wärmeübertragungseinrichtung sowohl mindestens eine Rippe als auch mindestens ein Pin (bzw. Pin-Fin) zum Einsatz kommt. Dabei wurde erkannt, dass Rippen das Medium (Fluid) entlang ihrer relativ großen Oberfläche führen, was grundsätzlich positiv für einen effektiven Wärmeübergang ist. Andererseits können hier Grenzschichten entstehen, wodurch der Wärmeübergang wiederum begrenzt wird. Weiterhin wurde berücksichtigt, dass Pins bzw. Pin-Fins (je nach Positionierung) eine Turbulenz einbringen können und somit Grenzschichten aufbrechen können. Bei derartigen Pins bzw. Pin-Fins ist jedoch die strömungsabgewandte Seite nicht in vollem Umfang an der Wärmeübertragung beteiligt. Durch die Kombination beider Systeme lässt sich zum einen verbesserte Wärmeübertragung aufgrund der großen Oberfläche der Rippen und zum anderen auch aufgrund der Turbulenzerzeugung der Pin (-Fins) erzeugen. Der Wärmetransfer kann insbesondere durch Aufbrechen von laminaren Grenzschichten mittels turbulenzerzeugender Strukturen verbessert werden. Bei entsprechender Positionierung der Pin (-Fins) in einem Angussbereich (beispielsweise in einem Spritzgießverfahren) können (ggf. vergrößerte) Pin-Fins im Rahmen eines fertigungsgerechten Designs ausgebildet werden. Insgesamt kann auf einfache Art und Weise eine effektive Wärmeübertragungseinrichtung realisiert werden.
-
Vorzugsweise ragt in das Volumen mindestens eine weitere, vorzugsweise längliche und/oder fluidstromverteilende, Erhebung, vorzugswiese Sicke und/oder Einprägung, insbesondere eines Gehäuseteils, vorzugsweise eines Deckelelementes, hinein. Über eine längliche Erhebung bzw. Sicke (insbesondere im Deckel) kann eine (vertikale) Turbulenz eingebracht werden (ggf. bei gleichzeitiger Erhöhung der Steifigkeit des Gehäuseteils bzw. Deckels). Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine einfach herstellbare Wärmeübertragungseinrichtung realisiert werden. Es können mindestens zwei oder mindestens vier oder mindestens acht derartige längliche Erhebungen bzw. Sicken vorgesehen sein. Mindestens eine (oder mehrere oder alle) längliche(n) Erhebung(en) bzw. Sicke(n) kann/können zumindest im Wesentlichen quer zu einer (Haupt-) Strömungsrichtung orientiert sein. Im Wesentlichen quer bedeutet hier vorzugsweise in einem Winkel von kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 10° gegenüber der (Haupt-) Strömungsrichtung des Fluids (im Betrieb). Die jeweilige Sicke ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie nach innen ragt.
-
Unter einer Sicke ist vorzugsweise eine rinnenförmige Vertiefung in einer Wandung (z. B. eines Gehäuseteils, insbesondere Deckels) zu verstehen, deren Boden vorzugsweise nach innen weist. Anstelle einer Sicke wäre es auch vorstellbar, dass generell mindestens eine (langgestreckte) Erhöhungen bzw. Erhebung an einer Innenwandung (bzw. einer das Volumen zumindest mitdefinierenden Wand) vorgesehen ist.
-
Die Sicke bzw. langgestreckte Erhöhung (längliche Erhebung) kann beispielsweise gerade verlaufen und/oder im Querschnitt bogenartig bzw. kreissegmentförmig ausgebildet sein.
-
Die mindestens eine fluidstromverteilende Erhebung (Einprägung) kann derart konfiguriert sein, dass sie eine Verteilung des Fluidstroms (Volumenstroms), insbesondere im Eintrittsbereich, ermöglicht (vorzugsweise auf homogene Art und Weise). Dazu kann die fluidstromverteilende bzw. Einprägung (ähnlich wie die Sicke bzw. längliche Erhebung) in das Volumen hineinragen. Konkret kann die fluidstromverteilende (Einprägung) eine erste Flanke aufweisen, die einem Flüssigkeitsdurchtritt (Flüssigkeitseingang oder Flüssigkeitsausgang) zugewandt ist und eine zweite Flanke, die diesem Flüssigkeitsdurchtritt abgewandt ist. Die erste Flanke ist vorzugsweise weniger steil als die zweite Flanke. Dadurch kann eine effektive Verteilung bzw. Zusammenführung des Volumenstromes erfolgen. Vorzugsweise sind mindestens oder genau zwei derartige fluidstromverteilende Erhebungen bzw. Einprägungen ausgebildet, insbesondere eine fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung benachbart zu dem Flüssigkeitseingang und eine fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung benachbart zum Flüssigkeitsausgang. Konkret kann eine derartige fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung zwischen Flüssigkeitseingang und der dem Flüssigkeitseingang nächsten Rippe (bzw. Reihe von Rippen) vorgesehen sein und/oder eine fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung zwischen Flüssigkeitsausgang und einer dem Flüssigkeitsausgang nächsten Rippe (bzw. Reihe von Rippen). Dadurch kann besonders effektiv das Fluid an den einzelnen Rippen (homogen) vorbeiströmen.
-
Unter einer Wärmeübertragungseinrichtung ist insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, die Wärme von einem Substrat auf ein Medium (Fluid) überträgt. Das Substrat kann passiv oder aktiv sein, wobei unter einer passiven Ausbildung zu verstehen ist, dass das Substrat selbst keine Wärmequelle (z. B. elektrische Heizeinrichtung, insbesondere Heizschicht) umfasst. Unter einer aktiven Ausbildung ist zu verstehen, dass das Substrat eine wärmeerzeugende Einrichtung (z. B. elektrische Heizeinrichtung, insbesondere elektrische Heizbeschichtung) umfasst oder eine derartige Einrichtung dem Substrat zugeordnet ist (ggf. dieses unmittelbar oder mittelbar physisch kontaktierend).
-
Gegebenenfalls ist auch vorstellbar, dass die Wärmeübertragungseinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist oder einen solchen umfasst, also konfiguriert ist, um Wärme von einem Fluid (-strom) auf einen weiteren Fluid (-strom) zu übertragen. Einer der (beiden) Fluidströme kann dann beispielsweise durch die Wärmeübertragungseinrichtung hindurchströmen.
-
Vorzugsweise ist die Wärmeübertragungseinrichtung als Baugruppe, insbesondere definiert durch ein Gehäuse, ausgebildet. Die Wärmeübertragungseinrichtung ist vorzugsweise zumindest annähernd als Quader (insbesondere flacher Quader) ausgebildet, kann jedoch auch eine andere Form einnehmen, beispielsweise zylindrisch ausgebildet sein. Eine Höhe der Wärmeübertragungseinrichtung ist vorzugsweise kleiner oder gleich dem 0,5-fachen, weiter vorzugsweise dem kleiner gleich dem 0,2-fachen einer Länge und/oder Breite der Wärmeübertragungseinrichtung. Unter einer „Höhe“ muss nicht (kann aber) eine Ausdehnung in Richtung der Vertikalen gemeint sein. Im Allgemeinen soll unter „Höhe“ die Ausdehnung der Wärmeübertragungseinrichtung gemeint sein, die senkrecht zu einer Länge sowie einer Breite ist (wobei Länge und Breite größer sein sollen als die Höhe). Anstelle von einer „Höhe“ kann auch von einer „Dicke“ gesprochen werden.
-
Flüssigkeitseingang und Flüssigkeitsausgang können auf derselben Seite der Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet sein, ggf. aber auch auf verschiedenen Seiten (beispielsweise gegenüberliegend).
-
Die mindestens eine Rippe (ggf. mehrere oder alle Rippen) können aus Metall, insbesondere Aluminium und/oder einem Kunststoff ausgebildet sein. Der mindestens eine (insbesondere mehrere oder alle) Pin(s) können aus Metall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und/oder Kunststoff ausgebildet sein. Auch die Sicken (bzw. länglichen Erhebungen) und/oder fluidverteilenden Erhebungen (Einprägungen) können aus einem Metall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und/oder Kunststoff gefertigt sein. Gleiches gilt für die (insbesondere die Sicken bzw. Einprägungen ausbildenden) Gehäuseteile, wie insbesondere ein Deckelelement und/oder ein Gehäuse-Basisteil.
-
Die mindestens eine Rippe (ggf. mehrere oder alle Rippen) und/oder der mindestens eine Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) können ausschließlich auf einem Gehäuse-Basisteil angeordnet sein oder sowohl auf dem Gehäuse-Basisteil als auch an dem Deckel oder nur an dem Deckelelement.
-
Mindestens eine Sicke (längliche Erhebung) ist vorzugsweise mindestens einem Pin, weiter vorzugsweise einer Reihe von Pins, gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann besonders effektiv Wärme übertragen werden (durch Turbulenzeinbringung).
-
Mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle, besonders bevorzugt jedoch nur ein Teil von mehreren) Pins können so ausgebildet und angeordnet sein, dass ein Abstand zwischen ihrem jeweiligen Ende und einer Gehäuse-Innenwand verbleibt. Mindestens einer der (vorzugsweise mehreren, ggf. aller, besonders bevorzugt jedoch nur einige einer Vielzahl von) Pins kann so angeordnet und ausgebildet sein, dass ein (jeweiliges) Ende eine Gehäuse-Innenwand berührt (ohne fest mit dieser verbunden zu sein).
-
Vorzugsweise sind mindestens fünf, weiter vorzugsweise mindestens zehn, Rippen vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können mindestens fünf, vorzugsweise mindestens zehn, Pins vorgesehen sein.
-
Mindestens eine Rippe und mindestens ein Pin können miteinander (unmittelbar) verbunden sein, vorzugsweise stoffschlüssig, weiter vorzugsweise monolithisch. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Pin eine Mittenachse der Rippe schneiden (also innerhalb der Rippe liegen oder innerhalb einer gedachten Verlängerung der Rippe liegen). In einer konkreten Ausführungsform kann eine Mittenachse mindestens eines Pins die Mittenachse der Rippe schneiden. Unter einer Mittenachse der Rippe ist insbesondere eine Achse zu verstehen, die in einer Ansicht von oben mittig durch die Rippe verläuft und ggf. in einer Ebene liegt, die durch eine Grundfläche der Rippe definiert wird. Unter einer Mittenachse des jeweiligen Pins ist insbesondere eine Achse zu verstehen, die in Richtung der Erstreckung des Pins verläuft (also beispielsweise bei einem zylinderförmigen Pin, die Zylinderachse).
-
Mindestens ein Pin kann zwischen Mittenachse zweier, insbesondere parallel verlaufender Rippen, angeordnet sein. Dadurch kann besonders effektiv Turbulenz eingebracht werden, da das Fluid, das zwischen den (insbesondere parallel) verlaufenden Rippen vergleichsweise laminar strömt, auf den mindestens einen Pin prallt, so dass die laminare Strömung durchbrochen wird bzw. Turbulenz eingebracht wird. Damit kann der Wärmeübertrag verbessert werden.
-
Mindestens eine Rippe kann gerade verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Rippe (zumindest abschnittsweise) gebogen verlaufen. In konkreten Ausführungsformen können Rippen ausgebildet sein, die eine Umlenkung des Fluidstroms bewirken, beispielsweise um mindestens 90°, vorzugsweise mindestens 120°, ggf. (zumindest annähernd) 180°. Derartige Rippen können beispielsweise U-förmig oder V-förmig ausgebildet sein.
-
Besonders bevorzugt sind mehrere Rippen (beispielsweise mindestens drei oder mindestens sechs Rippen) in einer Reihe angeordnet. Es können eine, zwei oder mehrere derartiger Reihen ausgebildet sein.
-
In Ausführungsformen wechseln sich Gruppen G1 (insbesondere Reihen) von Rippen mit Gruppen G2 (insbesondere Reihen) von Pins ab und zwar mindestens einmal (d.h. mindestens G1-G2), vorzugsweise mindestens zweimal (d.h. mindestens G1-G2-G1), weiter vorzugsweise mindestens dreimal (d.h. mindestens G1-G2-G1-G2), weiter vorzugsweise mindestens oder genau viermal (d.h. mindestens oder genau G1-G2-G1-G2-G1), beispielsweise indem zunächst, vom Fluideingang betrachtet, eine Gruppe von Rippen ausgebildet ist, dann eine Gruppe von Pins, dann wiederum eine Gruppe von Rippen, dann wiederum eine Gruppe von Pins und dann nochmals eine Gruppe von Rippen, was nicht ausschließen soll, dass in der jeweiligen Gruppe von Pins bzw. Rippen auch, zumindest vereinzelt, Rippen bzw. Pins angeordnet sind, diese sollen jedoch dann vorzugsweise anzahlmäßig deutlich geringer ausfallen (beispielsweise zahlenmäßig maximal 50 %, vorzugsweise maximal 20 % der Anzahl der jeweiligen anderen Struktur ausbilden).
-
Mindestens zwei Rippen können eine unterschiedliche Dimensionierung, beispielsweise unterschiedliche Länge und/oder Breite und/oder Höhe aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können mindestens zwei Pins eine unterschiedliche Dimensionierung, beispielsweise einen unterschiedlichen Durchmesser und/oder eine unterschiedliche Höhe, aufweisen. Dadurch kann ein effektiver Wärmeübertrag ermöglicht werden.
-
Mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) kann (können) einen runden Querschnitt aufweisen, beispielsweise kann mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) eine zylinderförmige Form (stiftartig) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) einen rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt aufweisen (ggf. als Quader ausgebildet sein).
-
Im Allgemeinen ist ein maximaler Durchmesser eines Querschnitts des (jeweiligen) Pins nicht größer als das 2-fache, vorzugsweise 1,5-fache, noch weiter vorzugsweise 1,2-fache eines Durchmessers des Pins senkrecht zu diesem maximalen Durchmesser. Mit anderen Worten sind die Pins also vorzugsweise vergleichsweise kompakt (hinsichtlich ihres Querschnitts) bzw. nicht-länglich.
-
Die (jeweilige) Rippe ist vorzugsweise mindestens 2-mal, vorzugsweise mindestens 4-mal, noch weiter vorzugsweise mindestens 10-mal so lang wie hoch und/oder mindestens 10-, vorzugsweise mindestens 20-mal so lang wie breit. Weiterhin ist die (jeweilige) Rippe vorzugsweise mindestens 1,5-mal, vorzugsweise 2,5-mal, weiter vorzugsweise mindestens 4-mal so hoch wie breit. Eine Breite (Dicke) der Rippe ist vorzugsweise konstant, kann jedoch auch variieren (wenn Letzteres der Fall ist, kann beim Vergleich mit Höhe oder Länge die maximale Dicke herangezogen werden). Auch die Höhe der Rippe ist vorzugsweise konstant, kann aber auch variieren (wobei bei einem Vergleich mit anderen Ausdehnungen vorzugsweise die maximale Höhe relevant ist). Zuletzt ist auch die Länge der (jeweiligen) Rippe vorzugsweise konstant (ggf. variabel, beispielsweise, wenn die Rippe an einem oder beiden Enden eine ansteigende Flanke aufweist; auch dann soll aber vorzugsweise wieder die maximale Länge bei einem Vergleich mit anderen Ausdehnungen herangezogen werden).
-
Mindestens ein Pin (ggf. alle oder mehrere Pins) können einen runden Querschnitt (senkrecht zu einer Längserstreckung) aufweisen. Mindestens ein Pin (oder mehrere oder alle Pins) können einen vieleckigen, beispielsweise rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt (senkrecht auf eine Längserstreckung) aufweisen.
-
Es können mehrere (beispielsweise mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens fünf) Pins in einer Linie (in einer Reihe) angeordnet sein. Eine derartige Reihe erstreckt sich vorzugsweise zu einer (Haupt-) Strömungsrichtung.
-
Mindestens eine (oder mehrere oder alle) Rippen sind vorzugsweise parallel zu einer (Haupt-) Strömungsrichtung angeordnet, zumindest im Wesentlichen. Unter einer zumindest im Wesentlichen parallelen Anordnung soll eine Anordnung verstanden werden, bei der ein Winkel gegenüber der (Haupt-) Strömungsrichtung maximal 30°, vorzugsweise maximal 10° beträgt.
-
Mindestens eine Rippe und/oder mindestens ein Pin (oder ggf. mehrere oder alle Rippen/Pins) können an einem Gehäuseteil angeordnet, insbesondere an dem Gehäuseteil integral angeformt sein.
-
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmeübertragungseinrichtung der obigen Art, wobei mindestens eine (oder mehrere oder alle) Rippe(n) und/oder mindestens ein (oder mehrere oder alle) Pin(s) und/oder mindestens eine (oder mehrere oder alle) länglichen und/oder fluidstromverteilenden Erhebungen, insbesondere Sicke(n) und/oder Einprägung(en), aus einem Gehäuseteil-Rohling (durch Umformen) ausgeformt werden. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine (oder mehrere oder alle) Rippe(n) und/oder mindestens ein (oder mehrere oder alle) Pin(s) und/oder mindestens eine (oder mehrere oder alle) länglichen und/oder fluidstromverteilenden Erhebungen, insbesondere Sicke(n) und/oder Einprägung(en), bei einer, insbesondere urformenden, Herstellung mindestens eines Gehäuseteils eingebracht werden. Bei einem urformenden Verfahren kann es sich beispielsweise um ein Guss-, insbesondere Spritzgussverfahren handeln. Weitere Verfahrensschritte ergeben sich aus der obigen Erläuterung der Wärmeübertragungseinrichtung sowie dem Nachfolgenden.
-
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug (z. B. Personen- oder Lastkraftwagen), umfassend eine Wärmeübertragungseinrichtung der obigen Art und/oder eine Wärmeübertragungseinrichtung, hergestellt nach dem obigen Verfahren.
-
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmeübertragungseinrichtung der obigen Art und/oder einer Wärmeübertragungseinrichtung hergestellt nach dem obigen Verfahren oder eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, der obigen Art, wobei das Fluid (z. B. eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser) durch den Fluideingang ausströmt und aus dem Fluidausgang mit einer anderen (erhöhten oder erniedrigten) Temperatur ausströmt.
-
Insgesamt wird erfindungsgemäß durch die Kombination der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme (Rippen bzw. Pins) zum einen eine verbesserte Wärmeübertragung aufgrund einer vergrößerten Oberfläche der Rippen als auch eine effektive Turbulenzerzeugung der Pin (-Fins) realisiert. Die Turbulenzerzeugung kann durch Sicken des Deckels (Deckelelements) weiter gesteigert werden. Zusätzlich bekommt das Gesamtsystem (die Wärmeübertragungseinrichtung) mehr Steifigkeit.
-
Gegebenenfalls im Deckel entsprechend vorgesehene Prägungen können einen Volumenstrom in einem Eintrittsbereich (und/oder Austrittsbereich) homogen auf die Kanäle verteilen (bzw. entsprechend zusammenführen).
-
Durch entsprechende Positionierung der Pin (-Fins) kann weiterhin ein für das Fertigungsverfahren optimiertes Design (insbesondere in Bezug auf einen Angussteil bzw. die Möglichkeit einzelner vergrößerter Pin-Fins zur Platzierung von Auswerfern) erreicht werden.
-
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen:
- 1 ein Gehäuse-Basisteil der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung in einer Schrägansicht mit Fluidanschlüssen;
- 2 ein Deckelelement zum Basiselement gemäß 1 in einer Schrägansicht;
- 3 einen Schnitt eines Ausschnittes einer zusammengebauten Wärmeübertragungseinrichtung;
- 4 das Deckelelement gemäß 2 in einer Ansicht von außen, mit Fluidanschlüssen; und
- 5 das Deckelelement gemäß 4 ohne Fluidanschlüsse.
-
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
-
1-5 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung. Diese umfasst ein (Gehäuse-) Basisteil 10 (siehe 1) sowie ein Deckelelement 11 (siehe 2). In 2 ist eine nach innen gewandte Innenseite 12 des Deckelelementes 11 erkennbar. Eine entsprechende Außenseite 13 ist in 4 und 5 sichtbar. Zwischen Basisteil 10 und Deckelelement 11 befindet sich ein Volumen 14 (siehe 3) zur Aufnahme und Durchleitung eines Fluides von einem ersten Fluidanschluss (Fluideingang) 15 zu einem zweiten Fluidanschluss (Fluidausgang 16) (siehe 1, Fluideingang und Fluidausgang können auch vertauscht bzw. vertauschbar sein).
-
Vorzugsweise am Basisteil 10 ist eine Vielzahl von Rippen 17a, 17b, 17c, 17d und 17e sowie eine Vielzahl von Pins 19a, 19b, 19c, 19d, 19e und 19f vorgesehen.
-
Die Rippen 17a verlaufen geradeaus (in Haupt-Strömungsrichtung) und sind in einer Reihe angeordnet (wobei sich die Reihe quer zu einer Haupt-Strömungsrichtung, gemäß Pfeil 18 erstreckt). Weiterhin sind die Rippen 17a gleich lang. Analog sind die Rippen 17e ausgebildet (insbesondere spiegelbildlich).
-
Stromabwärts der Rippen 17a schließt sich eine Vielzahl von Pins 19a, 19b an, wobei die Pins 19b vorzugsweise größer (und breiter) als die Pins 19a sind.
-
An diese Pins 19a, 19b schließen sich dann die Rippen 17b (gerade verlaufend) und 17c (U-förmig) an. Ein Startpunkt der Rippen 17b, 17c ist auf einer Höhe (gegenüber der Haupt-Strömungsrichtung). Weiter außen liegende Rippen der Mehrzahl von Rippen 17b sind länger ausgebildet als weiter innen liegende Rippen. Weiter außen liegende Rippen 17c sind länger als weiter innen liegende Rippen 17c (bzw. weisen eine vergrößerte U-Form auf).
-
An die Rippen 17b wiederum schließen sich (strömungsmäßig) Pins 19c, 19d an. Die Pins 19d sind vorzugsweise größer (und breiter) als die Pins 19c.
-
Den Pins 19c, 19d wiederum schließen sich die Rippen 17d an (die analog bzw. spiegelsymmetrisch zu den Rippen 17b angeordnet und ausgebildet sind).
-
An die Rippen 17d und 17c schließen sich Pins 19e, 19f an, wobei die Pins 19f vorzugsweise größer (und breiter) ausgebildet sind als die Pins 19e.
-
Die (U-förmigen) Rippen 17c befinden sich innerhalb der Pins 19c, 19d bzw. der Rippen 17b, 17d. Die Pins 19a-19f bilden eine Vielzahl von sich quer (und teilweise auch parallel) zur Haupt-Strömungsrichtung erstreckenden Reihen. Insbesondere sind mehrere derartiger (sich quer erstreckender) Reihen zwischen den Rippen 17a, einerseits und 17b, 17c andererseits (und analog zwischen den Rippen 17c, 17d, einerseits, und den Rippen 17e andererseits) vorgesehen.
-
Einzelne der Pins 19a, 19b, 19e, 19f sind vorzugsweise so angeordnet, dass ein Fluid, das in Zwischenräumen zwischen einzelnen Rippen (stromabwärts) anströmt, auf die entsprechenden Pins prallt. Ein Mittelpunkt bzw. eine Mittenlinie der jeweiligen Pins 19a, 19b, 19e, 19f ist also vorzugsweise so angeordnet, dass er/sie zwischen gedachten Verlängerungslinien der angrenzenden Rippen liegen. Dadurch kann effektiv eine laminare Strömung aufgebrochen werden.
-
In den 2-5 sind weiterhin Einprägungen 20 sowie Sicken 21 erkennbar. In 3 ist weiterhin erkennbar, dass zumindest einige der Sicken 21 (die im Deckelelement 11 ausgebildet sind) entsprechenden Pins gegenüberliegen. Die Sicken 21 können (zumindest im Bereich der Pins 19a, 19b; 19e, 19f) quer zu einer Haupt-Strömungsrichtung angeordnet sein (ggf. auch abschnittsweise, zumindest im Bereich der Pins 19c, 19d) parallel zu einer Haupt-Strömungsrichtung. Durch die Sicken 21 kann die Turbulenzerzeugung weiter gesteigert werden. Zusätzlich kann eine verbesserte Steifigkeit erreicht werden. Durch eine einfache Maßnahme werden also mehrere Funktionalitäten realisiert.
-
Die Einprägungen 20 sind (jeweils) zwischen den ersten Rippen 17a und den letzten Rippen 17e (bezogen auf die Strömungsrichtung, die jedoch auch umgekehrt sein kann) und dem entsprechenden Fluidanschluss 15 bzw. 16 angeordnet und weisen eine steile Flanke 22 und eine weniger steile Flanke 23 auf. Die weniger steile Flanke 23 weist in Richtung des nächsten Fluidanschlusses 15 bzw. 16. Dadurch kann effektiv ein Volumenstrom im Eintrittsbereich (homogen) auf durch an die Rippen anschließende Kanäle verteilt werden bzw. im Austrittsbereich effektiv in Richtung Fluidausgang 16 strömen (wobei hier vorteilhafterweise „ein letztes Mal“ eine Turbulenz eingebracht wird, durch eine vergleichsweise steile Ausbildung der entsprechenden Flanke).
-
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
-
Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass jeweils die Ausbildung und Anordnung der Rippen 17a, 17b, 17c, 17d bzw. 17e (jeweils für sich und in Bezug auf ihre Anordnung gegenüber weiteren Komponenten) vorteilhaft so, wie in den Figuren dargestellt, ausgebildet sein können. In diesem Zusammenhang muss es aber nicht zwingend so sein, dass dann auch die anderen Rippen/Pins, wie in den Figuren dargestellt, ausgebildet werden. Dasselbe gilt für die Pins 19a, 19b, 19c, 19d, 19e bzw. 19f.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Basisteil
- 11
- Deckelelement
- 12
- Innenseite
- 13
- Außenseite
- 14
- Volumen
- 15
- Fluideingang
- 16
- Fluidausgang
- 17a-17e
- Rippe
- 18
- Pfeil
- 19a-19f
- Pin
- 20
- Einprägung
- 21
- Sicke
- 22
- Steile Flanke
- 23
- Weniger steile Flanke
