DE102022209843A1

DE102022209843A1 - Berieselungssystem

Info

Publication number: DE102022209843A1
Application number: DE102022209843.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Andritter; Richard Brümmer; Klaus Hassdenteufel; Gunther HENTSCHEL; Thomas Strauss
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-09-19
Filing date: 2022-09-19
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Berieselungssystem (1), das wenigstens ein Berieselungsrohr (3) mit mehreren Öffnungen (6) und wenigstens einen länglichen Verteiler (2) aufweist. Das Berieselungsrohr (3) ist mit dem Verteiler (2) festverbunden und über eine Verteilungsöffnung (4) fluidisch verbunden.Erfindungsgemäß ist an der jeweiligen Verteilungsöffnung (4) eine Drossel (5) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Berieselungssystem zum Berieseln eines Wärmeübertragers eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Fluid nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Grundsätzlich muss in einem Fahrzeug die Temperatur des Kühlmittels für die Motorkühlung in einem vordefinierten Bereich gehalten werden. Dazu wird das Kühlmittel üblicherweise in einem Luft-Kühlmittel-Kühler mit Umgebungsluft gekühlt. Eine Verbesserung der Kühlung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So ist aus DE 196 37 926 A1 beispielweise ein Berieselungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Dabei wird eine Kühlflüssigkeit auf den Luft-Kühlmittel-Kühler gesprüht und durch die darauffolgende Verdunstung der Kühlflüssigkeit eine zusätzliche Kühlung des Kühlmittels in dem Luft-Kühlmittelkühler erreicht. Nachteiligerweise kann die Effizienz der Verdunstungskühlung bei einer inhomogenen und ungleichmäßigen Beaufschlagung des Luft-Kühlmittel-Kühlers sinken. In einem Brennstoffzellenfahrzeug muss die Temperatur des Kühlmittels im Vergleich zum herkömmlichen Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor niedriger und in einem engeren Bereich gehalten werden, da auch bei einer geringfügigen Überschreitung der Maximaltemperatur des Kühlmittels mit schwerwiegenden Schäden der Brennstoffzelle zu rechnen ist. Wird in dem Berieselungssystem die Kühlflüssigkeit ungleichmäßig oder inhomogen verteilt, so kann das schwere Schäden der Brennstoffzelle verursachen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Berieselungssystem der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Berieselungssystem Drosseln zu verwenden und dadurch eine ungleichmäßige Verteilung aufgrund des hydrostatischen Drucks zu reduzieren.
Das erfindungsgemäße Berieselungssystem ist zum Berieseln eines Wärmeübertragers eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Fluid vorgesehen bzw. ausgelegt. Das Berieselungssystem weist dabei wenigstens ein Berieselungsrohr und wenigstens einen länglichen Verteiler auf. Der jeweilige Verteiler ist zum Zuleiten des Fluids in das wenigstens eine Berieselungsrohr vorgesehen bzw. ausgelegt und das jeweilige Berieselungsrohr weist dabei mehrere Öffnungen zum Austreten des Fluids nach außen zu dem Wärmeübertrager auf. Das jeweilige Berieselungsrohr ist mit dem jeweiligen Verteiler festverbunden und über eine Verteilungsöffnung fluidisch verbunden. Erfindungsgemäß ist an der jeweiligen Verteilungsöffnung eine Drossel angeordnet.
Das jeweilige Berieselungsrohr ist mit dem Verteiler festverbunden und kann mit dem Verteiler beispielweise stoffschlüssig verbunden sein. So kann ein erstes Längsende des jeweiligen Berieselungsrohrs mit dem Verteiler festverbunden sein und ein zweites Längsende des jeweiligen Berieselungsrohrs verschlossen sein. Die jeweilige Verteilungsöffnung kann dabei durch eine Öffnung an dem ersten Längsende des jeweiligen Berieselungsrohrs geformt sein. Das jeweilige Berieselungsrohr kann quer - also nahe senkrecht - zu dem wenigstens einen Verteiler ausgerichtet sein. Insbesondere kann das jeweilige Berieselungsrohr unter einem Winkel von 90° oder unter einem Winkel kleiner 90° zu dem Verteiler ausgerichtet sein. Das jeweilige Berieselungsrohr kann zudem entlang seiner Längsmittelachse bzw. in Strömungsrichtung des Fluids gerade oder v-förmig sein. Grundsätzlich sind auch andere Formen des Berieselungsrohrs denkbar. Der Verteiler ist länglich ausgebildet und kann insbesondere durch ein Verteilerrohr abgebildet sein. Das jeweilige Berieselungsrohr und/oder der jeweilige Verteiler können insbesondere einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Das jeweilige Berieselungsrohr und/oder der jeweilige Verteiler können außerhalb der jeweiligen Drossel in Strömungsrichtung des Fluids einen konstanten oder abweichenden Querschnitt aufweisen.
Hier und weiter wird unter dem Begriff „Querschnitt“ stets der durchströmbare bzw. hydraulische Querschnitt des jeweiligen Elements quer zur Strömungsrichtung des Fluids in dem jeweiligen Element verstanden. Davon wird der Begriff „Profil“ unterschieden, der eine allgemeine Form des jeweiligen Elements quer zur Strömungsrichtung des Fluids in dem jeweiligen Element angibt. Unter dem Begriff „Strömungsrichtung“ ist stets die Strömungsrichtung des Fluids zu verstehen. Es versteht sich, dass die Strömungsrichtung des Fluids innerhalb abweichenden Elementen auch unterschiedlich ist. Der Begriff „Strömungsrichtung“ ist demnach stets auf die Strömungsrichtung des Fluids in dem aktuell beschriebenen Element bezogen.
In dem Berieselungssystem strömt das Fluid in den Verteiler und anschließend über die jeweilige Verteilungsöffnung in das jeweilige Berieselungsrohr ein. Das Fluid kann insbesondere eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, sein. Die jeweilige Drossel ist dabei an der jeweiligen Verteilungsöffnung angeordnet. Der Querschnitt der jeweiligen Drossel ist dabei kleiner als der Querschnitt des jeweiligen Berieselungsrohrs und des jeweiligen Verteilers. Beim Einströmen in das Berieselungsrohr über die Drossel wird demnach ein Druckabfall in dem Fluid erzeugt. Das Fluid strömt anschließend in dem jeweiligen Berieselungsrohr und über die mehreren Öffnungen aus dem jeweiligen Berieselungsrohr nach außen zu dem bzw. auf den Wärmeübertrager. Die Öffnungen können in dem jeweiligen Berieselungsrohr in Strömungsrichtung des Fluids nebeneinander mit einem Abstand zueinander ausgeformt sein. Der jeweilige Abstand zwischen den jeweiligen zueinander benachbarten Öffnungen kann dabei identisch und/oder unterschiedlich sein. An dem Wärmeübertrager kann das Fluid verdunsten und dadurch der Wärmeübertrager und ein in dem Wärmeübertrager strömende Kühlmittel gekühlt werden. Es versteht sich, dass das Berieselungssystem mehrere Verteiler und mehrere Berieselungsrohre aufweisen kann. Die möglichen Ausführungsformen des Berieselungssystems werden im Folgenden näher beschrieben.
Das Berieselungssystem ist in einer betriebsgerechten Einbaulage stets unter einem von 90° abweichenden Winkel - insbesondere parallel - zur Erdanziehungskraft ausgerichtet. Dabei können der jeweilige Verteiler unter einem von 90° abweichenden Winkel - insbesondere parallel - zur Erdanziehungskraft und das jeweilige Berieselungsrohr quer - also nahe senkrecht - zur Erdanziehungskraft ausgerichtet sein. Der jeweilige Verteiler ist demnach derart ausgerichtet, dass innerhalb des Verteilers der hydrostatische Druck vorliegt. Mit anderen Worten ist der Verteiler nicht senkrecht zur Erdanziehungskraft bzw. nicht geodätisch horizontal ausgerichtet, so dass in dem Fluid ein hydrostatischer Druck entstehen kann. Es versteht sich, dass eine „parallele“ und/oder „senkrechte“ Ausrichtung der Elemente zueinander auch geringfügige - beispielweise herstellungsbedingte oder toleranzbedingte - Abweichungen zu der „parallelen“ und „senkrechten“ Ausrichtung der Elemente aufweisen kann. An dem Verteiler können mehrere Berieselungsrohre bezüglich der Erdanziehungskraft übereinander bzw. in einer voneinander abweichenden geodätischen Höhe angeordnet sein. Die Zuführung des Fluids in den jeweiligen Verteiler kann beispielweise von unten erfolgen. Bei der betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems erzeugt die Erdanziehungskraft in dem jeweiligen Verteiler einen hydrostatischen Druck. Der erzeugte hydrostatische Druck kann sich dabei negativ auf die Verteilung des Fluids aus dem Verteiler in die einzelnen Berieselungsrohre auswirken. Die Drossel an der jeweiligen Verteilungsöffnung kann einen Druckabfall in dem Fluid erzeugen, wobei der Druckabfall sich mit dem hydrostatischen Druck in dem Verteiler überlagern kann. Dadurch kann der Anteil des hydrostatischen Drucks an dem Gesamtdruck in dem Berieselungssystem reduziert und sein Einfluss auf die Verteilung des Fluids in die einzelnen Berieselungsrohre verringert werden. Zudem kann dadurch in dem betriebsgerecht ausgerichteten Berieselungssystem auch der störende Einfluss von Querbeschleunigung und Querneigung des Brennstoffzellenfahrzeugs reduziert werden.
In dem erfindungsgemäßen Berieselungssystem kann vorteilhafterweise eine homogene und gleichmäßige Verteilung des Fluids auf dem Wärmeübertrager kostengünstig und einfach erreicht werden. Insbesondere können in dem Berieselungssystem störende Einflüsse des hydrostatischen Drucks sowie der Querbeschleunigung und der Querneigung vermindert werden. Die Erhöhung des Materialeinsatzes und des benötigten Bauraums im Vergleich zum herkömmlichen Berieselungssystem ist dabei minimal, so dass das Berieselungssystem auch in die herkömmlichen Berieselungssysteme integriert werden kann.
Bei einer möglichen Ausführungsform kann die jeweilige Drossel durch ein separates Stück gebildet und das separate Stück kann an der Verteilungsöffnung in dem Berieselungsrohr aufgenommen und festgelegt sein. Im dem separaten Stück kann wenigstens ein Drosselkanal geformt sein, wobei der Verteiler und das Berieselungsrohr ausschließlich über den wenigstens einen Drosselkanal miteinander fluidisch verbunden sind. Der Querschnitt der jeweiligen Drossel ist dann durch den Querschnitt des wenigstens einen Drosselkanals vorgegeben. Weist die Drossel mehrere Drosselkanäle auf, so ist der Querschnitt der jeweiligen Drossel durch die Summe der Querschnitte aller Drosselkanäle vorgegeben.
Insbesondere kann das separate Stück an einem dem jeweiligen Verteiler zugewandten Längsende des jeweiligen Berieselungsrohrs in dem letzten aufgenommen sein. Das separate Stück und das Berieselungsrohr können beispielweise jeweils ein kreisrundes oder anderes Profil aufweisen. Das separate Stück und das Berieselungsrohr können miteinander beispielweise kraftschlüssig oder stoffschlüssig verbunden - beispielweise miteinander verklebt - sein. Es versteht sich, dass das separate Stück mit seiner Außenfläche an einer Innenfläche des Berieselungsrohrs zumindest bereichsweise anliegt bzw. einer Innenfläche des Berieselungsrohrs zumindest bereichsweise anliegend folgt.
Denkbar ist beispielsweise die Drossel in Form einer sogenannten Poren-Drossel. Das separate Stück kann hier aus einem porösen Material geformt sein, wobei mehrere Drosselkanäle in dem Material geformt sind. Das Material kann ein ofenporiger Schaum aus Metall oder Kunststoff oder ein Faservlies sein.
Denkbar ist beispielweise die Drossel in Form einer sogenannten Segment-Drossel, wobei der wenigstens eine Drosselkanal in dem separaten Stück als ein in Strömungsrichtung des Fluids ausgerichteter Ausschnitt an einer Außenfläche des separaten Stücks geformt ist. Quer zur Strömungsrichtung des Fluids kann dann der wenigstens eine Drosselkanal bereichsweise durch eine Innenfläche des Berieselungsrohrs und bereichsweise durch eine Außenfläche des separaten Stücks im Bereich des Ausschnitts begrenzt sein. Weisen das Berieselungsrohr und das separate Stück quer zur Strömungsrichtung des Fluids jeweils ein kreisrundes Profil auf, so kann der wenigstens eine Drosselkanal durch einen sich in Strömungsrichtung erstreckenden Kreissegment-Ausschnitt in dem separaten Stück geformt sein.
Alternativ ist beispielweise die Drossel in Form einer sogenannten Loch-Drossel denkbar, wobei der wenigstens eine Drosselkanal durch eine in Strömungsrichtung des Fluids ausgerichtete Bohrung bzw. eine in Strömungsrichtung des Fluids durchgehende Öffnung in dem separaten Stück geformt ist. Der wenigstens eine Drosselkanal kann also vollständig in dem separaten Stück angeordnet sein. Quer zur Strömungsrichtung des Fluids kann also der wenigstens eine Drosselkanal vollständig durch das separate Stück begrenzt sein. Der wenigstens eine Drosselkanal kann beispielweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.
Alternativ ist beispielweise die Drossel in Form einer sogenannten Dübel-Drossel denkbar. Der Drosselkanal der Drossel kann dabei durch eine mittlere Teilbohrung, wenigstens eine axiale Teilrille und wenigstens eine radiale Verbindungsöffnung in dem separaten Stück geformt sein. Die Begriffe „axial“ und „radial“ und „umlaufend“ beziehen sich hier auf die Strömungsrichtung des Fluids in dem jeweiligen Berieselungsrohr. Die mittlere Teilbohrung kann dabei zu der jeweiligen Verteilungsöffnung geöffnet sein und quer zur Strömungsrichtung umlaufend nach außen geschlossen sein. Die jeweilige axiale Teilrille kann dabei zu den Öffnungen des jeweiligen Berieselungsrohrs geöffnet und zu der jeweiligen Verteilungsöffnung geschlossen sein. Die jeweilige radiale Verbindungsöffnung kann im Bereich der jeweiligen axialen Teilrille und der mittleren Teilbohrung geformt sein und das separate Stück im Bereich der jeweiligen axialen Teilrille durchdringen. Dadurch kann die jeweilige radiale Verbindungsöffnung die jeweilige axiale Teilrille mit der mittleren Teilbohrung fluidisch verbinden. Das separate Stück kann dabei in dem jeweiligen Berieselungsrohr an Innenwandung des Berieselungsrohrs anliegend und fluiddicht angeordnet sein. Dadurch kann die axiale Teilrille nach außen quer zur Strömungsrichtung geschlossen sein. Mit anderen Worten kann ein durch die axiale Teilrille gebildete Teil des Drosselkanals der Drossel auf der Außenseite dicht zu dem umhüllenden Berieselungsrohr hin abschließen. Das separate Stück kann beispielsweise einteilig oder mehrteilig sein. Ist das separate Stück mehrteilig aufgebaut, so kann der Drosselkanal aus der mittleren Teilöffnung, der axialen Rille und der Verbindungsöffnung besonders variabel gestaltet sein. So kann der Drosselkanal beispielweise eine zusätzliche Kammer oder einen Versatz aufweisen.
Alternativ ist beispielweise die Drossel in Form einer sogenannten mehrteiligen Loch-Drossel denkbar, wobei das separate Stück ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück aufweist. Dabei kann der jeweilige Drosselkanal in dem separaten Stück quer zur Strömungsrichtung des Fluids bereichsweise von dem ersten Teilstück und bereichsweise von dem zweiten Teilstück nach außen begrenzt sein. Mit anderen Worten kann der Drosselkanal zwischen den beiden Teilstücken geformt sein. Das mehrteilige separate Stück ermöglicht eine vielfältige Gestaltung des Drosselkanals. So kann der Drosselkanal beispielweise einen dreieckigen oder rechteckigen oder kammartigen Querschnitt aufweisen. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Querschnitte denkbar. Zudem ist es denkbar, dass der Drosselkanal wenigstens einen Drosselbereich und wenigstens einen Hohlraum aufweist. Der jeweilige Drosselbereich kann dabei einen kleineren Querschnitt als der jeweilige Hohlraum aufweisen. Der jeweilige Drosselbereich und der jeweilige Hohlraum können sich dabei in Strömungsrichtung des Fluids abwechseln. Dadurch kann der Drosselkanal in Strömungsrichtung des Fluids Querschnittssprünge aufweisen, die in dem Fluid einen erhöhten Druckverlust erzeugen können. Der Querschnitt des jeweiligen Drosselbereichs und des jeweiligen Hohlraums kann dabei sehr vielfältig ausgestaltet sein. So kann der jeweilige Drosselbereich und/oder der jeweilige Hohlraum beispielweise einen dreieckigen oder rechteckigen oder kammartigen Querschnitt aufweisen.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform kann die Drossel an dem Verteiler im Bereich der Verteilungsöffnung geformt sein. Dabei kann an dem Verteiler um die Drossel herum eine Aufnahme geformt sein und das Berieselungsrohr in der Aufnahme des Verteilers festgelegt sein. Die Drossel kann demnach die Form einer sogenannten Integral-Drossel aufweisen. Der Verteiler mit der Aufnahme und mit der Drossel kann beispielweise in einem Spritzguss gegossen werden und das separat geformte bzw. separat hergestellte Berieselungsrohr anschließend in der Aufnahme des Verteilers festgelegt sein. Die Drossel kann dabei die Verteilungsöffnung innerhalb der Aufnahme quer zur Strömungsrichtung des Fluids bereichsweise verschließen und dadurch wenigstens einen Drosselkanal formen. Der Drosselkanal weist dann einen kleineren durchströmbaren Querschnitt als das Berieselungsrohr an sich auf, so dass ein Druckabfall in dem Fluid erzeugt werden kann. Der Querschnitt des Drosselkanals kann dabei kreisrund oder rechteckig oder kreissegmentförmig sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Formen des Querschnitts denkbar.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform kann die Drossel an dem Berieselungsrohr im Bereich der Verteilungsöffnung geformt sein.
Bei dieser Ausführungsform ist beispielweise die Drossel in Form einer sogenannten Lippen-Drossel denkbar, wobei die Drossel durch eine Verengung des durchströmbaren Querschnitts des Berieselungsrohrs an seinem dem Verteiler zugewandten Längsende ausgebildet ist. Das Berieselungsrohr kann dazu an seinem Längsende derart verformt sein, dass der Querschnitt des Berieselungsrohrs reduziert wird. Der Querschnitt des Berieselungsrohrs an der Verengung kann beispielweise kreisrund oder oval sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Formen des Querschnitts denkbar.
Denkbar ist zudem die Drossel in Form einer sogenannten Kapillarrohr-Drossel, wobei die Drossel durch eine Verengung des durchströmbaren Querschnitts des Berieselungsrohrs an seinem Längsende und ein separates durchströmbares Rohr abgebildet ist. Dabei kann das Rohr in der Verengung des Berieselungsrohrs aufgenommen und festgelegt sein. Der durchströmbare Querschnitt des Rohrs ist dabei kleiner als der Querschnitt des Berieselungsrohrs außerhalb der Verengung. An der Verengung kann also das Berieselungsrohr das Rohr einfassen und von der Verengung entfernt einen ursprünglichen durchströmbaren Querschnitt aufweisen.
Das Berieselungssystem kann auch insgesamt auf abweichende Weise ausgebildet sein. Bei einer möglichen Ausführungsform des Berieselungssystems kann das Berieselungssystem einen einzigen Verteiler und mehrere quer - also nahe senkrecht - zu dem Verteiler ausgerichtete Berieselungsrohre aufweisen. Die Berieselungsrohre können dabei beidseitig an dem Verteiler und nebeneinander bzw. beabstandet zueinander entlang des Verteilers angeordnet sein. Die jeweiligen Berieselungsrohre und der Verteiler können in einer gemeinsamen Berieselungsebene liegen. Mit anderen Worten kann das Berieselungssystem flach ausgebildet sein. Die Berieselungsebene kann dann zu einer zu berieselnden Fläche des Wärmeübertragers des Brennstoffzellenfahrzeugs parallel und unmittelbar benachbart angeordnet sein.
Bei einer möglichen alternativen Ausführungsform des Berieselungssystems kann das Berieselungssystem zwei einander parallel angeordnete Verteiler und mehrere quer - also nahe senkrecht - zu den Verteilern ausgerichtete Berieselungsrohre aufweisen. Einige Berieselungsrohre können dann mit dem einen Verteiler und einige Berieselungsrohre können mit dem anderen Verteiler fluidisch verbunden sein. Die jeweiligen Berieselungsrohre können dabei entlang des jeweiligen Verteilers nebeneinander bzw. beabstandet zueinander angeordnet sein. Dabei können die Berieselungsrohre an den beiden Verteilern einander zugewandt angeordnet sein und sich in der Berieselungsebene entlang der jeweiligen Verteiler abwechseln. Mit anderen Worten können die Verteiler außenliegend und die Berieselungsrohre zwischen den beiden Verteilern angeordnet sein. Die Berieselungsrohre und die Verteiler können dabei in einer gemeinsamen Berieselungsebene liegen bzw. das Berieselungssystem kann flach ausgebildet sein.
Bei einer möglichen alternativen Ausführungsform kann das Berieselungssystem zwei zueinander parallel ausgerichtete Verteiler und mehrere quer zu den Verteilern ausgerichtete Berieselungsrohre aufweisen. Die Berieselungsrohre können dabei einseitig mit dem einen Verteiler und andersseitig mit dem anderen Verteiler fluidisch verbunden sein. Mit anderen Worten können die Verteiler außenliegend und die Berieselungsrohre zwischen den beiden Verteilern angeordnet sein. Die jeweiligen Berieselungsrohre sind dann beidseitig jeweils über die Verteilungsöffnung mit den jeweiligen Verteilern fluidisch verbunden, wobei an der jeweiligen Verteilungsöffnung jeweils die Drossel angeordnet ist. Die jeweiligen Berieselungsrohre sind dann entlang des jeweiligen Verteilers nebeneinander angeordnet, wobei die Berieselungsrohre und die Verteiler in einer gemeinsamen Berieselungsebene liegen bzw. das Berieselungssystem kann flach ausgebildet ist. Das jeweilige Berieselungsrohr kann dabei von den jeweiligen Verteilern beabstandet eine Trennstelle aufweisen, wobei die Trennstelle das jeweilige Berieselungsrohr zumindest teilweise in zwei voneinander fluidisch getrennte Rohrbereiche aufteilt. Das eine Rohrbereich ist also mit dem einen Verteiler und das andere Rohrbereich ist mit dem anderen Verteiler fluidisch verbunden. Die Rohrbereiche können dabei voneinander vollständig oder nur teilweise fluidisch getrennt sein. Die jeweilige Trennstelle kann dabei mittig oder außermittig in dem Berieselungsrohr ausgebildet sein und entsprechend können die beiden Rohrbereiche gleich oder unterschiedlich lang sein. Die Trennstelle kann beispielweise durch ein Zusammendrücken bzw. ein Quetschen des Berieselungsrohrs geformt sein. Liegt die Trennstelle außermittig, so ist dadurch beispielweise eine abwechselnd intermittierende Anordnung der Berieselungsrohre ermöglicht.
Unabhängig von den oben genannten Ausführungsformen des Berieselungssystems können das eine Längsende des Berieselungsrohrs mit dem jeweiligen zugeordneten Verteiler fluidisch verbunden und das andere Längsende des Berieselungsrohrs geschlossen sein. Zwischen jedem Berieselungsrohr und dem zugeordneten Verteiler kann jeweils die Verteilungsöffnung mit der Drossel geformt sein, so dass das Fluid in jedes Berieselungsrohr jeweils über die Drossel strömen kann.
Wie oben bereits erläutert, weist das jeweilige Berieselungsrohr mehrere Öffnungen zum Austreten des Fluids nach außen zu dem bzw. auf den Wärmeübertrager auf. Die Öffnungen können in dem jeweiligen Berieselungsrohr in Strömungsrichtung des Fluids nebeneinander mit einem Abstand ausgeformt sein. Über die jeweiligen Öffnungen tritt dann das Fluid in einem vordefinierten Volumen nach außen aus. Bezugnehmend auf die oben beschriebenen Ausführungsformen des Berieselungssystems kann aus der jeweiligen Öffnung ein Volumenstrom TVS austreten. Abhängig von der Anzahl m der Öffnungen in dem jeweiligen Berieselungsrohr kann dann aus dem jeweiligen Berieselungsrohr ein Volumenstrom EVS=m*TVS austreten. Abhängig von der Anzahl n der Berieselungsrohre in dem Berieselungssystem kann nun aus dem Berieselungssystem ein Gesamtvolumenstrom GSV=n*m*TVS austreten. Es versteht sich, dass diese Angaben ausschließlich in einem Idealfall gelten. Über den Abstand der Öffnungen und der Berieselungsrohre zueinander im Zusammenwirken mit den Drosseln kann die Verteilung des Fluids an dem Wärmeübertrager des Brennstoffzellenfahrzeugs homogenisiert und optimiert werden.
Vorteilhafterweise können die Öffnungen in dem Berieselungssystem innerhalb der Berieselungsebene in einem rechteckigen Raster angeordnet sein. Alternativ können die Öffnungen der benachbarten Rohre entlang der Strömungsrichtung um die Hälfte eines Abstandes zwischen den benachbarten Öffnungen eines Berieselungsrohrs versetzt sein. In diesem Fall kann eine weitere Steigerung einer homogenen Wasseraufbringung auf den Wärmeübertrager erreicht werden. Dabei kann der Abstand der einzelnen in der Berieselungsebene benachbarten Berieselungsrohre 30-90 mm und/oder der Abstand der an dem Berieselungsrohr benachbarten Öffnungen 25-120 mm und/oder die Anzahl der Öffnungen in dem Berieselungssystem zwischen 1-12 pro 100 cm² der Berieselungsebene betragen. Das jeweilige Berieselungsrohr kann außerhalb der Drossel einen Außendurchmesser gleich 2,5-7 mm, bevorzugt gleich 3-5,5 mm, und/oder die Drossel bzw. der Drosselkanal einen hydraulischen Durchmesser gleich 0,05-1,2 mm, bevorzugt 0,2 - 0,75 mm, aufweisen. Diese Durchmesser sind optimal bei einem für die Verdunstungskühlung notwendigen Wasservolumenstrom von 0-150 I/h. Die Öffnungen in dem jeweiligen Berieselungsrohr können gleich 0,3-0,6 sein. Der durchströmbare Querschnitt des Drosselkanals kann insbesondere größer als der Querschnitt durchströmbare der Öffnungen in dem Berieselungsrohr sein.
Bei einer möglichen Ausführungsform des Berieselungsrohrs kann das jeweilige Berieselungsrohr unter einem von 90° abweichenden Winkel zu dem Verteiler ausgerichtet sein. Vorzugsweise liegt hier die Abweichung des jeweiligen Berieselungsrohrs unter 10° von dem 90°-Winkel bzw. von der senkrechten Ausrichtung zu dem Verteiler, so das Berieselungsrohr weiterhin quer - also nahe senkrecht - zum Verteiler ausgerichtet ist. Dabei kann der Verteiler in einer betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems mit einem von 90° abweichenden Winkel - insbesondere parallel - zur Erdanziehungskraft ausgerichtet sein. Das jeweilige Berieselungsrohr kann dabei bezüglich der Erdanziehungskraft von dem Verteiler nach unten gerichtet sein bzw. in Bezug auf die geodätische Lage einen abfallenden Verlauf aufweisen. Bei einer alternativen möglichen Ausführungsform des Berieselungsrohrs kann das jeweilige Berieselungsrohr v-förmig sein. Auch hier liegt die Abweichung des jeweiligen Berieselungsrohrs von der senkrechten Ausrichtung zu dem Verteiler vorzugsweise unter 10°, so das Berieselungsrohr weiterhin quer - also nahe senkrecht - zum Verteiler ausgerichtet ist. Dabei kann in einer betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems der Verteiler mit einem von 90° abweichenden Winkel - insbesondere parallel - zur Erdanziehungskraft ausgerichtet sein. Das jeweilige Berieselungsrohr kann dann bezüglich der Erdanziehungskraft von dem Verteiler zuerst nach unten und dann nach oben gerichtet sein bzw. in Bezug auf die geodätische Lage zuerst einen abfallenden und dann einen ansteigenden Teilbereich aufweisen. Bei beiden Ausführungsformen des Berieselungsrohrs kann der Druckverlust in dem jeweiligen Berieselungsrohr kompensiert werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung mit einem Wärmeübertrager eines Brennstoffzellenfahrzeugs und einem oben beschriebenen Berieselungssystem. Das Berieselungssystem ist dabei an dem Wärmeübertrager stromaufwärts bezüglich eines den Wärmeübertrager durchströmenden Luftstroms und in einem Abstand angeordnet. Der Abstand des Berieselungssystems und insbesondere der Berieselungsrohre zu dem Wärmeübertrager kann insbesondere zwischen 2 mm und 10 mm liegen. Die Berieselungsrohre des Berieselungssystems können dabei parallel zu Rohren des Wärmeübertragers und mit den Öffnungen dem Wärmeübertrager zugewandt angeordnet sein. Dabei können die Öffnungen an den Berieselungsrohren von oben nach unten zwischen den einzelnen Rohren des Wärmeübertrager so versetzt sein, dass eine gleichmäßige Verteilung des Fluids an dem Wärmeübertrager erreicht ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Berieselungssystems in einer ersten Ausführungsform;
2 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems in der ersten Ausführungsform mit abweichend ausgeformten Berieselungsrohren;
3 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems in einer zweiten Ausführungsform;
4 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems in der zweiten Ausführungsform mit abweichend ausgeformten Berieselungsrohren;
5 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems in einer dritten Ausführungsform;
6 und 7 Schnittansichten des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an einer Drossel in einer ersten Ausführungsform;
8 und 9 Schnittansichten des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an der Drossel in der abweichenden ersten Ausführungsform;
10 und 11 Schnittansichten des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an der mehrteiligen Drossel in der abweichenden ersten Ausführungsform;
12 bis 14 Schnittansichten des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an einem Teilstück der mehrteiligen Drossel mit abweichenden Querschnitten;
15 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an der Drossel in der abweichenden ersten Ausführungsform;
16 und 17 eine Schnittansicht und eine Ansicht der Drossel in der abweichenden ersten Ausführungsform;
18 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an der Drossel in einer zweiten Ausführungsform;
19 und 20 Vorderansicht und Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an einer Drossel in einer dritten Ausführungsform;
21 und 22 Vorderansicht und Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems an einer Drossel in der abweichenden dritten Ausführungsform.

1 und 2 zeigen Ansichten eines erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in einer ersten Ausführungsform. Das Berieselungssystem 1 weist in der ersten Ausführungsform einen Verteiler 2 und mehrere Berieselungsrohre 3 auf. Der Verteiler 2 und die Berieselungsrohre 3 sind miteinander festverbunden und über Verteilungsöffnungen 4 fluidisch verbunden. An den jeweiligen Verteilungsöffnungen 4 sind Drosseln 5 angeordnet, wie im Folgenden anhand 6 bis 22 näher erläutert wird. Die Berieselungsrohre 3 sind beidseitig an dem Verteiler 2 und nebeneinander entlang des Verteilers 2 angeordnet. Dabei liegen die Berieselungsrohre 3 einander paarweise gegenüber. Die Berieselungsrohre 3 und der Verteiler 2 liegen in einer gemeinsamen Berieselungsebene BE und das Berieselungssystem 1 ist flach ausgebildet. In dem jeweiligen Berieselungsrohr 3 sind mehrere Öffnungen 6 geformt, die entlang des Berieselungsrohrs 3 zueinander beabstandet und nebeneinander ausgeformt sind.
Das Berieselungssystem 1 ist dabei zum Berieseln eines Wärmeübertragers eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Fluid F ausgelegt. Das Fluid F wird dabei über den Verteiler 2 zu den Berieselungsrohren 3 geleitet und tritt über die Öffnungen 6 nach außen aus. Die Berieselungsebene BE kann dabei parallel zu einer zu berieselnden Fläche des Wärmeübertragers angeordnet sein, so dass das Fluid F aus den Öffnungen 6 auf die zu berieselnde Fläche des Wärmeübertragers trifft. Durch die Verdunstung des Fluids F an der zu berieselnden Fläche des Wärmeübertragers kann diese und dadurch das in dem Wärmeübertrager strömende Kühlmittel zusätzlich gekühlt werden. Die Strömung des Fluids F ist hier und weiter mit Pfeilen angedeutet.
Das Berieselungssystem 1 ist in 1 und 2 in einer betriebsgerechten Einbaulage bezüglich der Erdanziehungskraft G ausgerichtet. Dabei ist der Verteiler 2 parallel zur Erdanziehungskraft G ausgerichtet und die Erdanziehungskraft G erzeugt in dem Verteiler 2 einen hydrostatischen Druck. Grundsätzlich kann der Verteiler 2 nicht parallel, sondern allgemein unter einem von 90° abweichenden Winkel - also nicht senkrecht - zur Erdanziehungskraft G ausgerichtet sein. Entscheidend ist es, dass innerhalb des jeweiligen Verteilers 2 der hydrostatische Druck erzeugt ist. Der hydrostatische Druck wirkt sich negativ auf die Verteilung des Fluids F in den einzelnen Berieselungsrohren 3 aus. In dem Verteiler 2 kann beispielsweise durch eine Pumpe ein zusätzlicher Druckanteil erzeugt werden. Der hydraulische Druckanteil macht dann nur noch einen kleineren Anteil an dem Gesamtdruck aus. Der Einfluss des hydrostatischen Drucks macht sich dann weniger störend in der Fluidverteilung bemerkbar. Dadurch wird der Anteil des hydrostatischen Drucks an dem Gesamtdruck in dem Berieselungssystem 1 reduziert und dadurch sein Einfluss auf die Verteilung des Fluids F verringert. Zudem wird dadurch auch der störende Einfluss von Querbeschleunigung und Querneigung des Brennstoffzellenfahrzeugs reduziert. Die Drossel 5 erzeugt an der jeweiligen Verteilungsöffnung 4 einen Druckabfall in dem Fluid, wodurch ein mengenmäßig gewünschter Fluidstrom in den Berieselungsrohren 3 eingestellt wird. Dadurch kann über die gesamte Berieselungsebene BE eine gleichmäßige Verteilung des Fluids F erreicht werden.
In 1 sind die Berieselungsrohre 3 unter jeweils einem Winkel α gleich 90° zu dem Verteiler 2 ausgerichtet. Dadurch strömt das Fluid F in der betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems senkrecht zur Erdanziehungskraft G. In 2 sind die Berieselungsrohre unter einem Winkel kleiner 90° zu dem Verteiler 2 ausgerichtet. Die Abweichung von 90°-Winkel liegt hier vorzugsweise unter 10°. Dadurch strömt das Fluid F in einer betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems 1 von dem Verteiler 2 leicht nach unten. Dadurch kann insbesondere der Druckabfall innerhalb des jeweiligen Berieselungsrohrs 3 kompensiert werden.
3 und 4 zeigen Ansichten des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in einer zweiten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform umfasst das Berieselungssystem 1 zwei Verteiler 2, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Berieselungsrohre 3 sind jeweils einem der Verteiler 2 zugeordnet und einander zugewandt angeordnet. Wie in der ersten Ausführungsform auch, sind der Verteiler 2 und die Berieselungsrohre 3 über Verteilungsöffnungen 4 fluidisch miteinander verbunden. An den jeweiligen Verteilungsöffnungen 4 sind analog zu der ersten Ausführungsform die Drosseln 5 angeordnet. Die Berieselungsrohre 3 und die beiden Verteiler 2 liegen in der gemeinsamen Berieselungsebene BE und das Berieselungssystem 1 ist flach ausgebildet. In der Berieselungsebene BE wechseln sich dabei die Berieselungsrohre 3 des einen Verteilers 2 mit den Berieselungsrohren 3 des anderen Verteilers 2 ab.
Das Berieselungssystem 1 ist in 3 und 4 in der betriebsgerechten Einbaulage bezüglich der Erdanziehungskraft G ausgerichtet. Wie oben bereits beschrieben, können die Verteiler 2 grundsätzlich auch nicht parallel, sondern allgemein unter einem von 90° abweichenden Winkel - also nicht senkrecht - zur Erdanziehungskraft G ausgerichtet sein. Entscheidend ist es, dass innerhalb des jeweiligen Verteilers 2 der hydrostatische Druck erzeugt ist. Durch die Drosseln 5 an den Verteilungsöffnungen 4 kann auch hier über die gesamte Berieselungsebene BE eine gleichmäßige Verteilung des Fluids F erreicht werden.
In 3 sind die Berieselungsrohre 3 unter jeweils einem Winkel α gleich 90° zu dem Verteiler 2 ausgerichtet. Dadurch strömt das Fluid F in der betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems 1 senkrecht zur Erdanziehungskraft G.
In 4 sind die Berieselungsrohre 3 v-förmig ausgebildet. Die Berieselungsrohre 3 sind dabei unter einem Winkel kleiner 90° zu dem Verteiler 2 ausgerichtet. Die Abweichung von 90°-Winkel liegt hier vorzugsweise unter 10°. Das Fluid F strömt also in der betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems 1 von dem Verteiler 2 zuerst leicht nach unten und dann leicht nach oben. Dadurch kann insbesondere der Druckabfall innerhalb des jeweiligen Berieselungsrohrs 3 kompensiert werden.
5 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in einer dritten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform umfasst das Berieselungssystem 1 zwei Verteiler 2, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Auch hier sind die Verteiler 2 parallel zur Erdanziehungskraft G ausgerichtet und die Erdanziehungskraft G erzeugt in den Verteiler 2 einen hydrostatischen Druck. Wie oben bereits beschrieben, können die Verteiler 2 grundsätzlich auch nicht parallel, sondern allgemein unter einem von 90° abweichenden Winkel - also nicht senkrecht - zur Erdanziehungskraft G ausgerichtet sein. Entscheidend ist es, dass innerhalb des jeweiligen Verteilers 2 der hydrostatische Druck erzeugt ist. Die Berieselungsrohre 3 sind dabei beidseitig mit den beiden Verteiler 2 fluidisch verbunden. Die Berieselungsrohre 3 und die beiden Verteiler 2 liegen in der gemeinsamen Berieselungsebene BE und das Berieselungssystem 1 ist flach ausgebildet. An den jeweiligen Verteilungsöffnungen 4 sind analog zu der ersten Ausführungsform die Drosseln 5 angeordnet. In dem jeweiligen Berieselungsrohr 3 ist dabei jeweils eine Trennstelle 22 gebildet, die das jeweilige Berieselungsrohr 3 in zwei voneinander fluidisch getrennte Rohrbereiche 3a und 3b trennt. Die Trennstelle 22 kann beispielweise durch ein Zusammendrücken oder ein Quetschen des Berieselungsrohrs 3 geformt sein. Die Öffnungen 6 der benachbarten Berieselungsrohre 3 sind hier um einen halben Abstand A der Öffnungen 6 zueinander verschoben. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Berieselung erreicht werden.
6 bis 17 zeigen das Berieselungssystem 1 mit der Drossel 5 in einer ersten Ausführungsform. Dabei sind in 6 bis 17 abweichende Formen der ersten Ausführungsform der Drossel 5 gezeigt. Das Berieselungssystem 1 an sich kann hier in der ersten Ausführungsform und in der zweiten Ausführungsform ausgebildet sein. Die erste Ausführungsform der Drossel 5 ist durch ein separates Stück 7 gebildet, das an der Verteilungsöffnung 4 in dem Berieselungsrohr 3 aufgenommen und festgelegt ist. Das jeweilige Berieselungsrohr 3 und das separate Stück 7 weisen dabei kreisrunde Profile auf. Das separate Stück 7 und das Berieselungsrohr 3 können miteinander stoffschlüssig verbunden - beispielweise miteinander verklebt - sein. In dem separaten Stück 7 ist ein Drosselkanal 8 gebildet, wobei das Berieselungsrohr 3 und der Verteiler 2 ausschließlich über den Drosselkanal 8 fluidisch verbunden sind. Der durchströmbare Querschnitt des Drosselkanals 8 ist zweckgemäß kleiner als der durchströmbare Querschnitt des Verteilers 2 und der durchströmbare Querschnitt des Berieselungsrohrs 3.
Das Berieselungssystem 1 kann in der ersten Ausführungsform jedoch abweichend ausgebildet sein. Im Folgenden werden einzelne Formen der Drossel 5 in der ersten Ausführungsform - hier eine Segment-Drossel 5a, eine Loch-Drossel 5b, eine mehrteilige Loch-Drossel 5c und eine Dübel-Drossel 5d - im Einzelnen beschrieben. Es versteht sich, dass die Drossel 5 in der ersten Ausführungsform auch weitere Formen aufweisen kann.
6 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 quer zur Strömungsrichtung SR des Fluids F und 7 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in Strömungsrichtung SR des Fluids F. 6 und 7 zeigen die Schnittansichten an der Drossel 5 in der ersten Ausführungsform. Die hier gezeigte Form der Drossel 5 ist die oben bereits genannte Segment-Drossel 5a. Bei der Segment-Drossel 5a ist in dem separaten Stück 7 der Drosselkanal 8 durch einen Ausschnitt 9 - hier ein Kreissegment-Ausschnitt - geformt. Der Ausschnitt 9 ist dabei in Strömungsrichtung SR des Fluids ausgerichtet und liegt an einer Außenfläche 10 des separaten Stücks 7 bzw. formt die Außenfläche 10 des separaten Stücks 7. Der Drosselkanal 8 ist dabei quer zur Strömungsrichtung SR des Fluids F bereichsweise durch eine Innenfläche 11 des Berieselungsrohrs 3 und bereichsweise durch die Außenfläche 10 des separaten Stücks 7 an dem Ausschnitt 9 begrenzt.
8 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 quer zur Strömungsrichtung SR des Fluids F und 9 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in Strömungsrichtung SR des Fluids F. 8 und 9 zeigen die Schnittansichten an der Drossel 5 in der ersten Ausführungsform. Die hier gezeigte Form der Drossel 5 ist die oben bereits genannte Loch-Drossel 5b. Hier ist der Drosselkanal 8 durch eine in Strömungsrichtung SR ausgerichteten Durchbruch 12 - hier eine Bohrung - in dem separaten Stück 7 geformt. Der Drosselkanal 8 ist also vollständig in dem separaten Stück 7 angeordnet.
10 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 quer zur Strömungsrichtung SR des Fluids F und 11 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in Strömungsrichtung SR des Fluids F. 10 und 11 zeigen die Schnittansichten an der Drossel 5 in der ersten Ausführungsform. Die hier gezeigte Form der Drossel 5 ist die oben bereits genannte mehrteilige Loch-Drossel 5c. Hier weist das separate Stück 7 zwei Teilstücke 7a und 7b auf, die zusammen das separate Stück 7 bilden. Die Teilstücke 7a und 7b sind separat voneinander geformt und können zu dem Stück 7 festverbunden - beispielweise verklebt - sein. Der Drosselkanal 8 ist dabei bereichsweise in dem ersten Teilstück 7a und bereichsweise in dem zweiten Teilstück 7b ausgeformt. Dabei ist in dem ersten Teilstück 7a eine Rille 13 und in dem zweiten Teilstück 7b zwei Vertiefungen 14 geformt. Die Rille 13 in dem ersten Teilstück 7a und nicht verformte bzw. ebene Bereiche des zweiten Teilstücks 7b überlagern sich zu drei Drosselbereichen 8a des Drosselkanals 8. Die Rille 13 in dem ersten Teilstück 7a und die Vertiefungen 14 in dem zweiten Teilstück 7b überlagern sich zu zwei Hohlräumen 8b des Drosselkanals 8. Der durchströmbare Querschnitt des jeweiligen Drosselbereichs 8a ist dabei kleiner als der durchströmbare Querschnitt des jeweiligen Hohlraums 8b. In Strömungsrichtung SR wechseln sich die Drosselbereiche 8a und die Hohlräume 8b in dem Drosselkanal 8 ab, so dass ein zusätzlicher Druckabfall in dem Drosselkanal 8 erzeugbar ist. Das separate Stück 7 umfasst hier zudem einen Umlaufrand 21, der dem Verteiler 2 zugewandt an dem separaten Stück 7 geformt ist und radial bezüglich der Strömungsrichtung SR des Fluids F nach außen absteht. Der Rand 21 verhindert ein Hineinwandern des separaten Stücks 7 in das Berieselungsrohr 3 und kann zum Abdichten des separaten Stücks 7 gegen Berieselungsrohr 3 beitragen. Es versteht sich, dass der Drosselkanal 8 auch abweichend als hier gezeigt geformt sein kann. So kann der Drosselkanal 8 bereichsweise in dem ersten Teilstück 7a oder bereichsweise in dem zweiten Teilstück 7b ausgeformt sein. Die Drosselbereiche 8a und Hohlräume 8b können sich zudem in Form und Anzahl unterscheiden.
12 bis 14 zeigen Schnittansichten des ersten Teilstücks 7a des separaten Stücks 7 mit der geformten Rille 13. Die Rille 13 weist dabei in 12 einen dreieckigen Querschnitt, in 13 einen rechteckigen Querschnitt und in 14 einen kammartigen Querschnitt auf. Es versteht sich, dass die Rille 13 auch weitere, hier nicht gezeigte Ausführungsformen aufweisen kann.
15 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in Strömungsrichtung SR des Fluids F an der Drossel 5 in der ersten Ausführungsform. Die hier gezeigte Form der Drossel 5 ist die oben bereits genannte Dübel-Drossel 5d. Hier ist der Drosselkanal 8 durch eine axiale Teilbohrung 15, drei axiale Teilrillen 16 und drei radiale Verbindungsöffnungen 17 geformt. Es versteht sich, dass die Drossel 5 auch mehr oder weniger als drei axiale Teilrillen 16 und mehr oder weniger als drei Verbindungsöffnungen 17 aufweisen kann. Die mittlere Teilbohrung 15 ist zu der Verteilungsöffnung 4 geöffnet und zu den Öffnungen 6 des Berieselungsrohrs 3 geschlossen. Die Teilrillen 16 sind dagegen zu den Öffnungen 6 des Berieselungsrohrs 3 geöffnet und zu der Verteilungsöffnung 4 geschlossen. Die Verbindungsöffnungen 17 dringen das separate Stück 7 im Bereich der Teilrillen 16 durch und verbinden dadurch die Teilrillen 16 mit der Teilbohrung 15 fluidisch.
16 zeigt eine Schnittansicht und 17 zeigt eine Ansicht der Drossel 5 in Form der Dübel-Drossel 5d. Hier ist der Drosselkanal 8 durch eine axiale Teilbohrung 15, eine axiale Teilrille 16 und eine radiale Verbindungsöffnung 17 geformt. Im Übrigen entspricht die hier gezeigte Dübel-Drossel 5d im Aufbau und Funktion der Dübel-Drossel 5d aus 15.
18 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 mit der Drossel 5 in einer zweiten Ausführungsform. Im Folgenden wird eine mögliche Form der Drossel 5 in der zweiten Ausführungsform - hier eine Integral-Drossel 5e - im Einzelnen beschrieben. Es versteht sich, dass die Drossel 5 in der zweiten Ausführungsform auch weitere Formen aufweisen kann. Das Berieselungssystem 1 an sich kann hier in der ersten Ausführungsform und in der zweiten Ausführungsform ausgebildet sein. In der zweiten Ausführungsform der Drossel 5 ist diese mit dem Verteiler 2 einstückig bzw. aus einem Materialstück geformt. Dabei ist an dem Verteiler 2 um die Drossel 5 herum eine Aufnahme 18 für das jeweilige Berieselungsrohr 3 geformt. Die Drossel 5 in der zweiten Ausführungsform verschließt die Verteilungsöffnung 4 innerhalb der Aufnahme 18 bereichsweise und bildet den Drosselkanal 8. Der Drosselkanal 8 weist zweckgemäß den kleineren durchströmbaren Querschnitt als das Berieselungsrohr 3 auf. Der Querschnitt des Drosselkanals 8 der hier gezeigten Integral-Drossel 5e ist kreissegmentförmig, kann jedoch auch abweichend ausgeformt sein.
19 bis 22 zeigen das Berieselungssystem 1 mit der Drossel 5 in einer dritten Ausführungsform. Dabei sind in 19 bis 22 abweichende Formen der dritten Ausführungsform der Drossel 5 gezeigt. Das Berieselungssystem 1 an sich kann hier in der ersten Ausführungsform und in der zweiten Ausführungsform ausgebildet sein. Die dritte Ausführungsform der Drossel 5 ist an dem Berieselungsrohr 3 im Bereich der Verteilungsöffnung 4 geformt.
Im Folgenden werden einzelne Formen der Drossel 5 in der dritten Ausführungsform - hier eine Lippen-Drossel 5f und eine Kapillarrohr-Drossel 5g - im Einzelnen beschrieben. Es versteht sich, dass die Drossel 5 in der dritten Ausführungsform auch weitere Formen aufweisen kann.
19 zeigt eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 quer zur Strömungsrichtung SR des Fluids F und 20 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in Strömungsrichtung SR des Fluids F. 19 und 20 zeigen die Schnittansichten an der Drossel 5 in der dritten Ausführungsform. Die hier gezeigte Form der Drossel 5 ist die oben bereits genannte Kapillarrohr-Drossel 5f. Die Kapillarrohr-Drossel 5f ist durch die Verengung 19 des Berieselungsrohrs 3 und ein separates Rohr 20 abgebildet, wobei das Rohr 20 in der Verengung 19 des Berieselungsrohrs 3 aufgenommen und festgelegt ist. Der Verteiler 2 und das Berieselungsrohr 3 sind hier ausschließlich über das Rohr 20 fluidisch verbunden. Der durchströmbare Querschnitt des Rohrs 20 ist zweckgemäß kleiner als der Querschnitt des Berieselungsrohrs 3 außerhalb der Verengung 19.
21 zeigt eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 quer zur Strömungsrichtung SR des Fluids F und 22 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Berieselungssystems 1 in Strömungsrichtung SR des Fluids F. 21 und 22 zeigen die Schnittansichten an der Drossel 5 in der dritten Ausführungsform. Die hier gezeigte Form der Drossel 5 ist die oben bereits genannte Lippen-Drossel 5g. Die Lippen-Drossel 5g ist durch eine Verengung 19 des durchströmbaren Querschnitts des Berieselungsrohrs 3 abgebildet. Der Querschnitt des Berieselungsrohrs 3 an der Verengung 19 ist hier oval geformt. Es versteht sich, dass der Querschnitt des Berieselungsrohrs 3 an der Verengung 19 auch abweichend ausgestaltet sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19637926 A1 [0002]

Claims

Berieselungssystem (1) zum Berieseln eines Wärmeübertragers eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Fluid (F), - wobei das Berieselungssystem (1) wenigstens ein Berieselungsrohr (3) mit mehreren Öffnungen (6) zum Austreten des Fluids (F) nach außen zu dem Wärmeübertrager und wenigstens einen länglichen Verteiler (2) zum Zuleiten des Fluids (F) in das wenigstens eine Berieselungsrohr (3) aufweist, - wobei das jeweilige Berieselungsrohr (3) mit dem jeweiligen Verteiler (2) festverbunden und über eine Verteilungsöffnung (4) fluidisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweiligen Verteilungsöffnung (4) eine Drossel (5) angeordnet ist.
Berieselungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweilige Drossel (5) durch ein separates Stück (7) gebildet ist und das separate Stück (7) an der Verteilungsöffnung (4) in dem Berieselungsrohr (3) aufgenommen und festgelegt ist, und - dass wenigstens ein Drosselkanal (8) im dem separaten Stück (7) geformt ist, wobei der Verteiler (2) und das Berieselungsrohr (3) ausschließlich über den wenigstens einen Drosselkanal (8) miteinander fluidisch verbunden sind.
Berieselungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Stück (7) ein erstes Teilstück (7a) und ein zweites Teilstück (7b) aufweist, wobei der wenigstens eine Drosselkanal (8) quer zur Strömungsrichtung (SR) des Fluids (F) bereichsweise von dem ersten Teilstück (7a) und bereichsweise von dem zweiten Teilstück (7b) nach außen begrenzt ist.
Berieselungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass der wenigstens eine Drosselkanal (8) wenigstens einen Drosselbereich (8a) und wenigstens einen Hohlraum (8b) aufweist, die sich in Strömungsrichtung (SR) des Fluids (F) abwechseln, und - dass der jeweilige Drosselbereich (8a) einen kleineren durchströmbaren Querschnitt als der jeweilige Hohlraum (8b) aufweist.
Berieselungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (5) in dem Berieselungsrohr (3) im Bereich der Verteilungsöffnung (4) geformt ist.
Berieselungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die Drossel (5) durch eine Verengung (19) des durchströmbaren Querschnitts des Berieselungsrohrs (3) an seinem Längsende abgebildet ist, oder - dass die Drossel (5) durch eine Verengung (19) des durchströmbaren Querschnitts des Berieselungsrohrs (3) an seinem Längsende und ein separates durchströmbares Rohr (20) abgebildet ist, wobei das Rohr (20) in der Verengung (19) des Berieselungsrohrs (3) aufgenommen und festgelegt ist.
Berieselungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (5) an dem Verteiler (2) im Bereich der Verteilungsöffnung (4) geformt ist, wobei an dem Verteiler (2) um die Drossel (5) herum eine Aufnahme (18) geformt ist und das Berieselungsrohr (3) in der Aufnahme (18) des Verteilers (2) festgelegt ist.
Berieselungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Berieselungssystem (1) einen einzigen Verteiler (2) und mehrere quer zu dem Verteiler (2) ausgerichtete Berieselungsrohre (3) aufweist, - dass die Berieselungsrohre (3) beidseitig an dem Verteiler (2) und nebeneinander entlang des Verteilers (2) angeordnet sind, und - dass die jeweiligen Berieselungsrohre (3) und der Verteiler (2) in einer gemeinsamen Berieselungsebene (BE) liegen.
Berieselungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Berieselungssystem (1) zwei zueinander parallel ausgerichtete Verteiler (2) und mehrere quer zu den Verteilern (2) ausgerichtete Berieselungsrohre (3) aufweist, - dass einige Berieselungsrohre (3) mit dem einen Verteiler (2) und einige Berieselungsrohre (3) mit dem anderen Verteiler (2) fluidisch verbunden sind, - dass die jeweiligen Berieselungsrohre (3) entlang des jeweiligen Verteilers (2) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Berieselungsrohre (3) und die Verteiler (2) in einer gemeinsamen Berieselungsebene (BE) liegen, und - dass die Berieselungsrohre (3) an den beiden Verteilern (2) einander zugewandt angeordnet sind und sich in der Berieselungsebene (BE) entlang der jeweiligen Verteiler (2) abwechseln.
Berieselungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Berieselungssystem (1) zwei zueinander parallel ausgerichtete Verteiler (2) und mehrere quer zu den Verteilern (2) ausgerichtete Berieselungsrohre (3) aufweist, - dass die Berieselungsrohre (3) einseitig mit dem einen Verteiler (2) und andersseitig mit dem anderen Verteiler (2) fluidisch verbunden sind, und - dass die jeweiligen Berieselungsrohre (3) entlang des jeweiligen Verteilers (2) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Berieselungsrohre (3) und die Verteiler (2) in einer gemeinsamen Berieselungsebene (BE) liegen, und - dass das jeweilige Berieselungsrohr (3) von den jeweiligen Verteilern (2) beabstandet eine Trennstelle (22) aufweisen, wobei die Trennstelle (22) das jeweilige Berieselungsrohr (3) zumindest teilweise in zwei voneinander fluidisch getrennte Rohrbereiche (3a, 3b) aufteilt.
Berieselungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Berieselungsrohr (3) unter einem von 90° abweichenden Winkel (a) zu dem Verteiler (2) ausgerichtet ist, wobei in einer betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems (1) der Verteiler (2) unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Erdanziehungskraft (G) ausgerichtet ist und das jeweilige Berieselungsrohr (3) bezüglich der Erdanziehungskraft (G) von dem Verteiler (2) nach unten gerichtet ist, oder - dass das jeweilige Berieselungsrohr (3) v-förmig ist, wobei in einer betriebsgerechten Einbaulage des Berieselungssystems (BE) der Verteiler (2) unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Erdanziehungskraft (G) ausgerichtet ist und das jeweilige Berieselungsrohr (3) bezüglich der Erdanziehungskraft (G) von dem Verteiler zuerst nach unten und dann nach oben gerichtet ist.
Vorrichtung mit einem Wärmeübertrager eines Brennstoffzellenfahrzeugs und einem Berieselungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei das Berieselungssystem (1) an dem Wärmeübertrager stromaufwärts bezüglich eines den Wärmeübertrager durchströmenden Luftstroms und in einem Abstand, vorzugsweise zwischen 2 mm und 10 mm, angeordnet ist, - wobei die Berieselungsrohre (3) des Berieselungssystems (1) mit den Öffnungen dem Wärmeübertrager zugewandt angeordnet ist.