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In ihren verschiedenen Aspekten betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Wärmetauscher und insbesondere der Wärmetauscher, die am vorderen Ende eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
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Wärmetauscher interagieren mit einer Schleife für die Zirkulation eines Wärmeübertragungsfluids oder eines Kälteübertragungsfluids, um einen Wärmeaustausch zwischen Luft außerhalb des Fahrzeugs, die so geführt ist, dass sie durch diese Wärmetauscher strömt, und dem Wärmeübertragungsfluid oder dem Kühlfluid zu erzeugen.
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Derartige Wärmetauscher können Kühler, Kondensatoren oder alternativ Ladeluftkühler sein, in denen mehrere Rohre mit dazwischen angeordneten Einsätzen übereinandergestapelt sind. Das Fluid der Schleife zirkuliert innerhalb der Rohre und tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die durch die Einsätze des Wärmetauschers strömt.
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Herkömmlicherweise sind derartige Wärmetauscher am vorderen Ende von Kraftfahrzeugen angeordnet, um das Einfangen von Außenluft stromaufwärts des im Motorraum des Fahrzeugs angeordneten Motors zu optimieren.
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Durch die Position derartiger Wärmetauscher am vorderen Ende wird der vorderste Wärmetauscher des Fahrzeugs dem Aufwirbeln von Trümmern oder Rollsplitt ausgesetzt, wodurch die Rohre, in denen das Wärmeübertragungsfluid oder das Kühlfluid zirkuliert, beschädigt oder sogar durchlöchert werden können. Genauer gesagt sind die Rohre des vordersten Wärmetauschers des Fahrzeugs in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs quer, in einer flachen, horizontalen Anordnung angeordnet. Infolgedessen sind die Rohre dieses vordersten Wärmetauschers des Fahrzeugs an ihrem Rand, der der Fahrzeugfront zugewandt ist, Rollsplitt und aufgewirbeltem Schutt ausgesetzt.
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Im Hinblick auf den Schutz dieser Wärmetauscher ist bekannt, ihnen zugewandt ein Schutzgitter anzuordnen, das Rollsplitt und andere geschleuderte Teile zurückhalten und somit Schläge auf diese Rohre der Wärmetauscher verhindern kann. Es ist z.B. aus der
FR3035956 bekannt, ein Schutzgitter stromaufwärts des oder der mehreren Wärmetauscher des Kraftfahrzeugs anzuordnen, wobei dieses Gitter am Wärmetauscher angeklipst wird.
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Auch wenn eine Anordnung dieser Art einen geeigneten Schutz der Wärmetauscher ermöglicht, ist dennoch anzumerken, dass das Vorhandensein des Gitters einerseits eine Vergrößerung des in Längsrichtung erforderlichen Raums hervorruft, was in diesem Bereich, in dem verfügbarer Raum begrenzt ist, ein Problem darstellt. Auch wenn der von einem Schutzgitter dieser Art bereitgestellte Schutz die Situation verbessert, ist es dennoch nicht vollständig zufriedenstellend, da der Stoß, der von dem Aufschlag des Rollsplitts hervorgerufen wird, zu einem Bruch des Gitters führen kann.
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In der gattungsgemäßen
JP H07 - 228 160 A ist beschrieben, ein Schutznetz stromaufwärts des Wärmetauschers anzuordnen und am Wärmetauscher zu fixieren.
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Die
AT 227 103 B zeigt ein Schutznetz aus einem Polyestertüll, das stromaufwärts des Wärmetauschers angebracht ist.
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Das Ziel besteht hier somit darin, das mechanische Verhalten der Rohre des Wärmetauschers zu verbessern, die der Gefahr ausgesetzt sind, von Rollsplitt oder anderen geschleuderten Teilen getroffen zu werden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Wärmeaustauschvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Mindestens ein Einsatz ist in mindestens einem Durchgang zwischen den Rohren angeordnet und so ausgelegt, dass er das Durchströmen des Luftstroms gestattet. Vorteilhafterweise ist in jedem Durchgang zwischen den Rohren ein Einsatz angeordnet.
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Die Abmessung der Einsätze in Strömungsrichtung des Luftstroms, d.h. in Querrichtung, ist größer als die Abmessung der Rohre in derselben Richtung. Der Unterschied zwischen der Abmessung der Einsätze und der der Rohre in Strömungsrichtung des Luftstroms ist größer als die maximale elastische Verformung des Innengeflechts in derselben Richtung. Der Unterschied beträgt zwischen 5 und 50 Millimeter.
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Das Schutznetz ist entlang der Eintrittsfläche, bezogen auf die Zirkulationsrichtung des Luftstroms stromauswärts der Eintrittsfläche angeordnet. Mit anderen Worten durchströmt der Luftstrom das Schutznetz, bevor er in den Wärmetauscher eintritt. Bei dieser Ausgestaltung gelangen Rollsplitt und andere aufgeschleuderte Teile zum Schutznetz und nicht zum Wärmetauscher.
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Das Schutznetz ist entlang der Eintrittsfläche angeordnet, d.h. so, dass es der gesamten oder einem Teil der Eintrittsfläche zugewandt ist. Das Schutznetz ist vorteilhafterweise entlang der gesamten Eintrittsfläche angeordnet, d.h. es bedeckt die Eintrittsfläche vollständig.
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Eine erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung kann zumindest eines der nachfolgenden Merkmale umfassen, die einzeln oder in Kombination betrachtet werden:
- - Die Wärmeaustauschvorrichtung weist mindestens drei Mittel zur Befestigung des Schutznetzes am Wärmetauscher auf. So angeordnet ermöglichen die Befestigungsmittel ein Spannen des Schutznetzes, so dass es der Eintrittsfläche zugewandt ist.
- - Das Schutznetz ist aus einem Material hergestellt, mit dem es möglich ist, elastische Eigenschaften im makroskopischen Bereich zu erhalten. Das Schutznetz kann sich somit bei einem Aufschlag von Rollsplitt, Trümmern oder anderen aufgeschleuderten Teilen elastisch verformen, bevor es erneut seine Ausgangsposition einnimmt. Durch diesen Effekt kann das Schutznetz einen Schutz für einen oder mehrere aufeinanderfolgende Aufschläge bereitstellen, ohne dass sich seine Struktur verformt, was den Schutz des Wärmetauschers oder den Fluss des Luftstroms durch die Wärmeaustauschvorrichtung beeinträchtigen könnte.
- - Das Schutznetz ist aus einem Stoff oder aus einem thermoplastischen Material hergestellt. Das Schutznetz ist insbesondere aus mindestens einer Naturfaser, mindestens einer Kunstfaser oder einem Gemisch aus mindestens einer Naturfaser und mindestens einer Kunstfaser hergestellt. Die Naturfasern, die für die Herstellung des Schutznetzes verwendet werden können, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Baumwolle, Hanf, Leinen, Manilafasern und Sisal. Die Kunstfasern, die für die Herstellung des Schutznetzes verwendet werden können, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Polyamid, Polypropylen, Polyester, Polyvinylalkohol, Polyethylen, Copolymere und Verbundgarne.
- - Das Schutznetz umfasst einen Außenumfang und ein Innengeflecht.
- - Der Außenumfang umfasst ein Garn eines ersten Typs, und das Innengeflecht umfasst ein Garn eines zweiten Typs. Der erste Garntyp unterscheidet sich von dem zweiten Garntyp hinsichtlich mindestens eines Parameters, wie etwa des Garndurchmessers, der Größe der Fasern und/oder des Komponentenmaterials. Es können auch andere Parameter zwischen dem ersten Garntyp und dem zweiten Garntyp variieren.
- - Das Innengeflecht des Schutznetzes kann sich in einem Abstand zu den Rohren erstrecken. Mit anderen Worten ist das Innengeflecht des Schutznetzes in Bezug auf die Rohre mit einem Querversatz angeordnet, wobei die Querrichtung der Richtung des Luftdurchganges durch den Wärmetauscher entspricht. Der Querversatz wird zwischen einer ersten Ebene, in der sich das Schutznetz erstreckt, und einer zweiten Ebene, in der sich das Querende der Rohre, das der Eintrittsfläche am nächsten liegt, erstreckt, in einer zur ersten Ebene senkrechten Richtung gemessen. Der Querversatz hat in dieser Querrichtung eine größere Abmessung als die maximale elastische Verformung des Innengeflechts. Der Querversatz beträgt zwischen 5 und 50 Millimeter.
- - Die Befestigungsmittel definieren einen Kontaktbereich mit dem Schutznetz, wobei sich die Kontaktbereiche in einer Ebene erstrecken, die in Bezug auf die Ebene, in der sich die Eintrittsfläche erstreckt, zurückgesetzt ist. Dieses Merkmal ermöglicht ein optimales Spannen des Netzes, so dass es der Eintrittsfläche des Wärmetauschers zugewandt ist.
- - Zumindest ein Teil des Schutznetzes ist in Kontakt mit mindestens einem Einsatz. Das Schutznetz ist insbesondere mit einem Querende mindestens eines Einsatzes in Kontakt, wobei das betreffende Querende das Querende des Einsatzes ist, das der Eintrittsfläche am nächsten liegt.
- - Das Schutznetz ist mit vier Befestigungsmitteln so angebracht, dass es der gesamten Eintrittsfläche des Wärmetauschers zugewandt gestreckt wird. Die vier Befestigungsmittel sind jeweils an einer Ecke des Wärmetauschers angeordnet. Die Befestigungsmittel sind insbesondere jeweils an einer Ecke der Eintrittsfläche des Wärmetauschers angeordnet. Bei dieser Anordnung bedeckt das Schutznetz die gesamte Eintrittsfläche des Wärmetauschers.
- - Die Befestigungsmittel sind in mindestens einer Endwand des Wärmetauschers und/oder in mindestens einem Verteiler und/oder in mindestens einem Wasserbehälter eingesetzt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das am vorderen Ende eine wie oben beschriebene Wärmeaustauschvorrichtung aufweist, wobei die Wärmeaustauschvorrichtung so angeordnet ist, dass das Schutznetz in Bezug auf den Wärmetauscher zur Fahrzeugfront ausgerichtet ist. Bei diesem Aspekt der Erfindung ist zu verstehen, dass die Tatsache, dass das Schutznetz zur Fahrzeugfront ausgerichtet ist, bedeutet, dass dieses Netz in Zirkulationsrichtung des Luftstroms bezogen auf den Wärmetauscher stromaufwärts liegt und somit in einer Position, in der es als erstes den Aufschlag von Rollsplitt erhält.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich einerseits aus der nachfolgenden Beschreibung und andererseits aus mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen, die als nicht einschränkende Angabe anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen gegeben sind. Darin zeigen:
- - 1 eine schematische vergrößerte Darstellung eines Wärmetauschers, die zwei Verteiler und einen Stapel aus Rohren zeigt, zwischen denen Einsätze angeordnet sind, wobei die Figur ferner mit einem Pfeil die Richtung des Luftstroms veranschaulicht, der dazu gebracht wird, den Wärmetauscher zu durchströmen;
- - 2 eine vergrößerte Darstellung einer Wärmeaustauschvorrichtung, die insbesondere einen Wärmetauscher und ein Schutznetz umfasst;
- - 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schutznetzes;
- - 4 eine schematische Darstellung der Wärmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Querschnitt in einer vertikalen Querebene betrachtet, die die Anordnung des Schutznetzes entlang der Eintrittsfläche des Wärmetauschers veranschaulicht.
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In der übrigen Beschreibung beziehen sich die Begriffe „längs“, „vertikal“ oder „quer“ auf die Ausrichtung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers. Die Längsrichtung entspricht der Hauptrichtung des Wärmetauschers, in der sich seine größten Abmessungen erstrecken, und insbesondere der Hauptrichtung der Rohre, die diesen Tauscher bilden. Die vertikale Richtung entspricht der Richtung des Rohrstapels, aus dem der Wärmetauscher besteht, wobei die Querrichtung die Richtung ist, die der Zirkulationsrichtung des Luftstroms durch den Wärmetauscher entspricht. Die Längs-, Quer- und vertikale Richtung sind ebenso in einem in den Figuren gezeigten Dreikant L, V, T zu sehen.
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Die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ werden dazu verwendet, die Anordnung einer Komponente in Bezug auf die Zirkulationsrichtung eines speziellen Fluids zu beschreiben.
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Die Merkmale, Varianten und verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können selbstverständlich in verschiedenen Kombinationen miteinander verknüpft werden, sofern sie nicht inkompatibel sind oder sich gegenseitig ausschließen. Es ist insbesondere möglich, Erfindungsvarianten in Betracht zu ziehen, die lediglich eine Auswahl der nachfolgend beschriebenen Merkmale getrennt von den anderen beschriebenen Merkmalen umfasst, sofern eine derartige Merkmalsauswahl ausreichend ist, um einen technischen Vorteil zu verleihen oder die Erfindung von dem Stand der Technik zu unterscheiden.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 2, der eine Komponente eines Fluidkreislaufs, z.B. eines Kühlfluidkreislaufs ist, mit dem ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug ausgestattet ist. Dieser Wärmetauscher 2 implementiert einen Wärmeaustausch zwischen zwei Fluiden und insbesondere zwischen dem im Kreislauf zirkulierenden Fluid und einem Luftstrom.
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Der Wärmetauscher umfasst mehrere Rohre 4, die parallel zueinander angeordnet sind und dabei in Stapelrichtung 6 übereinanderliegen, wobei jedes Rohr eine oder mehrere Leitungen begrenzt, in denen das Fluid zirkulieren kann.
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Die Rohre 4 sind zwischen einer ersten Endwand 20 und einer zweiten Endwand 22 gestapelt, die in vertikaler Stapelrichtung der Rohre 4 einander gegenüberliegen.
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Der Zwischenraum zwischen zwei erfindungsgemäßen Rohren 4 begrenzt einen Durchgang 10, in dem ein Luftstrom zirkulieren kann, um Wärme mit dem in den Rohren 4 zirkulierenden Fluid auszutauschen. Um den thermischen Austausch zwischen dem Fluid und dem Luftstrom zu verbessern, sind Einsätze 8 in dem Zwischenraum angeordnet, in dem der Luftstrom zirkuliert. Diese Einsätze 8 dienen dazu, die Kontaktfläche mit dem Luftstrom zu vergrößern, um den Wärmeaustausch zwischen dem Fluid und dem Luftstrom zu optimieren. Die Einsätze 8 liegen in Form von Rippen vor, auch wenn zu verstehen ist, dass andere Formen für die Einsätze 8 verwendet werden können, ohne von dem Gedanken der Erfindung abzuweichen.
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Alle erfindungsgemäßen Rohre 4 sind an einem Längsende mit einem ersten Verteiler 12 und am anderen Längsende mit einem zweiten Verteiler 14 verbunden. Der erste Verteiler 12 ist so angeordnet, dass er das in den Wärmetauscher 2 eintretende Fluid in den verschiedenen Rohren 4, die den Wärmetauscher 2 bilden, verteilt. Der zweite Verteiler 14 ist so angeordnet, dass er das Fluid, das die Rohre 4 durchströmt hat, sammelt, um es dazu zu bringen, aus dem Wärmetauscher 2 auszutreten.
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Der Wärmetauscher 2 weist zwei Hauptflächen auf, die sich in einer längsverlaufenden und in einer vertikalen Ebene erstrecken, wobei eine der beiden als Eintrittsfläche 5 gekennzeichnet ist, durch die der Luftstrom in den Wärmetauscher 2 eintreten kann. Wenn der Wärmetauscher 2 im vorderen Raum eines Kraftfahrzeugs angebracht ist, ist der Wärmetauscher 2 insbesondere so angeordnet, dass die Hauptflächen senkrecht zur Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs und somit zur Strömungsrichtung des Luftstroms verlaufen und die Eintrittsfläche 5 an der Fahrzeugfront zum Außenbereich gerichtet ist. Die Eintrittsfläche 5 ist somit die Fläche des Wärmetauschers 2, die in Strömungsrichtung 3, die in 1 durch einen Pfeil schematisch veranschaulicht ist, als erste mit dem Luftstrom in Kontakt ist.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Wärmeaustauschvorrichtung 1. Die Wärmeaustauschvorrichtung 1 umfasst einen Wärmetauscher 2, an dem ein Schutznetz 30 angeordnet ist.
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Das Schutznetz 30 ist so angeordnet, dass es der Eintrittsfläche 5 des Wärmetauschers 2 zugewandt ist. In dieser Ausgestaltung durchquert der Luftstrom das Schutznetz 30, bevor er den Wärmetauscher 2 durchquert.
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Bei dem veranschaulichten Beispiel erstreckt sich das Schutznetz 30 über die gesamte Eintrittsfläche 5, d.h. das Schutznetz 30 bedeckt die Eintrittsfläche 5 einerseits zwischen dem ersten Verteiler 12 und dem zweiten Verteiler 14 und andererseits zwischen der ersten Endwand 20 und der zweiten Endwand 22. Das Schutznetz 30 bedeckt somit alle Rohre 4. Ebenso bedeckt das Schutznetz 30 alle Einsätze 8.
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Der Wärmetauscher 2 weist ferner Mittel für die Verbindung dieser Verteiler mit einem Fluidkreislauf auf, der Teil einer thermischen Schleife des Kraftfahrzeugs ist. Jeder Verteiler ist mit einer Buchse verbunden. Der erste Verteiler 12 ist somit mit einer ersten Buchse 16 verbunden, über die das Fluid in den Wärmetauscher 2 eintreten kann, wobei der zweite Verteiler 14 mit einer zweiten Buchse 18 verbunden ist, über die das Fluid aus dem Wärmetauscher 2 austreten kann.
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Es sind Mittel 40 zur Befestigung des Schutznetzes 30 vorgesehen, um das Schutznetz 30 so zu befestigen und zu spannen, dass es der Eintrittsfläche 5 des Wärmetauschers 2 zugewandt ist. Die Befestigungsmittel 40 sind in Gewinden 50 angeordnet, die in einem Strukturelement, das den Umfang des Wärmetauschers 2 definiert, im vorliegenden Fall in einem Verteiler 12, 14 vorgesehen sind. Alternativ können die Gewinde 50 in einer Endwand 20, 22 des Wärmetauschers 2 vorgesehen sein. Bei den hier beschriebenen Befestigungsmitteln 40 handelt es sich um Schrauben.
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Bei dem hier veranschaulichten Beispiel klemmt ein Teil der Befestigungsmittel 40, insbesondere ein Schraubenkopf 54 einen Teil des Außenumfangs 32 gegen das Strukturelement des Wärmetauschers 2 mit dem Gewinde 50, wodurch das Halten des Schutznetzes 30 gewährleistet ist.
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Jedes Befestigungsmittel 40 definiert einen Kontaktbereich 48 mit dem Außenumfang 32 des Schutznetzes 30, im vorliegenden Fall durch Kontakt des Netzes mit dem Schraubenkopf 54, wobei dieser Schraubenkopf eine Blockierung der Ablösung des Schutznetzes in Querrichtung bildet, sobald das Schutznetz in Position ist. Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die Befestigungsmittel 40 und das Schutznetz so ausgelegt, dass sich die zuvor definierten Kontaktbereiche 48 in einer Ebene erstrecken, die in Bezug auf die Erstreckungsebene des vordersten Elements des Wärmetauschers, das beim Definieren der Eintrittsfläche 5 mitwirkt, einen Rücksprung 52 bildet. Dieses Merkmal ermöglicht ein optimales Spannen des Schutznetzes 30, so dass es der Eintrittsfläche 5 des Wärmetauschers 2 zugewandt ist, wobei der Außenumfang 32 des Schutznetzes nach hinten gezogen wird, während das Innengeflecht 34 gegen die Elemente des Wärmetauschers, im vorliegenden Fall die Einsätze, zurückgehalten wird, wie anhand von 4 beispielhaft beschrieben ist.
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Die Befestigungsmittel 40 werden in der veranschaulichten Ausführungsform durch Verschraubung mit den Strukturelementen des Wärmetauschers, wie etwa den Verteilern oder den Endwänden, fest verbunden, wobei es sich darin bei diesen Befestigungsmitteln um Schrauben handelt, die, wie nachfolgend beschrieben ist, durch Einschrauben in einer größeren oder kleineren Tiefe in das Gewinde eingesetzt werden. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Anpassung der Spannung des Schutznetzes, doch ohne von dem Kontext der Erfindung abzuweichen, können feste Befestigungsmittel vorhanden sein, die durch Kleben, Löten, Vernieten, Schellen, Schweißen oder jegliches andere geeignete Verfahren an den Strukturelementen gesichert sind, wobei das Schutznetz um die Befestigungsmittel befestigt wird. Es können weitere Befestigungsmittel 40 in Betracht gezogen werden, insbesondere Stifte, Schnappverbindungsmittel oder jegliche anderen geeigneten Befestigungsmittel. In einer Erfindungsvariante können die Schrauben, die die Befestigungsmittel 40 bilden, eine am Schraubenschaft angeordnete Kerbe aufweisen, die so bemessen ist, dass sie das Gewinde eines Schutznetzmaschenwerks aufnimmt, um das Halten dieses Schutznetzes zu vereinfachen.
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3 zeigt das Schutznetz 30, das die Erfindung darstellt. Das Schutznetz 30 mit der rechteckigen Form umfasst einen Außenumfang 32 und ein Innengeflecht 34. Das Innengeflecht 34 umfasst mehrere kreuz und querverlaufende Garne, die das Maschenwerk 36 bilden und am Außenumfang 32 befestigt sind.
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Das Maschenwerk 36 ist so bemessen, dass es möglich ist, den Rollsplitt, die Trümmer und die aufgeschleuderten Teile größtenteils zurückzuhalten, ohne die Strömung des Luftstroms durch das Innengeflecht 34 übermäßig zu unterbrechen.
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Der Außenumfang 32 weist mindestens ein Garn eines ersten Typs auf. Der Begriff „Garn“ bezeichnet hier sowohl ein einzelnes Garn als auch einen aus mehreren Garnen bestehenden Strang. Das Innengeflecht 34 umfasst mindestens ein Garn eines zweiten Typs.
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Durch das Vorhandensein eines ersten Garntyps, der von dem zweiten Garntyp verschieden ist, ist es möglich, jedem Teil des Schutznetzes verschiedene Eigenschaften zu verleihen. Es ist beispielsweise einerseits somit möglich, die Steifigkeit des Außenumfangs 32 zu erhöhen, um die Interaktion mit den Befestigungsmitteln 40 für das Anordnen und Halten des Schutznetzes 30 am Wärmetauscher 2 zu vereinfachen, und andererseits die Fähigkeit des Innengeflechts 34 zu steigern, sich zu verformen und Aufschlägen beim Kontakt mit Rollsplitt standzuhalten.
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Dieser funktionale Unterschied kann durch die Auswahl besonderer Materialien erreicht werden, wobei es sich dabei insbesondere um Naturfasern wie Baumwolle, Hanf, Flachs, Manilafasern oder Sisal, um Kunstfasern wie Polyamid, Polypropylen, Polyester, Polyvinylalkohol, Polyethylen, Copolymere oder Verbundgarne oder um ein Gemisch aus Kunstfasern und Naturfasern handeln kann. Der erste Garntyp ist insbesondere ein aus Hanf oder aus Flachs hergestelltes Garn. Der zweite Garntyp ist ein aus Bauwollte bestehendes Garn.
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Dieser funktionale Unterschied kann auch dadurch erreicht werden, dass die beiden Garntypen unterschiedliche Größen haben, wobei, wie in 3 veranschaulicht, ein Durchmesser des Garns des ersten Typs, der mit der Bildung des Außenumfangs 32 verbunden ist, größer ist als der Durchmesser des Garns des zweiten Typs, der mit der Bildung des Innengeflechts 34 verbunden ist, wobei der Außenumfang 32 einen starren Rahmen bilden kann.
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Die Art und die Herstellung des Schutznetzes 30 verleihen ihm elastische Eigenschaften. Diese elastischen Eigenschaften sind durch eine begrenzte Verformungsfähigkeit des Schutznetzes 30 gekennzeichnet, so dass das Innengeflecht 34 niemals mit den Rohren 4 des Wärmetauschers 2 in Kontakt gelangt.
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4 zeigt ein Beispiel für die Positionierung des Schutznetzes 30 am Wärmetauscher 2 und insbesondere die Befestigung des Schutznetzes 30.
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Das Schutznetz 30 wird durch die Zusammenwirkung des Außenumfangs 32 und der Befestigungsmittel 40 gespannt. Dieses Spannen an den Befestigungsmitteln 40 führt somit dazu, dass es am Innengeflecht 34 des Schutznetzes 30 wiedergegeben wird, welches somit gespannt und im Wesentlichen flächig ist.
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Bei diesem Beispiel der Anordnung der Wärmeaustauschvorrichtung 1 haben die Einsätze 8 in Strömungsrichtung 3 des Luftstroms betrachtet eine größere Abmessung als die Rohre 4.
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Da die Rohre 4 und die beiden Endwände 20, 22 oder die beiden Verteiler 12, 14, je nach Strukturelement des Wärmetauschers 2, an dem die Befestigungsmittel 40 angeordnet sind, in Strömungsrichtung 3 des Luftstroms betrachtet identische Abmessungen haben, ist somit das Schutznetz 30 in Kontakt mit den Querenden 44 der Einsätze 8, die der Eintrittsfläche 5 am nächsten liegen. Die Querenden 44 der Einsätze 8 entsprechen den Flächen der Einsätze 8, die als erste mit dem Luftstrom bei dessen Fluss in Kontakt sind.
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Somit ist ein Querversatz 46 zwischen dem Schutznetz 30 und den Rohren 4 vorhanden. Der Querversatz 46 wird zwischen einer ersten Ebene der Erstreckung des Schutznetzes 30 und einer zweiten Ebene der Erstreckung eines Querendes 42 der Rohre 4, das der Eintrittsfläche 5 am nächsten liegt, in einer Richtung senkrecht zur ersten Ebene gemessen. Die Querenden 42 der Rohre 4 entsprechen den Flächen der Rohre 4, die als erste mit dem Luftstrom bei seinem Fluss in Kontakt gelangen. Der Querversatz beträgt zwischen 10 und 50 Millimeter.
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Bei dieser Ausgestaltung werden Rollsplitt, Trümmer und andere aufgeschleuderten Teile, die zwischen den Querenden 44 von zwei benachbarten Einsätzen 8 zum Schutznetz 30 gelangen, abgebremst und von dem Schutznetz 30 abgelenkt, ohne dass sie zu den Rohren 4 zwischen den beiden benachbarten Einsätzen 8 gelangen oder diese beschädigen.
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Bei derselben Ausgestaltung wird das Aufschlagen von Rollsplitt, Trümmern oder von jeglichen anderen aufgeschleuderten Teilen, die zum Schutznetz 30 gelangen, das mit einem Querende 44 in Kontakt steht, durch die Dicke des Innengeflechts 34 verringert und eine Beschädigung des Einsatzes 8 reduziert.
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Bei einer Erfindungsvariante haben die Rohre 4 und die Einsätze 8 in Strömungsrichtung 3 des Luftstroms betrachtet identische Abmessungen. Bei dieser Variante haben die beiden Endwände 20, 22 oder die beiden Verteiler 12, 14, je nach Strukturelement des Wärmetauschers 2, an dem die Befestigungsmittel 40 angebracht sind, in Strömungsrichtung 3 des Luftstroms betrachtet eine größere Abmessung als die Rohre 4 und die Einsätze 8, so dass wie zuvor ein Querversatz 46 zwischen dem Schutznetz 30 und den Rohren 4 vorhanden ist. Der Querversatz beträgt zwischen 5 und 50 Millimetern.
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Bei dieser Ausgestaltung werden Rollsplitt, Trümmer oder andere aufgeschleuderten Teile, die zwischen der ersten Endwand 20 und der zweiten Endwand 22 zum Schutznetz 30 gelangen, abgebremst und von dem Schutznetz 30 abgelenkt, ohne dass sie zu den Rohren 4 gelangen oder diese beschädigen
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Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung und Anbringung einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauschvorrichtung insbesondere mit Bezug auf die soeben beschriebene Ausführungsform der Befestigungsmittel beschrieben.
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Die Rohre 4 und die Einsätze 8 des Wärmetauschers 2 werden aus einer Materialplatte hergestellt, die so ausgebildet ist, dass sie einen ausreichenden Wärmeaustausch ermöglicht, so dass der Wärmetauscher 2 seine Funktion erfüllen kann. Es kann sich insbesondere um Aluminium oder um eine Aluminiumlegierung handeln. Die Rohre 4 und die Einsätze 8 sind jeweils aus einem Metallblech gepresst, gestanzt oder gerollt.
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Die Rohre 4 werden dann zwischen der ersten Endwand 20 und der zweiten Endwand 22 im Wechsel mit den Einsätzen 8 gestapelt. Der Wärmetauscher 2 kann dann durch Verbinden der Rohre 4 mit dem ersten Verteiler 12, mit dem zweiten Verteiler 14, mit der ersten Buchse 16 und mit der zweiten Buchse 18 angebracht und dann mit einem Fluidkreislauf verbunden werden.
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In dieser Phase werden gemäß der beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsform für die Anbringung die Schrauben, die Befestigungsmittel 40 bilden, in die Bohrungen 50 eingesetzt und derart eingeschraubt, dass sie eine erste Vormontageposition einnehmen.
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Das Schutznetz 30 ist dann der Eintrittsfläche 5 des Wärmetauschers 2 zugewandt angeordnet, und die Bedienperson führt sukzessiv den Außenumfang 32 des Schutznetzes 30 um jedes Befestigungsmittel 40 herum und zieht gegebenenfalls am Netz, um diese Befestigung erhalten zu können. Das Netz ist somit insgesamt in einer Ebene gespannt, die parallel zur Eintrittsfläche des Wärmetauschers verläuft.
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Es ist zu verstehen, dass diese Zwischenposition erreicht werden kann, indem in einem ersten Schritt ein Befestigungsmittel 40 positioniert und ein Rand des Netzes um dieses herum befestigt wird und anschließend das andere Befestigungsmittel sukzessiv eingeschraubt wird, wobei das Schutznetz bereits die entsprechenden Schrauben umgreift.
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Sobald das Schutznetz parallel zur Eintrittsfläche gespannt wurde, werden die Schrauben, die Befestigungsmittel darstellen, in die entsprechenden Bohrungen 50 geschraubt, so dass der zwischen dem Schraubenkopf 54 und dem Außenumfang 32 des Schutznetzes 30 gebildete Kontaktbereich 48 näher an das Strukturelement, in dem die Bohrung ausgebildet ist, angezogen wird. Der Außenumfang 32 bewegt sich weiter zu den Strukturelementen hin, die den Rahmen des Wärmetauschers bilden, bis es zwischen diesen Strukturelementen und den Befestigungsmitteln 40 geklemmt ist, während das Innengeflecht 34 in Kontakt mit dem vorderen Ende der vordersten Elemente der Eintrittsfläche, im vorliegenden Fall mit dem vorderen Ende der Einsätze 8 blockiert bleibt. Der Rücksprung zwischen dem Außenumfang 32 und dem Innengeflecht 34 des Schutznetzes 30 spielt somit eine Rolle beim Spannen des Netzes in Querrichtung, d.h. in der Bewegungsrichtung des Luftstroms durch den Wärmetauscher.
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Wie oben erläutert können andere Herstellungsverfahren angewandt werden. Das erfindungsgemäße Rohr 4 kann insbesondere durch die Anwendung eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt werden.
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Der so eingerichtete Wärmetauscher 2 kann dann entsprechend dem nachfolgenden Beispiel funktionieren. Dieses Beispiel ist kein einschränkendes Beispiel, und es können andere Funktionsweisen in Betracht gezogen werden.
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Das Fluid zirkuliert innerhalb der Rohre 4, die bei der Bildung des Wärmetauschers 2 involviert sind. Das Fluid tritt insbesondere über die erste Buchse 16 in den ersten Verteiler 12 ein, wobei die erste Buchse 16 mit dem Fluidkreislauf außerhalb des Wärmetauschers 2 verbunden ist. Ausgehend von dem ersten Verteiler 12 wird das Fluid verteilt und zirkuliert innerhalb der verschiedenen erfindungsgemäßen Rohre 4. Nach seiner Zirkulation entlang der Rohre 4 wird das Fluid im zweiten Verteiler 14 aufgefangen und dann über die zweite Buchse 18 zum Außenkreislauf geleitet.
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Darüber hinaus zirkuliert ein Luftstrom in dem Zwischenraum 10, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohren 4 des Wärmetauschers 2 belassen wird. Im Verlauf seiner Zirkulation innerhalb dieser Rohre 4 tauscht das Fluid über die Wände des Rohrs 4 und die in dem Zwischenraum 10 zwischen den Rohren 4 angeordneten Einsätze 8 Wärme mit dem Luftstrom aus, d.h. je nach Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid und der Luft erwärmt oder kühlt es die Wände des Rohrs 4 und die Einsätze.
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Bei einem Beispiel für die Funktionsweise des Wärmetauschers 2, der zum Kühlen des im Wärmetauscher 2 zirkulierenden Fluids eingerichtet ist, überträgt somit das innerhalb der Rohre 4 zirkulierende Fluid Wärme zu den Wänden 4 des Rohrs 4 und dann zu den Einsätzen 8, die in Kontakt mit den Wänden des Rohrs 4 angeordnet sind. Der mit den Einsätzen 8 in Kontakt stehende Luftstrom nimmt die von den Einsätzen 8 abgegebene Wärme auf, wodurch seine Temperatur steigt.
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Es ist zu verstehen, dass der erfindungsgemäße Wärmetauscher 2 ebenso zum Kühlen des Luftstroms eingerichtet sein kann, wobei das im Wärmetauscher 2 zirkulierende Fluid dann kälter ist als der Luftstrom. Das Fluid nimmt dann die Wärme des Luftstroms auf, der den Zwischenraum 10 zwischen den Rohren 4 durchströmt, wodurch die Temperatur des Luftstrom gesenkt wird.
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Die obige Beschreibung erläutert deutlich, wie es die Erfindung ermöglicht, die durch sie gesetzten Ziele zu erreichen, insbesondere eine Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Schutznetz vorzuschlagen, das an einer Eintrittsfläche eines Wärmetauschers angeordnet ist, um diesen vor aufgewirbeltem Rollsplitt und vor anderen aufgeschleuderten Teilen zu schützen.
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Selbstverständlich können von dem Fachmann verschiedene Änderungen an der Wärmeaustauschvorrichtung vorgenommen werden, die soeben als nicht einschränkendes Beispiel beschrieben wurde, sofern ein flexibles Schutznetz integriert ist, das eine Vorderseite eines Wärmetauschers schützt.
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In jedem Fall kann die Erfindung nicht auf die in diesem Dokument spezifisch beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden und erstreckt sich insbesondere auf alle äquivalenten Mittel und jegliche technisch effektive Kombination dieser Mittel.
