EP1604161A1 - Heat-exchanger device and method for conditioning a working medium - Google Patents

Heat-exchanger device and method for conditioning a working medium

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Publication number
EP1604161A1
EP1604161A1 EP03767526A EP03767526A EP1604161A1 EP 1604161 A1 EP1604161 A1 EP 1604161A1 EP 03767526 A EP03767526 A EP 03767526A EP 03767526 A EP03767526 A EP 03767526A EP 1604161 A1 EP1604161 A1 EP 1604161A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchange
chamber
working medium
exchange device
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP03767526A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karsten Emrich
Wolfgang Kramer
Eberhard Pantow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10317786A external-priority patent/DE10317786A1/en
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1604161A1 publication Critical patent/EP1604161A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
    • F28D7/1623—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Definitions

  • a disadvantage of such heat exchangers in which the working medium flows in a forced flow through an area through which the heat exchange medium flows is that there is a need for a correspondingly adapted, very pressure-resistant housing.
  • the object of the invention is therefore to design a heat exchange device in such a way that the working medium can be conditioned in the simplest possible manner. According to the present invention, this object is achieved by a heat exchange device according to the invention. Methods for conditioning a working medium according to the invention are also suitable for advantageously accomplishing the object of the invention.
  • the heat exchange can also take place with only partial or entirely without forced flow through free convection.
  • the conditioning of the working medium can consist in particular of cooling the same.
  • At least one line has heat exchange fins, such as cooling fins.
  • the heat exchange fins serve to enlarge the surface of the line and thus to enlarge the heat exchange surfaces and thus the heat exchange between the two media as a whole.
  • the heat exchange fins are arranged on the outside of the line and protrude from the line into the chamber. There- by, in particular, the surface of the heat exchange surfaces formed by the heat exchange fins is in contact with the working medium.
  • a suitable, good heat-conducting material such as a metal, the heat conduction in the. Material increased. The surface enlargement also acts when the heat exchange medium does not flow through the inside of the heat exchange fins.
  • the heat exchange fins are designed in accordance with the direction of flow and / or in accordance with the direction of flow of the working medium into and out of the chamber.
  • At least one line is formed in the region of at least one inflow opening of the chamber.
  • a line is formed in the area of an inflow opening, a forced flow around the line is achieved and, in addition to a purely free convective heat exchange, a proportion of forced convective heat exchange is also achieved.
  • a common line can also be assigned to several inflow openings.
  • each inflow opening is assigned a different line that is only assigned to it. Then there are at least as many lines as inflow openings.
  • At least one line is formed in the region of the at least one outflow opening.
  • the flow around the line when the working medium flows out of the chamber leads to forced convection, which acts in addition to free convection.
  • a line running in the region of each outflow opening it is entirely possible that one and the same line is assigned to several outflow openings.
  • a different line is assigned to each outflow opening.
  • Inflow and outflow openings can be identical, ie an opening can also be used cyclically as an inflow opening and then as an outflow opening.
  • each line is assigned at least one and preferably exactly one inflow opening and at least one outflow opening, preferably at least exactly one outflow opening.
  • the chamber forms a storage for the working medium.
  • a separate housing for the heat exchange device is not required. This is particularly advantageous because the housing of a heat exchange device has at least largely identical structural requirements, such as a memory. The requirements for tightness, pressure resistance and thermal resilience largely agree with each other.
  • the chamber can also form a pressure accumulator.
  • the pressure accumulator in particular in connection with a gaseous working medium, has the advantage that the working medium under pressure enables a better heat exchange to the heat exchange medium than a working medium under atmospheric pressure.
  • the chamber is an integral part of an engine component or compressor component, in particular the exhaust gas recirculation of an engine, an exhaust gas recirculation device or a braking device. Because the heat exchange device, whether with or without a storage function, becomes part of a functional element, the structural outlay for the heat exchange device is greatly reduced.
  • the chamber required for the heat exchange device can, according to an advantageous embodiment, be formed directly in the area of the engine block or be part of the same. As a result, the chamber can be produced in a particularly simple manner.
  • heat exchange fins Passing through this area provided with heat exchange fins results in forced convection, which increases the efficiency of the heat exchanger, but does not require a separate generation of forced flow of the working medium through the heat exchange device. Only the already existing flow of the working medium is used. This flow arises in particular via pressure drops or via an already necessary circulation or removal of the working medium from the chamber, usually in the form of an automatically developing flow behavior of the medium.
  • the heat exchange fins are oriented in the inflow or outflow direction of the working medium, so that the working medium can flow through the fins particularly advantageously. This form of alignment leads to a low flow resistance and at the same time to a good flow through the spaces between the heat exchange fins.
  • the inflow and outflow openings can also be arranged in such a way that their flow direction and their placement on the chamber promote the formation of a convection flow.
  • the working medium is pressurized in the chamber.
  • the pressurized storage of the working medium in the chamber is particularly advantageous when the working medium is in a gaseous state.
  • the particle density is then increased by pressurization and thus an improved heat exchange through free convection is achieved. It is advantageously possible that the working medium is used to operate an engine (internal combustion engines), a braking device or a pressure accumulator of a vehicle.
  • a method according to the invention is carried out by means of a heat exchange device designed according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view through a first embodiment of a heat exchange device according to the invention
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view through a second embodiment of a heat exchange device according to the invention.
  • Figure 3 shows a schematic representation of the structure of a third heat exchange device in a longitudinal section
  • Figure 4 shows a schematic representation of the structure of a fourth embodiment of a heat exchange device in a longitudinal section
  • Figure 6 is a schematic cross-sectional view through a fifth
  • Figure 7 is a schematic cross-sectional view through a sixth heat exchange device
  • Figure 9 is a schematic representation of the longitudinal section through a modified embodiment of a heat exchange device.
  • FIGS. 1 to 4 show different embodiments of chambers and arrangements of lines made therein, wherein heat exchange fins are formed on the lines.
  • the different configurations differ in different configurations of the chamber 10, the at least one inflow and outflow opening and the positioning of the at least one line within the chamber.
  • FIG. 1 shows a heat exchange device 99 which has a chamber 10 which is rectangular in cross section. The chamber forms a storage for working medium, the working medium being pressurized in particular.
  • the chamber 10 is penetrated by three lines 20, the lines 20 through which the heat exchange medium 21 flows.
  • Each of the three lines 20 is surrounded on the outside by heat exchange fins 22.
  • the three lines 20 are designed so that the incoming working medium 13 flows directly past the lines 20 or flows through the area of the heat exchange fins.
  • a plurality of lines 20 are assigned to one inflow opening 11.
  • further inflow openings 11 and, alternatively or additionally, one or more outflow openings 12 can also be assigned to these lines, as is shown below in the longitudinal sections according to FIGS. 3 and 4.
  • the heat exchange between the working medium 13 and the heat exchange medium 21 takes place on the one hand by the fact that the working medium 13 comes into contact with the heat exchange ribs 22 on the inflow, and on the other hand that the working medium 13 subsequently resides within the chamber 10 and thereby in the form of free convection is cooled.
  • the lines 20 are designed as round tubes, which are likewise surrounded by heat exchange fins which are circular in the outer contour and which are preferably in a plane running radially around the line 20, as is the case, for example is shown in Fig. 5b.
  • FIG. 3 shows two alternative or simultaneously usable arrangements of outflow openings 12.
  • One outflow opening 12 is arranged in an extension of the longitudinally arranged arrangement of the inflow openings 11, while the other leads axially away from the storage area.
  • the outflowing working medium 13 again flows through the area with the at least one line 20 and the heat exchange ribs 22, while in the second-mentioned working opening the working medium flows through the outflow opening 12 directly away from the storage area 14 without again at the heat exchange ribs 22 and the line 20 flow right past.
  • a valve 15 can be provided, through which an outflow can be controlled, wherein the valves of two outflow openings can be designed to be operable independently of one another.
  • the working medium flows according to the flow arrows 17 to the outflow openings 12, the area of the line 20 and the heat exchange fins 22 again being flowed around or through.
  • an outlet opening 12 leading directly away from the overflow region 14 can also be provided.
  • An alternative embodiment can also provide that only inflow openings 11 are arranged on the side, the space 18 between two inflow openings then being separated from one another by separating webs 19 and mixing of the individual inflowing working medium flows only taking place in the overflow region 14. The outflow then takes place through the only outflow opening 12 leading directly away from the overflow region 14, which was previously referred to as an additional outflow opening and leads out of the chamber 10 in the longitudinal direction.
  • ribs 22 which protrude radially from the tube 20 and, for example, run around the tube in the form of a circular disk.
  • the use of ribs 22 aligned in this way is particularly advantageous when the inflow or outflow of the working medium takes place perpendicular to the direction of extension of the tube 20 and there is a transverse flow of the working medium 13 to flow through the tube 20 when the inflow or outflow occurs.
  • the heat exchange fins are in particular formed parallel to the direction of action of the gravitational force.
  • the rib height is preferably between 1 mm to approximately 40 mm and the rib spacing is between 0.1 to approximately 20 mm.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a heat exchange device 100 in accordance with the present invention, which essentially corresponds to the embodiment in FIG. 1.
  • Working medium 113 flows through a flow opening 111 into a chamber 110.
  • the chamber 110 is penetrated by lines 120 through which a heat exchange medium 121 can flow and which are surrounded by heat exchange fins 122.
  • a further line 140 for the heat exchange medium 121 is provided in a wall 130 of the chamber 110 for an additional heat exchange between the heat exchange medium 121 and the working medium 113, so that the chamber 110 is delimited by the line 140.
  • the line 140 is designed such that it surrounds at least a part of the chamber 110.
  • FIG. 7 shows a heat exchange device 200 which differs from the heat exchange device 100 in FIG. 6 essentially in that the heat exchange ribs 222 of the conduits 220 fill the cross section of the chamber 210 to an increased extent, which results in a further increase in the heat exchange area between the working medium 213 and the heat exchange medium 221 results, similar to the heat exchange device 99 shown in FIG. 2.
  • the heat exchange device 300 corresponds essentially to the heat exchange device 100 in FIG. 6 and has inflow openings 311, a chamber 310 and outflow openings 312 for a working medium 313 and an inflow opening 324, lines 320, 340 and an outflow opening 325 for a heat exchange medium 321, the lines 320 and 340 are provided with heat exchange fins 322 and 350, respectively.
  • the arrangement of the ribs 322, 350 forms flow guide means for the working medium 313, as a result of which an increased and possibly controlled heat exchange between the working medium 313 and the heat exchange medium 321 flowing along the arrows 370 is made possible.
  • working fluid 313 can be supplied to the chamber 310 as desired through one or more inflow openings 311 and / or removed through one or more outflow openings 312.
  • FIG. 9 shows a simplified embodiment of the heat exchange device 300 from FIG. 8.
  • the heat exchange device 400 has a chamber 410 with a line 420 for a heat exchange medium 421 passing through the chamber 410 and provided with ribs 422, and a wall 430 with ribs 450.
  • the ribs 450 serve to increase heat exchange between the working medium 413 in the chamber 410 and Environment of the heat exchange device 400.
  • a further line for a heat exchange medium is arranged in the wall 430, similar to the embodiment in FIG. 8.
  • the ribs 450 are each interrupted, the interruptions preferably in each case in the area of an inflow or outflow opening 411, 412 for the working medium 413, in order to reduce a flow resistance for the working medium 413 in these areas, which advantageously results in a reduced pressure loss for the working medium in chamber 410. Otherwise, the functioning of the heat exchange device 400 is as described with reference to FIG. 8.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a heat-exchanger device (99), in which a working medium (13) is conditioned by means of a heat-transfer medium (21). The conditioning process, which creates a desired working point, is achieved by an exchange of heat between the working medium (13) and the heat-transfer medium (21). Heat-transfer surfaces are configured in the heat-exchanger device (99), said surfaces enabling the exchange of heat in such a way that the two media (13, 21) remain separate from one another. According to the invention, said device is equipped with a chamber (10), into which the working medium (13) flows. The chamber (10) is penetrated or delimited by at least one conduit (20), which is traversed by the heat-transfer medium (21).

Description

Wärmeaustauscheinrichtung und Verfahren zum Konditionieren eines Arbeitsmediums Heat exchange device and method for conditioning a working medium
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeaustauscheinrichtung sowie ein Verfahren zum Konditionieren eines Arbeitsmediums, insbesondere mit einer solchen Wärmeaustauscheinrichtung.The present invention relates to a heat exchange device and a method for conditioning a working medium, in particular with such a heat exchange device.
Wärmeaustauscheinrichtungen, in denen ein Arbeitsmedium im Sinne des Erzeugens eines erwünschten Arbeitspunktes durch Wärmeaustausch mit einem Wärmeaustauschmedium über Wärmeaustauschflächen erfolgt, sind in vielfältiger Weise bekannt. Derartige Wärmeaustauscheinrichtungen sind beispielsweise Fahrzeugkühler, bei denen das Arbeitsmedium die Kühlflüssigkeit eines Motors ist und das Wärmeaustauschmedium die durchströ- mende Umgebungsluft. Aber auch für weitere Arbeitsmedien eines Motors, wie einer Brennkraftmaschine, werden Wärmeaustauscheinrichtungen benötigt. So ist es beispielsweise bekannt, Verbrennungsabgase einer Brennkraftmaschine in die Brennkammer zurückzuführen und zuvor über einen Wärmetauscher zu kühlen. Ebenso ist es bekannt, zum Betreiben einer Bremse oder einer Motorbremse eines Fahrzeugs Druckluft zu kühlen.Heat exchange devices in which a working medium takes place in the sense of generating a desired working point by heat exchange with a heat exchange medium via heat exchange surfaces are known in many ways. Such heat exchange devices are, for example, vehicle coolers in which the working medium is the cooling liquid of an engine and the heat exchange medium is the ambient air flowing through. However, heat exchange devices are also required for other working media of an engine, such as an internal combustion engine. For example, it is known to recycle combustion exhaust gases from an internal combustion engine into the combustion chamber and to cool them beforehand using a heat exchanger. It is also known to cool compressed air for operating a brake or an engine brake of a vehicle.
Bekannte Wärmetauscher sind gesonderte Bauteile, die in separaten Gehäusen untergebracht sind und nur teilweise in das Gesamtkühlsystem eines Motors integrierbar sind.Known heat exchangers are separate components which are accommodated in separate housings and can only be partially integrated into the overall cooling system of an engine.
Nachteilig bei solchen Wärmetauschern, bei denen das Arbeitsmedium in einer Zwangs- Strömung einen Bereich durchströmt, der vom Wärmeaustauschmedium durchströmt wird, ist, dass die Notwendigkeit eines entsprechend angepassten, sehr druckfesten Gehäuses gegeben ist. Darüber hinaus ist auch die Notwendigkeit zum Erzeugen einer erzwungenen Strömung des Arbeitsmediums gegeben. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wärmeaustauscheinrichtung so zu gestalten, dass ein Konditionieren des Arbeitsmediums in möglichst einfacher Weise zu erreichen ist. Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine erfindungsgemäße Wärmeaustauscheinrichtung gelöst. Verfahren zum Konditionieren eines Arbeitsmediums gemäß der Erfindung sind ebenfalls geeignet, in vorteilhafter Weise die Aufgabe der Er- fϊndung zu lösen.A disadvantage of such heat exchangers in which the working medium flows in a forced flow through an area through which the heat exchange medium flows is that there is a need for a correspondingly adapted, very pressure-resistant housing. In addition, there is also the need to create a forced flow of the working medium. The object of the invention is therefore to design a heat exchange device in such a way that the working medium can be conditioned in the simplest possible manner. According to the present invention, this object is achieved by a heat exchange device according to the invention. Methods for conditioning a working medium according to the invention are also suitable for advantageously accomplishing the object of the invention.
In einer Wärmeaustauscheinrichtung wird ein Arbeitsmedium mittels eines Wärmeaus- tauschmediums konditioniert. Dabei erfolgt das Konditionieren im Sinne des Erzeugens eines erwünschten Arbeitspunktes durch Wärmeaustausch zwischen dem Arbeitsmedium und dem Wärmeaustauschmedium. Hierfür sind in der Wärmeaustauscheinrichtung Wärmeaustauschflächen ausgebildet, über die der Wärmeaustausch derart erfolgen kann, dass die beiden Medien voneinander getrennt sind. Gemäß der Erfindung ist eine Kammer ausgebildet, wobei in die Kammer das Arbeitsmedium einströmt. Die Kammer ist von wenigstens einer Leitung durchsetzt, welche vom Wärmeaustauschmedium durchströmt wird.In a heat exchange device, a working medium is conditioned by means of a heat exchange medium. The conditioning takes place in the sense of generating a desired working point by heat exchange between the working medium and the heat exchange medium. For this purpose, heat exchange surfaces are formed in the heat exchange device, via which the heat exchange can take place in such a way that the two media are separated from one another. According to the invention, a chamber is formed, the working medium flowing into the chamber. The chamber is penetrated by at least one line through which the heat exchange medium flows.
Dadurch, dass das Arbeitsmedium bei dieser Ausgestaltung nicht aktiv an den Wärmeaustauschflächen vorbeiströmen muss, kann der Wärmeaustausch auch bei nur partieller oder gänzlich ohne erzwungene Strömung durch freie Konvektion erfolgen. Dabei kann das Konditionieren des Arbeitsmediums insbesondere in einem Kühlen desselben bestehen.Because the working medium does not have to actively flow past the heat exchange surfaces in this embodiment, the heat exchange can also take place with only partial or entirely without forced flow through free convection. The conditioning of the working medium can consist in particular of cooling the same.
Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Kammer in Richtung ihrer größten Längsausdehnung von wenigstens einer Leitung durchsetzt. Die Ausrichtung der Leitung in Richtung der größten Längsausdehnung der Kammer bietet die Möglichkeit, die Oberfläche der Leitung in der Kammer möglichst groß zu gestalten und damit eine mög- liehst große Wärmeaustauschfläche zu bilden. Dies dient insbesondere dann einem günstigen Wärmeaustausch, wenn dieser weit überwiegend oder fast ausschließlich durch freie Konvektion erfolgt.According to a preferred embodiment of the invention, the chamber is penetrated by at least one line in the direction of its greatest longitudinal extent. The alignment of the line in the direction of the greatest longitudinal extent of the chamber offers the possibility of making the surface of the line as large as possible in the chamber and thus of forming the largest possible heat exchange surface. This is particularly useful for low-cost heat exchange if this is largely or almost exclusively carried out by free convection.
Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens eine Leitung Wärmeaustauschrippen, wie Kühlrippen, aufweist. Die Wärmeaustauschrippen dienen der Vergrößerung der Oberfläche der Leitung und somit einer Vergrößerung der Wärmeaustauschflächen und damit dem Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien insgesamt. Gemäß bevorzugter Weiterbildung sind die Wärmeaustauschrippen auf der Außenseite der Leitung angeordnet und ragen von der Leitung in die Kammer hinein. Da- durch wird insbesondere die mit dem Arbeitsmedium in Kontakt stehende Oberfläche der durch die Wärmeaustauschrippen gebildeten Wärmeaustauschflächen vergrößert. Durch Verwendung eines geeigneten, gut wärmeleitenden Materials, wie beispielsweise eines Metalls, wird die Wärmeleitung in dem. Material erhöht. Die Oberflächenvergrößerung wirkt auch dann, wenn die Wärmeaustauschrippen innenseitig nicht von dem Wärmeaustauschmedium durchströmt sind. Es ist dabei nach den Gegebenheiten und den Erfordernissen der An- und Abströmung des Arbeitsmediums in die Kammer möglich und im Sinne eines guten Wärmeaustausches vorteilhaft, wenn die Verlaufsrichtung der Wärmeaustauschrippen senkrecht zu der Verlaufsrichtung der Leitung in der Kammer ausgebildet sind. Hierbei sind insbesondere Rippen in paralleler Anordnung zur Wirkrichtung der Gravitationskraft vorteilhaft.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that at least one line has heat exchange fins, such as cooling fins. The heat exchange fins serve to enlarge the surface of the line and thus to enlarge the heat exchange surfaces and thus the heat exchange between the two media as a whole. According to a preferred development, the heat exchange fins are arranged on the outside of the line and protrude from the line into the chamber. There- by, in particular, the surface of the heat exchange surfaces formed by the heat exchange fins is in contact with the working medium. By using a suitable, good heat-conducting material, such as a metal, the heat conduction in the. Material increased. The surface enlargement also acts when the heat exchange medium does not flow through the inside of the heat exchange fins. It is possible according to the circumstances and the requirements of the inflow and outflow of the working medium into the chamber and advantageous in terms of good heat exchange if the direction of the heat exchange fins are perpendicular to the direction of the line in the chamber. Here, ribs in a parallel arrangement to the direction of action of the gravitational force are particularly advantageous.
Dabei sind die Wärmeaustauschrippen gemäß bevorzugter Weiterbildung der Erfindung entsprechend der Anströmrichtung und/oder entsprechend der Abströmrichtung des Ar- beitsmediums in bzw. aus der Kammer ausgebildet.According to a preferred development of the invention, the heat exchange fins are designed in accordance with the direction of flow and / or in accordance with the direction of flow of the working medium into and out of the chamber.
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Leitung im Bereich wenigstens einer Anströmöffhung der Kammer ausgebildet. Durch das Ausbilden einer Leitung im Bereich einer Anströmöffhung wird ein zwangsweises Umströmen der Leitung erreicht und somit neben einem reinen freien konvektiven Wärmeaustausch auch noch ein Anteil an erzwungenem konvektiven Wärmeaustausch erreicht. Gemäß weiterführender Ausgestaltung ist es dabei möglich, dass mehrere Anströmöffhungen in die Kammer vorgesehen sind, wobei im Bereich jeder Anströmöffhung eine Leitung verläuft. Es können dabei auch mehreren Anströmöffhungen jeweils eine gemeinsame Leitung zugeordnet sein. Insbesondere ist auch der Fall möglich, dass nur eine geringe Anzahl von Leitungen vorgesehen ist, wobei jede der Leitungen im Bereich mehrerer Anströmöffhungen verläuft. Andererseits ist ebenfalls denkbar, dass jeder Anströmöffhung eine andere, nur ihr allein zugeordnete Leitung zugeordnet ist. Es sind dann wenigstens so viele Leitungen vorhanden wie Anströmöffhungen.According to a further advantageous embodiment of the invention, at least one line is formed in the region of at least one inflow opening of the chamber. By forming a line in the area of an inflow opening, a forced flow around the line is achieved and, in addition to a purely free convective heat exchange, a proportion of forced convective heat exchange is also achieved. According to a further embodiment, it is possible for a plurality of inflow openings to be provided in the chamber, a line running in the region of each inflow opening. A common line can also be assigned to several inflow openings. In particular, it is also possible for only a small number of lines to be provided, each of the lines running in the region of a plurality of inflow openings. On the other hand, it is also conceivable that each inflow opening is assigned a different line that is only assigned to it. Then there are at least as many lines as inflow openings.
Des Gleichen kann alternativ oder zusätzlich hierzu vorgesehen sein, dass wenigstens eine Leitung im Bereich der wenigstens einen Abströmöffhung ausgebildet ist. Auch hier führt das Umströmen der Leitung beim Abströmen des Arbeitsmediums aus der Kammer zu einer erzwungenen Konvektion, die ergänzend zur freien Konvektion wirkt. Dabei können insbesondere mehrere Abströmöffhungen vorgesehen sein, wobei im Bereich jeder Abströmöffnung eine Leitung verläuft. Dabei es jedoch durchaus möglich, dass ein- und dieselbe Leitung mehreren Abströmöffhungen zugeordnet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass jeder Abströmöffhung eine andere Leitung zugeordnet ist. An- und Ab- strö öffhungen können identisch sein, d.h. eine Öffnung kann auch zyklisch als Anströmöffhung und dann als Abströmöffhung verwendet werden.The same can alternatively or additionally be provided that at least one line is formed in the region of the at least one outflow opening. Here, too, the flow around the line when the working medium flows out of the chamber leads to forced convection, which acts in addition to free convection. You can in particular a plurality of outflow openings can be provided, a line running in the region of each outflow opening. However, it is entirely possible that one and the same line is assigned to several outflow openings. However, it can also be provided that a different line is assigned to each outflow opening. Inflow and outflow openings can be identical, ie an opening can also be used cyclically as an inflow opening and then as an outflow opening.
Es können dabei insbesondere Ausgestaltungen vorgesehen sein, gemäß denen jeder Lei- f tung wenigstens eine und vorzugsweise genau eine Anströmöffhung und wenigstens eine Abströmöffhung, vorzugsweise wenigstens genau eine Abströmöffhung zugeordnet ist.In particular, configurations can be provided according to which each line is assigned at least one and preferably exactly one inflow opening and at least one outflow opening, preferably at least exactly one outflow opening.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass einer Leitung mehrere Anströmöffhungen, aber lediglich eine Abströmöffhung zugeordnet sind.In particular, it can be provided that several inflow openings, but only one outflow opening, are assigned to a line.
In vorteilhafter Weise kommt es zu einer besonders guten Durchströmung eines mit Wär- meaustauschrippen versehenen Bereichs, wenn das Arbeitsmedium einen solchen Bereich auf den Fließpfad von der Anströmöffhung oder zu der Abströmöffhung unmittelbar durchströmt. Dies führt zu einer besonders guten Zwangsführung des an- bzw. abströmenden Arbeitsmediums und zu einer erhöhten Effizienz der erzwungenen Konvektion.Advantageously, there is a particularly good flow through an area provided with heat exchange fins if the working medium flows directly through such an area on the flow path from the inflow opening or to the outflow opening. This leads to a particularly good positive guidance of the working medium flowing in and out and to an increased efficiency of the forced convection.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet die Kammer einen Speicher für das Arbeitsmedium. Durch diese Maßnahme wird ein eventuell benötigter Speicher zugleich zu einer Wärmeaustauscheinrichtung. Ein gesondertes Gehäuse für die Wärmeaustauscheinrichtung entfällt. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil an das Gehäuse einer Wärmeaustauscheinrichtung wenigstens weitgehend übereinstimmende konstruktive Anforderungen gestellt werden, wie an einen Speicher. Die Anforderung an Dichtheit, Druckfestigkeit und thermischer Belastbarkeit stimmen weitgehend miteinander überein.According to a preferred embodiment of the invention, the chamber forms a storage for the working medium. As a result of this measure, any storage that may be required simultaneously becomes a heat exchange device. A separate housing for the heat exchange device is not required. This is particularly advantageous because the housing of a heat exchange device has at least largely identical structural requirements, such as a memory. The requirements for tightness, pressure resistance and thermal resilience largely agree with each other.
In weiterführender Ausgestaltung der Erfindung kann die Kammer auch einen Druckspeicher bilden. Der Druckspeicher hat insbesondere in Verbindung mit einem gasförmigen Arbeitsmedium den Vorteil, dass das unter Druck stehende Arbeitsmedium einen besseren Wärmeaustausch zum Wärmeaustauschmedium ermöglicht, als ein Arbeitsmedium unter Atmosphärendruck. Gemäß anderer weiterführender Ausgestaltung der Erfindung ist die Kammer integrierter Bestandteil eines Motorbauteils oder Kompressorbauteils, insbesondere der Abgasrückführung eines Motors, einer Abgasrückführeinrichtung oder einer Bremseinrichtung. Dadurch, dass die Wärmeaustauscheinrichtung, ob nun mit Speicherfunktion oder ohne, Bestandteil eines Funktionselements wird, wird der bauliche Aufwand für die Wärmeaustauscheinrichtung stark reduziert. Die für die Wärmeaustauscheinrichtung benötigte Kammer kann gemäß vorteilhafter Ausgestaltung unmittelbar im Bereich des Motorblocks ausgebildet oder Bestandteil desselben sein. Hierdurch kann die Kammer in besonders einfacher Weise erzeugt werden.In a further embodiment of the invention, the chamber can also form a pressure accumulator. The pressure accumulator, in particular in connection with a gaseous working medium, has the advantage that the working medium under pressure enables a better heat exchange to the heat exchange medium than a working medium under atmospheric pressure. According to another further embodiment of the invention, the chamber is an integral part of an engine component or compressor component, in particular the exhaust gas recirculation of an engine, an exhaust gas recirculation device or a braking device. Because the heat exchange device, whether with or without a storage function, becomes part of a functional element, the structural outlay for the heat exchange device is greatly reduced. The chamber required for the heat exchange device can, according to an advantageous embodiment, be formed directly in the area of the engine block or be part of the same. As a result, the chamber can be produced in a particularly simple manner.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Konditionieren eines Arbeitsmediums mittels eines Wärmeaustauschmediums sieht vor; dass das Arbeitsmedium in eine Kammer einströmt und das Wärmeaustauschmedium diese Kammer durchströmt und dabei in einer Leitung geführt ist, welche die Kammer durchsetzt. Diese Vorgehensweise ermöglicht- einen Wär- meaustausch, der von einer Zwangsdurchströmung des Arbeitsmediums durch den Wärmeaustauscher unabhängig ist. Gemäß vorteilhafter Ausführung erfolgt das Konditionieren des Arbeitsmediums in der Kammer zumindest teilweise durch freie Konvektion. Diese Art des Wärmeaustausches kann in besonders günstiger und einfacher Weise erzeugt werden. Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung eines Verfahrens wird das Arbeitsmedium wenigstens beim An- oder beim Abströmen in die Kammer bzw. aus der Kammer durch einen mit Wärmeaustauschrippen versehenen Bereich geführt. Das Durchführen durch diesen mit Wärmeaustauschrippen versehenen Bereich führt zu einer erzwungenen Konvektion, die die Effizienz des Wärmeaustauschers erhöht, jedoch keine gesonderte Erzeugung von Zwangsströmung des Arbeitsmediums durch die Wärmeaustauscheinrichtung erfordert. Es wird lediglich die ohnehin schon vorhandene Strömung des Arbeitsmediums ausgenutzt. Diese Strömung entsteht insbesondere über Druckgefälle bzw. über einen ohnehin erforderlichen Umlauf bzw. Abförderung des Arbeitsmediums aus der Kammer heraus, meist in Form eines sich automatisch ausbildenden Fließverhaltens des Mediums. Gemäß bevorzugter Ausgestaltung sind dabei die Wärmeaustauschrippen in An- bzw. Abströmrichtung des Arbeitsmediums ausgerichtet, so dass das Arbeitsmedium besonders günstig zwischen den Rippen hindurchströmen kann. Diese Form der Ausrichtung f hrt zu einem geringen Strömungswiderstand und gleichzeitig zu einer guten Durchströmung der Zwischenräume zwischen den Wärmeaustauschrippen. Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Wärmeaustauschrippen in Richtung des Verlaufs einer Konvektionsströmung in der Kammer ausgerichtet. Eine derartige Ausrichtung führt insbesondere bei relativ hohen Verweilzeiten und einer eine Konvektionsströmung innerhalb der Kammer begünstigenden Gestal- rung der Kammer dazu, dass das Entstehen einer Konvektionsströmung in der Kammer begünstigt wird. Eine solche Strömung führt dann mit geringem Strömungswiderstand und einer guten Umströmung der Wärmeaustauschrippen zu einer Verstärkung der freien Konvektion. Eine Konvektionsströmung tritt vor allem dann auf, wenn der abströmende Teil des Arbeitsmediums gegenüber dem Volumen der Kammer relativ gering ist und auch mit geringer Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Durch eine solche Gestaltung der Kammer und des Volumens der Kammer kann eine besondere gute Konditionierung des Arbeitsmediums erreicht werden, da durch die damit verbundene hohe mittlere Verweilzeit des Arbeitsmediums in der Kammer ein sehr guter Austausch an Wärmeenergie zwischen Arbeitsmedium und Wärmeaustauschmedium erzielt werden kann. Auch kann die Anordnung der Anström- und Abströmöffhungen so erfolgen, dass durch ihre Durchströmrichtung und durch ihre Platzierung an der Kammer das Entstehen einer Konvektionsströmung gefördert wird.A method according to the invention for conditioning a working medium by means of a heat exchange medium provides; that the working medium flows into a chamber and the heat exchange medium flows through this chamber and is guided in a line that passes through the chamber. This procedure enables a heat exchange that is independent of a forced flow of the working medium through the heat exchanger. According to an advantageous embodiment, the working medium is conditioned in the chamber at least partially by free convection. This type of heat exchange can be generated in a particularly inexpensive and simple manner. According to an advantageous embodiment of a method, the working medium is led through an area provided with heat exchange fins at least when it flows into or out of the chamber. Passing through this area provided with heat exchange fins results in forced convection, which increases the efficiency of the heat exchanger, but does not require a separate generation of forced flow of the working medium through the heat exchange device. Only the already existing flow of the working medium is used. This flow arises in particular via pressure drops or via an already necessary circulation or removal of the working medium from the chamber, usually in the form of an automatically developing flow behavior of the medium. According to a preferred embodiment, the heat exchange fins are oriented in the inflow or outflow direction of the working medium, so that the working medium can flow through the fins particularly advantageously. This form of alignment leads to a low flow resistance and at the same time to a good flow through the spaces between the heat exchange fins. According to an advantageous embodiment of a method according to the invention, the heat exchange fins are oriented in the direction of the course of a convection flow in the chamber. Such an alignment leads, in particular in the case of relatively long dwell times and a configuration of the chamber which favors a convection flow within the chamber, to favoring the formation of a convection flow in the chamber. Such a flow then leads to an increase in free convection with low flow resistance and a good flow around the heat exchange fins. A convection flow occurs especially when the outflowing part of the working medium is relatively small compared to the volume of the chamber and also occurs at a low flow rate. With such a design of the chamber and the volume of the chamber, particularly good conditioning of the working medium can be achieved, since the associated high mean residence time of the working medium in the chamber enables a very good exchange of thermal energy between the working medium and the heat exchange medium to be achieved. The inflow and outflow openings can also be arranged in such a way that their flow direction and their placement on the chamber promote the formation of a convection flow.
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausgestaltung eines Verfahrens ist das Arbeitsmedium in der Kammer druckbeaufschlagt. Das druckbeaufschlagte Speichern des Arbeitsmediums in der Kammer ist dann besonders von Vorteil, wenn das Arbeitsmedium in gasförmigem Zustand vorliegt. Durch Druckbeaufschlagung wird dann die Teilchendichte erhöht und somit ein verbesserter Wärmeaustausch durch freie Konvektion erreicht. In vorteilhafter Weise ist es möglich, dass das Arbeitsmedium dem Betrieb eines Motors (Brennkraftmaschinen), einer Bremseinrichtung oder einem Druckspeicher eines Fahrzeugs dient.According to a further advantageous embodiment of a method, the working medium is pressurized in the chamber. The pressurized storage of the working medium in the chamber is particularly advantageous when the working medium is in a gaseous state. The particle density is then increased by pressurization and thus an improved heat exchange through free convection is achieved. It is advantageously possible that the working medium is used to operate an engine (internal combustion engines), a braking device or a pressure accumulator of a vehicle.
In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Wärmeaustauscheinrichtung.In a preferred embodiment, a method according to the invention is carried out by means of a heat exchange device designed according to the invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausfuhrungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben; dabei zeigt: Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauscheinrichtung;The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described in detail below with reference to the drawing; shows: Figure 1 is a schematic cross-sectional view through a first embodiment of a heat exchange device according to the invention;
Figur 2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauschemrichtung;Figure 2 is a schematic cross-sectional view through a second embodiment of a heat exchange device according to the invention;
Figur 3 in schematischer Darstellung den Aufbau einer dritten Wärmeaustauscheinrichtung in einem Längsschnitt;Figure 3 shows a schematic representation of the structure of a third heat exchange device in a longitudinal section;
Figur 4 in schematischer Darstellung den Aufbau einer vierten Ausführungsform einer Wärmeaustauscheinrichtung in einem Längsschnitt;Figure 4 shows a schematic representation of the structure of a fourth embodiment of a heat exchange device in a longitudinal section;
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel von Wärmeaustauschrippen im Bereich der Leitung einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauscheinrichtung;FIG. 5 shows an exemplary embodiment of heat exchange fins in the area of the line of a heat exchange device according to the invention;
Figur 6 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine fünfteFigure 6 is a schematic cross-sectional view through a fifth
Wärmeaustauscheinrichtung;Heat exchange device;
Figur 7 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine sechste Wärmeaustauscheinrichtung;Figure 7 is a schematic cross-sectional view through a sixth heat exchange device;
Figur 8 in schematischer Darstellung den Längsschnitt durch eine Wärmeaustauscheinrichtung; undFigure 8 is a schematic representation of the longitudinal section through a heat exchange device; and
Figur 9 in schematischer Darstellung den Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausfuhrungsform einer Wärmeaustauscheinrichtung.Figure 9 is a schematic representation of the longitudinal section through a modified embodiment of a heat exchange device.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Kammern und darin vorgenommenen Anordnungen von Leitungen, wobei an den Leitungen Wärmeaus- tauschrippen angeformt sind . Die unterschiedlichen Ausgestaltungen unterscheiden sich in unterschiedlichen Ausbildungen der Kammer 10, der jeweils wenigstens einen An- und Abströmöffhung sowie der Positionierung der wenigstens einen Leitung innerhalb der Kammer. Die Fig. 1 zeigt eine Wärmeaustauscheinrichtung 99, die eine Kammer 10 aufweist, die im Querschnitt rechteckformig ausgebildet ist. Die Kammer bildet dabei einen Speicher für Arbeitsmedium, wobei das Arbeitsmedium insbesondere druckbeaufschlagt ist.FIGS. 1 to 4 show different embodiments of chambers and arrangements of lines made therein, wherein heat exchange fins are formed on the lines. The different configurations differ in different configurations of the chamber 10, the at least one inflow and outflow opening and the positioning of the at least one line within the chamber. FIG. 1 shows a heat exchange device 99 which has a chamber 10 which is rectangular in cross section. The chamber forms a storage for working medium, the working medium being pressurized in particular.
In der dargestellten Ausführungsform wird die Kammer 10 durch drei Leitungen 20 durchsetzt, wobei die Leitungen 20 vom Wärmeaustauschmedium 21 durchströmt werden. Jede der drei Leitungen 20 ist dabei nach außen hin von Wärmeaustauschrippen 22 umgeben. In der Zeichnungsebene liegt eine Anströmöffhung 11, durch die hindurch Arbeitsmedium 13 in die Kammer 10 einströmt. Dabei sind die drei Leitungen 20 so angelegt, dass das ein- strömende Arbeitsmedium 13 an den Leitungen 20 direkt vorbeiströmt bzw. den Bereich der Wärmeaustauschrippen durchströmt. In der in der Figur dargestellten Ausführungsform sind also einer Anströmöffhung 11 mehrere Leitungen 20 zugeordnet. In Längsrichtung der Wärmeaustauscheinrichtung 99 können diesen Leitungen jedoch noch weitere Anströmöffhungen 11 und alternativ oder ergänzend auch eine oder mehrere Abströmöffhungen 12 zugeordnet sein, wie dies bei den Längsschnitten gemäß den Figuren 3 und 4 nachfolgend noch dargestellt ist.In the embodiment shown, the chamber 10 is penetrated by three lines 20, the lines 20 through which the heat exchange medium 21 flows. Each of the three lines 20 is surrounded on the outside by heat exchange fins 22. In the plane of the drawing there is an inflow opening 11, through which working medium 13 flows into chamber 10. The three lines 20 are designed so that the incoming working medium 13 flows directly past the lines 20 or flows through the area of the heat exchange fins. In the embodiment shown in the figure, a plurality of lines 20 are assigned to one inflow opening 11. In the longitudinal direction of the heat exchange device 99, however, further inflow openings 11 and, alternatively or additionally, one or more outflow openings 12 can also be assigned to these lines, as is shown below in the longitudinal sections according to FIGS. 3 and 4.
Dabei erfolgt der Wärmeaustausch zwischen dem Arbeitsmedium 13 und dem Wärmeaustauschmedium 21 zum einen dadurch, dass beim Einströmen das Arbeitsmedium 13 in Kontakt mit den Wärmeaustauschrippen 22 gelangt und zum anderen dadurch, dass sich das Arbeitsmedium 13 nachfolgend innerhalb der Kammer 10 aufhält und dadurch in Form von freier Konvektion gekühlt wird.The heat exchange between the working medium 13 and the heat exchange medium 21 takes place on the one hand by the fact that the working medium 13 comes into contact with the heat exchange ribs 22 on the inflow, and on the other hand that the working medium 13 subsequently resides within the chamber 10 and thereby in the form of free convection is cooled.
Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung der Erfindung sind die Leitungen 20 als run- de Rohre ausgebildet, die ebenso von in der Außenkontur kreisförmigen Wärmeaustauschrippen umgeben sind, die vorzugsweise in einer um die Leitung 20 herum radial verlaufenden Ebene liegen, wie dies beispielsweise in der Fig. 5b dargestellt ist.In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, the lines 20 are designed as round tubes, which are likewise surrounded by heat exchange fins which are circular in the outer contour and which are preferably in a plane running radially around the line 20, as is the case, for example is shown in Fig. 5b.
Die Fig. 2 zeigt eine Variante der Ausgestaltung einer Abgaswärmeaustauscheinrichtung. Die Wärmeaustauscheinrichtungen 99 der Fig. 1 und 2 entsprechen einander im Wesentlichen, so dass in der Fig. 2 lediglich die Unterschiede zwischen den beiden Ausgestaltungen dargestellt sind. Bei der Gestaltung der Wärmeaustauschrippen 22 der Fig. 2 wurde eine rechteckförmige Außenkontur gebildet, so dass die Wärmeaustauschrippen einen unterbrochenen Bereich der Kammer bilden, der spaltfrei mit Wärmeaustauschrippen versehen ist. Daneben ist ein gesonderter Speicher 14 ausgebildet, der Wärmeaustauschrippenfrei ist und das wesentliche Speichervolumen der Kammer 10 bildet. Im Übrigen kann die Gestaltung der Wärmeaustauscheinrichtung 99 der Fig. 2 entsprechend der Fig. 1 ausgestaltet sein. Durch diese Ausbildung der Wärmeaustauschrippen wird zum einen die Wärmeaus- tauschfläche vergrössert und zum anderen eine bessere Führung des anströmenden Arbeitsmediums durch den verrippten Bereich erreicht.2 shows a variant of the configuration of an exhaust gas heat exchange device. The heat exchange devices 99 of FIGS. 1 and 2 essentially correspond to one another, so that only the differences between the two configurations are shown in FIG. 2. In the design of the heat exchange fins 22 of FIG. 2, a rectangular outer contour was formed, so that the heat exchange fins form an interrupted area of the chamber, which is provided with heat exchange fins without gaps is. In addition, a separate storage 14 is formed, which is free of heat exchange fins and forms the essential storage volume of the chamber 10. Otherwise, the design of the heat exchange device 99 in FIG. 2 can be designed in accordance with FIG. 1. This design of the heat exchange fins on the one hand increases the heat exchange area and on the other hand achieves better guidance of the incoming working medium through the ribbed area.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Querschnitte durch den Aufbau erfindungsgemäßer Wärmeaustauscheinrichtungen 99. Die nachfolgend beschriebenen Figuren 3 und 4 zeigen Schnitte in Längsrichtung der Kammer 10.1 and 2 show cross sections through the construction of heat exchange devices 99 according to the invention. FIGS. 3 and 4 described below show sections in the longitudinal direction of chamber 10.
Die Fig. 3 zeigt eine Wärmeaustauscheinrichtung 99 mit ihrer Kammer 10, die in Längsrichtung von einer Leitung 20 durchsetzt wird. Die Leitung 20 weist dabei außenseitig, in die Kammer 10 hinein abragende Wärmeaustauschrippen auf, wobei die Leitung gemäß den Pfeilen 23 vom Wärmeaustauschmedium 21 durchströmt wird. Dabei sind die Wärmeaustauschrippen 22 gemäß der Darstellung radial von der Leitung 20 äbragend ausgerichtet. Das Arbeitsmedium 13 strömt durch die Anströmöffhungen 11 in die Arbeitskammer 10. Die Anströmöffhungen 11 sind dabei in Längsrichtung des Verlaufes der Leitung 20 nebeneinander angeordnet, sie könnten jedoch - entgegen der zeichnerischen Darstel- lung auch in Vertikalrichtung zueinander versetzt angeordnet sein und damit nicht unbedingt der gleichen Leitung 20 zugeordnet sein. Das anströmende Arbeitsmedium 13 gelangt dabei zunächst in den Bereich der Leitungen 20 und der Wärmeaustauschrippen 22 und durchströmt diesen gemäß den Strömungspfeilen 16. Darüber hinaus weist die Kammer 10 noch einen Speicherbereich 14 auf, in den keine Wärmeaustauschrippen 22 hinein- ragen und der den größten Volumenanteil am Arbeitsmedium 13 speichert. In diesem Bereich wird das Arbeitsmedium durch freie Konvektion konditioniert, wobei Wärmeaustausch zwischen dem Arbeitsmedium und dem Wärmeaustauschmedium weiterhin stattfindet. Bei allen Darstellungen der Konditionierung des Arbeitsmediums durch Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium kann es sich um ein Kühlen oder ein Erwärmen des Arbeitsmediums handeln. Die Art der Konditionierung wird allein dadurch bestimmt, in welcher Richtung eine Temperaturdifferenz vorherrscht. Gleich ob ein Erwärmen oder ein Kühlen vorgenommen wird, der prinzipielle Aufbau der Wärmeaustauscheinrichtung gemäß der Erfindung wird hierdurch nicht beeinflusst. In der Fig. 3 sind zwei alternativ oder zugleich verwendbare Anordnungen von Abströmöffhungen 12 dargestellt. Die eine Abströmöffhung 12 ist dabei in Verlängerung der in Längsrichtung erfolgenden Anordnung der Anströmöffhungen 11 angeordnet, während die andere axial von dem Speicherbereich wegführt. Bei der erstgenannten Abströmöffhung 12 durchströmt das abströmende Arbeitsmedium 13 nochmals den Bereich mit der wenigstens einen Leitung 20 und den Wärmeaustauschrippen 22 während bei der zweitgenannten Ar- beistöffhung das Arbeitsmedium die Abströmöffhung 12 direkt vom Speicherbereich 14 weg durchströmt ohne nochmals an den Wärmeaustauschrippen 22 und der Leitung 20 direkt vorbeizuströmen. Bei beiden Abströmöffhung kann ein Ventil 15 vorgesehen sein, durch welches ein Abströmen steuerbar ist, wobei die Ventile zweier Abströmöffhungen voneinander unabhängig betätigbar ausgebildet sein können.FIG. 3 shows a heat exchange device 99 with its chamber 10, through which a line 20 passes in the longitudinal direction. The line 20 has on the outside, protruding into the chamber 10 heat exchange fins, wherein the line is flowed through by the arrows 23 by the heat exchange medium 21. The heat exchange fins 22 are aligned radially from the line 20 as shown. The working medium 13 flows through the inflow openings 11 into the working chamber 10. The inflow openings 11 are arranged next to one another in the longitudinal direction of the line 20, but they could - contrary to the illustration in the drawing - also be arranged offset in the vertical direction and thus not necessarily the one be assigned to the same line 20. The inflowing working medium 13 first reaches the area of the lines 20 and the heat exchange fins 22 and flows through them according to the flow arrows 16. In addition, the chamber 10 also has a storage area 14 into which no heat exchange fins 22 protrude and which has the largest volume fraction on the working medium 13 stores. In this area, the working medium is conditioned by free convection, whereby heat exchange between the working medium and the heat exchange medium continues to take place. All representations of the conditioning of the working medium by heat exchange with the heat exchange medium can be cooling or heating of the working medium. The type of conditioning is determined solely by the direction in which a temperature difference prevails. Regardless of whether heating or cooling is carried out, the basic structure of the heat exchange device according to the invention is not affected by this. 3 shows two alternative or simultaneously usable arrangements of outflow openings 12. One outflow opening 12 is arranged in an extension of the longitudinally arranged arrangement of the inflow openings 11, while the other leads axially away from the storage area. In the first-mentioned outflow opening 12, the outflowing working medium 13 again flows through the area with the at least one line 20 and the heat exchange ribs 22, while in the second-mentioned working opening the working medium flows through the outflow opening 12 directly away from the storage area 14 without again at the heat exchange ribs 22 and the line 20 flow right past. In both outflow openings, a valve 15 can be provided, through which an outflow can be controlled, wherein the valves of two outflow openings can be designed to be operable independently of one another.
Die Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Längsschnitt durch die Kammer 10 einer Wärmeaustauscheinrichtung oder eines Druckkühlers. An einer Längsseite der Kammer 10 sind alternie- rend Anströmöffhungen 11 und Abströmöffnungen 12 angeordnet. In der Kammer 10 ist in Anströmrichtung 16 gesehen zunächst ein Zwischenraum 18 ausgebildet. In dem Zwischenraum 18 sind Trennstege 19 angeordnet, die An- und Abströmöffhungen zugeordnete Bereiche des Zwischenraums 18 voneinander trennen.4 also shows a longitudinal section through the chamber 10 of a heat exchange device or a pressure cooler. Alternating inflow openings 11 and outflow openings 12 are arranged on one long side of the chamber 10. An intermediate space 18 is initially formed in the chamber 10 as viewed in the direction of flow 16. Separating webs 19 are arranged in the intermediate space 18 and separate regions of the intermediate space 18 associated with the inflow and outflow openings.
In die Kammer 10 einströmendes Arbeitsmedium fließt gemäß den Strömungspfeilen 16 zunächst durch eine Anströmöffhung 11 und gelangt dann, den Zwischenraum 18 durchströmend, zunächst in den Bereich, der die Wärmeaustauschrippen 22 aufweist. Dabei wird auch die Leitung 20 umströmt. Das Arbeitsmedium gelangt dann in den Überströmbereich 14. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders günstig, wenn die Wärmeaus- tauschrippen 22 gegenüber der Längsrichtung der Erstreckung der Leitung 20 radial abragend ausgerichtet sind und hierdurch strömungsleitend wirken, wobei gleichzeitig ein langer Kontakt mit den eine Wärmeaustauschfläche bildenden Wärmeaustauschrippen 22 gewährleistet wird. In dem Überströmbereich 14 findet eine weitere Konditionierung des Arbeitsmediums 13 durch freie Konvektion statt. Eine Konditionierung des Arbeitsmediums durch freie Konvektion findet auch in dem Zwischenraum 18 statt. Das Arbeitsmedium strömt gemäß den Strömungspfeilen 17 zu den Abströmöffhungen 12, wobei wiederum der Bereich der Leitung 20 und der Wärmeaustauschrippen 22 um- bzw. durchströmt wird. Darüber hinaus kann noch eine direkt von dem Überströmbereich 14 wegführende Aus- trittsöffhung 12 vorgesehen sein. Eine alternative Ausgestaltung kann auch vorsehen, dass seitlich lediglich Zuströmöffhungen 11 angeordnet sind, wobei der Zwischenraum 18 zwischen zwei Anströmöffhungen dann mit Trennstegen 19 voneinander getrennt ist und ein Vermengen der einzelnen zuströmenden Arbeitsmedienströme erst in dem Überströmbereich 14 stattfindet. Das Abströmen erfolgt dann durch die einzige, direkt von dem Überströmbereich 14 wegführende Abströmöff ung 12, welche vorher als zusätzliche Abströmöffhung bezeichnet worden ist und in Längsrichtung aus der Kammer 10 hinausführt.Working medium flowing into the chamber 10 initially flows according to the flow arrows 16 through an inflow opening 11 and then, flowing through the intermediate space 18, first reaches the region which has the heat exchange ribs 22. The line 20 is also flowed around. The working medium then reaches the overflow area 14. In this embodiment of the invention, it is particularly expedient if the heat exchange fins 22 are oriented in a radially protruding manner with respect to the longitudinal direction of the extension of the line 20 and thereby have a flow-conducting effect, with long contact simultaneously with the one Heat exchange surface forming heat exchange fins 22 is ensured. A further conditioning of the working medium 13 by free convection takes place in the overflow region 14. Conditioning of the working medium by free convection also takes place in the space 18. The working medium flows according to the flow arrows 17 to the outflow openings 12, the area of the line 20 and the heat exchange fins 22 again being flowed around or through. In addition, an outlet opening 12 leading directly away from the overflow region 14 can also be provided. An alternative embodiment can also provide that only inflow openings 11 are arranged on the side, the space 18 between two inflow openings then being separated from one another by separating webs 19 and mixing of the individual inflowing working medium flows only taking place in the overflow region 14. The outflow then takes place through the only outflow opening 12 leading directly away from the overflow region 14, which was previously referred to as an additional outflow opening and leads out of the chamber 10 in the longitudinal direction.
Die Fig. 5 zeigt Rippen 22, die radial vom Rohr 20 abragen und beispielsweise kreisscheibenförmig um das Rohr herum verlaufen. Die Verwendung derart ausgerichteter Rippen 22 ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Zu- bzw. Abströmung des Arbeitsmediums senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Rohres 20 erfolgt und eine Querströmung des Arbeitsmediums 13 zur Durchströmung des Rohres 20 beim An- oder Abströmen erfolgt. Die Wär- meaustauschrippen sind insbesondere parallel zur Wirkrichtung der Gravitationskraft ausgebildet. Vorzugsweise liegt die Rippenhöhe zwischen 1mm bis ca. 40mm und der Rippenabstand liegt zwischen 0,1 bis ca. 20mm.5 shows ribs 22 which protrude radially from the tube 20 and, for example, run around the tube in the form of a circular disk. The use of ribs 22 aligned in this way is particularly advantageous when the inflow or outflow of the working medium takes place perpendicular to the direction of extension of the tube 20 and there is a transverse flow of the working medium 13 to flow through the tube 20 when the inflow or outflow occurs. The heat exchange fins are in particular formed parallel to the direction of action of the gravitational force. The rib height is preferably between 1 mm to approximately 40 mm and the rib spacing is between 0.1 to approximately 20 mm.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wärmeaustauscheinrichtung 100 ge- maß der vorliegenden Erfindung dargestellt, das im Wesentlichen der Ausführung in Fig. 1 entspricht. Arbeitsmedium 113 strömt durch eine Anströmöffhung 111 hindurch in eine Kammer 110 ein. Die Kammer 110 ist von Leitungen 120 durchsetzt, die von einem Wärmeaustauschmedium 121 durchströmbar und von Wärmeaustauschrippen 122 umgeben sind. In einer Wandung 130 der Kammer 110 ist für einen zusätzlichen Wärmeaus- tausch zwischen dem Wärmeaustauschmedium 121 und dem Arbeitsmedium 113 eine weitere Leitung 140 für das Wärmeaustauschmedium 121 vorgesehen, so daß die Kammer 110 von der Leitung 140 begrenzt ist. Die Leitung 140 ist dabei derart ausgebildet, dass sie wenigstens einen Teil der Kammer 110 umgibt. Für eine Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche zwischen der Kammer 110 und der Leitung 140 weist die Wandung 130 Wärmeaustauschrippen 150 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zu den die Kammer 110 durchsetzenden Leitungen 120 und senkrecht zu deren Wärmeaustauschrippen 122 ausgerichtet sind. Fig. 7 zeigt eine Wärmeaustauscheinrichtung 200, die sich von der Wärmeaustauscheinrichtung 100 in Fig. 6 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Wärmeaustauschrippen 222 der Leitungen 220 den Querschnitt der Kammer 210 in erhöhtem Maße ausfüllen, woraus eine weitere Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche zwischen dem Arbeitsmedium 213 und dem Wärmeaustauschmedium 221 resultiert, ähnlich wie bei der in Fig. 2 dargestellten Wärmeaustauscheinrichtung 99.FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a heat exchange device 100 in accordance with the present invention, which essentially corresponds to the embodiment in FIG. 1. Working medium 113 flows through a flow opening 111 into a chamber 110. The chamber 110 is penetrated by lines 120 through which a heat exchange medium 121 can flow and which are surrounded by heat exchange fins 122. A further line 140 for the heat exchange medium 121 is provided in a wall 130 of the chamber 110 for an additional heat exchange between the heat exchange medium 121 and the working medium 113, so that the chamber 110 is delimited by the line 140. The line 140 is designed such that it surrounds at least a part of the chamber 110. To increase the heat exchange area between the chamber 110 and the line 140, the wall 130 has heat exchange fins 150 which, in this exemplary embodiment, are aligned parallel to the lines 120 passing through the chamber 110 and perpendicular to their heat exchange fins 122. FIG. 7 shows a heat exchange device 200 which differs from the heat exchange device 100 in FIG. 6 essentially in that the heat exchange ribs 222 of the conduits 220 fill the cross section of the chamber 210 to an increased extent, which results in a further increase in the heat exchange area between the working medium 213 and the heat exchange medium 221 results, similar to the heat exchange device 99 shown in FIG. 2.
Fig. 8 zeigt eine Wärmeaustauscheinrichtung 300 in einem Längsschnitt. Die Wärmeaustauscheinrichtung 300 entspricht im Wesentlichen der Wärmeaustauscheinrichtung 100 in Fig. 6 und weist Einströmöffiiungen 311, eine Kammer 310 und Ausströmöffnungen 312 für ein Arbeitsmedium 313 sowie eine Einströmöffhung 324, Leitungen 320, 340 und eine Ausströmöffnung 325 für ein Wärmeaustauschmedium 321 auf, wobei die Leitungen 320 und 340 mit Wärmeaustauschrippen 322 beziehungsweise 350 versehen sind.8 shows a heat exchange device 300 in a longitudinal section. The heat exchange device 300 corresponds essentially to the heat exchange device 100 in FIG. 6 and has inflow openings 311, a chamber 310 and outflow openings 312 for a working medium 313 and an inflow opening 324, lines 320, 340 and an outflow opening 325 for a heat exchange medium 321, the lines 320 and 340 are provided with heat exchange fins 322 and 350, respectively.
Ein Arbeitsmittelstrom 313, der durch die Eintrittsöffiiungen 311 hindurch in die Kammer 310 einstritt, wird von den Wärmeaustauschrippen 322 entlang des Pfeils 355 zu den Wärmeaustauschrippen 350 geleitet, bewegt sich dann in Richtung des Pfeils 360 und tritt beispielsweise entlang eines der Pfeile 365, 366 erneut durch die Wärmeaustauschrippen 322 hindurch und schließlich durch die Austrittsöffhungen 312 aus der Kammer 310 aus. Die Rippen 322, 350 bilden durch ihre derartige Anordnung Strömungsleitmittel für das Arbeitsmittel 313, wodurch ein erhöhter und unter Umständen kontrollierter Wärmeaustausch zwischen dem Arbeitsmittel 313 und dem entlang der Pfeile 370 strömenden Wärmeaustauschmittel 321 ermöglicht wird.A flow of working fluid 313, which enters the chamber 310 through the inlet openings 311, is conducted from the heat exchange fins 322 along the arrow 355 to the heat exchange fins 350, then moves in the direction of the arrow 360 and occurs again, for example, along one of the arrows 365, 366 through the heat exchange fins 322 and finally through the outlet openings 312 from the chamber 310. The arrangement of the ribs 322, 350 forms flow guide means for the working medium 313, as a result of which an increased and possibly controlled heat exchange between the working medium 313 and the heat exchange medium 321 flowing along the arrows 370 is made possible.
Da bei der Wärmeaustauscheinrichtung 300 keine der Einströmöffiiungen 311 eindeutig einer der Ausströmöffnungen 312 zugeordnet ist, kann Arbeitsmittel 313 der Kammer 310 beliebig durch eine oder mehrere Einströmöffiiungen 311 zugeführt und/oder durch eine oder mehrere Aussfrömöffimngen 312 entnommen werden.Since none of the inflow openings 311 in the heat exchange device 300 is clearly assigned to one of the outflow openings 312, working fluid 313 can be supplied to the chamber 310 as desired through one or more inflow openings 311 and / or removed through one or more outflow openings 312.
Fig. 9 zeigt eine vereinfachte Ausführung der Wärmeaustauscheinrichtung 300 aus Fig. 8. Die Wärmeaustauscheinrichtung 400 weist eine Kammer 410 mit einer die Kammer 410 durchsetzenden, mit Rippen 422 versehenen Leitung 420 für ein Wärmeaustauschmedium 421 sowie eine Wandung 430 mit Rippen 450 auf. Die Rippen 450 dienen dabei einer Steigerung eines Wärmeaustausches zwischen Arbeitsmedium 413 in der Kammer 410 und der Umgebung der Wärmeaustauscheinrichtung 400. Bei einem nicht gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist in der Wandung 430 eine weitere Leitung für ein Wärmeaustauschmittel angeordnet, ähnlich wie bei der Ausführungsform in Fig. 8.FIG. 9 shows a simplified embodiment of the heat exchange device 300 from FIG. 8. The heat exchange device 400 has a chamber 410 with a line 420 for a heat exchange medium 421 passing through the chamber 410 and provided with ribs 422, and a wall 430 with ribs 450. The ribs 450 serve to increase heat exchange between the working medium 413 in the chamber 410 and Environment of the heat exchange device 400. In an exemplary embodiment, not shown, a further line for a heat exchange medium is arranged in the wall 430, similar to the embodiment in FIG. 8.
Die Rippen 450 sind jeweils unterbrochen, wobei die Unterbrechungen vorzugsweise jeweils im Bereich einer Ein- oder Ausströmöffhung 411, 412 für das Arbeitsmedium 413, um einen Strömungs iderstand für das Arbeitsmedium 413 in diesen Bereichen zu reduzieren, wodurch sich für das Arbeitsmedium vorteilhaft ein verringerter Druckverlust in der Kammer 410 ergibt. Im Übrigen stellt sich die Funktionsweise der Wärmeaustau- scheinrichtung 400 derart dar, wie anhand Fig. 8 beschrieben. The ribs 450 are each interrupted, the interruptions preferably in each case in the area of an inflow or outflow opening 411, 412 for the working medium 413, in order to reduce a flow resistance for the working medium 413 in these areas, which advantageously results in a reduced pressure loss for the working medium in chamber 410. Otherwise, the functioning of the heat exchange device 400 is as described with reference to FIG. 8.

Claims

P atentansprüche Patent claims
1. Wärmeaustauscheinrichtung mit einem Arbeitsmedium und einem Wärmeaustauschmedium , wobei das Arbeitsmedium im Sinne des Erzeugens eines erwünschten Arbeitspunktes durch Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium über Wärmeaustauschflächen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kam- mer ausgebildet ist, wobei in die Kammer Arbeitsmedium einströmt und die Kammer von wenigstens einer Leitung durchsetzt und/oder begrenzt, insbesondere umgeben ist, welche von Wärmeaustauschmedium durchströmt wird.1. Heat exchange device with a working medium and a heat exchange medium, the working medium in the sense of generating a desired working point by heat exchange with the heat exchange medium via heat exchange surfaces, characterized in that a chamber is formed, the medium flowing into the chamber and the chamber from at least one line is penetrated and / or limited, in particular surrounded, through which the heat exchange medium flows.
2. Wärmeaustauscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer in Richtung ihrer größten Längsausdehnung von wenigstens einer Leitung durchsetzt wird.2. Heat exchange device according to claim 1, characterized in that the chamber is penetrated by at least one line in the direction of its greatest longitudinal extent.
3. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch loder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leitung Wärmeaustauschrippen aufweist.3. Heat exchange device according to claim loder 2, characterized in that the at least one line has heat exchange fins.
4. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschrippen auf der Außenseite der Leitung angeordnet sind, und von der Leitung in die Kammer hinein abragen.4. Heat exchange device according to claim 3, characterized in that the heat exchange fins are arranged on the outside of the line, and protrude from the line into the chamber.
5. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die5. Heat exchange device according to claim 4, characterized in that the
Wärmeaustauschrippen bezüglich der Verlaufsrichtung der wenigstens einen Leitung senkrecht stehend, insbesondere radial abragend ausgebildet sind.Heat exchange fins are perpendicular, in particular radially projecting, with respect to the direction of the at least one line.
6. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Wärmeaustauschrippen entsprechend der Anströmrichtung des6. Heat exchange device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the heat exchange ribs corresponding to the flow direction of the
Arbeitsmediums in die Kammer ausgebildet sind Working medium are formed in the chamber
7. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschrippen entsprechend der Abströmrichtung des Arbeitsmediums aus der Kammer ausgebildet sind.7. Heat exchange device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the heat exchange fins are designed according to the outflow direction of the working medium from the chamber.
8. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leitung im Bereich wenigstens einer Anströmöffhung der Kammer ausgebildet ist.8. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one line is formed in the region of at least one inflow opening of the chamber.
9. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anströmöffhungen vorgesehen sind, wobei im Bereich jeder Anströmöffhung eine Leitung verläuft.9. Heat exchange device according to claim 8, characterized in that a plurality of inflow openings are provided, a line running in the region of each inflow opening.
10. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass meh- reren Anströmöffhungen j eweils eine gemeinsame Leitung zugeordnet ist.10. Heat exchange device according to claim 9, characterized in that several inflow openings are each assigned a common line.
11. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 9, dass jeder Anströmöffhung eine andere Leitung zugeordnet ist.11. Heat exchange device according to claim 9, that each inflow opening is assigned a different line.
12. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leitung im Bereich wenigstens einer Abströmöffnung ausgebildet ist.12. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one line is formed in the region of at least one outflow opening.
13. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abströmöffhungen vorgesehen sind, wobei im Bereich jeder Abströmöffnung eine Leitung verläuft.13. Heat exchange device according to claim 12, characterized in that a plurality of outflow openings are provided, a line running in the region of each outflow opening.
14. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Abströmöffhungen jeweils eine gemeinsame Leitung zugeordnet ist.14. Heat exchange device according to claim 13, characterized in that several outflow openings are each assigned a common line.
15. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abströmöffhung eine andere Leitung zugeordnet ist. 15. Heat exchange device according to claim 13, characterized in that each outflow opening is assigned a different line.
16. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leitung wenigstens eine Anströmöffhung und wenigstens eine Abströmöffhung zugeordnet ist, wobei vorzugsweise wenigstens eine und insbesondere genau eine Ansfrömöff ung und genau eine Abströmöffhung zu- geordnet ist.16. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that each line is assigned at least one inflow opening and at least one outflow opening, preferably at least one and in particular exactly one inflow opening and exactly one outflow opening being assigned.
17. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine die Kammer umgebende Leitung in einer Wandung der Kammer angeordnet ist, wobei die Wandung insbesondere mit Wär- meaustauschrippen versehen ist.17. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one line surrounding the chamber is arranged in a wall of the chamber, the wall being in particular provided with heat exchange ribs.
18. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeaustauschrippen der Wandung mit Wärmeaustauschrippen einer die Kammer durchsetzenden Leitung Strömungsleitmittel für das Arbeitsmedium bilden.18. Heat exchange device according to claim 17, characterized in that heat exchange fins of the wall with heat exchange fins of a line passing through the chamber form flow guide means for the working medium.
19. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium auf dem Fließpfad von Anströmöffhung zu Abströmöffhung den mit Wärmeaustauschrippen versehenen Bereich durchströmt.19. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the working medium flows on the flow path from the inflow opening to the outflow opening through the area provided with heat exchange ribs.
20. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer einen Speicherbehälter für Arbeitsmedium bildet.20. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the chamber forms a storage container for working medium.
21. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die21. Heat exchange device according to claim 20, characterized in that the
Kammer einen Druckspeicher bildet.Chamber forms a pressure accumulator.
22. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer Bestandteil eines Funktionselements eines Fahr- zeugs ist.22. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the chamber is part of a functional element of a vehicle.
23. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer integrierter Bestandteil eines Motorbauteils, insbesondere der Abgasfüh- rung eines Motors, einer Abgasrückfuhreinrichtung, einer Bremseinrichtung oder eines Kompressors.23. Heat exchange device according to claim 22, characterized in that the chamber is an integral part of an engine component, in particular the exhaust gas guide. tion of an engine, an exhaust gas recirculation device, a braking device or a compressor.
24. Wärmeaustäuscheinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer unmittelbar im Bereich des Motorblocks ausgebildet oder Bestandteil desselben ist.24. Heat exchange device according to claim 23, characterized in that the chamber is formed directly in the area of the engine block or is part of the same.
25. Wärmeaustäuscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenhöhe zwischen 1mm bis ca. 40mm und der Rip- penäbstand zwischen 0,1 bis ca. 20mm beträgt.25. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that the rib height is between 1 mm to approximately 40 mm and the rib spacing is between 0.1 to approximately 20 mm.
26. Verfahren zum Konditionieren eines Arbeitsmediums mittels eines Wärmeaustauschmediums, dadurch gekennzeichnet dass das Arbeitsmedium in eine Kammer einströmt und das Wärmeaustauschmedium wenigstens eine Leitung durchströmt, die die Kammer durchsetzt.26. A method for conditioning a working medium by means of a heat exchange medium, characterized in that the working medium flows into a chamber and the heat exchange medium flows through at least one line which passes through the chamber.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Konditionieren des Arbeitsmediums in der Kammer mindestens teilweise durch freie Konvektion erfolgt.27. The method according to claim 26, characterized in that the conditioning of the working medium in the chamber is carried out at least partially by free convection.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium zumindest beim An- oder beim Abströmen zu der Kammer bzw. aus der Kammer einen mit Wärmeaustauschrippen versehenen Bereich durchströmt.28. The method according to claim 26 or 27, characterized in that the working medium flows through an area provided with heat exchange fins at least during the inflow or outflow to the chamber or from the chamber.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschrippen in An- bzw. Abströmrichtung des Arbeitsmediums ausgerichtet sind.29. The method according to claim 28, characterized in that the heat exchange fins are aligned in the inflow or outflow direction of the working medium.
30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschrippen in Richtung des Verlaufs einer Konvektionsströmung in der Kammer ausgerichtet sind.30. The method according to claim 28, characterized in that the heat exchange fins are aligned in the direction of the course of a convection flow in the chamber.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium in der Kammer gespeichert wird, wobei das Arbeitsmedium in der Kammer druckbeaufschlagt ist. 31. The method according to any one of claims 26 to 30, characterized in that the working medium is stored in the chamber, the working medium being pressurized in the chamber.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium dem Betreib eines Motors oder einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs dient.32. The method according to any one of claims 26 to 31, characterized in that the working medium is used to operate an engine or a braking device of a vehicle.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Wärmeaustäuscheinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 erfolgt. 33. The method according to any one of claims 26 to 32, characterized in that the method is carried out using a heat exchange device according to one of claims 1 to 23.
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Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3232042A (en) * 1963-03-25 1966-02-01 Daytona Marine Engine Corp Engine turbocharging systems
US3556199A (en) * 1968-05-13 1971-01-19 United Aircraft Prod Free convection cooling method and apparatus
DE2342787A1 (en) * 1973-08-24 1975-03-06 Kloeckner Humboldt Deutz Ag CROSS FLOW HEAT EXCHANGER, IN PARTICULAR INTERCOOLER FOR CHARGED COMBUSTION MACHINES
DE3419442A1 (en) * 1983-05-25 1984-12-20 Kogata Gasu Reibo-gijutsu Kenkyu Kumiai, Tokio/Tokyo HEAT EXCHANGER
US4562697A (en) * 1984-12-10 1986-01-07 Merlin Marine Engine Corp. Intercooler for turbocharged internal combustion engine
US5314009A (en) * 1992-10-08 1994-05-24 Gas Research Institute Exhaust gas recuperator
JP3960486B2 (en) * 1995-09-21 2007-08-15 臼井国際産業株式会社 EGR gas cooling device
JP3783395B2 (en) * 1998-03-31 2006-06-07 いすゞ自動車株式会社 EGR cooler
US20020139515A1 (en) * 1999-07-02 2002-10-03 Kaveh Azar Heat sink with textured regions
DE19962391A1 (en) * 1999-12-23 2001-06-28 Behr Industrietech Gmbh & Co Intercooler
JP4512873B2 (en) * 2001-04-10 2010-07-28 本田技研工業株式会社 Intercooler
DE10141490A1 (en) * 2001-08-24 2003-03-13 Behr Gmbh & Co Radiator and method for cooling a medium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004076951A1 *

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