EP1922519A1 - Heat exchanging device, use thereof, and method for heating a fluid - Google Patents

Heat exchanging device, use thereof, and method for heating a fluid

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Publication number
EP1922519A1
EP1922519A1 EP06805635A EP06805635A EP1922519A1 EP 1922519 A1 EP1922519 A1 EP 1922519A1 EP 06805635 A EP06805635 A EP 06805635A EP 06805635 A EP06805635 A EP 06805635A EP 1922519 A1 EP1922519 A1 EP 1922519A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
medium
fluid
heat
structured
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.)
Withdrawn
Application number
EP06805635A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Damsohn
Klaus Luz
Conrad Pfender
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
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1922519A1 publication Critical patent/EP1922519A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/06Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M21/0206Non-hydrocarbon fuels, e.g. hydrogen, ammonia or carbon monoxide
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    • F02M21/0287Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers characterised by the transition from liquid to gaseous phase ; Injection in liquid phase; Cooling and low temperature storage
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0075Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements the plates having openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
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    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
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    • F28F3/086Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning having one or more openings therein forming tubular heat-exchange passages
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    • F28D2021/0033Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications
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    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/108Particular pattern of flow of the heat exchange media with combined cross flow and parallel flow
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • Heat exchanger device use of such and method for heating a fluid
  • the invention relates to a heat exchanger device, a use of such and a method for heating a fluid.
  • Hydrogen is considered an alternative to the fossil fuels used today for the operation of motor vehicles.
  • the storage of cryogenic, liquid hydrogen offers a higher, if not significantly higher energy content, based on the storage volume.
  • the fuel hydrogen is usually required that the fuel hydrogen is provided at a temperature which is in the range of the ambient temperature, or that the fuel hydrogen is heated from very low temperatures in the range of ambient temperature.
  • a suitable means for heating a fluid usually provides a heat exchanger.
  • At least many of the conventional heat exchangers have a high construction volume, and are therefore unsuitable for automotive applications. Even complex conventional heat exchangers can be found, for example, under - at least certain designs of - tube bundle or plate heat exchangers. In the case of at least some of the known heat exchangers, due to the low or very low outlet temperature from a cryogenic or low-temperature tank, there is in principle the risk
  • BESTATIGUNGSKOPIE a coolant serving to heat the hydrogen freezes in the heat exchanger. Furthermore, in at least some of the known heat exchangers on very cold heat exchanger outer surfaces condensation of atmospheric oxygen - at least under unfavorable circumstances - cause a risk of fire by spontaneous combustion when in contact with organic materials.
  • the object of the invention is to provide a heat exchanger device which enables reliable heat transfer or heat transfer between media or fluids over a wide range of operating states.
  • a heat exchanger device according to claim 1 or according to claim 5 is proposed.
  • a use according to the invention is the subject of claim 36 or claim 38.
  • a method according to the invention is the subject of claim 38 or claim 39.
  • Preferred embodiments are the subject of the subclaims.
  • a heat exchanger device with two fluid paths and two heat exchangers is provided in particular.
  • the two fluid lines or the two heat exchangers are connected in such a way that a first fluid flowing along the first of these fluid paths during operation of the heat exchanger device successively flows through a first, a second and in turn the first of these two heat exchangers. It is provided in particular that, as seen along the first fluid path, the first heat exchanger or a first region of the first heat exchanger, the second heat exchanger and the first heat exchanger or a second region of the first heat exchanger are connected or arranged in series.
  • the design of the second heat exchanger or of the second fluid path is in particular such that a second fluid flowing along this second fluid path during operation of the heat transfer device can flow through or flow through the second heat exchanger.
  • the first fluid path and the second fluid path run through the second heat exchanger or so forms second heat exchanger, or that the first fluid and the second fluid can flow through the second heat exchanger, that in this second heat exchanger, a heat transfer between the second and the first fluid is possible, or takes place during operation.
  • two regions or sections of the first fluid path are arranged in the first heat exchanger.
  • the first heat exchanger is formed by two such sections or regions.
  • the spaced sections or regions of the first fluid path which are arranged in the first heat exchanger or form this or co-operate or pass through it, are arranged so that in the first heat exchanger, a heat transfer between the first fluid, which in operation currently a first area or In the first fluid path, first fluid that is currently in operation in the second, spaced-apart portion or portions of heat transfer fluid is allowed to take place.
  • the first section of the first fluid path which is also referred to as the first region of the first fluid path
  • the second section of the first fluid path which is also referred to as the second region of the first fluid path, are assigned in particular to the first heat exchanger.
  • thermoelectric separating means such as partitions or sheets or boundaries, such as channel boundaries of the first fluid path or the like.
  • a third heat exchanger is provided in addition to the first and the second heat exchanger.
  • Such a third heat exchanger may for example be connected or flow-connected to the first and second heat exchangers such that a fluid flowing during operation along the first fluid path flows through this third heat exchanger, and a second fluid flowing during operation along the second fluid path also through this third third heat exchanger flows, so that a heat exchange between the second and the third fluid, in particular while preventing fluid exchange in this third heat exchanger, is made possible.
  • appropriate release agents for example of the type mentioned above, can be provided.
  • This third heat exchanger may for example be arranged or interconnected with the first and the second heat exchanger that a fluid flowing along the first fluid path in the manner already outlined above first the first area or section of the first heat exchanger, then the second heat exchanger, then flows through the first heat exchanger and then the third heat exchanger again in the second region or section, while a fluid flowing during operation along the second fluid path first flows through the second heat exchanger and then the third heat exchanger.
  • a heat exchanger device which has three heat exchangers. These three heat exchangers each have at least one first fluid inlet device, at least one first fluid outlet device, at least one second fluid inlet device, and at least one second fluid outlet device.
  • a fluid inlet or outlet device is, in particular, such that the medium enters and leaves the respective heat exchanger through it;
  • the fluid inlet or outlet device can be an area in which fluid flows into or out of the relevant heat exchanger.
  • a fluid inlet device is in particular the inlet of a heat exchanger, and a fluid outlet device is in particular the outlet of a heat exchanger.
  • a fluid inlet or outlet device may, for example, a channel cross-sectional area or be an opening and / or be formed by a pipe or a channel or a pipe socket of the like, or be an arrangement of a plurality of the aforementioned designs or be formed by such.
  • a fluid inlet device and a fluid outlet device may also consist of an arrangement of a plurality of such parallel-connected pipe or channel cross sections or channels or pipes.
  • the first fluid inlet device is in each case fluidically connected, in particular in the respective heat exchanger, to the associated first fluid outlet device. This connection can be generated in particular by means of channels or parallel-connected channels. Such channels could, for example, be elongate and have a straight course or a stepped or a curved.
  • Such fluidic connections can also be designed in other ways. It is preferably provided that in each of these three heat exchangers, the flow connection between the first fluid inlet device and the first fluid outlet device is separated from the flow connection between the second fluid inlet device and the second fluid outlet device such that a fluid exchange is prevented within this respective heat exchanger, wherein a heat transfer however, it is possible.
  • the first fluid outlet device of the first of these three heat exchangers is fluidically connected to the first fluid inlet device of the second of these three heat exchangers
  • the first fluid outlet device of the second heat exchanger is fluidically connected to the second fluid inlet device of the first heat exchanger.
  • the second fluid outlet device of the first heat exchanger is fluidically connected to the first fluid inlet device of the third heat exchanger.
  • the second fluid outlet device of the second heat exchanger is fluidically connected to the second fluid inlet device of the third heat exchanger.
  • These fluidic connections can also be such that a fluid outlet device is connected to the following fluid inlet device falls.
  • Such a flow connection can also be such that a fluid outlet device is spaced apart from the following fluid inlet device and suitable connection means, such as tubes, channels or the like, bridge this distance.
  • the first medium in the first region or section of the first heat exchanger flows at an angle to the medium flowing in the second region or section of the first heat exchanger.
  • This angle is particularly preferably 75 degrees to 105 degrees, particularly preferably 90 degrees. It can be provided that the first medium in the first region or section of the first heat exchanger in each case flows substantially straight or these regions or sections each extend substantially straight.
  • the second fluid outlet device of the second heat exchanger substantially coincides with the second fluid inlet device of the third heat exchanger.
  • the first fluid inlet device of the first heat exchanger, the first fluid outlet device of the first heat exchanger, the first fluid inlet device of the second heat exchanger, the first fluid outlet device of the second heat exchanger, the second fluid inlet device of the first heat exchanger, the second fluid outlet device of the first heat exchanger, the The first fluid inlet device of the third heat exchanger and the first fluid outlet device of the third heat exchanger are connected or arranged in series in this order.
  • the heat transfer device particularly preferably exactly, has two fluid paths, wherein the aforementioned row is part of a first of these fluid paths, or is associated with the first of the fluid paths. This first fluid path can in particular be traversed by a first fluid, which may be hydrogen in particular.
  • the second fluid inlet device of the second heat exchanger, the second fluid outlet of the second Heat exchanger, the second fluid inlet device of the third heat exchanger and the second fluid outlet of the third heat exchanger - in this order - are connected in series in this order or arranged. It is particularly preferred that this aforementioned series is part of a second of the previously mentioned two fluid paths, or the second of the fluid paths is assigned. This second fluid path can in particular be flowed through by a second fluid, which may be in particular a coolant.
  • the first and the second fluid path are particularly preferably separated or fluidically separated such that a fluid exchange or an overflow of fluid between the first and the second fluid path is prevented.
  • the first fluid inlet device of the first heat exchanger fluidly connected to a tank, in particular cryogenic tank or cryogenic tank, is connected.
  • the flow direction of a first fluid is preferably such that it is directed from the first fluid inlet device of the first heat exchanger or of a tank of the type mentioned in the direction of the first fluid outlet of the third heat exchanger, and the flow direction of a second along the second fluid path during operation, the fluid is preferably such that it is directed from the second fluid inlet device of the second heat exchanger to the second fluid outlet device of the third heat exchanger.
  • the effluent from the first fluid outlet of the third heat exchanger fluid is provided to a consumer of a motor vehicle.
  • the first and the second fluid path are in a particularly preferred design fluidically separated from each other so that a fluid exchange between the first and the second fluid path is prevented.
  • each of the two or three heat exchangers has a multiplicity of stacked or layered metal sheets.
  • the heat transfer device has structured or profiled sheets. Profiled sheets may in particular be such that profiling increases and profiling depressions are provided for the formation of flow channels in sheets.
  • Structured sheets are preferably such that they have breakthroughs. Profiled sheets may also have additional breakthroughs; Structured sheets may also include or be free from profilings and depressions in addition to the breakthroughs. Structured sheets can also be profiled sheets; they can also be free from breakthroughs.
  • the structured metal sheets have openings, by means of which flow channels are formed.
  • This can be in particular flow channels, which are given in the respective heat exchanger.
  • This may, for example, be such that laminations stacked on one another each have substantially congruent or at least partially congruent or overlapping apertures, which interact in a substantially vertical manner. produce right aligned to the sheet plane channel.
  • each of the two or three heat exchangers is assigned structured perforated sheets. These, and particularly preferably all structured sheets may be made of stainless steel, for example.
  • the two or three heat exchangers of the heat exchanger device each have structured sheets with separating plates lying therebetween.
  • the thickness of the structured sheets may, for example, in each case be in the range between 0.4 and 0.8 mm, and particularly preferably be 0.6 mm or approximately 0.6 mm. Other thickness dimensions are preferred.
  • the separating plates are preferably thinner than the structured plates.
  • contact areas are formed between a respective structured sheet and an adjacent separating sheet, which are preferably formed by planar sections of the separating sheets or structured sheets.
  • Flow channels formed in the structured metal sheets, which are assigned to a heat exchanger, extend perpendicularly to the plane of the sheet, preferably by a length dimension that substantially corresponds to the thickness of the respective, structured sheet, which is in particular also caused by a two-sided abutment of the separating sheets.
  • through openings for forming flow channels of the respective heat exchanger can be provided in the respective structured plates, wherein the separating plates delimit these flow channels in each case perpendicular to the plate plane.
  • the structured sheets are preferably structured by means of apertures.
  • Such intermediate plates are in particular aligned parallel to one another and to the structured metal sheets.
  • the two or three heat exchangers are each assigned two differently shaped or structured sheets;
  • these two or three heat exchangers are furthermore preferably assigned separating plates which separate adjacent structured plates from one another.
  • the differently structured sheets are successively stacked or stacked alternately, wherein between each two differently structured sheets particularly preferably in each case a separating plate is provided hen.
  • This may, for example, be such that the structured sheets are differently structured, in particular in that the openings for forming the respective flow channels of the heat exchanger for different fluids in the stacked or layered arrangement are designed and / or arranged differently, and through the separating plates from each other are separated.
  • a structured first structured sheet has a first region, in which openings for the formation of flow channels for the second heat exchanger are provided, and a second region, in which openings are provided for the formation of flow channels for the third heat exchanger .
  • first structured sheets with openings for the formation of flow channels for the first medium in the second heat exchanger and with openings for the formation of flow channels for the first medium in the third heat exchanger are provided.
  • these openings for forming the flow channels in said heat exchangers each elongate, and optionally rectangular, designed and arranged parallel to each other.
  • webs are arranged between these respective openings.
  • second structured sheets are provided which have openings for the formation of flow channels for the second medium in the second and in the third heat exchanger.
  • These openings for the formation of these channels are preferably each elongated, and for example rectangular, and aligned parallel to each other. In a particularly preferred design, it is envisaged that these will be stored side by side, in particular separated by webs, are arranged, and are flowed through in the operation of second fluid in its longitudinal direction.
  • These second structured sheets are preferably arranged alternately in layers and / or in stack form with the first structured sheets in order to form the second and third heat exchangers.
  • the openings for forming the flow channels in the second and third heat exchanger for the second medium which are arranged in the second structured sheets, with their longitudinal direction at an angle, and preferably perpendicular to the openings or the Extend longitudinally of the openings, which are provided in the first structured sheets for forming flow channels of the second and third heat exchanger.
  • the elongated openings in the first structured metal sheets, which are provided to form flow channels for the first medium in the second heat exchanger, are respectively flowed through in parallel by the first medium during operation.
  • the openings which are likewise arranged in the first structured metal sheets for the formation of flow channels in the third heat exchanger are likewise flowed through in parallel by the first medium during operation.
  • the through-openings provided in second structured metal sheets are flowed through in parallel during operation in order to form flow channels for the second medium in the second and third heat exchanger.
  • the second and the third heat exchanger, or a region of the heat exchanger device in which the second and the third heat exchanger are arranged, is thus preferably formed from a plurality of stacked sheets, the stacking being such, that successive first structured sheets, separating plates, second structured sheets and separating sheets repeat themselves in this order several times in succession.
  • Breakthroughs in the respective sheets, ie in particular the first structured sheets, the dividing sheets, as well as the second structured sheets are provided at right angles to the plane formed by these sheets, which are arranged so that they are substantially congruent or at least partially congruent or overlapping lie one above the other, and thus form one or more extending perpendicular to the sheet plane collecting and / or Verteilkanäle from which or in which fluid can flow into the corresponding, associated flow channels of a heat exchanger.
  • a plurality of such collection or distribution channels or flow connection channels are formed, from which or in which fluid can flow into the respective associated flow channels formed in the heat exchanger.
  • the stacked or layered sheets, in particular first structured, separating sheets and second structured sheets, can be soldered together. It can be provided, for example, that they are soldered circumferentially in the edge region. Other soldering is preferred. It is preferably provided that soldering also ensures that the different fluid paths, that is to say in particular the first fluid path and the second fluid path, are separated from one another.
  • openings are provided in the first structured sheets and the second structured sheets, which openings are different from the openings for forming flow channels in the heat exchangers. and in particular in cooperation with corresponding openings of adjacent separating plates or structured plates, channels or sections of such channels for generating a flow connection between heat exchangers and / or for generating channels or channel sections to form a respective heat exchanger or from a respective heat exchanger.
  • adjacent sheets are soldered in the region of such breakthroughs.
  • solder In a preferred embodiment, copper, silver or nickel solder are used. But other solders are preferred.
  • third structured sheets are further provided, which are associated with the first heat exchanger, and have openings for the formation of extending through the first heat exchanger flow channels for the first medium.
  • different fourth structured sheets are provided, which are likewise assigned to the first heat exchanger, and have openings for the formation of flow channels for the first medium extending through the first heat exchanger.
  • the openings provided in these third, on the one hand, and fourth structured sheets, on the other hand, for forming flow channels or flow channels formed thereby are in particular those which form a first region or section of the first fluid path, on the one hand, and a second section or section Area, the first fluid path, on the other hand.
  • the openings for the formation of flow channels extending through the first heat exchanger for the first medium in the third and in the fourth structured areas are each configured in the shape of a staircase.
  • This step-shaped configuration may, for example, be such that each of these openings consists of three sections each extending straight, of which two are aligned in parallel, and third, the connection of these parallel aligned sections generated.
  • this third section may, for example, be aligned perpendicular to the two parallel aligned sections of the opening, and, for example, connect one end of the one parallel section to one end of the other parallel section.
  • a plurality of such stepped openings are arranged in the third and in the fourth structured sheet.
  • the arrangement of several such stepped breakthroughs in the same structured sheet can be, for example, in the manner of stacked stairs, with webs each remaining between the openings.
  • the arrangement may, for example, be such that in each of these stepped apertures of the third structured sheet and / or the fourth structured sheet, the portion connecting the parallel portions of each stepped aperture has the same length in all stepped apertures associated with the same sheet ;
  • the length of adjacent staircase-shaped channels with each of these structured sheets may be such that in the respective following first of the parallel portions this corresponding parallel portion is shorter than in the previous one, and the other of these parallel portions is correspondingly longer, so that the Entity of the same structured sheet metal associated stepped perforations is limited in approximately a right-hand outer contour.
  • the third and fourth structured sheets may be arranged and configured such that the staircase-shaped structure of the apertures of the third structured sheets increases in the opposite direction as the stepped structure of the perforations of the fourth structured sheets.
  • the third and the fourth structured sheets and / or separating sheets positioned between them each have a plurality of openings for the formation of flow channels in the first heat exchanger different openings, in particular according to the above-mentioned manner, for the formation of flow channels between heat exchangers of the Serve meübertrager device or to form flow connections to the first heat exchanger.
  • the openings for forming flow connections between different heat exchangers or for forming flow connections to the first heat exchanger of the separating plates and the third and fourth structured plates are substantially congruent or at least overlapping each other, and thus in cooperation corresponding flow connections or Create flow channels.
  • Such breakthroughs of the third and fourth structured sheets as well as of the separating sheets are positioned congruently or at least overlapping one over the other, whereby the openings for forming flow channels for the first medium are arranged in the third and fourth structured sheets are that the entirety of these step-shaped apertures of the fourth structured sheets are rotated relative to those of the third structured surfaces substantially by 180 ° about an axis perpendicular to the sheets axis.
  • connection plate with at least one, in particular exactly one, opening for the supply, and at least one, in particular exactly one opening for the discharge of the first fluid is provided.
  • This connection plate particularly preferably adjoins a first part of the heat exchanger device, in which the second and the third heat exchanger are arranged.
  • the connection plate is particularly preferably arranged parallel to the first and second structured sheets.
  • the first, the second, the third and the fourth structured plates and the respective intermediate plates located therebetween are arranged parallel to each other, so that the planes formed by these respective plates lie substantially parallel to one another.
  • an intermediate plate is further provided, which limits a first part of the heat transfer device, to which the second and the third heat exchanger belong.
  • this intermediate plate has overflow openings or connections for producing flow connections to a second part of the heat transfer device; it is also preferred that the intermediate plate has openings for the supply and removal of second medium.
  • the first heat exchanger is particularly preferably arranged.
  • a cover plate may be provided.
  • This cover plate for example, positioned on the side facing away from the connection plate of the unit from the first and the second and the third heat exchanger and aligned parallel to the connection plate.
  • a stack or a stack of third structured sheets, separating sheets, fourth structured sheets and separating sheets, which are repeated several times in succession in this order, are arranged between the cover sheet and the intermediate sheet, and a stack or a layer of first structured sheets Sheets, separating plates, second structured plates and separating plates, which repeat themselves several times in succession in this arrangement, arranged between the intermediate plate and the connecting plate.
  • the two or three heat exchangers, or the aforementioned first and second part of the chimney undergraduatetrager- device, or the unit of the two or three heat exchangers are surrounded by a housing. It can be provided that between this housing and the aforementioned unit or the aforementioned heat exchangers, a gap is formed, which can be flowed through by fluid.
  • the second fluid flowing along the second fluid path during operation is passed into this intermediate space after flowing through the third heat exchanger, and the heat exchanger or the unit of the two or three heat exchangers flows around it.
  • guide devices are provided which promote or create this wash-up by means of the second fluid.
  • the second fluid leaves the heat transfer device via a second main flow after the heat transfer medium or the unit formed therefrom flows around or flushed around.
  • the baffles preferably separate flow channels of a heat exchanger and are made of thermally conductive material to allow heat transfer through them or to form a heat transfer area.
  • the heat exchanger device preferably has a first main inlet and a first main outlet for a first fluid, as well as a second main inlet and a second main outlet for a second fluid.
  • the first main inlet is preferably fluidly connected to the first fluid drain device of the first heat exchanger, and the first main outlet is preferably fluidically connected to the first fluid outlet device of the third heat exchanger.
  • the second main inlet is connected, for example, to the second fluid inlet device of the second heat exchanger, and the second main inlet is preferably fluidically connected to the intermediate space and / or second fluid outlet device of the third heat exchanger. It may be provided that the first main inlet is fluidically connected to a cryogenic tank or cryogenic tank. In this tank, for example, be stored cryogenic, liquid hydrogen.
  • the first fluid path and the second fluid path are each formed in particular by or by means of suitable fluid guidance means or within such suitable fluid guidance means.
  • Such fluid guide means may be, for example, channels, tubes or the like.
  • Within the heat exchanger they can also be formed, for example, by the mentioned structured plates adjacent to such plates. Breakthroughs in structured metal sheets and separating plates, which, in particular, interact with one another to create channels or channel-like regions for connecting heat exchangers and / or to supply or discharge media to or from heat exchangers, can be part of such a fluid path or a fluid path (with). create.
  • a plurality of channels or channel-like regions can be arranged or configured in parallel at the same point of the fluid path in the longitudinal direction of the fluid path or in the direction of flow of the fluid flowing there. It can also be provided that in the fluid path areas are given, which have a kind of areal extent. Also, the mentioned gap may be part of a fluid path.
  • Separating means are in each case provided in particular in the heat exchangers which separate the media which are to flow through the respective heat exchangers - in particular for heat exchange, so that a fluid exchange of these media is prevented within this respective heat exchanger and a heat transfer is made possible.
  • this is in particular such that within this first Heat exchanger prevents direct flow of the first fluid from the first region or section to the second region or section;
  • the first fluid must flow out of the first section out of the first heat exchanger and through the second heat exchanger in order to access the second section of the first heat exchanger.
  • the three heat exchangers are integrated with the compounds or flow connections between these individual heat exchangers in a single component or designed as a unit.
  • the components of this unit or this component are preferably non-detachably connected to each other, for example, soldered.
  • the first, second third and fourth structured sheets are each made in one piece. Breakthroughs in these can be generated, for example, by punching.
  • the heat transfer device is preferably used for heating a first fluid by means of a second fluid. It can be provided, for example, that the entire heat transfer between the first and the second fluid is divided into sub-steps. This can for example also be such that the fluid to be heated is cooled in the meantime. It can be provided, for example, that the fluid flowing during operation in the first region or section of the first fluid path in the first heat exchanger is heated, while the first fluid flowing in the second section of this first fluid path in the first heat exchanger is simultaneously cooled.
  • the second heat exchanger can be provided that by means of a coolant entering from the direction of the first region of the first heat exchanger in the second heat exchanger fluid is heated there by means of the coolant.
  • the third heat exchanger it can be provided that the first fluid is reheated by means of the coolant.
  • An apparatus according to the invention is particularly preferably used for heating cryogenic hydrogen, in particular by means of a coolant.
  • a coolant for example, it may be provided that the low-caliber te hydrogen is heated to ambient temperature or substantially ambient temperature. It can also be provided that, depending on the actually given ambient temperature, the coolant is introduced into the second heat exchanger at different temperatures in order to cause the temperature of the first fluid leaving the third heat exchanger to correspond substantially to the currently given ambient temperature.
  • a corresponding control device for controlling the temperature and / or the flow velocity of the second fluid entering the second heat exchanger can be provided.
  • the heated hydrogen exits the first heat exchanger at a lower temperature than the temperature when flowing into the first heat exchanger or the second area of the first fluid section and heats up to the desired temperature in the third heat exchanger by means of coolant becomes.
  • a method is also provided in particular for heating a first fluid by means of a second fluid.
  • the first fluid is preferably cryogenic, in particular liquid, hydrogen and the second
  • Fluid is preferably a coolant. It can be provided, for example, that the supplied cryogenic hydrogen has a temperature which is below minus 200 0 C, such as minus 250 0 C. It can be provided that the coolant is supplied at a temperature above 50 ° C, such as at 60 ° C is located.
  • first and the second fluid path are flowed through substantially continuously by first or second medium. It can be provided in particular that the entire heat transfer from the first to the second fluid is divided into several sub-steps or is. It can also be provided that the first fluid to be heated is cooled in the meantime, if appropriate, then further heated.
  • a method according to the invention is further subject matter of claim 39, wherein this design may also be a preferred embodiment of the previous one.
  • the first medium is preferably a first fluid and the second medium is preferably a second fluid.
  • the first medium or fluid is particularly preferably hydrogen and the second medium or fluid is preferably a coolant, for example a water-glycol mixture.
  • the invention provides the basis for designs that reduce the risk of freezing coolant. This danger can be reduced, for example, by dividing the entire heat transfer into several substeps. Furthermore, the invention provides the basis for a compact design of a heat exchanger device. Further, the invention provides the basis for designs where heat transfer between media is safely enabled over a wide range of operating conditions while minimizing space requirements and media delivery costs such as piping. Further, the invention provides the basis for designs in which the risk of freezing coolant is reduced by the fact that the entire heat transfer is divided into several sub-steps. Furthermore, the invention provides the basis for designs in which three heat exchangers are integrated with the connections between which individual heat transformers in one component.
  • the invention further provides the basis for the fact that in particular from this in conjunction with the advantages of the layer construction, a compact, possibly even extremely compact, size of a heat exchanger device can be realized.
  • the invention also provides the basis for designs in which by means of an enclosure of portions of the heat transfer device with a flowed through housing - possibly even safe - the condensation of the air components and in many areas, the condensation is prevented by the humidity.
  • the embodiments covered by the invention do not have to have these advantages or achieve these effects.
  • the invention provides a basis for the realization of designs having such advantages or effects.
  • FIG. 1 shows an exemplary circuit diagram or block diagram of a preferred embodiment according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment according to the invention in a schematic view
  • Fig. 3 is a section along the line A-A of Fig. 2;
  • Fig. 4 is a section along the line B-B of Fig. 2;
  • Fig. 5 is a section along the line C-C of Fig. 2;
  • Fig. 6 is a section along the line D-D of Fig. 2;
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment according to the invention in a schematic view, which may in particular have the design according to FIGS. 2 to 6;
  • FIG. 8 shows the design according to FIG. 7 with the housing partially removed
  • the heat exchanger device 1 shows a circuit diagram of an exemplary heat exchanger device 1 according to the invention.
  • the heat exchanger device 1 has a first heat exchanger 10, a second heat exchanger 12 as well a third heat exchanger 14. Furthermore, the heat exchanger device 1 has two fluid paths 16, 18.
  • the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 12 are connected in such a way that a first fluid flowing along the first fluid path during operation of the heat exchanger device 1 successively moves the first one
  • Heat exchanger 10 the second heat exchanger 12 and then in turn flows through the first heat exchanger 10.
  • this fluid may be hydrogen, which enters as cryogenic hydrogen and emerges as heated hydrogen.
  • the fluid paths and / or the heat exchangers are further designed so that a second fluid flowing in operation along the second fluid path 18 flows through the second heat exchanger 12.
  • the flow connections or the fluid paths or the heat exchangers are designed such that heat can be transferred between the second fluid flowing along the fluid path 18 and the first fluid flowing along the first fluid path 16 during operation in the second heat exchanger ,
  • the fluid paths or the heat exchangers are configured such that in operation in the first heat exchanger 10 heat is transferred between a first fluid flowing in a first region of the first fluid path 16, which is schematically indicated by the dashed line 20, and one in a second Area of the first fluid path 16 flowing first fluid, which is indicated schematically by the dashed line 22, is transmitted or such heat transfer is made possible.
  • the first region 20 of the first fluid path 16 is formed by a plurality of parallel channels, which will be explained with reference to the following figures, or can be seen from these.
  • the region 20 is separated from the region 22 so that the heat transfer can take place, but a fluid exchange within the first heat exchanger 10 is prevented. Fluid may flow along the corresponding portion of the first fluid path 16 via the second heat exchanger 12 from the portion 20 to the portion 22.
  • the regions or sections 20 and 22 of the first fluid path 16 are spaced apart from one another along the fluid path 16 or the operating direction indicated by the arrow tips 24, as indicated schematically.
  • the third heat exchanger 14 is connected to the first fluid path 16 and to the second fluid path 18, or the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 12 such that the second fluid flowing along the second fluid path 18 during operation flows through the third heat exchanger 14, after it has passed through the second heat exchanger 12, and that fluid flowing along the first fluid path 16 flows through the first fluid path 16 through the third heat exchanger 14 after flowing through the second region 22.
  • corresponding flow connections which can be in particular channels or channel-like flow guidance means, are provided.
  • Such suitable flow guidance means or channel-like flow guidance means or channels are provided in particular in the regions in which fluid flows along the first fluid path 16 or along the second fluid path 18.
  • Flow guiding means or channels are also provided in the heat exchangers 10, 12, 14.
  • the first 10, second 12 and third heat exchanger 14 each have a first fluid inlet device and a first fluid outlet device and a second fluid inlet device and a second fluid outlet device.
  • a fluid inlet device can be, for example, an arrangement of parallel flow cross sections, or a flow cross section or a nozzle or a pipe section or a channel or the like.
  • the respective first fluid inlet device is fluidically connected to the respective first fluid outlet device within the respective heat exchanger
  • the respective second fluid inlet device is fluidically connected to the respective second fluid outlet within the respective heat exchanger fluidly.
  • flow connections can also be effected via suitable fluid guiding means, such as channels and / or channels connected in parallel or the like.
  • suitable fluid guiding means such as channels and / or channels connected in parallel or the like.
  • Such channels or channels connected in parallel can also be realized, for example, by means of plates, in particular structured sheets, the structure of which is such that they have corresponding apertures, and separating plates each located between two structured plates.
  • the first fluid inlet device is designated by the reference numeral 26, the first fluid outlet device by the reference numeral 28, the second fluid inlet device by the reference numeral 30 and the second fluid outlet device by the reference numeral 32 with respect to the first heat exchanger 10.
  • the first fluid inlet means is provided with the reference numeral 34, the first fluid outlet means 36, the second fluid inlet means 38, and the second fluid outlet 40.
  • the first fluid inlet means is designated 42, the first fluid outlet means 44, the second fluid inlet means 46 and the second fluid outlet means 48.
  • the second fluid inlet device 38 of the second heat exchanger 12, the second fluid outlet device 40 of the second heat exchanger 12, the second fluid inlet device 46 of the third heat exchanger 14, and the second fluid outlet device 48 of the third heat exchanger 14 are arranged in series in this order. During operation, they are flowed through by a second fluid in this order.
  • the said fluid inlet and outlet devices of the first and the second fluid path - are connected via suitable fluidic connection means, such as channels, parallel channels or the like for generating flow connections.
  • the direction of flow of a second fluid flowing during operation along the second fluid path 50 is indicated by the arrowheads 50.
  • the first fluid is preferably hydrogen, and the second fluid is preferably a coolant.
  • the second fluid may be, for example, a water-glycol mixture.
  • A, B, C, D, E shown in rectangles schematically indicate flow channels or flow connections, in each of which a medium between the adjacent heat exchangers or to or can flow from these heat exchangers.
  • These letters A, B, C, D, E are also shown in Figs. 2 to 6, where exemplary, preferred structural embodiments for such flow channels are shown.
  • cryogenic in particular liquid hydrogen
  • coolant on the other hand
  • Hydrogen flows along the first fluid path 16 and the coolant flows along the second fluid path 18.
  • cryogenic hydrogen is preheated with already heated by means of coolant in the second heat exchanger 12 hydrogen. This exits the first heat exchanger 10 at low temperature, and is heated in a third heat exchanger 12 with coolant to the desired temperature.
  • FIG. 2 shows an exemplary heat transfer device 1 according to the invention in a schematic representation.
  • Fig. 2 may also be surrounded by a housing, which will be explained in more detail with reference to FIG. 7.
  • first heat exchanger In a first part or region 60 of the heat exchanger device 1, as indicated by the curved brackets WÜ Il and WÜ III, the second and the third heat exchanger, in particular juxtaposed, arranged.
  • the first heat exchanger is arranged in a second, indicated schematically by the reference numeral 62 part or region of the heat exchanger device 1, as schematically indicated by the curved bracket WÜ I.
  • connection of three heat exchangers according to FIG. 1 can take place in a single heat exchanger or in a single heat exchanger unit or in a single heat exchanger apparatus 1 or which is constructed in layer technology to be integrated.
  • the structure of the individual heat exchanger sub-blocks or parts or areas 60, 62 or heat exchanger 10, 12, 14 corresponds to the stratification of structured stainless steel sheets and intermediate separating plates.
  • the individual layers or sheets are soldered to one another and to the limiting plates, for example via copper, silver or nickel solder.
  • the second 12 and the third 14 heat exchanger are arranged so that hydrogen-side flow channels are parallel to each other and the coolant-side channels offset by these two heat exchangers 12, 14 in a right angle to a layer to extend.
  • This first part of the heat exchanger device 1 is limited by a connection plate, with openings for the supply and discharge of the hydrogen flow, and by an intermediate plate.
  • the intermediate plate is provided with overflow openings, which allows the hydrogen-side connection to the second part or region 62 of the heat exchanger device 1 or to the first heat exchanger 10.
  • the second part or region 62 of the heat exchanger device 1 is closed by a cover plate.
  • Fig. 3 shows a section entlag the line AA of Fig. 2, in particular an exemplary, structured second sheet 80.
  • This second structured sheet 80 has a plurality of mutually parallel, elongated, here rectangular shaped openings 82. These openings 82 are assigned to both the second heat exchanger 12 and the third heat exchanger 14.
  • the openings 82 serve in particular for the formation of flow channels 84, 86 for the second fluid or for the coolant, which extend through the second and the third heat exchanger.
  • the flow channels 86 form the continuation of the flow channels 84.
  • the fluid inlet device 46 of the third heat exchanger essentially coincides with the second fluid outlet device 40 of the second heat exchanger 12.
  • the second structured sheets 80 also have a frame-like web 88, which surrounds the arrangement of the openings 82 separated by intermediate webs.
  • This frame-like web 88 is formed in the manner of a rectangular frame, and has two opposite long sides 90 and two opposite short sides 92. The short sides 92 are arranged parallel to each other and perpendicular to the also parallel to each other arranged long sides 90. Outside this frame-like web 88 80 further separate openings are provided in the second structured plate, which are each surrounded by material. This is a total of seven breakthroughs. Two of these openings 94, 96 adjoin a long side 90 of the frame-like web 88.
  • openings 98, 100, 102 close to this.
  • an opening 104 or 106 adjoins this respective.
  • the apertures 94, 96, 98, 102 each project a plurality of projections 104 projecting from the long sides 90 of the frame-like web in these openings.
  • these projections may extend perpendicular to the long sides 90.
  • Fig. 4 shows a section entlag the line B-B of Fig. 2, in particular an exemplary second, structured sheet 120, which is associated with the second 12 and the third heat exchanger 14.
  • the structured sheet metal 120 has a multiplicity of elongated, in this case rectangular, respectively adjacent and mutually parallel openings 122, as well as a multiplicity of elongated, in this case rectangular, apertures 124, which likewise extend parallel to one another.
  • the elongate openings 122 are arranged parallel to the elongate openings 124.
  • the elongate openings 122 serve to form flow channels for the first medium in the second heat exchanger 12, and the elongated openings 124 serve to form flow channels for the first medium in the third heat exchanger 14.
  • This arrangement of the openings 122, 124 which are each separated or spaced apart by intermediate webs is also surrounded by a frame-like web 88 in the case of the first structured metal sheets 120.
  • This Frame-like web 88 is also designed substantially rectangular and has two opposite long side 90 and two opposite short sides 92.
  • the frame-like web 88 of the first structured sheets differs from the frame-like web 88 of the second structured sheets 80, however, in that here the short sides 88 are made longer and the long sides 90 shorter than in the frame-like web 88 of the second structured sheets.
  • projections 104 are provided in the first structured sheets, which extend from the short sides, not here of the long sides, in the openings 104 and 106, for example, perpendicular to the short sides 92nd Wie hiermit As already indicated, the apertures 104, 106 already mentioned above are also present in the first structured sheets 120. Furthermore, the above-mentioned breakthroughs 94, 96 and 98, 100 and 102 are given in the appropriate place.
  • first structured metal sheets 120 and second structured metal sheets 80 are alternately stacked or stacked with respective intermediate metal sheets.
  • first, structured metal sheet 200 with following separating sheet and subsequent second, structured sheet 80 and subsequent separating sheet is repeated several times.
  • the dividers are not shown in the figures; However, the design of such baffles will be explained with the aid of Figs. 3 and 4.
  • the separating plates also have openings 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106.
  • a closed, non-piercing portion is provided at the dividing plates, which is designed substantially rectangular.
  • the contour limiting this rectangular, non-piercing section substantially corresponds to a contour which results when the shorter, compared to the design of FIG. 4 shorter sides 92 from the design of FIG. 3 on the long sides 90 of FIG. 4, which are shortened relative to the long sides 90 of FIG. 3, are connected. From this rectangular area protrude projections 104 in the context of the description of Fig. 3 mentioned type in the openings 94, 96, 98, 100, 102, and projections 126 in the manner explained in connection with FIG. 4 type in the apertures 104, 106th
  • the outer contour of the first structured sheets 120 and of the second structured sheets 80 and of the separating sheets is essentially identical.
  • first structured sheets 120 and second structured sheets 106 form boundaries for the flow channels in the first structured sheets 120 and second structured sheets 80 which correspond to the second or are assigned to third heat exchanger respectively. Furthermore, a heat exchange between the corresponding channels can take place via these dividing plates.
  • the apertures 94, 96, 98, 100, 102 of the structured metal sheets 120, 80 and of the separating plates in cooperation, form flow channels which extend substantially perpendicular to the metal sheets.
  • These forming flow channels are denoted by the letters B, D, C 1 A, E, in Figs. 3 and 4, and form flow connections or sections of such flow connections, such as the corresponding arranged in rectangles letters in Fig. 1st show this schematically.
  • the apertures 104 of the stacked sheets in cooperation form inflow channels for the second medium to the second heat exchanger 12, and the openings 106 of the first structured sheets 120, the second structured sheets 80 and the partitions in cooperation flow channels or a flow channel or a Section of such for the removal of the second medium from the third heat exchanger 14.
  • the flow channels 84, 86 a second Fluid from the channels formed by the openings 104 to flow through the channels 106 formed by the apertures 106.
  • the second medium can flow out of the flow channels 86 into the channel formed by the openings 106.
  • the ends of the flow channels 106 located in this region are indicated schematically in FIG. 4 by the dashed lines 130.
  • the short sides 92 of the frame-like web 88 in the first structured sheets are longer than the short sides 92 of the frame-like webs 88 in the second structured sheets, so that in a corresponding manner first medium or hydrogen through the openings or channels 122 can flow from the channel B into the channel C, or through the flow channels or openings 124 from the channel D into the channel E, as indicated by the corresponding arrows in Fig. 4.
  • the flow channels 84 and 86 or 122 and 124 which are formed in different second 80 and first structured sheets 120, respectively, are flowed through substantially parallel or in the manner of a parallel connection.
  • the channels A, B 1 C, D, E and the channels formed by the openings 104 and 106 are each a kind of collection and distribution device.
  • FIG. 5 shows a section along the line CC from FIG. 2
  • FIG. 6 shows a section along the line DD from FIG. 2.
  • FIG. 5 shows, in particular, a fourth, structured sheet 140
  • FIG. 6 shows, in particular, a third, structured sheet 142.
  • a respective portion of the intermediate plate 66 is shown, in which an opening 144 for the supply of coolant or second fluid is provided, and an opening 146 for the discharge of coolant or second fluid. If the design according to FIGS. 2 to 6 is combined with a housing shown in FIG. 7, it can be provided, for example, that through the opening 146 the coolant in a gap between the unit of the three heat exchangers 10, 12, 14 and their flow connections on the one hand, and the housing, on the other hand, can flow to first circulate this unit before the coolant leaves the housing.
  • the third structured plates 142 and the fourth structured plates 140 are each arranged alternately in the second part 62 of the heat exchanger, or the unit formed by the first 10, second 12 and third 14 heat exchangers and the flow connections connecting them, and separated from one another by separating plates.
  • this second part 62 therefore, a packet of a third structured sheet metal, an adjacent separating sheet, a fourth structured sheet 140, which adjoins it in turn, is repeated several times, and a separating sheet, which in turn adjoins it, several times.
  • These dividers differ in their design from those which are each positioned between adjacent first and second structured sheets.
  • the fourth structured plates have a multiplicity of openings 148 for forming flow channels 150 for the first fluid which flows during operation in the first heat exchanger in the second region or section of the first fluid path, which is then discharged from the first heat exchanger 10 in the direction of the third heat exchanger 14 , or or of the warmer hydrogen flowing through the first heat exchanger 10, on.
  • These flow channels 148 are each designed staircase-shaped. A preferred design and arrangement of these different and differently shaped openings 148 for forming the flow channels 150 is shown in FIG. 5.
  • apertures 148 is in the fourth structured sheets each surrounded by a frame-like web 152 which lies in the sheet metal plane.
  • This frame-like web is designed approximately rectangular, and has long sides 154 and 156 short sides.
  • openings 94 and 96 adjoin the one of these long sides outside of the web 154, and apertures 98, 100 are formed on the opposite long side 154.
  • the openings 100 are in FIG Essentially designed as the connected unit of the apertures 100 and 102 in the design according to Figures 3 and 4.
  • FIG. 5 there is no need for a partition wall between the apertures 100 and 102, which is given in the design according to FIGS. 3 and 4.
  • a slight offset extending perpendicularly to these long sides 154 is provided in the fourth structured sheets.
  • On the one side of this offset extend - in a corresponding manner, as already explained above - from the long web pages 154 projections 158 in the openings 94 and 100.
  • the extending into the openings 94 projections 158 are substantially diagonally opposite to the extending into the openings 100 projections 158 arranged.
  • the offset provided in each of the long sides and the length of these webs are substantially the same, so that the connection of the outer ends of the webs terminates essentially flush with the part of the long side 154 which, following the offset, further out.
  • the third structured sheets 142 shown in FIG. 6 have a multiplicity of openings 170 for forming flow channels 172 for the first During operation, the fluid discharged from the first heat exchanger 10 in the direction of the second heat exchanger 12, or the colder hydrogen flowing through the first heat exchanger 10, or the first fluid flowing in the first region 120 of the first fluid path.
  • the openings 170 are designed in each case essentially staircase-shaped.
  • the multiplicity of flow channels 170, which are separated or spaced apart by a gutter, are also surrounded by a frame-like web 152 in the design according to FIG. For the design of this frame-like web 152 and the step-shaped openings 170, reference may be made to the comments on FIG.
  • the pitch of the staircase-shaped structure which is indicated schematically in FIG. 6 by the arrow 174, is opposite to FIG is aligned by the arrow 176 schematically indicated slope of the stepped openings 148 of the fourth structured sheets 140, and the offset in the long sides 154 of the frame-like web 152 is opposite to that given in the fourth structured sheets 140, so that the projections 158 protrude at third structured sheets in the openings 96 and 98, respectively.
  • the openings 94, 96, 98 are substantially of the type already explained with reference to FIG. 5.
  • each arranged between the third structured sheets 142 and the fourth structured sheets 140 agree with respect to their outer contour and the openings 94, 96, 98, 100 substantially with the third 142 and fourth structured sheets 140.
  • the partitions have a substantially rectangular, closed area. This rectangular region extends between the opposite short sides 152, as viewed in the direction of the long sides 154, and between the sections of the long sides 154 which are closer to each other when viewed in the direction of the short sides 152 ,
  • Channels C formed by the apertures 148 connect the channels C fluidically with the channels D, wherein first medium from the channel C through the first heat exchanger 10 in the channel D can flow.
  • the channels 172 formed by the openings 170 connect the channel A to the channel B, so that first fluid can flow from channel A into the channel B through the first heat transfer or the channels 172 formed by the openings 170.
  • the channels 172 and the channels formed by the apertures 148 are - also limited by the separating plates - according to the manner described above.
  • the different design of the frame-like webs 152 in the third structured sheets 142 and the fourth structured sheets 140 as well as the design of the separating sheet or the closed area the separating plates allows the first fluid from the channel A in the channels 172 of the first heat exchanger 10, and from these into the channel B can flow, or first FIid id from the channel C in the channels formed by the openings 148 150th first heat exchanger 10, and from these into the channel D can flow.
  • the structure of the individual heat exchanger partial blocks or of the first 60 and second region or of the heat exchangers 10, 12, 14 corresponds to a layering of structured stainless steel plates and separating plates lying therebetween.
  • the individual layers or sheets are soldered to each other by means of respective limiting plates 64, 66 and 66, 68.
  • limiting plates 64, 66 and 66, 68 For this example, copper, silver or nickel solder or other suitable solders can be used.
  • FIG. 7 shows the exemplary heat transfer device according to the invention.
  • the unit shown there consisting of the first area 60 and the second area 62, may for example be designed as explained with reference to FIGS. 2 to 6.
  • the flow guide can at This configuration should be essentially as it was explained in particular with reference to FIG. 1, or as well as in the design according to FIGS. 2 to 6.
  • the unit formed by the first area 60 and the second area 62 is surrounded by a housing 190, wherein a unit is formed between this housing 190 and the unit formed by the first area 60 and the second area 62 Unit extending around space 192 is given.
  • This intermediate space 192 can be lapped by second medium or coolant leaving the third heat exchanger.
  • the longitudinally extending rod-like elements 194 in Fig. 7 are stacking aids for stacking the sheets and plates, the unit consisting of the areas 60 and 62.
  • Different outer surface areas of the heat exchanger or heat exchanger device can, especially when no housing is present, since from the inside acted upon by cryogenic hydrogen, very low temperatures at which a condensation of humidity with subsequent icing can occur. Even the condensation of components of the air will occur, which is to prevent in the case of oxygen (fire hazard).
  • the entire heat exchanger or the heat exchanger device, or the unit formed from the first 60 and second area 62 in a preferred embodiment of the invention surrounded by a housing 190 so that the exiting after the third heat exchanger, warm Coolant flow the heat exchanger, or the unit formed from the areas 60 and 62, in particular completely, flows around.
  • flushing can also be provided for other purposes.
  • Fig. 7 further shows a main nozzle 196 for supplying coolant and a main nozzle 198 for the discharge of coolant. After flowing around, the second medium or coolant can leave the housing through the main nozzle 198.
  • Fig. 8 shows the design of FIG. 7, wherein the housing 190 is partially not shown. Shown is a housing cover 210 and a housing plate or housing bottom plate 212nd
  • FIG. 8 schematically illustrates the flow around the unit formed from the first area 60 to the second area 62 by means of the coolant by means of corresponding arrows. Furthermore, it is shown in FIG. 8 that partitions and / or nozzles and / or guide devices 214, 216 are provided which promote the flow around the unit formed from the first region 60 and the second region 62 by means of the coolant.

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Abstract

The invention relates to a heat exchanging device for hydrogen-operated motor vehicles, comprising two fluid sections (16, 18) and two heat exchangers (10, 12) which are interconnected such that a first medium flowing along the first (16) of said two fluid sections (16, 18) successively penetrates a first (10) of the two heat exchangers (10, 12), the second (12) of the two heat exchangers (10, 12), and once again the first heat exchanger (10) while a second medium flowing along the second (18) of the two fluid sections (16, 18) penetrates the second heat exchanger (12) such that heat transfer between a first medium flowing along the first fluid section (16) and a second medium flowing along the second fluid section (18) is made possible in the second heat exchanger (12) while allowing heat to be transferred in the first heat exchanger (10) between a first medium flowing in a first zone (20) of the first fluid section (16) and a first medium flowing in a second zone (22) of the first fluid section (16, 18) located at a distance from the first zone (20).

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart BEHR GmbH & Co. KG Mauserstrasse 3, 70469 Stuttgart
Wärmeübertrager-Vorrichtung, Verwendung einer solchen und Verfahren zur Erwärmung eines FluidsHeat exchanger device, use of such and method for heating a fluid
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertrager-Vorrichtung, eine Verwendung einer solchen sowie ein Verfahren zur Erwärmung eines Fluids.The invention relates to a heat exchanger device, a use of such and a method for heating a fluid.
Alternativ zu den heute verwendeten fossilen Brennstoffen für den Betrieb von Kraftfahrzeugen wird Wasserstoff in Betracht gezogen. Neben der Speicherung im Fahrzeug in Drucktanks bietet die Speicherung von tiefkaltem, flüssigem Wasserstoff einen höheren, wenn nicht deutlich höheren Energie- gehalt, bezogen auf das Speichervolumen. Für die Verbraucher im Kraftfahrzeug ist es allerdings in aller Regel erforderlich, dass der Brennstoff Wasserstoff mit einer Temperatur bereitgestellt wird, die im Bereich der Umgebungstemperatur liegt, bzw. dass der Brennstoff Wasserstoff von sehr tiefen Temperaturen in dem Bereich der Umgebungstemperatur erwärmt wird.Hydrogen is considered an alternative to the fossil fuels used today for the operation of motor vehicles. In addition to storage in the vehicle in pressure tanks, the storage of cryogenic, liquid hydrogen offers a higher, if not significantly higher energy content, based on the storage volume. For consumers in the motor vehicle, however, it is usually required that the fuel hydrogen is provided at a temperature which is in the range of the ambient temperature, or that the fuel hydrogen is heated from very low temperatures in the range of ambient temperature.
Ein geeignetes Mittel zur Erwärmung eines Fluids bietet in der Regel ein Wärmetauscher.A suitable means for heating a fluid usually provides a heat exchanger.
Zumindest viele der konventionellen Wärmetauscher weisen ein hohes Bau- volumen auf, und sind daher für Kraftfahrzeuganwendungen ehr wenig geeignet. Auch aufwendige konventionelle Wärmetauscher lassen sich beispielsweise unter - zumindest bestimmten Gestaltungen von - Rohrbündeloder Plattenwärmetauschern finden. Bei zumindest einigen der bekannten Wärmetauscher besteht aufgrund der tiefen bzw. sehr tiefen Austrittstempe- ratur aus einem Kryo- bzw. Tieftemperaturtank grundsätzlich die Gefahr,At least many of the conventional heat exchangers have a high construction volume, and are therefore unsuitable for automotive applications. Even complex conventional heat exchangers can be found, for example, under - at least certain designs of - tube bundle or plate heat exchangers. In the case of at least some of the known heat exchangers, due to the low or very low outlet temperature from a cryogenic or low-temperature tank, there is in principle the risk
BESTATIGUNGSKOPIE dass ein zur Erwärmung des Wasserstoffs dienendes Kühlmittel im Wärmeübertrager einfriert. Weiter kann bei zumindest einigen der bekannten Wärmeübertrager an sehr kalten Wärmeübertrager-Außenflächen eine Kondensation von Luftsauerstoff - zumindest unter ungünstigen Umständen - eine Brandgefahr durch Selbstentzündung bewirken, wenn ein Kontakt mit organischen Materialien besteht.BESTATIGUNGSKOPIE a coolant serving to heat the hydrogen freezes in the heat exchanger. Furthermore, in at least some of the known heat exchangers on very cold heat exchanger outer surfaces condensation of atmospheric oxygen - at least under unfavorable circumstances - cause a risk of fire by spontaneous combustion when in contact with organic materials.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeübertrager- Vorrichtung zu schaffen, die einen Wärmeaustausch bzw. eine Wärmeüber- tragung zwischen Medien bzw. Fluiden über einen weiten Bereich der Be- triebszustände betriebssicher ermöglicht.The object of the invention is to provide a heat exchanger device which enables reliable heat transfer or heat transfer between media or fluids over a wide range of operating states.
Erfindungsgemäß wird insbesondere eine Wärmeübertrager-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder gemäß Anspruch 5 vorgeschlagen. Eine erfin- dungsgemäße Verwendung ist Gegenstand des Anspruchs 36 oder des Anspruchs 38. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs Anspruchs 38 oder des Anspruchs 39. Bevorzugte Gestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, in particular a heat exchanger device according to claim 1 or according to claim 5 is proposed. A use according to the invention is the subject of claim 36 or claim 38. A method according to the invention is the subject of claim 38 or claim 39. Preferred embodiments are the subject of the subclaims.
Erfindungsgemäß ist insbesondere eine Wärmeübertrager-Vorrichtung mit zwei Fluidstrecken und zwei Wärmeübertragern vorgesehen. Die zwei FIu- idstrecken bzw. die zwei Wärmeübertrager sind so verschaltet, dass ein im Betrieb der Wärmeübertrager-Vorrichtung entlang der ersten dieser Fluidstrecken strömendes erstes Fluid nacheinander einen ersten, einen zwei- ten sowie wiederum den ersten dieser zwei Wärmeübertrager durchströmt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass entlang der ersten Fluidstrecke gesehen, der erste Wärmeübertrager bzw. ein erster Bereich des ersten Wärmeübertragers, der zweite Wärmeübertrager und der erste Wärmeübertrager bzw. ein zweiter Bereich des ersten Wärmeübertragers in Reihe geschaltet bzw. angeordnet sind. Die Gestaltung des zweiten Wärmeübertragers bzw. der zweiten Fluidstrecke ist insbesondere so, dass ein im Betrieb der Wärmeübertrager-Vorrichtung entlang dieser zweiten Fluidstrecke strömendes zweites Fluid den zweiten Wärmetauscher durchströmt bzw. durchströmen kann. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Fluidstrecke und die zweite Fluidstrecke so durch den zweiten Wärmeübertrager läuft bzw. so den zweiten Wärmeübertrager bildet, bzw. dass das erste Fluid und das zweite Fluid so durch den zweiten Wärmeübertrager strömen können, dass in diesem zweiten Wärmeübertrager eine Wärmeübertragung zwischen dem zweiten und dem ersten Fluid ermöglicht wird, bzw. im Betrieb stattfindet. Im ers- ten Wärmeübertrager sind insbesondere zwei Bereiche bzw. Abschnitte der ersten Fluidstrecke angeordnet. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass der erste Wärmeübertrager von zwei solchen Abschnitten bzw. Bereichen gebildet wird. Diese zwei Bereiche sind in Richtung der ersten Fluidstrecke gesehen bzw. in Strömungsrichtung eines im Betrieb entlang dieser ersten Fluidstrecke strömenden ersten Fluids gesehen, voneinander beabstandet. Dabei ist insbesondere zwischen diesen Bereichen bzw. Abschnitten - wie bereits oben angedeutet - ein Abschnitt der ersten Fluidstrecke - vorgesehen, der im zweiten Wärmeübertrager angeordnet ist, bzw. den zweiten Wärmeüberträger mit bildet. Die beabstandete Abschnitte bzw. Bereiche der ersten Fluidstrecke, die im ersten Wärmeübertrager angeordnet sind bzw. diesen mitbilden oder im Zusammenwirken bilden oder diesen durchlaufen, sind so angeordnet, dass im ersten Wärmeübertrager eine Wärmeübertragung zwischen erstem Fluid, welches im Betrieb momentan einem ersten Bereich bzw. Abschnitt in der ersten Fluidstrecke strömt, und erstem Fluid, welches im Betrieb momentan im zweiten, vom ersten beabstandeten Bereich bzw. Abschnitten strömt, eine Wärmeübertragung ermöglicht wird bzw. stattfinden kann.According to the invention, a heat exchanger device with two fluid paths and two heat exchangers is provided in particular. The two fluid lines or the two heat exchangers are connected in such a way that a first fluid flowing along the first of these fluid paths during operation of the heat exchanger device successively flows through a first, a second and in turn the first of these two heat exchangers. It is provided in particular that, as seen along the first fluid path, the first heat exchanger or a first region of the first heat exchanger, the second heat exchanger and the first heat exchanger or a second region of the first heat exchanger are connected or arranged in series. The design of the second heat exchanger or of the second fluid path is in particular such that a second fluid flowing along this second fluid path during operation of the heat transfer device can flow through or flow through the second heat exchanger. In particular, it is provided that the first fluid path and the second fluid path run through the second heat exchanger or so forms second heat exchanger, or that the first fluid and the second fluid can flow through the second heat exchanger, that in this second heat exchanger, a heat transfer between the second and the first fluid is possible, or takes place during operation. In particular, two regions or sections of the first fluid path are arranged in the first heat exchanger. In particular, it can also be provided that the first heat exchanger is formed by two such sections or regions. These two regions are viewed in the direction of the first fluid path or, viewed in the flow direction of a first fluid flowing in operation along this first fluid path, spaced apart from one another. Here, in particular between these areas or sections - as already indicated above - a portion of the first fluid path - provided, which is arranged in the second heat exchanger, or forms the second heat exchanger with. The spaced sections or regions of the first fluid path, which are arranged in the first heat exchanger or form this or co-operate or pass through it, are arranged so that in the first heat exchanger, a heat transfer between the first fluid, which in operation currently a first area or In the first fluid path, first fluid that is currently in operation in the second, spaced-apart portion or portions of heat transfer fluid is allowed to take place.
Der erste Abschnitt der ersten Fluidstrecke, der auch als erster Bereich der ersten Fluidstrecke bezeichnet wird, sowie der zweite Abschnitt der ersten Fluidstrecke, der auch als zweiter Bereich der ersten Fluidstrecke bezeichnet wird, sind insbesondere dem ersten Wärmetauscher zugeordnet.The first section of the first fluid path, which is also referred to as the first region of the first fluid path, and the second section of the first fluid path, which is also referred to as the second region of the first fluid path, are assigned in particular to the first heat exchanger.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass innerhalb des ersten Wärme- Übertragers ein Fluidaustausch zwischen dem ersten Bereich bzw. Abschnitt der ersten Fluidstrecke und dem zweiten Bereich bzw. Abschnitt der ersten Fluidstrecke verhindert wird, eine Wärmeübertragung allerdings ermöglicht wird. Es können entsprechende wärmeleitende Trennmittel, wie Zwischenwände oder -bleche oder Begrenzungen, wie Kanalbegrenzungen der ersten Fluidstrecke oder dergleichen vorgesehen sein. - A -It can be provided, in particular, that within the first heat transmitter a fluid exchange between the first region or section of the first fluid path and the second region or section of the first fluid path is prevented, but a heat transfer is made possible. There may be provided corresponding heat-conducting separating means, such as partitions or sheets or boundaries, such as channel boundaries of the first fluid path or the like. - A -
In bevorzugter Gestaltung ist zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Wärmeübertrager ein dritter Wärmeübertrager vorgesehen. Ein solcher dritter Wärmeübertrager kann beispielsweise mit dem ersten und dem zweiten Wärmeübertrager so verschaltet bzw. strömungsverbunden sein, dass ein im Betrieb entlang der ersten Fluidstrecke strömendes Fluid durch diesen dritten Wärmetauscher strömt, und ein im Betrieb entlang der zweiten Fluidstrecke strömendes zweites Fluid ebenfalls durch diesen dritten Wärmetauscher fließt, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem zweiten und dem dritten Fluid, insbesondere unter Verhinderung eines Fluidaustauschs in diesem dritten Wärmetauscher, ermöglicht wird. Auch hier können entsprechende Trennmittel, beispielsweise der oben genannten Art, vorgesehen sein. Dieser dritte Wärmetauscher kann beispielsweise so angeordnet bzw. mit dem ersten sowie dem zweiten Wärmeübertrager verschaltet sein, dass ein entlang der ersten Fluidstrecke strömendes Fluid in oben bereits skizzierter Weise zunächst den ersten Bereich bzw. Abschnitt des ersten Wärmeübertragers, anschließend den zweiten Wärmeübertrager, anschließend - im zweiten Bereich bzw. Abschnitt, erneut den ersten Wärmeübertrager und anschließend den dritten Wärmeübertrager durchströmt, während ein im Betrieb entlang der zweiten Fluidstrecke strömendes Fluid zunächst dem zweiten Wärmeübertrager und anschließend den dritten Wärmeübertrager durchströmt.In a preferred embodiment, a third heat exchanger is provided in addition to the first and the second heat exchanger. Such a third heat exchanger may for example be connected or flow-connected to the first and second heat exchangers such that a fluid flowing during operation along the first fluid path flows through this third heat exchanger, and a second fluid flowing during operation along the second fluid path also through this third third heat exchanger flows, so that a heat exchange between the second and the third fluid, in particular while preventing fluid exchange in this third heat exchanger, is made possible. Here too, appropriate release agents, for example of the type mentioned above, can be provided. This third heat exchanger may for example be arranged or interconnected with the first and the second heat exchanger that a fluid flowing along the first fluid path in the manner already outlined above first the first area or section of the first heat exchanger, then the second heat exchanger, then flows through the first heat exchanger and then the third heat exchanger again in the second region or section, while a fluid flowing during operation along the second fluid path first flows through the second heat exchanger and then the third heat exchanger.
Ferner wird eine Wärmeübertrager-Vorrichtung vorgeschlagen, welche drei Wärmeübertrager aufweist. Diese drei Wärmeübertrager weisen jeweils we- nigstens eine erste Fluideinlasseinrichtung, wenigstens eine erste Fluidaus- lasseinrichtung, wenigstens eine zweite Fluideinlasseinrichtung, sowie wenigstens eine zweite Fluidauslasseinrichtung auf. Eine solche Fluideinlass- bzw. -auslasseinrichtung ist insbesondere so, dass Medium durch diese in den betreffenden Wärmeübertrager ein- bzw. aus diesem austritt; die Fluideinlass- bzw. -auslasseinrichtung kann beispielsweise ein Bereich sein, in welchem Fluid in den betreffenden Wärmeübertrager ein- bzw. aus diesem herausströmt. Eine solche Fluideinlasseinrichtung ist insbesondere der Eintritt eines Wärmetauschers, und eine Fluidauslasseinrichtung ist insbesondere der Austritt eines Wärmetauschers. Eine Fluideinlass- bzw. - auslasseinrichtung kann beispielsweise eine Kanalquerschnittsfläche oder eine Öffnung sein und / oder von einem Rohr oder einem Kanal oder einem Rohrstutzen dergleichen gebildet werden, oder eine Anordnung mehrerer der vorgenannten Gestaltungen sein bzw. von solchen gebildet werden. Eine Fluideinlasseinrichtung sowie eine Fluidauslasseinrichtung kann auch aus einer Anordnung mehrerer solcher, parallel geschalteter Rohr- bzw. Kanalquerschnitte oder Kanäle oder Rohre bestehen. Die erste Fluideinlasseinrichtung ist jeweils, insbesondere im jeweiligen Wärmetauscher, mit der zugehörigen ersten Fluidauslasseinrichtung strömungstechnisch verbunden. Diese Verbindung kann insbesondere mittels Kanälen bzw. parallel geschal- teten Kanälen erzeugt werden. Solche Kanäle könnten beispielsweise länglich gestaltet sein und einen geraden Verlauf aufweisen oder einen gestuften oder einen gekrümmten. Solche strömungstechnischen Verbindungen können auch auf andere Weise gestaltet sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in jedem dieser drei Wärmeübertrager die Strömungsverbindung zwi- sehen der ersten Fluideinlasseinrichtung und der ersten Fluidauslasseinrichtung von der Strömungsverbindung zwischen der zweiten Fluideinlasseinrichtung und der zweiten Fluidauslasseinrichtung so getrennt ist, dass innerhalb dieses betreffenden Wärmetauschers ein Fluidaustausch verhindert wird, wobei eine Wärmeübertragung allerdings ermöglicht wird. Hierzu kön- nen entsprechende, insbesondere wärmeleitenden, Trennmittel vorgesehen sein, die beispielhaft auch an anderer Stelle dieser Offenbarung genannt sind. Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Fluidauslasseinrichtung des ersten dieser drei Wärmetauscher strömungstechnisch mit der ersten Fluideinlasseinrichtung des zweiten dieser drei Wärme- Übertrager verbunden ist, und die erste Fluidauslasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers strömungstechnisch mit der zweiten Fluideinlasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers verbunden ist. Ferner ist erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, dass die zweite Fluidauslasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers strömungstechnisch mit der ersten Fluideinlas- seinrichtung des dritten Wärmeübertragers verbunden ist. Ferner ist erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass die zweite Fluidauslasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers strömungstechnisch mit der zweiten Fluideinlasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers verbunden ist. Diese strömungstechnischen Verbindungen können auch so sein, dass eine Flui- dauslasseinrichtung mit der folgenden Fluideinlasseinrichtung zusammen fällt. Eine solche Strömungsverbindung kann auch so sein, dass eine Flui- dauslasseinrichtung mit der folgenden Fluideinlasseinrichtung beabstandet ist und geeignete Verbindungsmittel, wie Rohre, Kanäle oder dergleichen diesen Abstand überbrücken.Furthermore, a heat exchanger device is proposed which has three heat exchangers. These three heat exchangers each have at least one first fluid inlet device, at least one first fluid outlet device, at least one second fluid inlet device, and at least one second fluid outlet device. Such a fluid inlet or outlet device is, in particular, such that the medium enters and leaves the respective heat exchanger through it; For example, the fluid inlet or outlet device can be an area in which fluid flows into or out of the relevant heat exchanger. Such a fluid inlet device is in particular the inlet of a heat exchanger, and a fluid outlet device is in particular the outlet of a heat exchanger. A fluid inlet or outlet device may, for example, a channel cross-sectional area or be an opening and / or be formed by a pipe or a channel or a pipe socket of the like, or be an arrangement of a plurality of the aforementioned designs or be formed by such. A fluid inlet device and a fluid outlet device may also consist of an arrangement of a plurality of such parallel-connected pipe or channel cross sections or channels or pipes. The first fluid inlet device is in each case fluidically connected, in particular in the respective heat exchanger, to the associated first fluid outlet device. This connection can be generated in particular by means of channels or parallel-connected channels. Such channels could, for example, be elongate and have a straight course or a stepped or a curved. Such fluidic connections can also be designed in other ways. It is preferably provided that in each of these three heat exchangers, the flow connection between the first fluid inlet device and the first fluid outlet device is separated from the flow connection between the second fluid inlet device and the second fluid outlet device such that a fluid exchange is prevented within this respective heat exchanger, wherein a heat transfer however, it is possible. For this purpose, it is possible to provide corresponding, in particular heat-conducting, separating means, which are also mentioned by way of example elsewhere in this disclosure. According to the invention, it is provided, in particular, that the first fluid outlet device of the first of these three heat exchangers is fluidically connected to the first fluid inlet device of the second of these three heat exchangers, and the first fluid outlet device of the second heat exchanger is fluidically connected to the second fluid inlet device of the first heat exchanger. Furthermore, it is provided according to the invention, in particular, that the second fluid outlet device of the first heat exchanger is fluidically connected to the first fluid inlet device of the third heat exchanger. Furthermore, it is provided according to the invention in particular that the second fluid outlet device of the second heat exchanger is fluidically connected to the second fluid inlet device of the third heat exchanger. These fluidic connections can also be such that a fluid outlet device is connected to the following fluid inlet device falls. Such a flow connection can also be such that a fluid outlet device is spaced apart from the following fluid inlet device and suitable connection means, such as tubes, channels or the like, bridge this distance.
Vorzugsweise strömt das erste Medium im ersten Bereich bzw. Abschnitt des ersten Wärmübertragers unter einem Winkel zu dem im zweiten Bereich bzw. Abschnitt des ersten Wärmeübertragers strömenden Mediums. Besonders bevorzugt beträgt dieser Winkel 75 Grad bis 105 Grad, besonders be- vorzugt 90 Grad. Es kann vorgesehen sein, dass erste Medium im ersten Bereich bzw. Abschnitt des ersten Wärmübertragers jeweils im Wesentlichen gerade strömt bzw. diese Bereiche bzw. Abschnitte sich jeweils im Wesentlichen gerade erstrecken.Preferably, the first medium in the first region or section of the first heat exchanger flows at an angle to the medium flowing in the second region or section of the first heat exchanger. This angle is particularly preferably 75 degrees to 105 degrees, particularly preferably 90 degrees. It can be provided that the first medium in the first region or section of the first heat exchanger in each case flows substantially straight or these regions or sections each extend substantially straight.
Besonders bevorzugt ist, dass die zweite Fluidauslasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers im Wesentlichen mit der zweiten Fluideinlasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers zusammenfällt.It is particularly preferred that the second fluid outlet device of the second heat exchanger substantially coincides with the second fluid inlet device of the third heat exchanger.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Fluideinlasseinrichtung des ers- ten Wärmeübertragers, die erste Fluidauslasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers, die erste Fluideinlasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers, die erste Fluidauslasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers, die zweite Fluideinlasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers, die zweite Fluidauslasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers, die erste Fluideinlas- seinrichtung des dritten Wärmeübertragers und die erste Fluidauslasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers - in dieser Reihenfolge - in Reihe geschaltet bzw. angeordnet sind. Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass die Wärmeübertrager-Vorrichtung, besonders bevorzugt genau, zwei FIu- idstrecken aufweist, wobei die vorgenannte Reihe Bestandteil einer ersten dieser Fluidstrecken ist, bzw. der ersten der Fluidstrecken zugeordnet ist. Diese erste Fluidstrecke kann insbesondere von einem ersten Fluid, welches insbesondere Wasserstoff sein kann, durchströmt werden.Preferably, the first fluid inlet device of the first heat exchanger, the first fluid outlet device of the first heat exchanger, the first fluid inlet device of the second heat exchanger, the first fluid outlet device of the second heat exchanger, the second fluid inlet device of the first heat exchanger, the second fluid outlet device of the first heat exchanger, the The first fluid inlet device of the third heat exchanger and the first fluid outlet device of the third heat exchanger are connected or arranged in series in this order. Preferably, it is further provided that the heat transfer device, particularly preferably exactly, has two fluid paths, wherein the aforementioned row is part of a first of these fluid paths, or is associated with the first of the fluid paths. This first fluid path can in particular be traversed by a first fluid, which may be hydrogen in particular.
Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass die zweite Fluideinlasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers, die zweite Fluidauslasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers, die zweite Fluideinlasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers und die zweite Fluidauslasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers - in dieser Reihenfolge - in dieser Reihefolge in Reihe geschaltet bzw. angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass diese vorge- nannte Reihe Bestandteil einer zweiten der zuvor erwähnt zwei Fluidstrecken ist, bzw. der zweiten der Fluidstrecken zugeordnet ist. Diese zweite FIu- idstrecke kann insbesondere von einem zweiten Fluid, welches insbesondere ein Kühlmittel sein kann, durchströmt werden. Die erste und die zweite Fluidstrecke sind besonders bevorzugt so getrennt bzw. strömungstechnisch getrennt, dass ein Fluidaustausch bzw. ein Überströmen von Fluid zwischen der ersten und der zweiten Fluidstrecke verhindert wird.Preferably, it is further provided that the second fluid inlet device of the second heat exchanger, the second fluid outlet of the second Heat exchanger, the second fluid inlet device of the third heat exchanger and the second fluid outlet of the third heat exchanger - in this order - are connected in series in this order or arranged. It is particularly preferred that this aforementioned series is part of a second of the previously mentioned two fluid paths, or the second of the fluid paths is assigned. This second fluid path can in particular be flowed through by a second fluid, which may be in particular a coolant. The first and the second fluid path are particularly preferably separated or fluidically separated such that a fluid exchange or an overflow of fluid between the first and the second fluid path is prevented.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Fluideinlasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers strömungstechnisch mit einem Tank, insbe- sondere Tieftemperaturtank bzw. Kryo-Tank, verbunden ist.It is particularly preferably provided that the first fluid inlet device of the first heat exchanger fluidly connected to a tank, in particular cryogenic tank or cryogenic tank, is connected.
Die Strömungsrichtung eines ersten Fluids, wie Wasserstoff, ist vorzugsweise so, dass sie von der ersten Fluideinlasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers bzw. von einem Tank der genannten Art in Richtung der ersten Fluidauslasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers gerichtet ist, und die Strömungsrichtung eines zweiten entlang der zweiten Fluidstrecke im Betrieb strömenden Fluids ist vorzugsweise so, dass sie von der zweiten Fluideinlasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers zur zweiten Fluidauslasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers gerichtet ist. Vorzugsweise wird das aus der ersten Fluidauslasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers ausströmende Fluid einem Verbraucher eines Kraftfahrzeug bereitgestellt.The flow direction of a first fluid, such as hydrogen, is preferably such that it is directed from the first fluid inlet device of the first heat exchanger or of a tank of the type mentioned in the direction of the first fluid outlet of the third heat exchanger, and the flow direction of a second along the second fluid path during operation, the fluid is preferably such that it is directed from the second fluid inlet device of the second heat exchanger to the second fluid outlet device of the third heat exchanger. Preferably, the effluent from the first fluid outlet of the third heat exchanger fluid is provided to a consumer of a motor vehicle.
Die erste und die zweite Fluidstrecke sind in besonders bevorzugter Gestaltung strömungstechnisch so voneinander getrennt, dass ein Fluidaustausch zwischen der ersten und der zweiten Fluidstrecke verhindert wird. Es sind also besonders bevorzugt zwei getrennte Strömungsführungen gegeben, und zwar eine erste Strömungsführung für ein erstes Fluid, und eine zweite Strömungsführung für ein zweites Fluid. Vorzugsweise ist die Wärmeübertrager-Vorrichtung bzw. sind zwei bzw. drei Wärmeübertrager der Wärmeübertrager-Vorrichtung in Schichttechnik aufgebaut. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Wärmeübertrager- Vorrichtung eine Vielzahl von gestapelten bzw. geschichteten Blechen auf- weist und mittels dieser Bleche bzw. innerhalb dieser Blechanordnung die zwei bzw. drei Wärmeübertrager und/oder die Verschaltung dieser zwei bzw. drei Wärmeübertrager gebildet wird bzw. integriert ist.The first and the second fluid path are in a particularly preferred design fluidically separated from each other so that a fluid exchange between the first and the second fluid path is prevented. There are therefore particularly preferably two separate flow guides, namely a first flow guide for a first fluid, and a second flow guide for a second fluid. Preferably, the heat transfer device or are two or three heat exchanger of the heat exchanger device constructed in layer technology. In particular, provision may be made for the heat exchanger apparatus to have a multiplicity of stacked or layered metal sheets and for the two or three heat exchangers and / or the interconnection of these two or three heat exchangers to be formed by means of these metal sheets or within this sheet metal arrangement or integrated.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass solche Schichten bzw. Bleche jeweils parallel und gestapelt angeordnet sind. In besonders bevorzugter Gestaltung weist jeder der zwei bzw. drei Wärmeübertrager eine Vielzahl von gestapelten bzw. geschichteten Blechen auf. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Wärmeübertrager-Vorrichtung strukturierte oder profilierte Bleche aufweist. Profilierte Bleche können insbesondere so sein, dass Profi- lierungserhöhungen und Profilierungsvertiefungen zur Bildung von Strömungskanälen in Blechen vorgesehen sind.It is particularly preferred that such layers or sheets are arranged in parallel and stacked. In a particularly preferred embodiment, each of the two or three heat exchangers has a multiplicity of stacked or layered metal sheets. For example, it can be provided that the heat transfer device has structured or profiled sheets. Profiled sheets may in particular be such that profiling increases and profiling depressions are provided for the formation of flow channels in sheets.
Strukturierte Bleche sind vorzugsweise so, dass sie Durchbrüche aufweisen. Profilierte Bleche können auch zusätzlich Durchbrüche aufweisen; Struktu- rierte Bleche können auch zusätzlich zu den Durchbrüchen Profilierungser- höhungen und -Vertiefungen aufweisen oder frei von solchen sein. Strukturierte Bleche können auch profilierte Bleche sein; sie können auch frei von Durchbrüchen sein.Structured sheets are preferably such that they have breakthroughs. Profiled sheets may also have additional breakthroughs; Structured sheets may also include or be free from profilings and depressions in addition to the breakthroughs. Structured sheets can also be profiled sheets; they can also be free from breakthroughs.
Die strukturierten Bleche weisen in besonders bevorzugter Gestaltung Durchbrüche auf, mittels welcher Strömungskanäle gebildet werden. Dies können insbesondere Strömungskanäle sein, die im jeweiligen Wärmeübertrager gegeben sind. Mittels solcher Durchbrüche können beispielsweise auch - insbesondere im Zusammenwirken mehrerer Bleche und deren Durchbrüche - Strömungsverbindungen bzw. Verbindungen zwischen verschiedenen miteinander verschalteten bzw. strömungstechnisch verbundenen Wärmeübertragern gebildet werden. Dies kann beispielsweise so sein, dass aufeinander gestapelte Bleche jeweils im Wesentlichen deckungsgleiche oder zumindest teilweise deckungsgleiche bzw. überlappende Durch- brüche aufweisen, die im Zusammenwirken einen im Wesentlichen senk- recht zur Blechebene ausgerichteten Kanal erzeugen. In einer bevorzugten Gestaltung sind jedem der zwei bzw. drei Wärmeübertrager strukturierte, mit Durchbrüchen versehene Bleche zugeordnet. Diese, und besonders bevorzugt alle strukturierten Bleche können beispielsweise aus Edelstahl sein. In einer besonders bevorzugten Gestaltung ist vorgesehen, dass die zwei bzw. drei Wärmeübertrager der Wärmeübertrager-Vorrichtung jeweils strukturierte Bleche mit dazwischen liegenden Trennblechen aufweisen. Die Dicke der strukturierten Bleche kann beispielweise jeweils im Bereich zwischen 0,4 und 0,8 mm liegen, und besonders bevorzugt 0,6 mm oder in etwa 0,6 mm sein. Auch andere Dickenmaße sind bevorzugt. Die Trennbleche sind bevorzugt dünner als die strukturierten Bleche.In a particularly preferred embodiment, the structured metal sheets have openings, by means of which flow channels are formed. This can be in particular flow channels, which are given in the respective heat exchanger. By means of such breakthroughs, it is also possible, for example, to form flow connections or connections between different interconnected or fluidically connected heat exchangers, in particular in cooperation with a plurality of plates and their openings. This may, for example, be such that laminations stacked on one another each have substantially congruent or at least partially congruent or overlapping apertures, which interact in a substantially vertical manner. produce right aligned to the sheet plane channel. In a preferred embodiment, each of the two or three heat exchangers is assigned structured perforated sheets. These, and particularly preferably all structured sheets may be made of stainless steel, for example. In a particularly preferred embodiment, it is provided that the two or three heat exchangers of the heat exchanger device each have structured sheets with separating plates lying therebetween. The thickness of the structured sheets may, for example, in each case be in the range between 0.4 and 0.8 mm, and particularly preferably be 0.6 mm or approximately 0.6 mm. Other thickness dimensions are preferred. The separating plates are preferably thinner than the structured plates.
Zwischen einem jeweiligen strukturierten Bleche und einem benachbarten Trennblech werden insbesondere Kontaktbereiche gebildet, die vorzugswei- se von planen Abschnitten der Trennbleche bzw. strukturierten Bleche gebildet werden. In den strukturierten Blechen gebildete Strömungskanäle, die einem Wärmeübertrager zugeordnet sind, erstrecken sich senkrecht zur Blechebene bevorzugt um ein Längenmaß, dass im Wesentlichen der Dicke des betreffenden, strukturierten Blechs entspricht, was insbesondere auch durch ein beidseitiges Anliegen, der Trennbleche bewirkt wird.In particular, contact areas are formed between a respective structured sheet and an adjacent separating sheet, which are preferably formed by planar sections of the separating sheets or structured sheets. Flow channels formed in the structured metal sheets, which are assigned to a heat exchanger, extend perpendicularly to the plane of the sheet, preferably by a length dimension that substantially corresponds to the thickness of the respective, structured sheet, which is in particular also caused by a two-sided abutment of the separating sheets.
Dabei können in den jeweils strukturierten Bleche Durchbrüche zur Bildung von Strömungskanälen des jeweiligen Wärmeübertragers vorgesehen sein, wobei die Trennbleche diese Strömungskanäle jeweils senkrecht zur Blech- ebene begrenzen. Die strukturierten Bleche sind vorzugsweise mittels Durchbrüchen strukturiert.In this case, through openings for forming flow channels of the respective heat exchanger can be provided in the respective structured plates, wherein the separating plates delimit these flow channels in each case perpendicular to the plate plane. The structured sheets are preferably structured by means of apertures.
Solche Zwischenbleche sind insbesondere untereinander und zu den strukturierten Blechen parallel ausgerichtet.Such intermediate plates are in particular aligned parallel to one another and to the structured metal sheets.
In einer besonders bevorzugten Gestaltung ist vorgesehen, dass den zwei bzw. drei Wärmeübertragern jeweils zwei unterschiedlich gestaltete bzw. strukturierte Bleche zugeordnet sind; besonders bevorzugt sind diesen zwei bzw. drei Wärmeübertragern ferner jeweils Trennbleche zugeordnet, welche benachbarte strukturierte Bleche jeweils voneinander trennen. Dabei kann vorgesehen sein, dass in jedem dieser zwei bzw. drei Wärmeübertrager die unterschiedlich strukturierten Bleche im Wechsel aufeinander folgend geschichtet bzw. gestapelt sind, wobei zwischen jeweils zwei unterschiedlich strukturierten Blechen besonders bevorzugt jeweils ein Trennblech vorgese- hen ist.In a particularly preferred embodiment, it is provided that the two or three heat exchangers are each assigned two differently shaped or structured sheets; In particular, these two or three heat exchangers are furthermore preferably assigned separating plates which separate adjacent structured plates from one another. It can be provided that in each of these two or three heat exchangers, the differently structured sheets are successively stacked or stacked alternately, wherein between each two differently structured sheets particularly preferably in each case a separating plate is provided hen.
Dies kann beispielsweise so sein, dass die strukturierten Bleche insbesondere insofern unterschiedlich strukturiert sind, dass die Durchbrüche zur Bildung der jeweiligen Strömungskanäle des Wärmeübertragers für unter- schiedliche Fluide in der gestapelten bzwr geschichteten Anordnung unterschiedlich gestaltet und / oder angeordnet sind, und durch die Trennbleche voneinander getrennt sind.This may, for example, be such that the structured sheets are differently structured, in particular in that the openings for forming the respective flow channels of the heat exchanger for different fluids in the stacked or layered arrangement are designed and / or arranged differently, and through the separating plates from each other are separated.
Es kann auch vorgesehen sein, dass zwei verschiedenen Wärmetauschern die dieselben strukturierten Bleche zugeordnet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein strukturiertes erstes strukturiertes Blech einen ersten Bereich aufweist, in welchem Durchbrüche zur Bildung von Strömungskanälen für den zweiten Wärmeübertrager vorgesehen sind, sowie einem zweiten Bereich, in welchem Durchbrüche zur Bildung von Strö- mungskanälen für den dritten Wärmeübertrager vorgesehen sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass erste strukturierte Bleche mit Durchbrüchen zur Bildung von Strömungskanälen für das erste Medium im zweiten Wärmeübertrager sowie mit Durchbrüchen zur Bildung von Strömungskanälen für das erste Medium im dritten Wärmeübertrager vorgesehen sind. Beson- ders bevorzugt sind dabei diese Durchbrüche zur Bildung der Strömungskanäle in den genannten Wärmeübertragern jeweils länglich, und gegebenenfalls rechteckig, gestaltet und parallel zueinander angeordnet. Zwischen diesen jeweiligen Durchbrüchen sind vorzugsweise Stege angeordnet.It can also be provided that two different heat exchangers are assigned to the same structured sheets. For example, it can be provided that a structured first structured sheet has a first region, in which openings for the formation of flow channels for the second heat exchanger are provided, and a second region, in which openings are provided for the formation of flow channels for the third heat exchanger , It is particularly preferably provided that first structured sheets with openings for the formation of flow channels for the first medium in the second heat exchanger and with openings for the formation of flow channels for the first medium in the third heat exchanger are provided. Particularly preferred are these openings for forming the flow channels in said heat exchangers each elongate, and optionally rectangular, designed and arranged parallel to each other. Preferably, webs are arranged between these respective openings.
Besonders bevorzugt sind ferner zweite strukturierte Bleche vorgesehen, die Durchbrüche zur Bildung von Strömungskanälen für das zweite Medium im zweiten sowie im dritten Wärmeübertrager aufweisen. Diese Durchbrüche zur Bildung dieser Kanäle sind vorzugsweise jeweils länglich, und beispielsweise rechteckig, und parallel zueinander ausgerichtet. In besonders bevor- zugter Gestaltung ist vorgesehen, dass diese jeweils nebeneinander, insbe- sondere durch Stege getrennt, angeordnet sind, und im Betrieb von zweiten Fluid in ihrer Längsrichtung durchströmt werden. Vorzugsweise sind diese zweiten strukturierten Bleche zur Bildung des zweiten und dritten Wärmeübertragers abwechselnd und jeweils durch Trennbleche voneinander ge- trennt mit den ersten strukturierten Blechen schichtweise bzw. gestapelt angeordnet. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Durchbrüche zur Bildung der Strömungskanäle im zweiten und dritten Wärmeübertrager für das zweite Medium, die in den zweiten strukturierten Blechen angeordnet sind, sich mit ihrer Längsrichtung unter einem Winkel, und vorzugsweise senkrecht, zu den Durchbrüchen bzw. der Längsrichtung der Durchbrüche erstrecken, die in den ersten strukturierten Blechen zur Bildung von Strömungskanälen des zweiten und dritten Wärmeübertragers vorgesehen sind.Further preferably, second structured sheets are provided which have openings for the formation of flow channels for the second medium in the second and in the third heat exchanger. These openings for the formation of these channels are preferably each elongated, and for example rectangular, and aligned parallel to each other. In a particularly preferred design, it is envisaged that these will be stored side by side, in particular separated by webs, are arranged, and are flowed through in the operation of second fluid in its longitudinal direction. These second structured sheets are preferably arranged alternately in layers and / or in stack form with the first structured sheets in order to form the second and third heat exchangers. It may be provided that the openings for forming the flow channels in the second and third heat exchanger for the second medium, which are arranged in the second structured sheets, with their longitudinal direction at an angle, and preferably perpendicular to the openings or the Extend longitudinally of the openings, which are provided in the first structured sheets for forming flow channels of the second and third heat exchanger.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die länglichen Durchbrüche in den ersten strukturierten Blechen, die zur Bildung von Strömungskanälen für das erste Medium im zweiten Wärmetauscher vorgesehen sind, im Betrieb jeweils parallel vom ersten Medium durchströmt werden. In entsprechender Weise ist vorzugsweise vorgesehen, dass die ebenfalls in den ersten strukturierten Blechen angeordneten Durchbrüche zur Bildung von Strömungskanä- len im dritten Wärmeübertrager ebenfalls im Betrieb parallel vom ersten Medium durchströmt werden.It is particularly preferably provided that the elongated openings in the first structured metal sheets, which are provided to form flow channels for the first medium in the second heat exchanger, are respectively flowed through in parallel by the first medium during operation. In a corresponding manner, it is preferably provided that the openings which are likewise arranged in the first structured metal sheets for the formation of flow channels in the third heat exchanger are likewise flowed through in parallel by the first medium during operation.
In entsprechender Weise ist vorzugsweise vorgesehen, dass die in zweiten strukturierten Blechen vorgesehenen Durchbrüche zur Bildung von Strö- mungskanälen für das zweite Medium im zweiten und dritten Wärmeübertrager vorgesehenen Strömungskanäle im Betrieb parallel durchströmt werden.In a corresponding manner, it is preferably provided that the through-openings provided in second structured metal sheets are flowed through in parallel during operation in order to form flow channels for the second medium in the second and third heat exchanger.
Der zweite und der dritte Wärmeübertrager, bzw. ein Bereich der Wärmeübertrager-Vorrichtung, in dem der zweite und der dritte Wärmeübertrager angeordnet sind, wird vorzugsweise somit aus einer Vielzahl von geschichteten bzw. gestapelten Blechen gebildet, wobei die Schichtung bzw. Stapelung so ist, dass sich aufeinanderfolgende erste strukturierte Bleche, Trennbleche, zweite strukturierte Bleche und Trennbleche in dieser Reihenfolge mehrfach aufeinanderfolgend wiederholen. Bei einer solchen Schichtung bzw. Stapelung kann beispielsweise vorgesehen dabei so sein, dass senk- recht zu der von diesen Blechen gebildeten Ebene Durchbrüche in den jeweiligen Blechen, also insbesondere den ersten strukturierten Blechen, den Trennblechen, sowie den zweiten strukturierten Blechen vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass sie im Wesentlichen deckungsgleich oder zu- mindest teilweise deckungsgleich oder überlappend übereinander liegen, und somit einen oder mehrere sich senkrecht zur Blechebene erstreckende Sammel- und/oder Verteilkanäle bilden, aus welchem bzw. in welchen Fluid in die entsprechenden, zugeordnete Strömungskanäle eines Wärmeübertragers strömen kann. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass mehrere derartiger Sammel- bzw. Verteilkanäle bzw. Strömungsverbindungskanäle gebildet werden, aus welchen bzw. in welche Fluid in die jeweiligen, zugeordneten in den Wärmeübertrager gebildeten Strömungskanäle strömen kann. Auf diese Weise können beispielweise verschiedene Wärmeübertrager miteinander verschaltet bzw. strömungsverbunden werden. Durch ent- sprechende Anordnung solcher Durchbrüche, die von den Strömungskanäle in den Wärmeübertragern bildenden Durchbrüchen verschieden sind, kann erreicht werden, dass auch Strömungsverbindungen von, zu oder zwischen den Wärmeübertragern in einer gewünschten Weise bewirkt bzw. erzeugt werden können.The second and the third heat exchanger, or a region of the heat exchanger device in which the second and the third heat exchanger are arranged, is thus preferably formed from a plurality of stacked sheets, the stacking being such, that successive first structured sheets, separating plates, second structured sheets and separating sheets repeat themselves in this order several times in succession. In the case of such a layering or stacking, it may be provided, for example, that Breakthroughs in the respective sheets, ie in particular the first structured sheets, the dividing sheets, as well as the second structured sheets are provided at right angles to the plane formed by these sheets, which are arranged so that they are substantially congruent or at least partially congruent or overlapping lie one above the other, and thus form one or more extending perpendicular to the sheet plane collecting and / or Verteilkanäle from which or in which fluid can flow into the corresponding, associated flow channels of a heat exchanger. It can be provided, in particular, that a plurality of such collection or distribution channels or flow connection channels are formed, from which or in which fluid can flow into the respective associated flow channels formed in the heat exchanger. In this way, for example, different heat exchangers can be interconnected or fluidly connected. By appropriate arrangement of such openings, which are different from the flow channels in the heat exchangers forming breakthroughs, it can be achieved that also flow connections can be effected or generated from, to or between the heat exchangers in a desired manner.
Die gestapelten bzw. geschichteten Bleche, insbesondere erste strukturierte, Trennbleche und zweite strukturierte Bleche, können miteinander verlötet sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sie umlaufend im Randbereich verlötet sind. Auch andere Verlötungen sind bevorzugt. Vorzugswei- se ist vorgesehen, dass mittels Verlötungen auch sichergestellt wird, dass die unterschiedlichen Fluidstrecken, also insbesondere die erste Fluidstrecke und die zweite Fluidstrecke, voneinander getrennt sind.The stacked or layered sheets, in particular first structured, separating sheets and second structured sheets, can be soldered together. It can be provided, for example, that they are soldered circumferentially in the edge region. Other soldering is preferred. It is preferably provided that soldering also ensures that the different fluid paths, that is to say in particular the first fluid path and the second fluid path, are separated from one another.
Entsprechendes kann auch für dritte und vierte strukturierte Bleche und / oder diese trennende Trennbleche gelten.The same can also apply to third and fourth structured sheets and / or these separating dividers.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass in den ersten strukturierten Blechen sowie den zweiten strukturierten Blechen jeweils sieben, insbesondere genau sieben, Durchbrüche vorgesehen sind, die von den Durchbrüchen zur Bildung von Strömungskanälen in den Wärmeübertragern verschieden sind, und insbesondere im Zusammenwirken mit entsprechenden Durchbrüchen benachbarter Trennbleche bzw. strukturierter Bleche, Kanäle oder Abschnitte solcher Kanäle zum Erzeugen einer Strömungsverbindung zwischen Wärmeübertragern und/oder zum Erzeugen von Kanälen oder Kanalab- schnitten zu einem jeweiligen Wärmeübertrager oder von einem jeweiligen Wärmeübertrager bilden.It is particularly preferred that seven, in particular exactly seven, openings are provided in the first structured sheets and the second structured sheets, which openings are different from the openings for forming flow channels in the heat exchangers. and in particular in cooperation with corresponding openings of adjacent separating plates or structured plates, channels or sections of such channels for generating a flow connection between heat exchangers and / or for generating channels or channel sections to form a respective heat exchanger or from a respective heat exchanger.
Bevorzugt ist auch, dass benachbarte Bleche im Bereich solcher Durchbrüche verlötet sind.It is also preferred that adjacent sheets are soldered in the region of such breakthroughs.
In bevorzugter Gestaltung werden Kupfer-, Silber- oder Nickellote verwendet. Aber auch andere Lote sind bevorzugt.In a preferred embodiment, copper, silver or nickel solder are used. But other solders are preferred.
Vorzugsweise sind ferner dritte strukturierte Bleche vorgesehen, die dem ersten Wärmeübertrager zugeordnet sind, und Durchbrüche zur Bildung von sich durch den ersten Wärmeübertrager erstreckenden Strömungskanälen für das erste Medium aufweisen.Preferably, third structured sheets are further provided, which are associated with the first heat exchanger, and have openings for the formation of extending through the first heat exchanger flow channels for the first medium.
Weiter bevorzugt ist, dass von diesen dritten strukturierten Blechen ver- schiedene vierte strukturierte Bleche vorgesehen sind, die ebenfalls dem ersten Wärmeübertrager zugeordnet sind, und Durchbrüche zur Bildung von sich durch den ersten Wärmeübertrager erstreckenden Strömungskanäle für das erste Medium aufweisen. Die in diesen dritten, einerseits, und vierten strukturierten Blechen, andererseits, vorgesehenen Durchbrüche zur Bildung von Strömungskanälen bzw. diese dadurch gebildeten Strömungskanäle, sind insbesondere solche, die einen ersten Bereich bzw. Abschnitt der ersten Fluidstrecke bilden, einerseits, und einen zweiten Abschnitt bzw. Bereich, der ersten Fluidstrecke, andererseits.It is further preferred that of these third structured sheets, different fourth structured sheets are provided, which are likewise assigned to the first heat exchanger, and have openings for the formation of flow channels for the first medium extending through the first heat exchanger. The openings provided in these third, on the one hand, and fourth structured sheets, on the other hand, for forming flow channels or flow channels formed thereby are in particular those which form a first region or section of the first fluid path, on the one hand, and a second section or section Area, the first fluid path, on the other hand.
Bevorzugt sind die Durchbrüche zur Bildung von sich durch den ersten Wärmeübertrager erstreckenden Strömungskanälen für das erste Medium in den dritten sowie in den vierten strukturierten Flächen jeweils treppenförmig gestaltet. Diese treppenförmige Gestaltung kann beispielsweise so sein, dass ein jeder dieser Durchbrüche aus drei sich jeweils gerade erstrecken- den Abschnitten besteht, von denen zwei parallel ausgerichtet sind, und de- ren dritter die Verbindung dieser parallel ausgerichteten Abschnitte erzeugt. Dieser dritte Abschnitt kann dabei beispielsweise senkrecht zu den zwei parallel ausgerichteten Abschnitten des Durchbruchs ausgerichtet sein, und beispielsweise ein Ende des einen parallelen Abschnitts mit einem Ende des anderen parallelen Abschnitts verbinden. Vorzugsweise sind eine Vielzahl solcher treppenförmigen Durchbrüche im dritten sowie im vierten strukturierten Blech angeordnet. Die Anordnung mehrer solcher treppenförmiger Durchbrüche im selben strukturierten Blech kann beispielsweise nach Art aufeinander gestapelter Treppen sein, wobei zwischen den Durchbrüchen jeweils Stege stehen bleiben. Die Anordnung kann beispielsweise so sein, dass in einem jeden dieser treppenförmigen Durchbrüche des dritten strukturierten Blechs und/oder des vierten strukturierten Blechs der Abschnitt, der die parallelen Abschnitte eines jeden treppenförmigen Durchbruchs verbindet, in sämtlichen dem gleichen Blech zugeordneten treppenförmigen Durchbrüchen die gleiche Länge hat; die Länge benachbarter, treppenförmiger Kanäle kann mit einem jeden dieser strukturierten Bleche beispielsweise so sein, dass in dem jeweils folgenden ersten der parallelen Abschnitte dieser entsprechende parallele Abschnitt kürzer ist als in dem vorherigen, und der andere dieser parallelen Abschnitte entsprechend länger ist, so dass die Gesamtheit der dem selben strukturierten Blech zugeordneten treppenförmigen Durchbrüche in etwa von einer rechtförmigen Außenkontur begrenzt wird.Preferably, the openings for the formation of flow channels extending through the first heat exchanger for the first medium in the third and in the fourth structured areas are each configured in the shape of a staircase. This step-shaped configuration may, for example, be such that each of these openings consists of three sections each extending straight, of which two are aligned in parallel, and third, the connection of these parallel aligned sections generated. In this case, this third section may, for example, be aligned perpendicular to the two parallel aligned sections of the opening, and, for example, connect one end of the one parallel section to one end of the other parallel section. Preferably, a plurality of such stepped openings are arranged in the third and in the fourth structured sheet. The arrangement of several such stepped breakthroughs in the same structured sheet can be, for example, in the manner of stacked stairs, with webs each remaining between the openings. The arrangement may, for example, be such that in each of these stepped apertures of the third structured sheet and / or the fourth structured sheet, the portion connecting the parallel portions of each stepped aperture has the same length in all stepped apertures associated with the same sheet ; For example, the length of adjacent staircase-shaped channels with each of these structured sheets may be such that in the respective following first of the parallel portions this corresponding parallel portion is shorter than in the previous one, and the other of these parallel portions is correspondingly longer, so that the Entity of the same structured sheet metal associated stepped perforations is limited in approximately a right-hand outer contour.
Die dritten und die vierten strukturierten Bleche können beispielsweise so angeordnet und gestaltet sein, dass die treppenförmige Struktur der Durchbrüche der dritten strukturierten Bleche in entgegengesetzter Richtung ansteigt, wie die treppenförmige Struktur der Durchbrüche der vierten strukturierten Bleche.For example, the third and fourth structured sheets may be arranged and configured such that the staircase-shaped structure of the apertures of the third structured sheets increases in the opposite direction as the stepped structure of the perforations of the fourth structured sheets.
Es ist in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die dritten und die vierten strukturierten Bleche und/oder zwischen diesen positionierte Trennbleche jeweils mehrere von den Durchbrüchen zur Bildung von Strömungskanälen in dem ersten Wärmeübertrager verschiedene Durchbrüche aufweisen, die, insbesondere entsprechend der oben erwähnten Weise, zur Bildung von Strömungskanälen zwischen Wärmeübertragern der War- meübertrager-Vorrichtung bzw. zur Bildung von Strömungsverbindungen zu dem ersten Wärmeübertrager dienen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass dritte und vierte strukturierte Bleche jeweils von Trennblechen getrennt abwechselnd gestapelt sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass einem dritten Blech ein Trennblech, diesem wiederum ein viertes Blech, und diesem wiederum ein Trennblech folgt, und eine Einheit solcher vier Bleche sich mehrfach gestapelt wiederholt. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Durchbrüche zur Bildung von Strömungsverbindungen zwischen verschiedenen Wärmeübertragern bzw. zur Bildung von Strömungsverbindungen zum ersten Wärmeübertrager der Trennbleche sowie der dritten und vierten strukturierten Bleche im Wesentlichen deckungsgleich oder zumindest überlappend übereinander liegen, und somit im Zusammenwirken entsprechende Strömungsverbindungen bzw. Strömungskanäle erzeugen.It is provided in a preferred development of the invention that the third and the fourth structured sheets and / or separating sheets positioned between them each have a plurality of openings for the formation of flow channels in the first heat exchanger different openings, in particular according to the above-mentioned manner, for the formation of flow channels between heat exchangers of the Serve meübertrager device or to form flow connections to the first heat exchanger. In particular, provision may be made for third and fourth structured sheets to be alternately stacked separately from separating sheets. In particular, it may be provided that a separating plate, in turn a fourth plate, and this in turn a separating plate follows a third plate, and a unit of such four plates repeatedly stacked repeated. It may be provided, for example, that the openings for forming flow connections between different heat exchangers or for forming flow connections to the first heat exchanger of the separating plates and the third and fourth structured plates are substantially congruent or at least overlapping each other, and thus in cooperation corresponding flow connections or Create flow channels.
Es kann vorgesehen sein, dass vier, insbesondere genau vier solcher Durchbrüche zur Bildung von Strömungsverbindungen zwischen verschiedenen Wärmeübertragern und/oder zur Bildung von Strömungsverbindungen zum ersten Wärmeübertrager in den dritten sowie vierten strukturierten BIe- chen und / oder den jeweils zwischen diesen angeordneten Trennblechen vorgesehen sind.It can be provided that four, in particular exactly four, of such openings are provided for forming flow connections between different heat exchangers and / or for forming flow connections to the first heat exchanger in the third and fourth structured surfaces and / or the separating plates respectively arranged between them ,
Bevorzugt ist vorgesehen, dass in bereits erwähnter Weise solche Durchbrüche der dritten und vierten strukturierten Bleche sowie der Trennbleche de- ckungsgleich oder zumindest überlappend übereinander positioniert sind, wobei die Durchbrüche zur Bildung von Strömungskanälen für das erste Medium in den dritten und vierten strukturierten Blechen so angeordnet sind, dass die Gesamtheit dieser treppenförmig gestalteten Durchbrüche der vierten strukturierten Blechen gegenüber denen der dritten strukturierten BIe- chen im Wesentlichen um 180° um eine senkrecht zu den Blechen stehenden Achse verdreht ist.It is preferably provided that, in the manner already mentioned, such breakthroughs of the third and fourth structured sheets as well as of the separating sheets are positioned congruently or at least overlapping one over the other, whereby the openings for forming flow channels for the first medium are arranged in the third and fourth structured sheets are that the entirety of these step-shaped apertures of the fourth structured sheets are rotated relative to those of the third structured surfaces substantially by 180 ° about an axis perpendicular to the sheets axis.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Anschlussplatte mit wenigstens einer, insbesondere genau einer, Öffnung für die Zuführung, und wenigstens einer, insbesondere genau einer Öffnung für die Abführung des ersten Fluids vor- gesehen. Diese Anschlussplatte grenzt besonders bevorzugt an einen ersten Teil der Wärmeübertrager-Vorrichtung, in welchem der zweite und der dritte Wärmeübertrager angeordnet sind. Die Anschlussplatte ist besonders bevorzugt parallel zu den ersten sowie zweiten strukturierten Blechen angeord- net.Preferably, at least one connection plate with at least one, in particular exactly one, opening for the supply, and at least one, in particular exactly one opening for the discharge of the first fluid is provided. seen. This connection plate particularly preferably adjoins a first part of the heat exchanger device, in which the second and the third heat exchanger are arranged. The connection plate is particularly preferably arranged parallel to the first and second structured sheets.
Besonders bevorzugt sind die ersten, die zweiten, die dritten und die vierten strukturierten Bleche sowie die jeweils dazwischen befindlichen Zwischenbleche parallel zueinander angeordnet, so dass die von diesen jeweiligen Blechen aufgespannten Ebenen im Wesentlichen parallel zueinander liegen.Particularly preferably, the first, the second, the third and the fourth structured plates and the respective intermediate plates located therebetween are arranged parallel to each other, so that the planes formed by these respective plates lie substantially parallel to one another.
In besonders bevorzugter Gestaltung ist ferner eine Zwischenplatte vorgesehen, die einen ersten Teil der Wärmeübertrager-Vorrichtung, zu der der zweite und der dritte Wärmeübertrager gehören, begrenzt. Diese Zwischen- platte weist in besonders bevorzugter Gestaltung Überströmöffnungen oder Anschlüsse zum Erzeugen von Strömungsverbindungen zu einem zweiten Teil der Wärmeübertrager-Vorrichtung auf; bevorzugt ist auch, dass die Zwischenplatte Öffnungen für die Zu- und die Abfuhr von zweitem Medium aufweist. In diesem zweiten Teil der Wärmeübertrager-Vorrichtung ist beson- ders bevorzugt der erste Wärmeübertrager angeordnet.In a particularly preferred embodiment, an intermediate plate is further provided, which limits a first part of the heat transfer device, to which the second and the third heat exchanger belong. In a particularly preferred embodiment, this intermediate plate has overflow openings or connections for producing flow connections to a second part of the heat transfer device; it is also preferred that the intermediate plate has openings for the supply and removal of second medium. In this second part of the heat exchanger device, the first heat exchanger is particularly preferably arranged.
Ferner kann eine Deckplatte vorgesehen sein. Diese Deckplatte kann beispielsweise auf der der Anschlussplatte abgewandten Seite der Einheit aus dem ersten und dem zweiten und dem dritten Wärmeübertrager positioniert und parallel zur Anschlussplatte ausgerichtet. Bevorzugt ist also ein Stapel bzw. eine Schichtung von dritten strukturierten Blechen, Trennblechen, vierten strukturierten Blechen und Trennblechen, die sich in dieser Reihenfolge mehrmals aufeinander folgend wiederholen, zwischen der Deckplatte und der Zwischenplatte angeordnet, und ein Stapel bzw. eine Schichtung von ersten strukturierten Blechen, Trennblechen, zweiten strukturierten Blechen und Trennblechen, die sich in dieser Anordnung mehrfach aufeinander folgend wiederholen, zwischen der Zwischenplatte und der Anschlussplatte angeordnet. In besonders bevorzugter Gestaltung werden die zwei bzw. drei Wärmeübertrager, bzw. der vorgenannte erste und zweite Teil der Wärmeübertrager- Vorrichtung, bzw. die Einheit aus den zwei bzw. drei Wärmeübertragern von einem Gehäuse umgeben. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen diesem Gehäuse und der vorgenannten Einheit bzw. den vorgenannten Wärmeübertragern ein Zwischenraum gebildet ist, der von Fluid durchströmt werden kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das entlang der zweiten Fluidstre- cke im Betrieb strömende zweite Fluid nach dem Durchströmen des dritten Wärmeübertragers in diesen Zwischenraum geleitet wird, und die Wärmeü- bertrager bzw. die Einheit der zwei bzw. drei Wärmeübertrager umspült. Es kann vorgesehen sein, dass Leiteinrichtungen vorgesehen sind, welche diese Umspülung mittels des zweiten Fluids fördern bzw. errichten. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass, insbesondere mittels solcher Leiteinrichtungen, das zweite Fluid nach dem Umströmen bzw. Umspülen der Wärmeübertra- ger bzw. der aus diesen gebildeten Einheit die Wärmeübertrager-Vorrichtung über einen zweiten Hauptablauf verlässt.Furthermore, a cover plate may be provided. This cover plate, for example, positioned on the side facing away from the connection plate of the unit from the first and the second and the third heat exchanger and aligned parallel to the connection plate. Preferably, therefore, a stack or a stack of third structured sheets, separating sheets, fourth structured sheets and separating sheets, which are repeated several times in succession in this order, are arranged between the cover sheet and the intermediate sheet, and a stack or a layer of first structured sheets Sheets, separating plates, second structured plates and separating plates, which repeat themselves several times in succession in this arrangement, arranged between the intermediate plate and the connecting plate. In a particularly preferred embodiment, the two or three heat exchangers, or the aforementioned first and second part of the Wärmeübertrager- device, or the unit of the two or three heat exchangers are surrounded by a housing. It can be provided that between this housing and the aforementioned unit or the aforementioned heat exchangers, a gap is formed, which can be flowed through by fluid. Preferably, it is provided that the second fluid flowing along the second fluid path during operation is passed into this intermediate space after flowing through the third heat exchanger, and the heat exchanger or the unit of the two or three heat exchangers flows around it. It can be provided that guide devices are provided which promote or create this wash-up by means of the second fluid. Preferably, it is provided that, in particular by means of such guide devices, the second fluid leaves the heat transfer device via a second main flow after the heat transfer medium or the unit formed therefrom flows around or flushed around.
Die Trennbleche trennen bevorzugt Strömungskanäle eines Wärmeübertragers und sind aus wärmeleitfähigen Material, um eine Wärmeübertragung durch diese zu ermöglichen bzw. einen Wärmeübertragungsbereich zu bilden.The baffles preferably separate flow channels of a heat exchanger and are made of thermally conductive material to allow heat transfer through them or to form a heat transfer area.
Die Wärmeübertrager-Vorrichtung weist vorzugsweise einen ersten Hauptzulauf und einen ersten Hauptablauf für ein erstes Fluid auf, sowie einen zwei- ten Hauptzulauf und einen zweiten Hauptablauf für ein zweites Fluid. Der erste Hauptzulauf ist vorzugsweise strömungstechnisch mit der ersten Flui- deinlasseinrichtung des ersten Wärmeübertragers verbunden, und der erste Hauptablauf ist vorzugsweise mit der ersten Fluidauslasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers strömungstechnisch verbunden. Der zweite Hauptzu- lauf ist beispielsweise mit der zweiten Fluideinlasseinrichtung des zweiten Wärmeübertragers verbunden, und der zweite Hauptzulauf ist vorzugsweise mit dem Zwischenraum und/oder zweiten Fluidauslasseinrichtung des dritten Wärmeübertragers strömungstechnisch verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass der erste Hauptzulauf mit einem Tieftemperaturtank bzw. Kryo- Tank strömungstechnisch verbunden ist. In diesem Tank kann beispielswei- se tiefkalter, flüssiger Wasserstoff gespeichert sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass über den ersten Hauptablauf - bei entsprechender Verwendung - Wasserstoff für Verbraucher eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird, wobei dieser Wasserstoff beispielsweise Umgebungstemperatur aufweisen kann, oder eine Temperatur aufweist, die in einem vorbestimmten Temperaturintervall, wie beispielsweise zwischen Minus 3O0C und Plus 500C oder zwischen 50C und 25°C, gelegen ist.The heat exchanger device preferably has a first main inlet and a first main outlet for a first fluid, as well as a second main inlet and a second main outlet for a second fluid. The first main inlet is preferably fluidly connected to the first fluid drain device of the first heat exchanger, and the first main outlet is preferably fluidically connected to the first fluid outlet device of the third heat exchanger. The second main inlet is connected, for example, to the second fluid inlet device of the second heat exchanger, and the second main inlet is preferably fluidically connected to the intermediate space and / or second fluid outlet device of the third heat exchanger. It may be provided that the first main inlet is fluidically connected to a cryogenic tank or cryogenic tank. In this tank, for example, be stored cryogenic, liquid hydrogen. Furthermore, provision can be made for hydrogen to be supplied to consumers of a motor vehicle via the first main sequence, where this hydrogen may, for example, have ambient temperature or a temperature which is within a predetermined temperature interval, such as between minus 3O 0 C and Plus 50 0 C or between 5 0 C and 25 ° C, located.
Die erste Fluidstrecke sowie die zweite Fluidstrecke wird jeweils insbesonde- re durch bzw. mittels geeigneter Fluidführungsmittel bzw. innerhalb solcher geeigneten Fluidführungsmittel gebildet. Solche Fluidführungsmittel können beispielsweise Kanäle, Rohre oder dergleichen sein. Innerhalb der Wärmeübertrager können sie beispielsweise auch von den erwähnten strukturierten an solche Bleche angrenzende Trennbleche gebildet werden. Auch Durch- brüche in strukturierten Blechen und Trennblechen, die insbesondere im Zusammenwirken Kanäle oder kanalartige Bereiche zur Verbindung von Wärmeübertragern schaffen und/oder zur Zuführung oder Abführung von Medien zu oder von Wärmeübertragern können Bestandteil einer solchen Fluidstrecke sein bzw. eine solche Fluidstrecke (mit)schaffen.The first fluid path and the second fluid path are each formed in particular by or by means of suitable fluid guidance means or within such suitable fluid guidance means. Such fluid guide means may be, for example, channels, tubes or the like. Within the heat exchanger, they can also be formed, for example, by the mentioned structured plates adjacent to such plates. Breakthroughs in structured metal sheets and separating plates, which, in particular, interact with one another to create channels or channel-like regions for connecting heat exchangers and / or to supply or discharge media to or from heat exchangers, can be part of such a fluid path or a fluid path (with). create.
Es können in der ersten oder der zweiten Fluidstrecke, insbesondere im Bereich der jeweiligen Wärmeübertrager, an der gleichen Stelle der Fluidstrecke - in Längsrichtung der Fluidstrecke bzw. in Strömungsrichtung des dahin strömenden Mediums gesehen - mehrere Kanäle oder kanalartige Bereiche parallel angeordnet bzw. gestaltet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass in der Fluidstrecke Bereiche gegeben sind, die eine Art flächenmäßige Ausdehnung haben. Auch der erwähnte Zwischenraum kann Bestandteil einer Fluidstrecke sein.In the first or the second fluid path, in particular in the region of the respective heat exchangers, a plurality of channels or channel-like regions can be arranged or configured in parallel at the same point of the fluid path in the longitudinal direction of the fluid path or in the direction of flow of the fluid flowing there. It can also be provided that in the fluid path areas are given, which have a kind of areal extent. Also, the mentioned gap may be part of a fluid path.
In den Wärmeübertragern sind jeweils insbesondere Trennmittel vorgesehen, die die Medien, die die jeweiligen Wärmeübertrager - insbesondere zum Wärmaustausch - durchströmen sollen, so voneinander trennen, dass innerhalb dieses jeweiligen Wärmeübertragers ein Fluidaustausch dieser Medien verhindert und eine Wärmeübertragung ermöglicht wird. Im ersten Wärmeübertrager ist dies insbesondere so, dass innerhalb dieses ersten Wärmeübertragers eine direkte Strömung des ersten Fluids vom ersten Bereich bzw. Abschnitt zum zweiten Bereich bzw. Abschnitt verhindert wird; insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das erste Fluid vom ersten Abschnitt aus dem ersten Wärmeübertrager heraus und durch den zweiten Wärmeübertrager strömen muss, um in den zweiten Abschnitt des ersten Wärmeübertragers zugelangen.Separating means are in each case provided in particular in the heat exchangers which separate the media which are to flow through the respective heat exchangers - in particular for heat exchange, so that a fluid exchange of these media is prevented within this respective heat exchanger and a heat transfer is made possible. In the first heat exchanger, this is in particular such that within this first Heat exchanger prevents direct flow of the first fluid from the first region or section to the second region or section; In particular, it is provided that the first fluid must flow out of the first section out of the first heat exchanger and through the second heat exchanger in order to access the second section of the first heat exchanger.
Besonders bevorzugt sind die drei Wärmeübertrager mit den Verbindungen bzw. Strömungsverbindungen zwischen diesen einzelnen Wärmeübertragern in einem einzelnen Bauteil integriert bzw. als Einheit gestaltet. Die Bestandteile dieser Einheit bzw. dieses Bauteils sind vorzugsweise nicht-lösbar mit einander verbunden, beispielsweise verlötet. Besonders bevorzugt sind die ersten, zweiten dritten und vierten strukturierten Bleche jeweils einstückig gefertigt. Durchbrüche in diesen können beispielsweise mittels Stanzen er- zeugt werden.Particularly preferably, the three heat exchangers are integrated with the compounds or flow connections between these individual heat exchangers in a single component or designed as a unit. The components of this unit or this component are preferably non-detachably connected to each other, for example, soldered. Particularly preferably, the first, second third and fourth structured sheets are each made in one piece. Breakthroughs in these can be generated, for example, by punching.
Die erfindungsgemäße Wärmeübertrager-Vorrichtung wird vorzugsweise zum Erwärmen eines ersten Fluids mittels eines zweiten Fluids verwendet. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der gesamte Wärmeüber- gang zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid in Teilschritte aufgeteilt ist. Dies kann beispielsweise auch so sein, dass das zu erwärmende Fluid zwischenzeitlich abgekühlt wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das im Betrieb im ersten Bereich bzw. Abschnitt der ersten Fluidstrecke im ersten Wärmeübertrager strömende Fluid erwärmt wird, während das im zweiten Abschnitt dieser ersten Fluidstrecke im ersten Wärmeübertrager strömende erste Fluid gleichzeitig abgekühlt wird. Im zweiten Wärmeübertrager kann vorgesehen sein, dass mittels eines Kühlmittels das aus Richtung des ersten Bereichs des ersten Wärmeübertragers in den zweiten Wärmeübertrager eintretende Fluid dort mittels des Kühlmittels erwärmt wird. Im dritten Wärmeübertrager kann vorgesehen sein, dass mittels des Kühlmittels das erste Fluid wieder erwärmt wird.The heat transfer device according to the invention is preferably used for heating a first fluid by means of a second fluid. It can be provided, for example, that the entire heat transfer between the first and the second fluid is divided into sub-steps. This can for example also be such that the fluid to be heated is cooled in the meantime. It can be provided, for example, that the fluid flowing during operation in the first region or section of the first fluid path in the first heat exchanger is heated, while the first fluid flowing in the second section of this first fluid path in the first heat exchanger is simultaneously cooled. In the second heat exchanger can be provided that by means of a coolant entering from the direction of the first region of the first heat exchanger in the second heat exchanger fluid is heated there by means of the coolant. In the third heat exchanger, it can be provided that the first fluid is reheated by means of the coolant.
Besonders bevorzugt wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen von tiefkaltem Wasserstoff verwendet, und zwar insbesondere mittels eines Kühlmittels. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der tiefkal- te Wasserstoff auf Umgebungstemperatur oder im Wesentlichen Umgebungstemperatur erwärmt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von der tatsächlich gegebenen Umgebungstemperatur das Kühlmittel in den zweiten Wärmeübertrager mit unterschiedlichen Temperaturen eingeleitet wird, um zu bewirken, dass die Temperatur des aus dem dritten Wärmeübertrager austretenden Fluid ersten Fluid im Wesentlichen der aktuell gegebenen Umgebungstemperatur entspricht. Beispielsweise kann eine entsprechende Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Temperatur und / oder der Strömungsgeschwindigkeit des in den zweiten Wärmeübertrager eintretenden zweiten Fluids vorgesehen sein.An apparatus according to the invention is particularly preferably used for heating cryogenic hydrogen, in particular by means of a coolant. For example, it may be provided that the low-caliber te hydrogen is heated to ambient temperature or substantially ambient temperature. It can also be provided that, depending on the actually given ambient temperature, the coolant is introduced into the second heat exchanger at different temperatures in order to cause the temperature of the first fluid leaving the third heat exchanger to correspond substantially to the currently given ambient temperature. For example, a corresponding control device for controlling the temperature and / or the flow velocity of the second fluid entering the second heat exchanger can be provided.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass im ersten Wärmeübertrager - insbesondere im ersten Bereich des ersten der ersten Fluidstrecke aktuell positionierter - tiefkalter Wasserstoff mit bereits mittels eines Kühlmittels im zweiten Wärmeübertrager erwärmtem Wasserstoff - welcher sich insbesondere aktuell im zweiten Bereich der ersten Strömungsstrecke befindet - vorerwärmt wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der erwärmte Wasserstoff aus dem ersten Wärmeübertrager mit niedriger - im vergleich zur Temperatur beim Einströmen in den ersten Wärmetaucher bzw. den zweiten Bereich der ersten Fluidstrecke niedrigerer - Temperatur austritt und in dem dritten Wärmeübertrager mittels Kühlmittel auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird.It can be provided, in particular, that in the first heat exchanger - in particular in the first region of the first fluid path currently positioned - cryogenic hydrogen with already by means of a coolant in the second heat exchanger heated hydrogen - which is currently currently in the second region of the first flow path - preheated , In this case, it is provided, in particular, that the heated hydrogen exits the first heat exchanger at a lower temperature than the temperature when flowing into the first heat exchanger or the second area of the first fluid section and heats up to the desired temperature in the third heat exchanger by means of coolant becomes.
Erfindungsgemäß ist ferner insbesondere ein Verfahren zur Erwärmung von einem ersten Fluid mittels eines zweiten Fluids vorgesehen. Das erste Fluid ist bevorzugt tiefkalter, insbesondere flüssiger, Wasserstoff und das zweiteAccording to the invention, a method is also provided in particular for heating a first fluid by means of a second fluid. The first fluid is preferably cryogenic, in particular liquid, hydrogen and the second
Fluid ist vorzugsweise ein Kühlmittel. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der zugeführte tiefkalte Wasserstoff eine Temperatur aufweist, die unter Minus 2000C gelegen ist, wie beispielsweise Minus 2500C. Es kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel mit einer Temperatur zugeführt wird, die oberhalb von 50° C, wie beispielsweise bei 60° C gelegen ist.Fluid is preferably a coolant. It can be provided, for example, that the supplied cryogenic hydrogen has a temperature which is below minus 200 0 C, such as minus 250 0 C. It can be provided that the coolant is supplied at a temperature above 50 ° C, such as at 60 ° C is located.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass im Betrieb der Wärmeübertrager- Vorrichtung die erste sowie die zweite Fluidstrecke im Wesentlichen kontinu- ierlich von erstem bzw. zweiten Medium durchströmt wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der gesamte Wärmeübergang vom ersten auf das zweite Fluid in mehrere Teilschritte aufgeteilt wird bzw. ist. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das zu erwärmende erste Fluid zwischenzeitlich abgekühlt wird, gegebenenfalls anschließend weiter erwärmt wird.In particular, it is provided that, during operation of the heat transfer device, the first and the second fluid path are flowed through substantially continuously by first or second medium. It can be provided in particular that the entire heat transfer from the first to the second fluid is divided into several sub-steps or is. It can also be provided that the first fluid to be heated is cooled in the meantime, if appropriate, then further heated.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist ferner Gegenstand der Anspruchs 39, wobei diese Gestaltung auch eine bevorzugte Gestaltung der vorherigen sein kann.A method according to the invention is further subject matter of claim 39, wherein this design may also be a preferred embodiment of the previous one.
Das erste Medium ist vorzugsweise ein erstes Fluid und das zweite Medium ist vorzugsweise ein zweites Fluid. Das erste Medium bzw. Fluid ist besonders bevorzugt Wasserstoff und das zweite Medium bzw. Fluid ist vorzugs- weise ein Kühlmittel, beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch.The first medium is preferably a first fluid and the second medium is preferably a second fluid. The first medium or fluid is particularly preferably hydrogen and the second medium or fluid is preferably a coolant, for example a water-glycol mixture.
Die Erfindung legt die Basis für Gestaltungen, bei denen die Gefahr von einfrierendem Kühlmittel reduziert wird. Diese Gefahr kann beispielsweise dadurch reduziert werden, dass der gesamte Wärmeübergang in mehrere Teil- schritte aufgeteilt wird. Ferner legt die Erfindung die Basis für eine kompakte Gestaltung einer Wärmeübertrager-Vorrichtung. Weiter legt die Erfindung die Basis für Gestaltungen, bei denen der Wärmeaustausch zwischen Medien über einen weiten Bereich der Betriebszustände sicher ermöglicht wird und gleichzeitig der Raumbedarf und die Aufwendungen für die Medienzufuhr, wie Verrohrung, minimiert wird. Weiter legt die Erfindung die Basis für Gestaltungen bei denen die Gefahr von einfrierendem Kühlmittel dadurch reduziert wird, dass der gesamte Wärmeübergang in mehrere Teilschritte aufgeteilt wird. Ferner legt die Erfindung die Basis für Gestaltungen, bei denen drei Wärmeübertrager mit den Verbindungen zwischen denen einzelnen Wärme- Übertragern in einem Bauteil integriert sind. Damit legt die Erfindung weiter die Basis dafür, das sich insbesondere hieraus in Verbindung mit den Vorteilen der Schichtbauweise eine kompakte, gegebenenfalls sogar äußerst kompakte, Baugröße einer Wärmeübertrager-Vorrichtung realisieren lässt. Die Erfindung legt überdies die Basis für Gestaltungen, bei denen mittels einer Umhüllung von Bereichen der Wärmeübertrager-Vorrichtung mit einem durchströmten Gehäuse - gegebenenfalls sogar sicher - die Kondensation vom Luftbestandteilen und in weiten Bereichen die Kondensation vom Luftfeuchtigkeit verhindert wird. Die unter die Erfindung fallenden Ausführungsformen müssen nicht diese Vorteile aufweisen bzw. diese Wirkungen errei- chen. Die Erfindung legt allerdings eine Basis für die Realisierung von Gestaltungen, die solche Vorteile bzw. Wirkungen aufweisen.The invention provides the basis for designs that reduce the risk of freezing coolant. This danger can be reduced, for example, by dividing the entire heat transfer into several substeps. Furthermore, the invention provides the basis for a compact design of a heat exchanger device. Further, the invention provides the basis for designs where heat transfer between media is safely enabled over a wide range of operating conditions while minimizing space requirements and media delivery costs such as piping. Further, the invention provides the basis for designs in which the risk of freezing coolant is reduced by the fact that the entire heat transfer is divided into several sub-steps. Furthermore, the invention provides the basis for designs in which three heat exchangers are integrated with the connections between which individual heat transformers in one component. Thus, the invention further provides the basis for the fact that in particular from this in conjunction with the advantages of the layer construction, a compact, possibly even extremely compact, size of a heat exchanger device can be realized. The invention also provides the basis for designs in which by means of an enclosure of portions of the heat transfer device with a flowed through housing - possibly even safe - the condensation of the air components and in many areas, the condensation is prevented by the humidity. The embodiments covered by the invention do not have to have these advantages or achieve these effects. However, the invention provides a basis for the realization of designs having such advantages or effects.
Im folgenden werden beispielhafte Gestaltungen der Erfindung anhand der Fig. erläutert, wodurch die Erfindung nicht beschränkt werden soll. Es zeigt:In the following example embodiments of the invention will be explained with reference to the Fig, whereby the invention should not be limited. It shows:
Fig. 1 ein beispielhaftes Schaltschema bzw. Blockdiagramm einer bevorzugten erfindungsgemäßen Gestaltung in schematischer Darstellung;1 shows an exemplary circuit diagram or block diagram of a preferred embodiment according to the invention in a schematic representation;
Fig. 2 eine beispielhafte erfindungsgemäße Gestaltung in schematischer Ansicht;2 shows an exemplary embodiment according to the invention in a schematic view;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 2;Fig. 3 is a section along the line A-A of Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 2;Fig. 4 is a section along the line B-B of Fig. 2;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-C aus Fig. 2;Fig. 5 is a section along the line C-C of Fig. 2;
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie D-D aus Fig. 2;Fig. 6 is a section along the line D-D of Fig. 2;
Fig. 7 eine beispielhafte erfindungsgemäße Gestaltung in schematischer Ansicht, die insbesondere die Gestaltung gemäß Fig. 2 bis 6 aufweisen kann;7 shows an exemplary embodiment according to the invention in a schematic view, which may in particular have the design according to FIGS. 2 to 6;
Fig. 8 die Gestaltung gemäß Fig. 7 mit teilweise entferntem Gehäuse;FIG. 8 shows the design according to FIG. 7 with the housing partially removed; FIG.
Fig. 1 zeigt ein Schaltungsschema einer beispielhaften erfindungsgemäßen Wärmeübertrager- Vorrichtung 1. Die Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 weist einen ersten Wärmeübertrager 10, einen zweiten Wärmeübertrager 12 sowie einen dritten Wärmeübertrager 14 auf. Ferner weist die Wärmeübertrager- Vorrichtung 1 zwei Fluidstrecken 16, 18 auf.1 shows a circuit diagram of an exemplary heat exchanger device 1 according to the invention. The heat exchanger device 1 has a first heat exchanger 10, a second heat exchanger 12 as well a third heat exchanger 14. Furthermore, the heat exchanger device 1 has two fluid paths 16, 18.
Der erste Wärmeübertrager 10 und der zweite Wärmeübertrager 12 sind so verschaltet, dass ein im Betrieb der Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 entlang der ersten Fluidstrecke strömendes erstes Fluid nacheinander den erstenThe first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 12 are connected in such a way that a first fluid flowing along the first fluid path during operation of the heat exchanger device 1 successively moves the first one
Wärmeübertrager 10, den zweiten Wärmeübertrager 12 und anschließend wiederum den ersten Wärmeübertrager 10 durchströmt. Dieses Fluid kann insbesondere - wie in Fig. angezeigt - Wasserstoff sein, der als tiefkalter Wasserstoff eintritt und als erwärmter Wasserstoff austritt.Heat exchanger 10, the second heat exchanger 12 and then in turn flows through the first heat exchanger 10. In particular, as indicated in FIG. 2, this fluid may be hydrogen, which enters as cryogenic hydrogen and emerges as heated hydrogen.
Die Fluidstrecken und/oder die Wärmeübertrager sind ferner so gestaltet, dass ein im Betrieb entlang der zweiten Fluidstrecke 18 strömendes zweites Fluid den zweiten Wärmeübertrager 12 durchströmt. Die Strömungsverbin- düngen bzw. die Fluidstrecken bzw. die Wärmeübertrager sind dabei so gestaltet, dass im zweiten Wärmeübertrager im Betrieb Wärme zwischen dem entlang der Fluidstrecke 18 strömenden zweiten Fluid und dem entlang der ersten Fluidstrecke 16 strömenden ersten Fluid übertragen werden kann bzw. übertragen wird. Ferner sind die Fluidstrecken bzw. die Wärmeübertra- ger so gestaltet, dass im ersten Wärmeübertrager 10 im Betrieb Wärme zwischen einem in einem ersten Bereich der ersten Fluidstrecke 16 strömenden ersten Fluid, der schematisch durch die gestrichelte Linie 20 angedeutet ist, und einem in einem zweiten Bereich der ersten Fluidstrecke 16 strömenden ersten Fluid, der schematisch durch die gestrichelte Linie 22 angedeutet ist, übertragen wird bzw. eine solche Wärmeübertragung ermöglicht wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der erste Bereich 20 der ersten Fluidstrecke 16 von einer Vielzahl paralleler Kanäle gebildet wird, was anhand der folgenden Fig. noch erläutert wird bzw. aus diesen ersichtlich ist.The fluid paths and / or the heat exchangers are further designed so that a second fluid flowing in operation along the second fluid path 18 flows through the second heat exchanger 12. The flow connections or the fluid paths or the heat exchangers are designed such that heat can be transferred between the second fluid flowing along the fluid path 18 and the first fluid flowing along the first fluid path 16 during operation in the second heat exchanger , Furthermore, the fluid paths or the heat exchangers are configured such that in operation in the first heat exchanger 10 heat is transferred between a first fluid flowing in a first region of the first fluid path 16, which is schematically indicated by the dashed line 20, and one in a second Area of the first fluid path 16 flowing first fluid, which is indicated schematically by the dashed line 22, is transmitted or such heat transfer is made possible. It can be provided, in particular, that the first region 20 of the first fluid path 16 is formed by a plurality of parallel channels, which will be explained with reference to the following figures, or can be seen from these.
Der Bereich 20 ist von dem Bereich 22 so getrennt, dass die Wärmeübertragung stattfinden kann, ein Fluidaustausch innerhalb des ersten Wärmeübertragers 10 allerdings verhindert wird. Fluid kann entlang des entsprechenden Abschnitts der ersten Fluidstrecke 16 über den zweiten Wärmeübertrager 12 vom Abschnitt bzw. Bereich 20 zum Abschnitt bzw. Bereich 22 strömen. Die Bereiche bzw. Abschnitte 20 und 22 der ersten Fluidstrecke16 sind entlang der Fluidstrecke 16 bzw. der im Betrieb gegebenen, durch die Pfeilspitzen 24 schematisch angedeuteten Strömungsrichtung gesehen, voneinander beabstandet.The region 20 is separated from the region 22 so that the heat transfer can take place, but a fluid exchange within the first heat exchanger 10 is prevented. Fluid may flow along the corresponding portion of the first fluid path 16 via the second heat exchanger 12 from the portion 20 to the portion 22. The regions or sections 20 and 22 of the first fluid path 16 are spaced apart from one another along the fluid path 16 or the operating direction indicated by the arrow tips 24, as indicated schematically.
Der dritte Wärmeübertrager 14 ist so mit der ersten Fluidstrecke 16 und mit der zweiten Fluidstrecke 18, bzw. dem ersten Wärmeübertrager 10 und dem zweiten Wärmeübertrager 12 verschaltet, dass das im Betrieb entlang der zweiten Fluidstrecke 18 strömende zweite Fluid durch den dritten Wärmeübertrager 14 strömt, nachdem es den zweiten Wärmeübertrager 12 durchströmt hat, und dass entlang der ersten Fluidstrecke 16 strömende Fluid nach dem Durchströmen des zweiten Bereichs 22 die erste Fluidstrecke 16 den dritten Wärmeübertrager 14 durchströmt. Zu diesem Zwecke sind insbe- sondere entsprechende Strömungsverbindungen, die insbesondere Kanäle oder kanalartige Strömungsführungsmittel sein können, vorgesehen. Derartige geeignete Strömungsführungsmittel bzw. kanalartige Strömungsführungsmittel bzw. Kanäle sind insbesondere in den Bereichen vorgesehen, in denen Fluid entlang der ersten Fluidstrecke 16 bzw. entlang der zweiten FIu- idstrecke 18 strömt. Strömungsführungsmittel bzw. Kanäle sind ferner in den Wärmeübertragern 10, 12, 14 vorgesehen. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein entlang einer Fluidstrecke 16 bzw. 18 strömendes Fluid nach dem Verlassen eines Wärmetauschers unmittelbar in einen folgenden Wärmetauscher strömt, wie es beispielsweise in den Fig. 3 und 4 für das entlang der zweiten Fluidstrecke 18 im Betrieb strömende zweite Medium gezeigt ist, dass dort nach dem Austreten aus dem zweiten Wärmeübertrager unmittelbar in den dritten Wärmeübertrager eintritt.The third heat exchanger 14 is connected to the first fluid path 16 and to the second fluid path 18, or the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 12 such that the second fluid flowing along the second fluid path 18 during operation flows through the third heat exchanger 14, after it has passed through the second heat exchanger 12, and that fluid flowing along the first fluid path 16 flows through the first fluid path 16 through the third heat exchanger 14 after flowing through the second region 22. For this purpose, in particular corresponding flow connections, which can be in particular channels or channel-like flow guidance means, are provided. Such suitable flow guidance means or channel-like flow guidance means or channels are provided in particular in the regions in which fluid flows along the first fluid path 16 or along the second fluid path 18. Flow guiding means or channels are also provided in the heat exchangers 10, 12, 14. It can also be provided that a fluid flowing along a fluid path 16 or 18 flows after leaving a heat exchanger directly into a following heat exchanger, as for example in Figs. 3 and 4 for the second fluid path 18 in operation flowing second Medium is shown that there enters immediately after exiting the second heat exchanger in the third heat exchanger.
Der erste 10, zweite 12 sowie dritte Wärmeübertrager 14 weist jeweils eine erste Fluideinlasseinrichtung sowie eine erste Fluidauslasseinrichtung und eine zweite Fluideinlasseinrichtung sowie eine zweite Fluidauslasseinrichtung auf. Eine solche Fluideinlasseinrichtung kann beispielsweise eine Anordnung parallel geschalteter Strömungsquerschnitte, oder ein Strömungsquerschnitt oder ein Stutzen oder ein Rohrabschnitt oder ein Kanal oder der- gleichen sein. Durch die jeweilige Fluideinlasseinrichtung bzw. Eintritt strömt Fluid in den jeweiligen Wärmeübertrager ein, und durch die jeweilige Fluidauslasseinrich- tung bzw. Austritt aus dem jeweiligen Wärmeübertrager aus. Die jeweilige erste Fluideinlasseinrichtung ist strömungstechnisch mit der jeweiligen ersten Fluidauslasseinrichtung innerhalb des jeweiligen Wärmeübertragers verbunden, und die jeweilige zweite Fluideinlasseinrichtung ist strömungstechnisch mit der jeweiligen zweiten Fluidauslasseinrichtung innerhalb des jeweiligen Wärmeübertragers strömungstechnisch verbunden. Auch diese Strö- mungsverblndungen können über geeignete Fluidführungsmittel, wie parallel geschaltete Kanäle und/oder Kanal oder dergleichen, bewirkt werden. Solche Kanäle oder parallel geschaltete Kanäle können beispielsweise auch mittels Platten, insbesondere strukturierten Blechen, realisiert werden, deren Struktur so ist, dass sie entsprechende Durchbrüche aufweisen, und zwi- sehen jeweils zwei strukturierten Platten gelegene Trennbleche.The first 10, second 12 and third heat exchanger 14 each have a first fluid inlet device and a first fluid outlet device and a second fluid inlet device and a second fluid outlet device. Such a fluid inlet device can be, for example, an arrangement of parallel flow cross sections, or a flow cross section or a nozzle or a pipe section or a channel or the like. Through the respective fluid inlet device or inlet, fluid flows into the respective heat exchanger and out of the respective heat exchanger through the respective fluid outlet device or outlet. The respective first fluid inlet device is fluidically connected to the respective first fluid outlet device within the respective heat exchanger, and the respective second fluid inlet device is fluidically connected to the respective second fluid outlet within the respective heat exchanger fluidly. These flow connections can also be effected via suitable fluid guiding means, such as channels and / or channels connected in parallel or the like. Such channels or channels connected in parallel can also be realized, for example, by means of plates, in particular structured sheets, the structure of which is such that they have corresponding apertures, and separating plates each located between two structured plates.
In der Gestaltung gemäß Fig. 1 sind in Bezug auf den ersten Wärmeübertrager 10 die erste Fluideinlasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 26, die erste Fluidauslasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 28, die zweite Fluideinlas- seinrichtung mit dem Bezugszeichen 30 und die zweite Fluidauslasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 32 versehen. In Bezug auf den zweiten Wärmeübertrager 12 ist in Fig. 1 die erste Fluideinlasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 34 versehen, die erste Fluidauslasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 36, die zweite Fluideinlasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 38 und die zweite Fluidauslasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 40 versehen. In Bezug auf den dritten Wärmeübertrager 14 ist in Fig. 1 die erste Fluideinlasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 42 versehen, die erste Fluidauslasseinrichtung durch das Bezugszeichen 44, die zweite Fluideinlasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 46 und die zweite Fluidauslasseinrichtung mit dem Bezugszeichen 48.1, the first fluid inlet device is designated by the reference numeral 26, the first fluid outlet device by the reference numeral 28, the second fluid inlet device by the reference numeral 30 and the second fluid outlet device by the reference numeral 32 with respect to the first heat exchanger 10. With respect to the second heat exchanger 12, in Fig. 1, the first fluid inlet means is provided with the reference numeral 34, the first fluid outlet means 36, the second fluid inlet means 38, and the second fluid outlet 40. With respect to the third heat exchanger 14, in Fig. 1, the first fluid inlet means is designated 42, the first fluid outlet means 44, the second fluid inlet means 46 and the second fluid outlet means 48.
In Fig. 1 sind in der ersten Fluidstrecke 16 die erste FluideinlasseinrichtungIn Fig. 1, in the first fluid path 16, the first fluid inlet means
26 des ersten Wärmeübertragers 10, die erste Fluidauslasseinrichtung 28 des ersten Wärmeübertragers 10, die erste Fluideinlasseinrichtung 34 des zweiten Wärmeübertragers 12, die erste Fluidauslasseinrichtung 36 des 2weiten Wärmeübertragers 12, die zweite Fluideinlasseinrichtung 26 des ersten Wärmeübertragers 10, die zweite Fluidauslasseinrichtung 32 des ersten Wärmeübertragers 10, die erste Fluideinlasseinrichtung 42 des dritten Wärmeübertragers 12 sowie die erste Fluidauslasseinrichtung 44 des dritten Wärmeübertragers 12 in dieser Reihenfolge in Reihe angeordnet bzw. geschaltet. Sie werden insbesondere von einem ersten Medium im Betrieb - auch in dieser Reihenfolge - durchströmt.26 of the first heat exchanger 10, the first fluid outlet device 28 of the first heat exchanger 10, the first fluid inlet device 34 of the second heat exchanger 12, the first fluid outlet device 36 of the first heat exchanger 10 2 heat exchanger 12, the second fluid inlet 26 of the first heat exchanger 10, the second fluid outlet 32 of the first heat exchanger 10, the first fluid inlet 42 of the third heat exchanger 12 and the first fluid outlet 44 of the third heat exchanger 12 in series in this order or switched. In particular, they are flowed through by a first medium during operation - also in this order.
Ferner gemäß Fig. 1 die zweite Fluideinlasseinrichtung 38 des zweiten Wärmeübertragers 12, die zweite Fluidauslasseinrichtung 40 des zweiten Wärmeübertragers 12, die zweite Fluideinlasseinrichtung 46 des dritten Wärmeübertragers 14 sowie die zweite Fluidauslasseinrichtung 48 des dritten Wärmeübertragers 14 in dieser Reihenfolge in Reihe angeordnet. Sie werden im Betrieb von einem zweiten Fluid in dieser Reihenfolge durch- strömt.Further, as shown in FIG. 1, the second fluid inlet device 38 of the second heat exchanger 12, the second fluid outlet device 40 of the second heat exchanger 12, the second fluid inlet device 46 of the third heat exchanger 14, and the second fluid outlet device 48 of the third heat exchanger 14 are arranged in series in this order. During operation, they are flowed through by a second fluid in this order.
Die genannten Fluideinlass- und -auslasseinrichtungen der ersten bzw. der zweiten Fluidstrecke - sind über geeignet strömungstechnische Verbindungsmittel, wie Kanäle, parallel angeordnete Kanäle oder dergleichen zur Erzeugung von Strömungsverbindungen entsprechend verbunden.The said fluid inlet and outlet devices of the first and the second fluid path - are connected via suitable fluidic connection means, such as channels, parallel channels or the like for generating flow connections.
In der Gestaltung gemäß Fig. 1 sind genau zwei Fluidstrecken 16, 18 vorgesehen.In the embodiment according to FIG. 1, exactly two fluid paths 16, 18 are provided.
In der Gestaltung gemäß Fig. 1 ist durch die Pfeilspitzen 50 die Strömungsrichtung eines im Betrieb entlang der zweiten Fluidstrecke 50 strömenden zweiten Fluids angezeigt.In the embodiment according to FIG. 1, the direction of flow of a second fluid flowing during operation along the second fluid path 50 is indicated by the arrowheads 50.
Das erste Fluid ist vorzugsweise Wasserstoff, und das zweite Fluid ist vor- zugsweise ein Kühlmittel. Das zweite Fluid kann beispielsweise ein Wasser- Glykol-Gemisch sein.The first fluid is preferably hydrogen, and the second fluid is preferably a coolant. The second fluid may be, for example, a water-glycol mixture.
Die in Rechtecken angezeigten Buchstaben A, B, C, D, E deuten schematisch Strömungskanäle bzw. Strömungsverbindungen an, in welchen jeweils ein Medium zwischen den angrenzenden Wärmeübertragern bzw. zu oder von diesen Wärmeübertragern strömen kann. Diese Buchstaben A, B, C, D, E sind auch in den Fig. 2 bis 6 eingezeichnet, wo beispielhafte, bevorzugte konstruktive Ausgestaltungen für solche Strömungskanäle gezeigt sind.The letters A, B, C, D, E shown in rectangles schematically indicate flow channels or flow connections, in each of which a medium between the adjacent heat exchangers or to or can flow from these heat exchangers. These letters A, B, C, D, E are also shown in Figs. 2 to 6, where exemplary, preferred structural embodiments for such flow channels are shown.
Wie in Fig. 1 angezeigt, strömt tiefkalter, insbesondere flüssiger Wasserstoff, einerseits, und Kühlmittel, andererseits, in die Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 ein. Wasserstoff strömt entlang der ersten Fluidstrecke 16, und das Kühlmittel strömt entlang der zweiten Fluidstrecke 18.As indicated in FIG. 1, cryogenic, in particular liquid hydrogen, on the one hand, and coolant, on the other hand, flows into the heat transfer device 1. Hydrogen flows along the first fluid path 16 and the coolant flows along the second fluid path 18.
In dem ersten Wärmeübertrager 10 wird tiefkalter Wasserstoff mit bereits mittels Kühlmittel in dem zweiten Wärmeübertrager 12 erwärmten Wasserstoff vorgewärmt. Dieser tritt aus dem ersten Wärmeübertrager 10 mit niedriger Temperatur aus, und wird in einem dritten Wärmeübertrager 12 mit Kühlmittel auf die gewünschte Temperatur erwärmt.In the first heat exchanger 10 cryogenic hydrogen is preheated with already heated by means of coolant in the second heat exchanger 12 hydrogen. This exits the first heat exchanger 10 at low temperature, and is heated in a third heat exchanger 12 with coolant to the desired temperature.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte, erfindungsgemäße Wärmeübertrager- Vorrichtung 1 in schematischer Darstellung.FIG. 2 shows an exemplary heat transfer device 1 according to the invention in a schematic representation.
Die in Fig. 2 gezeigte Gestaltung kann auch von einem Gehäuse umgeben sein, was anhand der Fig. 7 näher erläutert werden wird.The design shown in Fig. 2 may also be surrounded by a housing, which will be explained in more detail with reference to FIG. 7.
In einem ersten Teil bzw. Bereich 60 der Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 sind, wie durch die geschwungenen Klammern WÜ Il und WÜ III angedeutet, der zweite und der dritte Wärmeübertrager, insbesondere nebeneinander liegend, angeordnet. In einem zweiten, schematisch durch das Bezugszeichen 62 angedeuteten Teil bzw. Bereich der Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 ist, wie auch schematisch durch die geschwungene Klammer WÜ I angedeutet, der erste Wärmeübertrager angeordnet.In a first part or region 60 of the heat exchanger device 1, as indicated by the curved brackets WÜ Il and WÜ III, the second and the third heat exchanger, in particular juxtaposed, arranged. In a second, indicated schematically by the reference numeral 62 part or region of the heat exchanger device 1, as schematically indicated by the curved bracket WÜ I, the first heat exchanger is arranged.
Wie in der Fig. 2 bis 6 bzw. 2 bis 8 beispielhaft gezeigt ist, kann die Ver- schaltung von drei Wärmeübertragern gemäß Fig. 1 in einem einzigen Wärmeübertrager bzw. in einer einzigen Wärmeübertragereinheit bzw. in einer einzigen Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 , der bzw. die in Schichttechnik aufgebaut ist, integriert werden. Der Aufbau der einzelnen Wärmeübertrager- Teilblöcke bzw. bzw. -Teile bzw. -Bereiche 60, 62 bzw. Wärmeübertrager 10, 12, 14 entspricht der Schichtung von strukturierten Edelstahlblechen und dazwischen liegenden Trennblechen. Die einzelnen Schichten bzw. Bleche sind untereinander und mit den begrenzenden Platten verlötet, beispielsweise über Kupfer- , Silber- oder Nickellote.As is shown by way of example in FIGS. 2 to 6 or 2 to 8, the connection of three heat exchangers according to FIG. 1 can take place in a single heat exchanger or in a single heat exchanger unit or in a single heat exchanger apparatus 1 or which is constructed in layer technology to be integrated. The structure of the individual heat exchanger sub-blocks or parts or areas 60, 62 or heat exchanger 10, 12, 14 corresponds to the stratification of structured stainless steel sheets and intermediate separating plates. The individual layers or sheets are soldered to one another and to the limiting plates, for example via copper, silver or nickel solder.
In einem ersten Teil bzw. Bereich 60 der Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 sind der zweite 12 und der dritte 14 Wärmeübertrager so angeordnet, dass wasserstoffseitige Strömungskanäle parallel nebeneinander liegen und die kühlmittelseitigen Kanäle sich über diese beiden Wärmeübertrager 12, 14 in rechtwinkliger Richtung um eine Schicht versetzt dazu erstrecken. Dieser erste Teil der Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 wird durch eine Anschlussplatte, mit Öffnungen für die Zu- und Abführung der Wasserstoffströmung, und durch eine Zwischenplatte begrenzt. Die Zwischenplatte ist mit Überströmöffnungen versehen, was die wasserstoffseitige Verbindung zum zweiten Teil bzw. Bereich 62 der Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 bzw. zum ersten Wärmeübertrager 10 ermöglicht. Auf der gegenüberliegenden Seite wird der zweite Teil bzw. Bereich 62 der Wärmeübertrager-Vorrichtung 1 durch eine Deckplatte abgeschlossen.In a first part or region 60 of the heat exchanger device 1, the second 12 and the third 14 heat exchanger are arranged so that hydrogen-side flow channels are parallel to each other and the coolant-side channels offset by these two heat exchangers 12, 14 in a right angle to a layer to extend. This first part of the heat exchanger device 1 is limited by a connection plate, with openings for the supply and discharge of the hydrogen flow, and by an intermediate plate. The intermediate plate is provided with overflow openings, which allows the hydrogen-side connection to the second part or region 62 of the heat exchanger device 1 or to the first heat exchanger 10. On the opposite side, the second part or region 62 of the heat exchanger device 1 is closed by a cover plate.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlag der Linie A-A aus Fig. 2, und zwar insbesondere ein beispielhaftes, strukturiertes zweites Blech 80. Dieses zweite strukturierte Blech 80 weist eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, länglichen, hier rechteckig gestalteten Durchbrüchen 82 auf. Diese Durchbrüche 82 sind sowohl dem zweiten Wärmeübertrager 12 als auch dem drit- ten Wärmeübertrager 14 zugeordnet. Die Durchbrüche 82 dienen insbesondere zur Bildung von sich durch den zweiten und den dritten Wärmeübertrager erstreckenden Strömungskanälen 84, 86 für das zweite Fluid bzw. für das Kühlmittel. Die Strömungskanäle 86 bilden die Fortsetzung der Strömungskanäle 84. Die Fluideinlasseinrichtung 46 des dritten Wärmeübertra- gers fällt in der Gestaltung gemäß Fig. 3 im Wesentlichen mit der zweiten Fluidauslasseinrichtung 40 des zweiten Wärmeübertragers 12 zusammen. Dies ist so, dass diese beiden Einrichtungen jeweils von Kanalquerschnitten der Strömungskanäle 84, 86 gebildet werden. Die zweiten strukturierten Bleche 80 weisen ferner einen rahmenartigen Steg 88 auf, welcher die Anordnung der durch Zwischenstege getrennten Durchbrüche 82 umgibt. Dieser rahmenartige Steg 88 ist nach Art eines rechteckigen Rahmens gebildet, und weist zwei gegenüber liegende lange Seiten 90 sowie zwei gegenüber liegende kurzen Seiten 92 auf. Die kurzen Seiten 92 sind parallel zueinander angeordnet und senkrecht zu den ebenfalls parallel zueinander angeordneten langen Seiten 90. Außerhalb dieses rahmenartigen Stegs 88 sind in dem zweiten strukturierten Blech 80 weitere voneinander getrennte Durchbrüche vorgesehen, die jeweils von Material umrandet sind. Dies sind insgesamt sieben Durchbrüche. Zwei dieser Durchbrüche 94, 96 schließen sich an eine lange Seite 90 des rahmenartigen Stegs 88 an. Auf der gegenüber liegenden langen Seite 90 schließen sich drei Durchbrüche 98, 100, 102 an diese an. An die jeweiligen kurzen Seiten 92 des rahmenartigen Stegs 88 schließt sich jeweils ein Durchbruch 104 bzw. 106 an diesen jeweiligen an. In die Durchbrüche 94, 96, 98, 102 ragen jeweils mehrere Vorsprünge 104, die von den langen Seiten 90 des rahmenartigen Stegs in diese Durchbrüche vorstehen. Diese Vorsprünge können sich beispielsweise senkrecht zu den langen Seiten 90 erstrecken.Fig. 3 shows a section entlag the line AA of Fig. 2, in particular an exemplary, structured second sheet 80. This second structured sheet 80 has a plurality of mutually parallel, elongated, here rectangular shaped openings 82. These openings 82 are assigned to both the second heat exchanger 12 and the third heat exchanger 14. The openings 82 serve in particular for the formation of flow channels 84, 86 for the second fluid or for the coolant, which extend through the second and the third heat exchanger. The flow channels 86 form the continuation of the flow channels 84. In the embodiment according to FIG. 3, the fluid inlet device 46 of the third heat exchanger essentially coincides with the second fluid outlet device 40 of the second heat exchanger 12. This is such that these two devices are each formed by channel cross sections of the flow channels 84, 86. The second structured sheets 80 also have a frame-like web 88, which surrounds the arrangement of the openings 82 separated by intermediate webs. This frame-like web 88 is formed in the manner of a rectangular frame, and has two opposite long sides 90 and two opposite short sides 92. The short sides 92 are arranged parallel to each other and perpendicular to the also parallel to each other arranged long sides 90. Outside this frame-like web 88 80 further separate openings are provided in the second structured plate, which are each surrounded by material. This is a total of seven breakthroughs. Two of these openings 94, 96 adjoin a long side 90 of the frame-like web 88. On the opposite long side 90, three openings 98, 100, 102 close to this. At the respective short sides 92 of the frame-like web 88, in each case an opening 104 or 106 adjoins this respective. In the apertures 94, 96, 98, 102 each project a plurality of projections 104 projecting from the long sides 90 of the frame-like web in these openings. For example, these projections may extend perpendicular to the long sides 90.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlag der Linie B-B aus Fig. 2, und zwar insbesondere ein beispielhaftes zweites, strukturiertes Blech 120, das dem zweiten 12 sowie dem dritten Wärmeübertrager 14 zugeordnet ist. Das strukturierte Blech 120 weist eine Vielzahl länglicher, hier rechteckiger, jeweils benachbart und parallel zueinander angeordneter Durchbrüche 122 auf, sowie eine Vielzahl länglicher, hier rechteckiger, Durchbrüche 124, die sich ebenfalls parallel zueinander erstrecken. Die länglichen Durchbrüche 122 sind parallel zu den länglichen Durchbrüchen 124 angeordnet. Die länglichen Durchbrüche 122 dienen der Bildung von Strömungskanälen für das erste Medium im zweiten Wärmeübertrager 12, und die länglichen Durchbrüche 124 dienen der Bildung von Strömungskanälen für das erste Medium im dritten Wärmeübertrager 14.Fig. 4 shows a section entlag the line B-B of Fig. 2, in particular an exemplary second, structured sheet 120, which is associated with the second 12 and the third heat exchanger 14. The structured sheet metal 120 has a multiplicity of elongated, in this case rectangular, respectively adjacent and mutually parallel openings 122, as well as a multiplicity of elongated, in this case rectangular, apertures 124, which likewise extend parallel to one another. The elongate openings 122 are arranged parallel to the elongate openings 124. The elongate openings 122 serve to form flow channels for the first medium in the second heat exchanger 12, and the elongated openings 124 serve to form flow channels for the first medium in the third heat exchanger 14.
Diese Anordnung der jeweils durch Zwischenstege von einander getrennter bzw. beabstandeter Durchbrüche 122, 124 ist auch bei den ersten struktu- rierten Blechen 120 von einem rahmenartigen Steg 88 umgeben. Dieser rahmenartige Steg 88 ist ebenfalls im Wesentlichen rechteckig gestaltet und weist zwei gegenüber liegende lange Seite 90 sowie zwei gegenüber liegende kurze Seiten 92 auf.This arrangement of the openings 122, 124 which are each separated or spaced apart by intermediate webs is also surrounded by a frame-like web 88 in the case of the first structured metal sheets 120. This Frame-like web 88 is also designed substantially rectangular and has two opposite long side 90 and two opposite short sides 92.
Der rahmenartige Steg 88 der ersten strukturierten Bleche unterscheidet sich von dem rahmenartigen Steg 88 der zweiten strukturierten Bleche 80 allerdings dadurch, dass hier die kurzen Seiten 88 länger, und die langen Seiten 90 kürzer gestaltet sind als bei dem rahmenartigen Steg 88 der zweiten strukturierten Bleche.The frame-like web 88 of the first structured sheets differs from the frame-like web 88 of the second structured sheets 80, however, in that here the short sides 88 are made longer and the long sides 90 shorter than in the frame-like web 88 of the second structured sheets.
Anstelle der Vorsprünge 104 sind bei den ersten strukturierten Blechen Vorsprünge 126 vorgesehen, die sich von den kurzen Seiten, hier also nicht von den langen Seiten, in die Durchbrüche 104 bzw. 106 erstrecken, und zwar beispielsweise senkrecht zu den kurzen Seiten 92. Wie hiermit bereits ange- deutet, sind bei den ersten strukturierten Blechen 120 ebenfalls die bereits oben erwähnten Durchbrüche 104, 106 gegeben. Ferner sind die bereits o- ben erwähnten Durchbrüche 94, 96 sowie 98, 100 und 102 an entsprechender Stelle gegeben.Instead of the projections 104 projections 126 are provided in the first structured sheets, which extend from the short sides, not here of the long sides, in the openings 104 and 106, for example, perpendicular to the short sides 92nd Wie hiermit As already indicated, the apertures 104, 106 already mentioned above are also present in the first structured sheets 120. Furthermore, the above-mentioned breakthroughs 94, 96 and 98, 100 and 102 are given in the appropriate place.
Im ersten Teil 60 der Wärmeübertrager-Vorrichtung sind eine Vielzahl von ersten strukturierten Blechen 120 und zweiten strukturierten Blechen 80 abwechselnd mit jeweils dazwischen liegenden Trennblechen gestapelt bzw. geschichtet. Es wiederholt sich also mehrfach eine Anordnung aus erstem, strukturiertem Blech 200 mit darauf folgendem Trennblech und darauf fol- gendem zweitem, strukturiertem Blech 80 und darauf folgendem Trennblech. Die Trennbleche sind in den Figuren nicht dargestellt; die Gestaltung solcher Trennbleche soll allerdings unter Zuhilfenahme der Fig. 3 und 4 erläutert werden.In the first part 60 of the heat exchanger device, a multiplicity of first structured metal sheets 120 and second structured metal sheets 80 are alternately stacked or stacked with respective intermediate metal sheets. Thus, an arrangement of the first, structured metal sheet 200 with following separating sheet and subsequent second, structured sheet 80 and subsequent separating sheet is repeated several times. The dividers are not shown in the figures; However, the design of such baffles will be explained with the aid of Figs. 3 and 4.
Die Trennbleche weisen ebenfalls Durchbrüche 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106 auf. Anstelle von zur Bildung von Strömungskanälen 84, 86, 120, 124 vorgesehenen Durchbrüchen 122, 124, 82 ist bei den Trennblechen ein geschlossener, durchbruchfreier Abschnitt vorgesehen, der im Wesentlichen rechteckig gestaltet ist. Die diese rechteckigen, durchbruchfreien Abschnitt begrenzende Kontur entspricht im Wesentlichen einer Kontur, die sich ergibt, wenn die kurzen, gegenüber der Gestaltung gemäß Fig. 4 kürzeren Seiten 92 aus der Gestaltung gemäß Fig. 3 über die langen Seiten 90 gemäß Fig. 4, die gegenüber den langen Seiten 90 gemäß Fig. 3 verkürzt sind, verbunden werden. Von diesem rechteckigen Bereich ragen Vorsprünge 104 in der Rahmen der Beschreibung zu Fig. 3 erwähnten Art in die Durchbrüche 94, 96, 98, 100, 102, und Vorsprünge 126 in der im Zusammenhang mit der Fig. 4 erläuterten Art in die Durchbrüche 104, 106.The separating plates also have openings 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106. Instead of provided for the formation of flow channels 84, 86, 120, 124 openings 122, 124, 82, a closed, non-piercing portion is provided at the dividing plates, which is designed substantially rectangular. The contour limiting this rectangular, non-piercing section substantially corresponds to a contour which results when the shorter, compared to the design of FIG. 4 shorter sides 92 from the design of FIG. 3 on the long sides 90 of FIG. 4, which are shortened relative to the long sides 90 of FIG. 3, are connected. From this rectangular area protrude projections 104 in the context of the description of Fig. 3 mentioned type in the openings 94, 96, 98, 100, 102, and projections 126 in the manner explained in connection with FIG. 4 type in the apertures 104, 106th
Die Außenkontur der ersten strukturierten Bleche 120 sowie der zweiten strukturierten Bleche 80 sowie der Trennbleche ist im Wesentlichen identisch.The outer contour of the first structured sheets 120 and of the second structured sheets 80 and of the separating sheets is essentially identical.
Dadurch, dass die Trennbleche mit ihren rechteckigen, geschlossenen Abschnitten jeweils zwischen erste strukturierte Bleche 120 und zweite struktu- rierte Bleche 106 positioniert werden, bilden sie Begrenzungen für die Strömungskanäle in den ersten strukturierten Blechen 120 sowie zweiten strukturierten Blechen 80, die dem zweiten bzw. dritten Wärmeübertrager jeweils zugeordnet sind. Über diese Trennbleche kann ferner ein Wärmeaustausch zwischen den entsprechenden Kanälen stattfinden. In der gestapelten An- Ordnung bilden die Durchbrüche 94, 96, 98, 100, 102 der strukturierten Bleche 120, 80 sowie der Trennbleche im Zusammenwirken Strömungskanäle, die sich im Wesentlichen senkrecht zu den Blechen erstrecken. Diese sich bildenden Strömungskanäle sind mit den Buchstaben B, D, C1 A, E, in den Fig. 3 und 4 bezeichnet, und bilden Strömungsverbindungen bzw. Abschnitte solcher Strömungsverbindungen, dergestalt, wie die entsprechenden, in Rechtecken angeordneten Buchstaben in Fig. 1 dies schematisch anzeigen.The fact that the partitions with their rectangular, closed sections are respectively positioned between first structured sheets 120 and second structured sheets 106 form boundaries for the flow channels in the first structured sheets 120 and second structured sheets 80 which correspond to the second or are assigned to third heat exchanger respectively. Furthermore, a heat exchange between the corresponding channels can take place via these dividing plates. In the stacked arrangement, the apertures 94, 96, 98, 100, 102 of the structured metal sheets 120, 80 and of the separating plates, in cooperation, form flow channels which extend substantially perpendicular to the metal sheets. These forming flow channels are denoted by the letters B, D, C 1 A, E, in Figs. 3 and 4, and form flow connections or sections of such flow connections, such as the corresponding arranged in rectangles letters in Fig. 1st show this schematically.
In entsprechender Weise bilden die Durchbrüche 104 der gestapelten Bleche im Zusammenwirken Zuflusskanäle für das zweite Medium zum zweiten Wärmeübertrager 12, und die Durchbrüche 106 der ersten strukturierten Bleche 120, der zweiten strukturierten Bleche 80 sowie der Trennbleche im Zusammenwirken Strömungskanäle bzw. einen Strömungskanal bzw. einen Abschnitt von solchen zur Abfuhr des zweiten Mediums aus dem dritten Wärmeübertrager 14. Durch die Strömungskanäle 84, 86 kann ein zweites Fluid von den mittels der Durchbrüche 104 gebildeten Kanälen zu den mittels der Durchbrüche 106 gebildeten Kanälen strömen.In a corresponding manner, the apertures 104 of the stacked sheets in cooperation form inflow channels for the second medium to the second heat exchanger 12, and the openings 106 of the first structured sheets 120, the second structured sheets 80 and the partitions in cooperation flow channels or a flow channel or a Section of such for the removal of the second medium from the third heat exchanger 14. By the flow channels 84, 86, a second Fluid from the channels formed by the openings 104 to flow through the channels 106 formed by the apertures 106.
Aufgrund der kurzen Stege 88 wird ein Einströmen von den Durchbrüchen bzw. von diesen gebildeten Kanälen in die Strömungskanäle 84 in der Ebene des strukturierten Blechs 80 verhindert. Um ein Einströmen dennoch zu ermöglichen, sind die langen Seiten 90 der rahmenartigen Stege 88 bei den strukturierten, zweiten Blechen 80 länger als diejenigen der ersten strukturierten Bleche 100 sowie der Trennbleche. Hierdurch wird nämlich ermög- licht, dass das zweite Medium in der Ebene der ersten strukturierten Bleche 120 sowie der Trennbleche in deren jeweiligen Zwischenräumen zwischen den Vorsprüngen 126 strömt, und von dort im Wesentlichen senkrecht zur Blechebene, in die Strömungskanäle 84 eintreten kann. Dies verdeutlicht Fig. 4 dadurch, dass dort die Enden der Strömungskanäle 84 durch gestri- chelte Linien 128 gezeigt sind.Due to the short webs 88, an inflow from the apertures or channels formed by them into the flow channels 84 in the plane of the structured sheet 80 is prevented. In order nevertheless to allow inflow, the long sides 90 of the frame-like webs 88 in the structured, second metal sheets 80 are longer than those of the first structured metal sheets 100 and of the separating sheets. This makes it possible, in fact, for the second medium to flow in the plane of the first structured metal sheets 120 and of the separating plates in their respective spaces between the projections 126, and from there into the flow channels 84 substantially perpendicular to the plane of the sheet. This is illustrated by FIG. 4 in that there the ends of the flow channels 84 are shown by dashed lines 128.
In entsprechender Weise kann das zweite Medium aus den Strömungskanälen 86 in den von den Durchbrüchen 106 gebildeten Kanal strömen. Die in diesem Bereich gelegenen Enden der Strömungskanäle 106 sind in Fig. 4 schematisch durch die gestrichelten Linien 130 angedeutet.In a corresponding manner, the second medium can flow out of the flow channels 86 into the channel formed by the openings 106. The ends of the flow channels 106 located in this region are indicated schematically in FIG. 4 by the dashed lines 130.
Aus dem entsprechenden Grund sind die kurzen Seiten 92 des rahmenartigen Stegs 88 bei den ersten strukturierten Blechen länger als die kurzen Seiten 92 der rahmenartigen Stege 88 bei den zweiten strukturierten Blechen, so dass in entsprechender Weise erstes Medium bzw. Wasserstoff durch die Durchbrüche bzw. Kanäle 122 von dem Kanal B in den Kanal C strömen kann, bzw. durch die Strömungskanäle bzw. Durchbrüche 124 von dem Kanal D in den Kanal E, wie durch die entsprechenden Pfeile in Fig. 4 angedeutet ist.For the corresponding reason, the short sides 92 of the frame-like web 88 in the first structured sheets are longer than the short sides 92 of the frame-like webs 88 in the second structured sheets, so that in a corresponding manner first medium or hydrogen through the openings or channels 122 can flow from the channel B into the channel C, or through the flow channels or openings 124 from the channel D into the channel E, as indicated by the corresponding arrows in Fig. 4.
Die Strömungskanäle 84 bzw. 86 bzw. 122 bzw. 124, die in verschiedenen zweiten 80 bzw. ersten strukturierten Blechen 120 gebildet werden, werden jeweils im Wesentlichen parallel bzw. nach Art einer Parallelschaltung durchströmt. Die Kanäle A, B1 C, D, E sowie die von den Durchbrüchen 104 bzw. 106 gebildeten Kanäle sind jeweils eine Art Sammel- und Verteil-Einrichtung. Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C aus Fig. 2, und Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie D-D aus Fig. 2.The flow channels 84 and 86 or 122 and 124, which are formed in different second 80 and first structured sheets 120, respectively, are flowed through substantially parallel or in the manner of a parallel connection. The channels A, B 1 C, D, E and the channels formed by the openings 104 and 106 are each a kind of collection and distribution device. FIG. 5 shows a section along the line CC from FIG. 2, and FIG. 6 shows a section along the line DD from FIG. 2.
Fig. 5 zeigt insbesondere ein viertes, strukturiertes Blech 140, und Fig. 6 zeigt insbesondere ein drittes, strukturiertes Blech 142.5 shows, in particular, a fourth, structured sheet 140, and FIG. 6 shows, in particular, a third, structured sheet 142.
In den Fig. 5 und 6 ist ferner ein jeweiliger Teilbereich der Zwischenplatte 66 gezeigt, in welcher eine Öffnung 144 für die Zufuhr von Kühlmittel bzw. von zweitem Fluid vorgesehen ist, sowie eine Öffnung 146 für die Abfuhr von Kühlmittel bzw. zweitem Fluid. Sofern die Gestaltung gemäß den Fig. 2 bis 6 mit einem in Fig. 7 gezeigten Gehäuse kombiniert wird, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch die Öffnung 146 das Kühlmittel in einem Zwischenraum zwischen der Einheit der drei Wärmeübertrager 10, 12, 14 sowie deren Strömungsverbindungen, einerseits, und dem Gehäuse, andererseits ausströmen kann, um diese Einheit zunächst zu Umströmen, bevor das Kühlmittel das Gehäuse verläset.5 and 6, a respective portion of the intermediate plate 66 is shown, in which an opening 144 for the supply of coolant or second fluid is provided, and an opening 146 for the discharge of coolant or second fluid. If the design according to FIGS. 2 to 6 is combined with a housing shown in FIG. 7, it can be provided, for example, that through the opening 146 the coolant in a gap between the unit of the three heat exchangers 10, 12, 14 and their flow connections on the one hand, and the housing, on the other hand, can flow to first circulate this unit before the coolant leaves the housing.
Die dritten strukturierten Bleche 142 sowie die vierten strukturierten Bleche 140 sind im zweiten Teil 62 des Wärmeübertragers, bzw. der von dem ersten 10, zweiten 12 und dritten 14 Wärmetauscher sowie den diese verbindenden Strömungsverbindungen gebildeten Einheit jeweils abwechselnd und durch Trennbleche voneinander getrennt angeordnet. In diesem zweiten Teil 62 wiederholt sich also mehrfach ein Paket aus jeweils einem dritten strukturier- ten Blech, einem daran angrenzenden Trennblech, einem wiederum daran angrenzenden vierten strukturierten Blech 140, und einem wiederum daran angrenzenden Trennblech mehrfach. Diese Trennbleche unterscheiden sich in Ihrer Gestaltung von denen, die jeweils zwischen benachbarten ersten und zweiten strukturierten Blechen positioniert werden.The third structured plates 142 and the fourth structured plates 140 are each arranged alternately in the second part 62 of the heat exchanger, or the unit formed by the first 10, second 12 and third 14 heat exchangers and the flow connections connecting them, and separated from one another by separating plates. In this second part 62, therefore, a packet of a third structured sheet metal, an adjacent separating sheet, a fourth structured sheet 140, which adjoins it in turn, is repeated several times, and a separating sheet, which in turn adjoins it, several times. These dividers differ in their design from those which are each positioned between adjacent first and second structured sheets.
Die vierten strukturierten Bleche weisen eine Vielzahl von Durchbrüchen 148 zur Bildung von Strömungskanälen 150 für das im Betrieb im ersten Wärmeübertrager im zweiten Bereich bzw. Abschnitt der ersten Fluidstrecke strömenden ersten Fluids, das anschließend aus dem ersten Wärmeübertrager 10 in Richtung des dritten Wärmeübertragers 14 abgegeben wird, bzw. des , bzw. des wärmeren Wasserstoffs, der den ersten Wärmeübertrager 10 durchströmt, auf. Diese Strömungskanäle 148 sind jeweils treppenförmig gestaltet. Eine bevorzugte Gestaltung sowie Anordnung dieser verschiedener und jeweils unterschiedlich gestalteter Durchbrüche 148 zur Bildung der Strömungskanäle 150 ist in Fig. 5 gezeigt.The fourth structured plates have a multiplicity of openings 148 for forming flow channels 150 for the first fluid which flows during operation in the first heat exchanger in the second region or section of the first fluid path, which is then discharged from the first heat exchanger 10 in the direction of the third heat exchanger 14 , or or of the warmer hydrogen flowing through the first heat exchanger 10, on. These flow channels 148 are each designed staircase-shaped. A preferred design and arrangement of these different and differently shaped openings 148 for forming the flow channels 150 is shown in FIG. 5.
Die Anordnung dieser Durchbrüche 148 wird in den vierten strukturierten Blechen jeweils von einem rahmenartigen Steg 152, der in der Blechebene liegt, umgeben. Dieser rahmenartige Steg ist annähernd rechteckig gestaltet, und weist lange Seiten 154 sowie kurze Seiten 156 auf. In entsprechender Weise wie bei der Gestaltung in den Fig. 3 und 4 schließen sich an die eine dieser langen Seiten außerhalb des Stegs 154 Durchbrüche 94 sowie 96 an, und an der gegenüber liegenden langen Seite 154 Durchbrüche 98, 100. Die Durchbrüche 100 sind im Wesentlichen so gestaltet, wie die verbundene Einheit der Durchbrüche 100 und 102 in der Gestaltung gemäß den Fig. 3 und 4; es fehlt also in der Gestaltung gemäß Fig. 5 eine Trennwand zwischen den Durchbrüchen 100 und 102, die in der Gestaltung gemäß Fig. 3 und Fig. 4 gegeben ist.The arrangement of these apertures 148 is in the fourth structured sheets each surrounded by a frame-like web 152 which lies in the sheet metal plane. This frame-like web is designed approximately rectangular, and has long sides 154 and 156 short sides. In a similar manner as in the design in FIGS. 3 and 4, openings 94 and 96 adjoin the one of these long sides outside of the web 154, and apertures 98, 100 are formed on the opposite long side 154. The openings 100 are in FIG Essentially designed as the connected unit of the apertures 100 and 102 in the design according to Figures 3 and 4. Thus, in the design according to FIG. 5, there is no need for a partition wall between the apertures 100 and 102, which is given in the design according to FIGS. 3 and 4.
In den langen Seiten 154 der rahmenartigen Stege 152 ist bei den vierten strukturierten Blechen ein geringfügiger Versatz, der sich senkrecht zu diesen langen Seiten 154 erstreckt, vorgesehen. Auf der einen Seite dieses Versatzes erstrecken sich - in entsprechender Weise, wie es bereits oben erläutert wurde - von den langen Stegseiten 154 Vorsprünge 158 in die Durchbrüche 94 bzw. 100. Die sich in die Durchbrüche 94 erstreckenden Vorsprünge 158 sind im Wesentlichen diagonal gegenüber liegend zu den sich in die Durchbrüche 100 erstreckenden Vorsprünge 158 angeordnet. Der jeweils in den langen Seiten vorgesehene Versatz sowie die Länge dieser Stege ist im Wesentlichen gleich, so dass die Verbindung der außen gelege- nen Enden der Stege im Wesentlichen bündig mit dem Teil der langen Seite 154 abschließt, der, sich an den Versatz anschließend, weiter außen gelegen ist.In the long sides 154 of the frame-like webs 152, a slight offset extending perpendicularly to these long sides 154 is provided in the fourth structured sheets. On the one side of this offset extend - in a corresponding manner, as already explained above - from the long web pages 154 projections 158 in the openings 94 and 100. The extending into the openings 94 projections 158 are substantially diagonally opposite to the extending into the openings 100 projections 158 arranged. The offset provided in each of the long sides and the length of these webs are substantially the same, so that the connection of the outer ends of the webs terminates essentially flush with the part of the long side 154 which, following the offset, further out.
Die in Fig. 6 gezeigten dritten strukturierten Bleche 142 weisen eine Vielzahl von Durchbrüchen 170 zur Bildung von Strömungskanälen 172 für das erste im Betrieb vom ersten Wärmeübertrager 10 in Richtung des zweiten Wärmeübertragers 12 abgegebene Fluid, bzw. des kälteren Wasserstoffs, der den ersten Wärmeübertrager 10 durchströmt, bzw. das im ersten Bereich 120 der ersten Fluidstrecke strömende ersten Fluids auf. Die Durchbrüche 170 sind im Wesentlichen jeweils treppenförmig gestaltet. Die Vielzahl der, durch Zwischensteg voneinander getrennten bzw. beabstandeten, Strömungskanäle 170 wird auch in der Gestaltung gemäß Fig. 6 von einem rahmenartigen Steg 152 umgeben. Zur Gestaltung dieses rahmenartigen Stegs 152 sowie der treppenförmigen Durchbrüche 170 kann auf die Ausführungen zu Fig. 5 verwiesen werden, wobei anzumerken ist, dass die Steigung der treppenförmigen Struktur, die in Fig. 6 schematisch durch den Pfeil 174 angedeutet ist, entgegen gesetzt zu der durch den Pfeil 176 schematisch angedeuteten Steigung der treppenförmigen Durchbrüche 148 der vierten strukturierten Bleche 140 ausgerichtet ist, und der Versatz in den langen Sei- ten 154 des rahmenartigen Stegs 152 gegenläufig zu dem bei den vierten strukturierten Blechen 140 gegeben ist, so dass die Vorsprünge 158 an dritten strukturierten Blechen in die Durchbrüche 96 bzw. 98 ragen. Die Durchbrüche 94, 96, 98 sind im Wesentlichen dergestalt, wie sie bereits in Bezug auf die Fig. 5 erläutert wurden.The third structured sheets 142 shown in FIG. 6 have a multiplicity of openings 170 for forming flow channels 172 for the first During operation, the fluid discharged from the first heat exchanger 10 in the direction of the second heat exchanger 12, or the colder hydrogen flowing through the first heat exchanger 10, or the first fluid flowing in the first region 120 of the first fluid path. The openings 170 are designed in each case essentially staircase-shaped. The multiplicity of flow channels 170, which are separated or spaced apart by a gutter, are also surrounded by a frame-like web 152 in the design according to FIG. For the design of this frame-like web 152 and the step-shaped openings 170, reference may be made to the comments on FIG. 5, wherein it should be noted that the pitch of the staircase-shaped structure, which is indicated schematically in FIG. 6 by the arrow 174, is opposite to FIG is aligned by the arrow 176 schematically indicated slope of the stepped openings 148 of the fourth structured sheets 140, and the offset in the long sides 154 of the frame-like web 152 is opposite to that given in the fourth structured sheets 140, so that the projections 158 protrude at third structured sheets in the openings 96 and 98, respectively. The openings 94, 96, 98 are substantially of the type already explained with reference to FIG. 5.
Die nicht gezeigten, jeweils zwischen den dritten strukturierten Blechen 142 und den vierten strukturierten Blechen 140 angeordneten Trennbleche stimmen hinsichtlich ihrer Außenkontur sowie der Durchbrüche 94, 96, 98, 100 im Wesentlichen mit den dritten 142 sowie vierten strukturierten Blechen 140 überein. Die Trennbleche weisen einen im Wesentlichen rechteckigen, geschlossenen Bereich auf. Dieser rechteckige Bereich erstreckt sich - in Richtung der langen Seiten 154 gesehen - zwischen den gegenüber liegenden kurzen Seiten 152, und in Richtung der kurzen Seiten 152 gesehen zwischen den Abschnitten der langen Seiten 154, die in Richtung der kurzen Seiten 152 gesehen näher aneinander gelegen sind.The dividing plates, not shown, each arranged between the third structured sheets 142 and the fourth structured sheets 140 agree with respect to their outer contour and the openings 94, 96, 98, 100 substantially with the third 142 and fourth structured sheets 140. The partitions have a substantially rectangular, closed area. This rectangular region extends between the opposite short sides 152, as viewed in the direction of the long sides 154, and between the sections of the long sides 154 which are closer to each other when viewed in the direction of the short sides 152 ,
Von den Durchbrüchen 148 gebildeten Kanäle 150 verbinden die Kanäle C strömungstechnisch mit den Kanälen D, wobei erstes Medium von dem Kanal C durch den ersten Wärmeübertrager 10 in den Kanal D strömen kann. In entsprechender Weise verbinden die von den Durchbrüchen 170 gebildeten Kanäle 172 den Kanal A mit dem Kanal B, so dass erstes Fluid von Kanal A in den Kanal B durch den ersten Wärmübertrage bzw. die von den Durchbrüchen 170 gebildeten Kanäle 172 strömen kann.Channels C formed by the apertures 148 connect the channels C fluidically with the channels D, wherein first medium from the channel C through the first heat exchanger 10 in the channel D can flow. In a corresponding manner, the channels 172 formed by the openings 170 connect the channel A to the channel B, so that first fluid can flow from channel A into the channel B through the first heat transfer or the channels 172 formed by the openings 170.
Die Kanäle 172 sowie die von den Durchbrüchen 148 gebildeten Kanäle werden - entsprechend oben beschriebener Weise - auch von den Trennblechen begrenzt. In entsprechender Weise, wie es bereits im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 erläutert wurde - wird durch die unterschiedliche Gestaltung der rahmenartigen Stege 152 bei den dritten strukturierten Blechen 142 und den vierten strukturierten Blechen 140 sowie der Gestaltung der Trennblech bzw. des geschlossenen Bereichs der Trennblechen ermöglicht, das erstes Fluid aus dem Kanal A in die Kanäle 172 der ersten Wärmetauschers 10, und aus diesen in den Kanal B strömen kann, bzw. erstes FIu- id aus dem Kanal C in die von den Durchbrüchen 148 gebildeten Kanäle 150 der ersten Wärmetauschers 10, und aus diesen in den Kanal D strömen kann.The channels 172 and the channels formed by the apertures 148 are - also limited by the separating plates - according to the manner described above. In a corresponding manner, as has already been explained in connection with FIGS. 3 and 4, the different design of the frame-like webs 152 in the third structured sheets 142 and the fourth structured sheets 140 as well as the design of the separating sheet or the closed area the separating plates allows the first fluid from the channel A in the channels 172 of the first heat exchanger 10, and from these into the channel B can flow, or first FIid id from the channel C in the channels formed by the openings 148 150th first heat exchanger 10, and from these into the channel D can flow.
Die Strömungsführung bei der Gestaltung gemäß den Fig. 2 bis 6 entlang der ersten 16 bzw. zweiten Fluidstrecke 18 ergibt sich insbesondere auch anhand der Fig. 1 , in welcher die Kanäle A, B, C, D, E eingezeichnet sind, und in der die Kühlmittelzufuhr sowie Kühlmittelabfuhr verdeutlicht ist.The flow guidance in the design according to FIGS. 2 to 6 along the first 16 or second fluid path 18 results in particular also with reference to FIG. 1, in which the channels A, B, C, D, E are drawn in and in FIG the coolant supply and coolant removal is clarified.
In der Gestaltung gemäß Fig. 2 bis Fig. 6 entspricht der Aufbau der einzel- nen Wärmeübertrager-Teilblöcke bzw. des ersten 60 und zweiten Bereichs, bzw. der Wärmeübertrager 10, 12, 14 einer Schichtung von strukturierten Edelstahlblechen und dazwischen liegenden Trennblechen. Die einzelnen Schichten bzw. Bleche sind untereinander mittels jeweils begrenzenden Platten 64, 66 bzw. 66, 68 verlötet. Hierzu können beispielsweise Kupfer-, Silber- oder Nickellot oder andere geeignete Lote verwendet werden.In the design according to FIGS. 2 to 6, the structure of the individual heat exchanger partial blocks or of the first 60 and second region or of the heat exchangers 10, 12, 14 corresponds to a layering of structured stainless steel plates and separating plates lying therebetween. The individual layers or sheets are soldered to each other by means of respective limiting plates 64, 66 and 66, 68. For this example, copper, silver or nickel solder or other suitable solders can be used.
Fig. 7 zeigt die beispielhafte, erfindungsgemäße Wärmeübertrager- Vorrichtung. Die dort gezeigte, aus dem ersten Bereich 60 sowie dem zweiten Bereich 62 bestehende Einheit kann beispielsweise so gestaltet sein, wie es anhand der Fig. 2 bis 6 erläutert wurde. Die Strömungsführung kann bei dieser Gestaltung im Wesentlichen so sein, wie es insbesondere auch anhand der Fig. 1 erläutert wurde, bzw. sowie wie bei der Gestaltung gemäß Fig. 2 bis 6.7 shows the exemplary heat transfer device according to the invention. The unit shown there, consisting of the first area 60 and the second area 62, may for example be designed as explained with reference to FIGS. 2 to 6. The flow guide can at This configuration should be essentially as it was explained in particular with reference to FIG. 1, or as well as in the design according to FIGS. 2 to 6.
Bei der Gestaltung gemäß Fig. 7 ist die aus dem ersten Bereich 60 sowie dem zweiten Bereich 62 gebildete Einheit von einem Gehäuse 190 umgeben, wobei zwischen diesem Gehäuse 190 und der aus dem ersten Bereich 60 sowie dem zweiten Bereich 62 gebildeten Einheit ein sich um diese Einheit herum erstreckender Zwischenraum 192 gegeben ist. Dieser Zwischen- räum 192 kann von aus dem dritten Wärmeübertrager austretende zweiten Medium bzw. Kühlmittel umspült werden. Die sich länglich erstreckenden stangenartigen Elemente 194 in Fig. 7 sind Stapelhilfen zum Stapeln der Bleche und Platten, der aus den Bereichen 60 und 62 bestehenden Einheit.In the embodiment according to FIG. 7, the unit formed by the first area 60 and the second area 62 is surrounded by a housing 190, wherein a unit is formed between this housing 190 and the unit formed by the first area 60 and the second area 62 Unit extending around space 192 is given. This intermediate space 192 can be lapped by second medium or coolant leaving the third heat exchanger. The longitudinally extending rod-like elements 194 in Fig. 7 are stacking aids for stacking the sheets and plates, the unit consisting of the areas 60 and 62.
Verschiedene äußere Oberflächenbereiche des Wärmeübertragers bzw. Wärmeübertrager-Vorrichtung, können, insbesondere wenn kein Gehäuse vorhanden ist, da von innen mit tiefkaltem Wasserstoff beaufschlagt, sehr tiefe Temperaturen annehmen, an denen eine Kondensation von Luftfeuchtigkeit mit nachfolgender Vereisung auftreten kann. Selbst die Kondensation von Komponenten der Luft wird auftreten, was im Falle von Sauerstoff zu verhindern ist (Brandgefahr). Zu diesem Zweck wird der gesamte Wärmeübertrager bzw. die Wärmeübertrager-Vorrichtung, bzw. die aus dem ersten 60 und zweitem Bereich 62 gebildete Einheit in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung von einem Gehäuse 190 so umgeben, dass der nach dem drit- ten Wärmeübertrager austretende, warme Kühlmittelstrom den Wärmeübertrager, bzw. die aus den Bereichen 60 und 62 gebildete Einheit, insbesondere komplett, umspült. Ein solches Umspülen kann aber auch zu anderen Zwecken vorgesehen sein.Different outer surface areas of the heat exchanger or heat exchanger device can, especially when no housing is present, since from the inside acted upon by cryogenic hydrogen, very low temperatures at which a condensation of humidity with subsequent icing can occur. Even the condensation of components of the air will occur, which is to prevent in the case of oxygen (fire hazard). For this purpose, the entire heat exchanger or the heat exchanger device, or the unit formed from the first 60 and second area 62 in a preferred embodiment of the invention surrounded by a housing 190 so that the exiting after the third heat exchanger, warm Coolant flow the heat exchanger, or the unit formed from the areas 60 and 62, in particular completely, flows around. However, such flushing can also be provided for other purposes.
Fig. 7 zeigt ferner einen Hauptstutzen 196 zur Zuführung von Kühlmittel sowie einen Hauptstutzen 198 zur Ableitung von Kühlmittel. Nach dem Umströmen kann das zweite Medium bzw. Kühlmittel das Gehäuse durch den Hauptstutzen 198 verlassen. Fig. 8 zeigt die Gestaltung gemäß Fig. 7, wobei das Gehäuse 190 teilweise nicht dargestellt ist. Dargestellt ist ein Gehäusedeckel 210 sowie eine Gehäuseplatte bzw. Gehäusebodenplatte 212.Fig. 7 further shows a main nozzle 196 for supplying coolant and a main nozzle 198 for the discharge of coolant. After flowing around, the second medium or coolant can leave the housing through the main nozzle 198. Fig. 8 shows the design of FIG. 7, wherein the housing 190 is partially not shown. Shown is a housing cover 210 and a housing plate or housing bottom plate 212nd
In Fig. 8 ist schematisch die Umströmung der aus dem ersten Bereich 60 zu dem zweiten Bereich 62 gebildeten Einheit mittels des Kühlmittels durch entsprechende Pfeile verdeutlicht. Ferner ist in Fig. 8 gezeigt, dass Trennwände und / oder Hutzen und / oder Leiteinrichtungen 214, 216 vorgesehen sind, welche die Umströmung der aus dem ersten Bereich 60 sowie dem zweiten Bereich 62 gebildeten Einheit mittels des Kühlmittels fördern. FIG. 8 schematically illustrates the flow around the unit formed from the first area 60 to the second area 62 by means of the coolant by means of corresponding arrows. Furthermore, it is shown in FIG. 8 that partitions and / or nozzles and / or guide devices 214, 216 are provided which promote the flow around the unit formed from the first region 60 and the second region 62 by means of the coolant.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Wärmeübertrager-Vorrichtung für mit Wässerstoff betreibbare Kraftfahrzeuge mit zwei Fluidstrecken (16, 18) und zwei Wärmeübertragern (10, 12), die so verschaltet sind, dass ein entlang der ersten (16) dieser zwei Fluidstrecken (16, 18) strömendes erstes Medium nacheinander zunächst einen ersten (10) dieser zwei Wärmeübertra- ger (10, 12), anschließend den zweiten (12) dieser zwei Wärmeübertrager (10, 12) und anschließend wiederum den ersten Wärmeübertrager (10) durchströmen kann bzw. durchströmt, und dass ein entlang der zweiten (18) dieser zwei Fluidstrecken (16, 18) strömendes zweites Medium den zweiten Wärmeübertrager (12) durchströmt, so dass im zweiten Wärmeübertrager (12) eine Wärmeübertragung zwischen einem entlang der ersten Fluidstrecke (16) strömenden ersten Medium und einem entlang der zweiten Fluidstrecke (18) strömenden zweiten Medium stattfindet bzw. ermöglicht wird, und im ersten Wärmeübertrager (10) eine Wärmeübertragung zwischen dem in einem ersten Bereich (20) der ersten Fluidstrecke (16) strömenden ersten1. A heat transfer device for vehicles operable with hydrogen fluid with two fluid paths (16, 18) and two heat exchangers (10, 12), which are connected so that along the first (16) of these two fluid paths (16, 18) flowing first Medium first successively a first (10) of these two Wärmeübertra- ger (10, 12), then the second (12) of these two heat exchangers (10, 12) and then again the first heat exchanger (10) can flow through or flows through, and that a second medium flowing along the second (18) of these two fluid paths (16, 18) flows through the second heat exchanger (12), so that heat transfer between a first medium flowing along the first fluid path (16) in the second heat exchanger (12) takes place or is made possible along the second fluid path (18) flowing second medium, and in the first heat exchanger (10), a heat transfer between the in a first region (20) of the first fluid path (16) flowing first
Medium und dem in einem zweiten, vom ersten (20) beabstandeten Bereich (22) der ersten Fluidstrecke (16, 18) strömenden ersten Medium stattfindet bzw. ermöglicht wird.Medium and in a second, from the first (20) spaced region (22) of the first fluid path (16, 18) flowing first medium takes place or made possible.
2. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Wärmeübertrager (14) vorgesehen ist, wobei dieser dritte Wärmeübertrager (14) so angeordnet ist, dass ein entlang der ersten Fluidstrecke (16) strömendes erstes Medium durch diesen dritten Wärmeübertrager (14) strömt. 2. Heat exchanger device according to claim 1, characterized in that a third heat exchanger (14) is provided, wherein said third heat exchanger (14) is arranged so that along the first fluid path (16) flowing first medium through this third heat exchanger ( 14) flows.
3. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (10) und der dritte Wärmeübertrager (14) so verschaltet sind, das ein entlang der ersten Fluidstrecke (16) strömendes erstes Medium nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeübertragers (12) und nach einem anschließenden3. Heat exchanger device according to claim 2, characterized in that the first (10) and the third heat exchanger (14) are connected so that a along the first fluid path (16) flowing first medium after flowing through the second heat exchanger (12) and after a subsequent
Durchströmen des ersten Wärmeübertragers (10) durch den dritten Wärmeübertrager (14) strömt bzw. strömen kann.Flow through the first heat exchanger (10) through the third heat exchanger (14) flows or can flow.
4. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der zweite (12) und der dritte Wärmeübertrager (14 ) so verschaltet sind, das ein entlang der zweiten Fluidstrecke (18) strömendes zweites Medium nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeübertragers (12) durch den dritten Wärmeübertrager (14) strömt bzw. strömen kann.4. Heat exchanger device according to claim 3, characterized in that the second (12) and the third heat exchanger (14) are interconnected, which flows along the second fluid path (18) second medium after flowing through the second heat exchanger ( 12) through the third heat exchanger (14) flows or can flow.
5. Wärmeübertrager-Vorrichtung für mit Wasserstoff betreibbare Kraftfahrzeuge, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit drei Wärmeübertragern (10, 12, 14), die jeweils eine erste Flui- deinlasseinrichtung (26, 34, 42) und eine, insbesondere mit die- ser (26, 34, 42) strömungstechnisch verbundene, erste Fluidauslas- seinrichtung (28, 36, 44) aufweisen, und welche jeweils eine zweite Fluideinlasseinrichtung (30, 38, 46) und eine, insbesondere mit dieser (30, 38, 46) strömungstechnisch verbundene, zweite Fluidauslas- seinrichtung (32, 40, 48) aufweisen, wobei die erste Fluidauslassein- richtung (28) des ersten (10) dieser drei Wärmeübertrager (10, 12, 14) strömungstechnisch mit der ersten Fluideinlasseinrichtung (34) des zweiten (12) dieser drei Wärmeübertrager (10, 12, 14) verbunden ist, und wobei die erste Fluidauslasseinrichtung (36) des zweiten Wärmeübertragers (12) strömungstechnisch mit der zweiten Fluideinlassein- richtung (30) des ersten Wärmeübertragers (10) verbunden ist, und wobei die zweite Fluidauslasseinrichtung (32) des ersten Wärmeübertragers (10, 12, 14) strömungstechnisch mit der ersten Fluideinlasseinrichtung (42) des dritten (14) dieser drei Wärmeübertrager (10, 12, 14) verbunden ist, und wobei ferner die zweite Fluidauslassein- richtung (40) des zweiten Wärmeübertragers (12) strömungstechnisch mit der zweiten Fluideinlasseinrichtung (46) des dritten Wärmeübertragers (14) verbunden ist.5. Heat exchanger device for hydrogen-operable motor vehicles, in particular according to one of the preceding claims, with three heat exchangers (10, 12, 14) each having a first fluid discharge device (26, 34, 42) and one, in particular with the (26, 34, 42) fluidly connected, first Fluidauslas- device (28, 36, 44), and which in each case a second fluid inlet means (30, 38, 46) and one, in particular with this (30, 38, 46) The first fluid outlet device (28) of the first (10) of these three heat exchangers (10, 12, 14) is fluidically connected to the first fluid inlet device (34) of the second fluidically connected second fluid outlet device (32, 40, 48) (12) of these three heat exchangers (10, 12, 14) is connected, and wherein the first fluid outlet means (36) of the second heat exchanger (12) fluidly with the second fluid inlet device (30) of the first heat over and the second fluid outlet device (32) of the first heat exchanger (10, 12, 14) is fluidly connected to the first fluid inlet device (42) of the third (14) of these three heat exchangers (10, 12, 14) , and further wherein the second Fluidauslassein- direction (40) of the second heat exchanger (12) fluidly is connected to the second fluid inlet means (46) of the third heat exchanger (14).
6. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) mit ihren, insbesondere drei, Wärmeübertragern (10, 12, 14) in Schichttechnik aufgebaut ist.6. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger device (1) is constructed with its, in particular three, heat exchangers (10, 12, 14) in layer technology.
7. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) eine Vielzahl von geschichteten bzw. gestapelten Blechen (80, 120, 142, 144) aufweist, wobei innerhalb dieser Schichtung bzw. dieses Stapels die, insbesondere drei, Wärmeübertrager (10, 12, 14) gebildet werden.7. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger device (1) has a plurality of layered or stacked sheets (80, 120, 142, 144), wherein within this layer or this Stack, the, in particular three, heat exchanger (10, 12, 14) are formed.
8. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) eine Vielzahl von geschichteten bzw. gestapelten Blechen (80, 120, 142 ,144) aufweist, wobei die Verschattung der, insbe- sondere drei, Wärmeübertrager (10, 12, 14) in dieser Schichtung bzw. diesem Stapel integriert ist.8. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the Wärmeübertrager- device (1) has a plurality of layered or stacked sheets (80, 120, 142, 144), wherein the shading of, in particular three , Heat exchanger (10, 12, 14) is integrated in this layer or this stack.
9. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager (10, 12, 14) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) strukturierte und / oder profilierte Bleche (80, 120, 140, 142) aufweisen.9. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (10, 12, 14) of the Wärmeübertrager- device (1) structured and / or profiled sheets (80, 120, 140, 142).
10. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager (10, 12, 14) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (1) Bleche (80, 120, 142, 144) aufweisen, die so strukturiert sind, dass sie Durchbrüche (82, 94, 96, 98„ 100, 102, 104, 106, 122, 124, 148, 170) aufweisen. 10. Wärmeübertrager- device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (10, 12, 14) of the heat exchanger device (1) sheets (80, 120, 142, 144) which are structured so that they Breakthroughs (82, 94, 96, 98 "100, 102, 104, 106, 122, 124, 148, 170) have.
11. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierten Bleche (80, 120, 142, 144) aus Edelstahl sind.11. Wärmeübertrager- device according to any one of claims 9 and 10, characterized in that the structured sheets (80, 120, 142, 144) are made of stainless steel.
12. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager (10, 12, 14) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (1 ) jeweils strukturierte Bleche (80, 120, 142, 144) mit jeweils dazwischenliegenden Trennblechen aufweisen.12. Heat exchanger device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the heat exchangers (10, 12, 14) of the heat exchanger device (1) each have structured sheets (80, 120, 142, 144), each with intermediate separating plates ,
13. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche strukturierte Bleche (80, 120, 142, 144) sowie sämtliche dazwischen liegende Trennbleche der Wärmeübertrager (10, 12, 14) parallel zu einander ausgerichtet sind.13. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that all the structured sheets (80, 120, 142, 144) and all intermediate separating plates of the heat exchanger (10, 12, 14) are aligned parallel to each other.
14. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Wärmeübertragern (10, 12, 14) jeweils eine Vielzahl von strukturierten Blechen (80, 120, 142, 144) mit jeweils zwei unterschiedlichen Strukturen zugeordnet sind, und diese unterschiedlich strukturierten Bleche (80, 120, 142, 144) des jeweiligen selben Wärmeübertragers (10 bzw. 12 bzw. 14) abwechselnd geschichtet bzw. gestapelt sind, wobei in jedem dieser Wärmeübertrager (10, 12, 14) zwischen zwei unterschiedlich strukturierten Blechen (80, 120, 142, 144) jeweils ein Trennblech angeordnet ist.14. Wärmeübertrager- device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchangers (10, 12, 14) each have a plurality of structured sheets (80, 120, 142, 144) are associated with two different structures, and these different structured sheets (80, 120, 142, 144) of the respective same heat exchanger (10 or 12 or 14) are alternately layered or stacked, wherein in each of these heat exchangers (10, 12, 14) between two differently structured sheets (80 , 120, 142, 144) in each case a separating plate is arranged.
15. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste strukturierte Bleche (120) vorgesehen sind, welche dem zweiten (12) und dem dritten Wärmeübertrager (14) zugeordnet sind und welche dem zweiten15. Wärmeübertrager- device according to one of the preceding claims, characterized in that first structured sheets (120) are provided, which are associated with the second (12) and the third heat exchanger (14) and which the second
Wärmeübertrager (12) zugeordnete Durchbrüche (122) zur Bildung von Strömungskanälen (122) für das erste Medium im zweiten Wärmeübertrager (12) aufweisen und welchen dem dritten Wärmeübertrager (14) zugeordneten Durchbrüche (124) zur Bildung von Strö- mungskanälen (124) für das erste Medium im dritten Wärmeübertrager (14) aufweisen.Heat exchangers (12) associated openings (122) for forming flow channels (122) for the first medium in the second heat exchanger (12) and which the third heat exchanger (14) associated with apertures (124) to form Strö- ming channels (124) for the first medium in the third heat exchanger (14).
16. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich die Durchbrüche (122) zur Bildung von Strömungskanälen (122) für das erste Medium im zweiten Wärmeübertrager (12) sowie die Durchbrüche (124) zur Bildung von Strömungskanälen für das erste Medium im dritten Wärmeübertrager (14) jeweils länglich erstrecken und, insbesondere nebeneinander liegend, parallel zueinander ausgerichtet sind.16. Heat exchanger device according to claim 15, characterized in that the openings (122) form flow channels (122) for the first medium in the second heat exchanger (12) and the openings (124) for forming flow channels for the each first medium in the third heat exchanger (14) extend longitudinally and, in particular juxtaposed, are aligned parallel to each other.
17. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweite strukturierte Bleche (80) vorgesehen sind, die jeweils sowohl dem zweiten (12) und als auch dem dritten Wärmeübertrager (14) zugeordnet sind, und die17. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that second structured sheets (80) are provided which are each associated with both the second (12) and the third heat exchanger (14), and the
Durchbrüche (82) zur Bildung von sich sowohl durch den zweiten (12) als auch durch den dritten Wärmeübertrager (14) erstreckenden Strömungskanälen (84, 86) für das zweite Medium aufweisen.Breakthroughs (82) for the formation of both the second (12) and by the third heat exchanger (14) extending flow channels (84, 86) for the second medium.
18. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von ersten (120) und zweiten strukturierten Blechen (80) abwechselnd und jeweils durch ein Trennblech voneinander getrennt gestapelt bzw. geschichtet sind.18. Wärmeübertrager- device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of first (120) and second structured sheets (80) are stacked alternately and separated from each other by a separating plate or layered.
19. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die im zweiten (12) und im dritten Wärmeübertrager (14) gebildeten Strömungskanäle (122, 124) für das erste Medium unter einem Winkel, insbesondere 90°Winkel, zu den im zweiten (12) und im dritten Wärmeübertrager (14) gebildeten Strömungskanälen (84, 86) für das zweite Medium erstrecken.19. Wärmeübertrager- device according to one of the preceding claims, characterized in that in the second (12) and in the third heat exchanger (14) formed flow channels (122, 124) for the first medium at an angle, in particular 90 ° angle, to extending in the second (12) and in the third heat exchanger (14) formed flow channels (84, 86) for the second medium.
20. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (120) sowie die zweiten strukturierten Bleche (80) und / oder zwischen diesen jeweils positionierte Trennbleche jeweils mehrere Durchbrüche (94, 96, 98, 100, 102, 104, 106) zur Bildung von Strömungsverbindungen (B, C, D) zwischen verschiedenen Wärmeübertragern (10, 12, 14) der Wärme- Übertrager-Vorrichtung (1) und / oder zur Bildung von Strömungsverbindungen (A, E) von und / oder zu wenigstens einem Wärmeübertrager (10, 12, 14) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (1 ) aufweisen, wobei diese Durchbrüche (94, 96, 98, 100, 102, 104, 106) von den Durchbrüchen (82, 122, 124) zur Bildung von Strömungskanälen des - zweiten (12) bzw. des dritten Wärmeübertragers (14) verschieden sind.20. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the first (120) and the a plurality of perforations (94, 96, 98, 100, 102, 104, 106) for forming flow connections (B, C, D) between different heat exchangers (10, 12), in each case in the form of second structured plates (80) and / or separating plates respectively positioned between them , 14) of the heat exchanger device (1) and / or for the formation of flow connections (A, E) from and / or to at least one heat exchanger (10, 12, 14) of the heat exchanger device (1), wherein these Breakthroughs (94, 96, 98, 100, 102, 104, 106) of the openings (82, 122, 124) to form flow channels of the - second (12) and the third heat exchanger (14) are different.
21. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dritte strukturierte BIe- che (142) vorgesehen sind, welche dem ersten Wärmeübertrager (10), und insbesondere dem ersten Bereich der ersten Strömungsstrecke, zugeordnet sind und welche Durchbrüche (170) zur Bildung von sich durch den ersten Wärmeübertrager (10) erstreckende Strömungskanälen (170) für das erste Medium aufweisen.21. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that third structured surfaces (142) are provided which are associated with the first heat exchanger (10), and in particular the first region of the first flow path, and which openings (170 ) for forming by the first heat exchanger (10) extending flow channels (170) for the first medium.
22. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den dritten strukturierten Blechen (142) verschiedene vierte strukturierte Bleche (140) vorgesehen sind, die dem ersten Wärmeübertrager (10), und insbesondere dem zweiten Bereich der ersten Strömungsstrecke, zugeordnet sind, und die Durchbrüche (148) zur Bildung von sich durch den ersten Wärmeübertrager (10) erstreckende Strömungskanälen (150) für das erste Medium aufweisen.22. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that of the third structured sheets (142) different fourth structured sheets (140) are provided which the first heat exchanger (10), and in particular the second region of the first flow path, and having openings (148) for forming first channel flow channels (150) through the first heat exchanger (10).
23. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (148 bzw. 170) zur Bildung von sich durch den ersten Wärmeübertrager (10) erstreckenden Strömungskanälen (150 bzw. 172) für das erste Medium in den dritten (142) und vierten strukturierten Blechen (140) jeweils treppenförmig gestaltet sind. 23. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the openings (148 or 170) for forming by the first heat exchanger (10) extending flow channels (150 or 172) for the first medium in the third ( 142) and fourth structured sheets (140) are each designed staircase-shaped.
24. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten (142) und die vierten strukturierten Bleche (140) so angeordnet und gestaltet sind, dass die treppenförmigen Gestaltungen der Durchbrüche (148 bzw. 170) zur Bildung von sich durch den ersten Wärmeübertrager (10) erstreckenden Strömungskanälen (150 bzw. 172) für das erste Medium in den dritten (140) und vierten strukturierten Blechen (142) mit entgegengesetzter Steigung (174 bzw. 176 verlaufen.24. Heat exchanger apparatus according to claim 23, characterized in that the third (142) and the fourth structured sheets (140) are arranged and designed so that the stepped shapes of the openings (148 or 170) to form by the first heat exchanger (10) extending flow channels (150 and 172) for the first medium in the third (140) and fourth structured sheets (142) with opposite pitch (174 and 176, respectively).
25. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten (142) sowie die vierten strukturierten Bleche (140) und / oder zwischen diesen jeweils positionierte Trennbleche jeweils mehrere Durchbrüche (94, 96, 98, 100) zur Bildung von Strömungsverbindungen (B, C, D) zwischen verschiedenen Wärmeübertragern (10, 12, 14) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (10) und / oder zur Bildung von Strömungsverbindungen (A) zu dem ersten Wärmeübertrager (10) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) aufweisen, wobei diese Durchbrüche (94, 96, 98, 100, 102) von den Durchbrüchen (148, 172) zur Bildung von Strömungskanälen (150,172) des ersten Wärmeübertragers (10) verschieden sind.25. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the third (142) and the fourth structured sheets (140) and / or between these each positioned separating plates in each case a plurality of openings (94, 96, 98, 100) for forming of flow connections (B, C, D) between different heat exchangers (10, 12, 14) of the heat exchanger device (10) and / or for forming flow connections (A) to the first heat exchanger (10) of the heat exchanger device (1) have, wherein these openings (94, 96, 98, 100, 102) of the openings (148, 172) to form flow channels (150,172) of the first heat exchanger (10) are different.
26. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, eine Anschlussplatte (64) vorgese- hen ist, welche Öffnungen für die Zuführung und die Abführung eines ersten Mediums aufweist.26. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that a connection plate (64) is provided which has openings for the supply and discharge of a first medium.
27. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Öffnungen für die Zuführung und die Abführung eines ersten Mediums versehene Anschlussplatte (64) einen ersten27. Heat exchanger device according to claim 26, characterized in that the openings provided with openings for the supply and the discharge of a first medium connecting plate (64) has a first
Teil (60) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) begrenzt, in welchem der zweite (12) und der dritte Wärmeübertrager (14) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (10) angeordnet ist. Part (60) of the Wärmeübertrager- device (1) limited, in which the second (12) and the third heat exchanger (14) of the heat exchanger device (10) is arranged.
28. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenplatte (66) vorgesehen ist, welche einen ersten Teil (60) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ), in welchem der zweite (12) und der dritte Wärmeü-28. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that an intermediate plate (66) is provided, which has a first part (60) of the heat exchanger device (1), in which the second (12) and the third heat exchanger.
5 bertrager (14) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) angeordnet ist, begrenzt und welche Überströmöffnungen zum Erzeugen von Strömungsverbindungen zu einem den ersten Wärmeübertrager (10) aufweisenden zweiten Teil (62) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (1 ) aufweist. -10 - -5 exchanger (14) of the Wärmeübertrager- device (1) is arranged, and which overflow openings for generating flow connections to a first heat exchanger (10) having second part (62) of the heat transfer device (1). -10 - -
29. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deckplatte (68) vorgesehen ist, die einen Abschluss eines zweiten Teils (62) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (1) bildet, in welchem der erste Wärmeübertra-29. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that a cover plate (68) is provided, which forms a conclusion of a second part (62) of the heat transfer device (1), in which the first heat transfer
15 ger (10) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (1 ) angeordnet sind, wobei die Deckplatte (68) insbesondere auf der der Zwischenplatte (66) und / oder der Anschlussplatte (64) abgewandten Seite dieses zweiten Teils (62) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (10, 12, 14) angeordnet ist.15 ger (10) of the heat exchanger device (1) are arranged, wherein the cover plate (68) in particular on the intermediate plate (66) and / or the connection plate (64) facing away from this second part (62) of the heat transfer device ( 10, 12, 14) is arranged.
2020
30. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (190) die, insbesondere drei, Wärmeübertrager (10, 12, 14) der Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) umgibt, wobei zwischen diesen Wärmeübertra-30. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that a housing (190) surrounds, in particular three, heat exchangers (10, 12, 14) of the heat exchanger device (1), wherein between these heat transfer
25 gern (10, 12, 14) und diesem Gehäuse (190) ein sich im Wesentlichen um diese Wärmeübertrager (10, 12, 14) herum erstreckender Zwischenraum (192) zwischen diesen Wärmeübertragern (10, 12, 14) und dem Gehäuse (190) gegeben ist.25 (10, 12, 14) and said housing (190) extending substantially around said heat exchanger (10, 12, 14) around the gap (192) between these heat exchangers (10, 12, 14) and the housing (190 ) given is.
30 31. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Wärmeübertrager (14) und der Zwischenraum (192) so strömungstechnisch verbunden sind, dass ein aus dem dritten Wärmeübertrager (14) austretendes Medium, insbesondere zweites Medium, durch den Zwischenraum (192) strömt bzw. strömen kann, um die zwei bzw. drei Wärmeübertrager (10, 12, 14) der Wärmeübertrager-Vorrichtung (1) zu umspülen.31. Heat exchanger device according to claim 30, characterized in that the third heat exchanger (14) and the intermediate space (192) are fluidically connected such that a medium emerging from the third heat exchanger (14), in particular second medium, passes through the intermediate space (192) flows or flows can, to the two or three heat exchanger (10, 12, 14) of the heat exchanger device (1) to flow around.
32. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 31 , dadurch gekenn- zeichnet, dass die Umspülung fördernde Leiteinrichtungen (214, 216) für das zweite Medium vorgesehen sind.32. Heat exchanger device according to claim 31, characterized in that the circulation-promoting guiding devices (214, 216) are provided for the second medium.
33. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Hauptzulauf sowie einen ersten Hauptablauf für ein erstes Medium und einen zweiten Hauptzulauf (196) sowie einen zweiten Hauptablauf (198) für ein zweites Medium.33. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized by a first main inlet and a first main outlet for a first medium and a second main inlet (196) and a second main outlet (198) for a second medium.
34. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hauptablauf (198) für das zweite Medium mit dem Zwischenraum (192) so strömungsverbunden ist, dass das zweite Medium nach dem Umspülen durch diesen zweiten Hauptablauf (198) abströmen kann.34. Heat exchanger device according to one of claims 30 to 33, characterized in that the second main outlet (198) for the second medium with the gap (192) is flow-connected so that the second medium after the flushing through this second main outlet (198 ) can flow out.
35. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hauptzulauf für das ersten Medium mit einem Kryo-Tank bzw. Tieftemperaturtank strömungsverbunden ist.35. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the first main inlet for the first medium is fluidly connected to a cryogenic tank or cryogenic tank.
36. Verwendung einer Wärmeübertrager-Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Erwärmen eines ersten Mediums mittels eines zweiten Mediums, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der gesamte Wärmeübergang zwischen dem zweiten und dem ersten Medium in Teilschritte aufgeteilt ist.36. Use of a heat exchanger device (1) according to one of the preceding claims for heating a first medium by means of a second medium, wherein it is provided in particular that the entire heat transfer between the second and the first medium is divided into sub-steps.
37. Verwendung einer Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 35, insbesondere Verwendung nach Anspruch 36, zum Erwärmen von tiefkaltem Wasserstoff, und zwar insbesondere mittels eines Kühlmittels. 37. Use of a Wärmeübertrager- device (1) according to any one of claims 1 to 35, in particular use according to claim 36, for heating cryogenic hydrogen, in particular by means of a coolant.
38. Verfahren zur Erwärmung eines, insbesondere tiefkaltem, ersten Mediums, wie tiefkaltem Wasserstoff, mittels eines zweiten Mediums, wie Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, dass, das der gesamte Wärmeübergang vom ersten auf das zweite Medium in mehrere Teilschritte aufgeteilt ist.38. A method for heating a, in particular cryogenic, first medium, such as cryogenic hydrogen, by means of a second medium, such as coolant, characterized in that, that the entire heat transfer from the first to the second medium is divided into several sub-steps.
39. Verfahren zur Erwärmung von einem, insbesondere tiefkaltem, ersten Medium, wie tiefkaltem Wasserstoff, mittels eines zweiten Mediums, wie Kühlmittel, insbesondere nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass, das erste Medium in einem ersten Wärmeübertrager (10) bzw. Schritt mittels eines in einem zweiten Schritt bzw. zweiten Wärmeübertrager (12) mittels eines zweiten Mediums erwärmten ersten Mediums vorerwärmt wird und dann im vorerwärmten Zustand dem zweiten39. A method for heating a, in particular cryogenic, first medium, such as cryogenic hydrogen, by means of a second medium, such as coolant, in particular according to claim 38, characterized in that, the first medium in a first heat exchanger (10) or step means a first medium heated in a second step or second heat exchanger (12) by means of a second medium is then preheated in the preheated state to the second
Schritt bzw. zweiten Wärmeübertrager (12) zugeleitet wird, und dort mittels des zweiten Mediums weiter erwärmt wird, so dass im zweiten Schritt bzw. vom zweiten Wärmeübertrager (12) das erwärmte erste Medium für den ersten Schritt bzw. das dem ersten Wärmeübertra- ger (10) zugeleitete, erwärmte erste Medium bereitgestellt wird.Step or second heat exchanger (12) is fed, and is further heated there by means of the second medium, so that in the second step or by the second heat exchanger (12) the heated first medium for the first step or the first heat transfer (10) supplied, heated first medium is provided.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 und 39, dadurch gekennzeichnet, dass das im ersten Schritt bzw. ersten Wärmeübertrager (10) zur Vorerwärmung von erstem Medium verwendete erste Medium in einem dritten Schritt bzw. dritten Wärmeübertrager (14) mittels zweitem Medium erwärmt wird, welches im zweiten Schritt bzw. zweiten Wärmeübertrager (12) zur weiteren Erwärmung von zuvor im ersten Schritt bzw. ersten Wärmeübertrager (10) vorerwärmten ersten Medium verwendet wird, und wobei das erste Medium im die- sem dritten Schritt bzw. dritten Wärmeübertrager (14) insbesondere auf eine vorbestimmte Zieltemperatur oder eine in einem vorbestimmten Zieltemperaturbereich liegende Temperatur erwärmt wird. 40. The method according to any one of claims 38 and 39, characterized in that the first medium used in the first step or first heat exchanger (10) for preheating the first medium first medium in a third step or third heat exchanger (14) is heated by means of second medium which is used in the second step or second heat exchanger (12) for further heating of the first medium previously preheated in the first step or first heat exchanger (10), and wherein the first medium in this third step or third heat exchanger (14 ) is heated in particular to a predetermined target temperature or a temperature lying in a predetermined target temperature range.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6368396B2 (en) * 2017-04-10 2018-08-01 株式会社神戸製鋼所 Hydrogen gas cooling method and hydrogen gas cooling system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2644567A1 (en) * 1976-10-02 1978-04-06 Heinz Henke Air drying units for water separation - has heat exchanger connected to cooler of refrigerant circuit
DE4320556A1 (en) * 1993-06-21 1994-12-22 Linde Ag Storage container for cryogenic media
DE29623879U1 (en) * 1995-06-07 2000-05-04 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Temperature control system for a motor vehicle
DE19521591C2 (en) * 1995-06-14 1996-09-12 Kf Kuehlerbau Freiberg Gmbh Method and device for evaporating cryogenic liquids
DE19536115C2 (en) * 1995-09-28 2001-03-08 Behr Gmbh & Co Multi-fluid heat exchanger with plate stack construction
US6465118B1 (en) * 2000-01-03 2002-10-15 Idatech, Llc System and method for recovering thermal energy from a fuel processing system
JP4843147B2 (en) * 2000-05-30 2011-12-21 本田技研工業株式会社 Fuel cell warm-up system
DE10065308A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-11 Siemens Ag fuel cell plant
US6916566B2 (en) * 2001-10-17 2005-07-12 Ford Motor Company System and method for rapid preheating of an automotive fuel cell
DE10219429B4 (en) * 2002-05-02 2006-04-27 Audi Ag Motor vehicle with a drive device and with a resource memory
US20040163800A1 (en) * 2003-02-25 2004-08-26 Richardson Curtis A. Heat exchanger for heating of fuel cell combustion air
DE10311602A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-23 Agt Thermotechnik Gmbh Heat exchanger for use in drying gas e.g. compressed air, has gas/cooling medium heat exchange unit to cool gas flowing through gas outlet side gaps defined by parallel stainless steel plates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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