EP2161528A2 - Flow guiding element and heat exchanger - Google Patents

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EP2161528A2
EP2161528A2 EP09011422A EP09011422A EP2161528A2 EP 2161528 A2 EP2161528 A2 EP 2161528A2 EP 09011422 A EP09011422 A EP 09011422A EP 09011422 A EP09011422 A EP 09011422A EP 2161528 A2 EP2161528 A2 EP 2161528A2
Authority
EP
European Patent Office
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flow
flow path
fluid
distance
path
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09011422A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2161528A3 (en
Inventor
Ulrich Maucher
Cecilia Ottosson
Michael Schmidt
Leo Bräutigam
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 EP2161528A2 publication Critical patent/EP2161528A2/en
Publication of EP2161528A3 publication Critical patent/EP2161528A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
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    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D9/0043Heat-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 paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
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    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
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    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0282Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry of conduit ends, e.g. by using inserts or attachments for modifying the pattern of flow at the conduit inlet or outlet

Definitions

  • At least one first flow path or at least one first group of flow paths-for example flow paths P1, P2-provided in the exemplary embodiments and at least one second flow path or a second group of flow paths-in the exemplary embodiments, for example, the flow paths P3 to P7 or P2 to P7 are provided, which differ in training and arrangement.
  • a first flow path is preferably arranged laterally outside a second flow path with regard to the relative arrangement on the flow-guiding element.
  • the at least partially lateral limiting structures are such that a flow cross-exchange is not completely released.
  • a continuous lateral boundary structure although possible and useful, is by no means imperative for achieving the inventive concept. Rather, it can prove to be advantageous for flow guidance and also for production reasons expedient to provide a limiting structure such that a lateral boundary of a flow path through the limiting structure only partially, i. e.g. sections, is given while there are openings between sections, which in principle allow a flow cross-exchange.
  • an upstream cross section may be less than a downstream cross section of the flow path.
  • a flow path is accordingly designed to have a comparatively lower pressure loss compared to an imaginary flow path with substantially equally spaced boundary structures, i. a neutral flow path design.
  • Such a flow path is thus suitable for carrying comparatively more fluid, in particular coolant, in comparison to a neutral flow guidance design.
  • Such a flow path is clearly and for the sake of simplicity referred to as "suction path".
  • the arrangement of a suction path has proven to be particularly advantageous in areas of a heat exchanger, which are comparatively far away from a direct connection between a fluid inlet and a fluid outlet.
  • the distance ratio between the first and the second distance is higher in a "block path” than in a “suction path”.
  • the first flow path may extend at least regionally transverse to the main flow longitudinal direction.
  • the first flow path is additionally suitable - this at comparatively Reduced pressure drop - areas of a heat exchanger with fluid, in particular to supply coolant, which have in view of an expected heat flow density comparatively insufficient coolant in the case of a neutral design.
  • the first flow path may be oriented comparatively indirectly, in particular circumferentially close to the planar ground plane, from a fluid inlet to a fluid outlet.
  • a first flow path or a group of first flow paths thus advantageously has-in particular, apart from one or more longitudinal regions-also at least one transverse region extending essentially transversely to the main flow direction.
  • one of the second flow paths preferably at least one fluid inlet or outlet
  • this flow path of the second group of flow paths in particular that with the highest number, at least partially blocked.
  • a width ratio of a distance b Q in a transverse range to a distance b L in a longitudinal range approaches infinity - in other words, the distance b L in a longitudinal range approaches 0.
  • the said width ratio - according to formula (4) - for at least one of the second fluid paths, preferably at least one fluid inlet or fluid outlet nearest second flow path is particularly large, preferably above 10, in particular above 100 is, in particular above 1000 lies.
  • the first fluid may be provided for the delivery of heat to the second fluid.
  • the first fluid may be a charge air or an exhaust gas and / or the second fluid may be a coolant.
  • the flow-guiding element can be arranged in a flow channel of the block and / or between flow channels in the housing.

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Abstract

The element (50) has a laminar base plane (52) extending in a main flow longitudinal direction (3), and limiting structures (57) for forming and lateral limiting of number of flow paths (59). The flow path exhibits an upstream flow distance between the limiting structures laterally assigned to the flow path, and a downstream flow distance between the lateral limiting structures for influencing flow guidance in the longitudinal direction, where the distances are different from each other. The flow paths are arranged on a lateral extension between the limiting structures. An independent claim is also included for a heat exchanger for exchanging heat between the fluids.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsleitelement zur Anordnung in einem Wärmetauscher zu einer den Wärmetausch beeinflussenden Strömungsführung eines Fluids entlang einer Hauptströmungslängsrichtung von einem Fluideintritt zu einem Fluidaustritt. Die Erfindung betrifft weiter einen Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid.The invention relates to a flow guide for arrangement in a heat exchanger to a heat exchange influencing flow guidance of a fluid along a main flow longitudinal direction of a fluid inlet to a fluid outlet. The invention further relates to a heat exchanger for heat exchange between a first fluid and a second fluid.

Bei einem Wärmetauscher wird zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid, beispielsweise einem Abgas oder einer Ladeluft, und einem zweiten Fluid, beispielsweise einem Kühlmittel, auf zunehmend engem Bauraum ein Wärmetausch zwischen dem ersten und zweiten Fluid umgesetzt. Dazu weist ein Wärmetauscher üblicherweise einen in einem Gehäuse angeordneten Block zu voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des ersten Fluids und des zweiten Fluids entlang einer Hauptströmungslängsrichtung von einem Fluideintritt zu einem Fluidaustritt auf.In a heat exchanger for heat exchange between a first fluid, for example an exhaust gas or a charge air, and a second fluid, for example a coolant, a heat exchange between the first and second fluid is implemented in increasingly narrow space. For this purpose, a heat exchanger usually has a block arranged in a housing for separate and heat exchanging guidance of the first fluid and the second fluid along a main flow longitudinal direction from a fluid inlet to a fluid outlet.

Dadurch kann, beispielsweise bei einem Abgaswärmetauscher zur Kühlung von Abgas, ein Abgas bei bis zu 750° C mit einem Motorkühlmittel abgekühlt werden. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere in Bereichen eines Eintritts des ersten Fluids in den Wärmetauscher die Temperaturunterschiede zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid vergleichsweise groß sind. Insgesamt ist es wünschenswert, beispielsweise in Bereichen wie dem vorgenannten Eintrittsbereich, eine Kühlung bzw. einen Wärmetausch zwischen dem ersten und zweiten Fluid, besonders effektiv zu gestalten.Thereby, for example, in an exhaust gas heat exchanger for cooling exhaust gas, an exhaust gas at up to 750 ° C are cooled with an engine coolant. It has been found that, especially in areas of entry of the first fluid into the heat exchanger, the temperature differences between the first fluid and the second fluid are comparatively large. Overall, it is desirable, for example in areas such as the aforementioned inlet area, to make cooling or heat exchange between the first and second fluid particularly effective.

Dazu ist es bekannt, zu einer den Wärmetausch zwischen den Fluiden beeinflussenden Strömungsführung für wenigstens eines der Fluids, insbesonderefür das zweite Fluid, ein Strömungsleitelement vorzusehen. Grundsätzlich kann unter einem Strömungsleitelement jedes die Strömung eines Fluid beeinflussende Element verstanden werden, beispielsweise auch ein Turbulenzblech, wie es in der Anmeldung der Anmelderin unter dem Aktenzeichen der Anmelderin 05-B-186 beschrieben ist.For this purpose, it is known to provide a flow guide for at least one of the fluids, in particular for the second fluid, for influencing the heat exchange between the fluids. In principle, a flow-guiding element can be understood as any element influencing the flow of a fluid, for example also a turbulence sheet, as described in the Applicant's application under the file number of the applicant 05-B-186.

Solche oder andere Strömungsleitelemente können als Einzelteile in einen Strömungskanal, z. B. ein Flachrohr, eingesetzt und mit diesem verlötet werden, oder auch ein einstückiger Bestandteil eines Rohres oder einer Scheibe sein. So ist beispielsweise aus DE 29622191 U1 ein Plattenwärmeübertrager bekannt, bei welchem zwischen den Scheiben Turbulenzbleche der vorgenannten Art angeordnet sind. Ausbildungen von einstückigen Innenrippen mit Flachrohr gehen aus den Druckschriften EP 1 281 923 A2 , US 2757628 A , FR 2769359 A und EP 0 646 231 B hervor. So ist beispielsweise aus DE 10242188 A1 der Anmelderin ein Flachrohr-Wärmeübertrager mit einem gelöteten Rohr/Rippensystem bekannt, wobei die Rohre vorzugsweise von einem flüssigen Medium und die Rippen vorzugsweise von Luft durchströmt werden.Such or other flow guide can be used as individual parts in a flow channel, for. As a flat tube, are used and soldered to this, or even be an integral part of a pipe or a disc. For example, this is off DE 29622191 U1 a plate heat exchanger known, in which between the discs turbulence plates of the aforementioned type are arranged. Formations of integral internal ribs with flat tube go from the publications EP 1 281 923 A2 . US 2757628 A . FR 2769359 A and EP 0 646 231 B out. For example, this is off DE 10242188 A1 the applicant a flat-tube heat exchanger with a brazed tube / rib system known, the tubes are preferably flowed through by a liquid medium and the ribs, preferably by air.

Obwohl sich solche Turbulenzen erzeugende Strömungsleitelemente als vorteilhaft zur Unterstützung des Wärmetauschs erwiesen haben, hat sich gezeigt, dass - insbesondere bei dem Bedürfnis eines effektiver zu gestaltenden Wärmetausches in Anbetracht abnehmender Bauraumverfügbarkeit und zunehmender Temperaturunterschiede zwischen dem ersten und zweiten Fluid - ein gesteigerter Bedarf an besonders hohen Wärmetauschraten besteht und eine über die Erzeugung einer Turbulenz hinausgehende Unterstützung des Wärmetauschs wünschenswert ist.Although such turbulence-generating flow directors have been shown to be advantageous in promoting heat exchange, it has been found that there is an increased need for particularly high levels of heat exchange, particularly in view of decreasing space availability and increasing temperature differences between the first and second fluids Heat exchange rates exists and a support of the heat exchange beyond the generation of turbulence is desirable.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Vorrichtung, insbesondere ein Strömungsleitelement und/oder einen Wärmetauscher anzugeben, mittels der ein Wärmetausch zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid besonders effektiv gestaltet werden kann, insbesondere die Strömungsführung eines Fluids vorteilhaft beeinflusst werden kann.At this point, the invention begins, whose task is to provide a device, in particular a flow guide and / or a heat exchanger, by means of a heat exchange between the first fluid and the second fluid can be made particularly effective, in particular the flow guidance of a fluid can be advantageously influenced.

Betreffend das Strömungsleitelement wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem Strömungsleitelement der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß eine sich in Hauptströmungslängsrichtung erstreckende flächige Grundebene vorgesehen ist, wobei sich über die Grundebene hinaus wenigstens teilweise seitliche Begrenzungsstrukturen zur Bildung und wenigstens teilweisen seitlichen Begrenzung einer Anzahl von Strömungspfaden erheben und zur Beeinflussung der Strömungsführung in Hauptströmungslängsrichtung wenigstens ein Strömungspfad einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand zwischen zwei dem Strömungspfad zugeordneten seitlichen Begrenzungsstrukturen und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand der seitlichen Begrenzungsstrukturen aufweist, wobei die Abstände unterschiedlich sind. Die Abstände bzw. der Unterschied der Abstände ist vorzugsweise derart, dass ein dem Strömungspfad zugeordneter Druckverlust des Fluids von einer dem strömungsaufwärtigen ersten Abstand zugeordneten ersten Stelle zu einer dem strömungsabwärtigen zweiten Abstand zugeordneten zweiten Stelle anders ist als ein Druckverlust eines gedachten Strömungspfades mit im Wesentlichen gleich beabstandeten Begrenzungsstrukturen ist.Regarding the flow guide, the object is achieved by the invention with a flow guide of the type mentioned, in which according to the invention a extending in the main flow longitudinal planar ground plane is provided, over the ground plane at least partially lateral boundary structures to form and at least partially lateral boundary of a number of flow paths, and for influencing the flow guidance in the main flow longitudinal direction, at least one flow path has an upstream first distance between two lateral boundary structures associated with the flow path and a downstream second distance of the lateral boundary structures, the distances being different. The spacing of the distances is preferably such that a pressure loss of the fluid associated with the flow path from a first location associated with the upstream first distance to a second location associated with the downstream second distance is different than a pressure loss of an imaginary flow path with substantially equal is spaced boundary structures.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein Turbulenzblech, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, oder andere Strömungsleitelemente, beispielsweise in Form einer Kühlmittelrippe o. dgl. üblicherweise nicht ausgelegt ist, eine vergleichsweise homogene Fluidverteilung bzw. eine den Temperaturverteilungen im Wärmetauscher angemessene Verteilung eines Fluids zu unterstützen. Vielmehr hat sich gezeigt, dass übliche Strömungsleitelemente in noch zu verbessernder Weise vergleichsweise übermäßig viel Fluidströmung auf direktem Weg zwischen Fluideintritt und Fluidaustritt zulassen. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es jedoch - insbesondere im Bereich eines Fluideintritts, vorzugsweise auch im Bereich eines Fluidaustritts - vergleichsweise kritische Stellen im Wärmetauscher gibt. Solche kritischen Stellen sollten aufgrund ihrer Temperaturverteilung - nämlich insbesondere eines vergleichsweise hohen Temperaturunterschieds zwischen dem ersten Fluid, z.B. Abgas, und zweiten Fluid, z. B. Kühlmittel - besonders bevorzugt mit einem den Wärmetausch - unterstützenden Fluid beaufschlagt werden. Umgekehrt sollte gemäß der Überlegung der Erfindung ein übermäßiger Strömungsfluss direkt vom Fluideintritt zum Fluidaustritt zugunsten solcher vorgenannter Bereiche unterdrückt werden, d.h. ein direkter Strömungsweg weniger stark mit einem Fluid beströmt werden. Insgesamt hat das Konzept der Erfindung erkannt, dass es mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Strömungsleitelement möglich ist, ein Fluid, insbesondere ein zweites Fluid, vorzugsweise in Form von Kühlmittel, bedarfsgerecht gemäß einer Wärmeverteilung in einem Wärmetauscher zu verteilen.The invention is based on the consideration that a turbulence sheet, as is known from the prior art, or other flow guide elements, for example in the form of a coolant rib o. The like. Usually not designed, a comparatively homogeneous fluid distribution or the temperature distributions in Heat exchanger to support adequate distribution of a fluid. On the contrary, it has been found that conventional flow guide elements, in a manner still to be improved, permit comparatively excessively much fluid flow on a direct path between fluid inlet and fluid outlet. The invention is based on the consideration that, however - especially in the region of a fluid inlet, preferably also in the region of a fluid outlet - there are comparatively critical points in the heat exchanger. Such critical points should be due to their temperature distribution - namely in particular a comparatively high temperature difference between the first fluid, eg exhaust gas, and second fluid, e.g. B. coolant - particularly preferably with a heat exchange - supporting fluid to be acted upon. Conversely, according to the consideration of the invention, an excessive flow flow should be suppressed directly from the fluid inlet to the fluid outlet in favor of such aforementioned areas, ie, a direct flow path less strongly flowed with a fluid. Overall, the concept of the invention has recognized that it is possible with the flow guide element proposed according to the invention to distribute a fluid, in particular a second fluid, preferably in the form of coolant, as needed in accordance with a heat distribution in a heat exchanger.

Dieses Konzept wird besonders deutlich anhand einer beispielhaften in Fig. 4 dargestellten Ausführung einer Wärmestrombedarfs-Verteilung. Es hat sich gezeigt, dass Kühlmittel beispielsweise am Eintritt möglichst homogen über einen Wärmetauscherquerschnitt verteilt werden sollte, damit keine Totgebiete entstehen, in denen ein Mangel an Kühlmittel vorliegt. Diese Gefahr besteht insbesondere in Bereichen mit hohen Wärmestromdichten, nämlich Fluideintritt, beispielsweise am Abgas oder Ladelufteintritt, bei denen ein guter Wärmeübergang auf der Kühlmittelseite gewährleistet sein sollte. In Totgebieten besteht die Gefahr, dass das Fluid anfängt zu sieden und der Wärmeübergang auf der Kühlmittelseite durch die Dampfbildung stark einbricht, was zu lokalen Überhitzungen, hohen thermischen Spannungen und möglicherweise Rissen im Material führt. Darüber hinaus sind nachteilig hohe Wandtemperaturen und hohe thermische Dehnungen die Folge einer oftmals, insbesondere am Gaseintritt, unzureichenden Kühlmittelversorgung.This concept becomes particularly clear by means of an exemplary in Fig. 4 illustrated embodiment of a heat flow demand distribution. It has been found that, for example, coolant should be distributed as homogeneously as possible over a heat exchanger cross section at the inlet, so that no dead zones occur in which there is a lack of coolant. This danger exists in particular in areas with high heat flow densities, namely fluid inlet, for example, on the exhaust gas or charge air inlet, in which a good heat transfer should be ensured on the coolant side. In dead zones, there is a risk that the fluid will start to boil and the heat transfer on the coolant side will be severely reduced by the formation of steam, resulting in local overheating, high thermal stresses and possibly cracks in the material. In addition, disadvantageous high wall temperatures and high thermal expansions are the result of often, especially at the gas inlet, insufficient coolant supply.

Ausgehend von dieser Überlegung schlägt das Konzept der Erfindung ein Strömungsleitelement vor, bei dem, kurz gesagt, eine druckangepasste Strömungsführung mit der Anzahl von Strömungspfaden vorgesehen ist, mit denen es möglich ist, insbesondere ein zweites Fluid, beispielsweise in Form eines Kühlmittels, verstärkt einem Bereich einer hohen Wärmestromdichte zuzuleiten und in anderen Fällen, insbesondere ein zweites Fluid, Bereichen mit geringerer Wärmestromdichte in geringerem Maße zuzuleiten. Dabei hat die Erfindung erkannt, dass ein Druckverlust eines Fluids in einem Strömungspfad ganz wesentlich durch den Abstand seitlicher Begrenzungsstrukturen beeinflusst ist. Dies trifft in besonders starkem Maße für vergleichsweise flache Strömungspfade zu. Gleichwohl umfasst das Konzept der Erfindung selbstverständlich Ausführungen, bei denen zur Beeinflussung der Strömungsführung in Hauptströmungslängsrichtung der wenigstens eine Strömungspfad einen strömungsaufwärtigen ersten Querschnitt aller Begrenzungsstrukturen und einen strömungsabwärtigen zweiten Querschnitt aller Begrenzungsstrukturen aufweist, wobei die Querschnitte unterschiedlich sind. Mit anderen Worten, das Konzept der Erfindung hat vorliegend erkannt, dass mit geeigneter Querschnittsanpassung eines Strömungspfades eine Fluidströmung, insbesondere eine Kühlmittelströmung, in einem Wärmetauscher hinsichtlich einer speziellen Wärmestromdichte konkret ausgelegt werden kann.Based on this consideration, the concept of the invention proposes a flow-guiding element in which, in brief, a pressure-adapted flow guide is provided with the number of flow paths with which it is possible, in particular a second fluid, for example in the form of a coolant, reinforced in one area to supply a high heat flux density and in other cases, in particular a second fluid, areas zuzuleiten with lower heat flux density to a lesser extent. In this case, the invention has recognized that a pressure loss of a fluid in a flow path is significantly influenced by the distance of lateral boundary structures. This is particularly true for relatively flat flow paths. However, the concept of the invention, of course, encompasses embodiments in which, for influencing the flow guidance in the main flow longitudinal direction, the at least one flow path has an upstream first cross section of all limiting structures and a downstream second cross section of all delimiting structures, the cross sections being different. In other words, the concept of the invention has recognized in the present case that, with suitable cross-sectional adaptation of a flow path, a fluid flow, in particular a coolant flow, can be designed concretely in a heat exchanger with regard to a specific heat flow density.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung, sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims and specify in detail advantageous ways to realize the above-described concept within the scope of the task, as well as with regard to further advantages.

Es hat sich im Rahmen von Untersuchungen herausgestellt, dass eine Anzahl von wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens vier, Strömungspfaden besonders vorteilhaft ist zur Strömungsführung bei einem Strömungsleitelement für einen üblichen Wärmetauscher. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass für eine besonders gute Strömungsführung fünf oder mehr Strömungspfade vorteilhaft sind. In der Zeichnung sind besonders bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Strömungsführung in besonders bevorzugter Weise sechs oder sieben Strömungspfade aufweist.It has been found in the course of investigations that a number of at least three, preferably at least four, flow paths is particularly advantageous for guiding the flow in a flow guide for a conventional heat exchanger. In particular, it has been found that five or more flow paths are advantageous for a particularly good flow guidance. In the drawing, particularly preferred embodiments are described in which the flow guide in a particularly preferred manner has six or seven flow paths.

Hinsichtlich der Anordnung der Anzahl von Strömungspfaden wurde festgestellt, dass sich diese auf einer lateralen Erstreckung - im weiteren Verlauf der Anmeldung als ΔyEA bezeichnet - zwischen zwei äußeren, seitlichen Begrenzungsstrukturen der Strömungsführung vorteilhaft nebeneinander anordnen lassen. Geht man beispielsweise von einer weitgehend rechteckigen Ausbildung des Strömungsleitelementes aus, so würde die laterale Erstreckung ΔyEA im Wesentlichen etwas weniger als der Breite des Strömungsleitelementes entsprechen. Es hat sich gezeigt, dass sich dadurch gerade im Bereich des Fluideintritts und des Fluidaustritts eine besonders vorteilhafte Wärmeabfuhr erreichen lässt, insbesondere wie dies im Einzelnen weiter unten beschrieben ist.With regard to the arrangement of the number of flow paths, it has been found that these are advantageously adjacent to one another on a lateral extent-designated in the further course of the application as Δy EA -between two outer, lateral boundary structures of the flow guide arrange to be ordered. For example, assuming a substantially rectangular configuration of the flow-guiding element, the lateral extent Δy EA would correspond essentially to somewhat less than the width of the flow-guiding element. It has been shown that a particularly advantageous heat dissipation can be achieved, especially in the area of the fluid inlet and the fluid outlet, in particular as described in detail below.

Hinsichtlich der Anordnung der Anzahl von Strömungspfaden zueinander lassen sich verschiedene Kriterien, die je nach Verwendungszweck vorteilhaft ausgewählt werden können, angeben. So ist vorteilhaft wenigstens ein erster Strömungspfad oder wenigstens eine erste Gruppe von Strömungspfaden - in den Ausführungsbeispielen z.B. Strömungspfade P1, P2 - vorgesehen und wenigstens ein zweiter Strömungspfad oder eine zweite Gruppe von Strömungspfaden - in den Ausführungsbeispielen z.B. die Strömungspfade P3 bis P7 oder auch P2 bis P7 vorgesehen, die sich in Ausbildung und Anordnung unterscheiden. Zur relativen Anordnung auf dem Strömungsleitelement wird bezüglich der lateralen Erstreckung des Strömungsleitelementes vorzugsweise ein erster Strömungspfad lateral außerhalb neben einem zweiten Strömungspfad angeordnet. Umgekehrt wird hinsichtlich der lateralen Erstreckung des Strömungsleitelementes ein zweiter Strömungspfad lateral innerhalb neben einem ersten Strömungspfad angeordnet. Mit anderen Worten liegt die erste Gruppe von Strömungspfaden im Wesentlichen in den äußeren Bereichen der lateralen Erstreckung des Strömungsleitelementes, während die zweite Gruppe von Strömungspfaden eher in den inneren Bereichen der lateralen Erstreckungsströmungsleitelemente angeordnet sind. In besonders bevorzugter Weise ist wenigstens ein erster Strömungspfad bzw. eine erste Gruppe von Strömungspfaden und wenigstens ein zweiter Strömungspfad bzw. eine zweite Gruppe von Strömungspfaden vorgesehen, wobei ein erster Strömungspfad einer äußeren, seitlichen Begrenzungsstruktur näher angeordnet ist, als ein zweiter Strömungspfad. Umgekehrt ist ein zweiter Strömungspfad einem Fluideintritt oder Fluidaustritt näher angeordnet als ein erster Strömungspfad.With regard to the arrangement of the number of flow paths to each other, various criteria, which can be selected advantageously depending on the intended use, can be specified. Thus, at least one first flow path or at least one first group of flow paths-for example flow paths P1, P2-provided in the exemplary embodiments and at least one second flow path or a second group of flow paths-in the exemplary embodiments, for example, the flow paths P3 to P7 or P2 to P7 are provided, which differ in training and arrangement. With regard to the lateral extent of the flow-guiding element, a first flow path is preferably arranged laterally outside a second flow path with regard to the relative arrangement on the flow-guiding element. Conversely, with regard to the lateral extension of the flow-guiding element, a second flow path is arranged laterally inwardly next to a first flow path. In other words, the first group of flow paths lies substantially in the outer regions of the lateral extension of the flow guide, while the second group of flow paths are located in the inner regions of the lateral extension flow guide elements. In a particularly preferred manner, at least one first flow path or a first group of flow paths and at least one second flow path or a second group of flow paths is provided, wherein a first flow path of an outer, lateral boundary structure is arranged closer than a second flow path. Conversely, a second flow path is closer to a fluid inlet or outlet than a first flow path.

Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass sich - wie weiter unten näher erläutert ist- ein erster Strömungspfad bzw. eine erste Gruppe von Strömungspfaden einerseits und ein zweiter Strömungspfad bzw. eine Gruppe von zweiten Strömungspfaden andererseits auch hinsichtlich ihres Verlaufs unterschiedlich auslegen lassen, um in Bezug auf ihre Anordnung bezüglich der lateralen Erstreckung des Strömungsleitelementes eine besonders bevorzugt angepasste Strömungsführung zu erreichen.It has also been shown that - as will be explained in more detail below - a first flow path or a first group of flow paths on the one hand and a second flow path or a group of second flow paths on the other hand can also be interpreted differently with respect to their course in order With regard to their arrangement with respect to the lateral extent of the flow guide, to achieve a particularly preferred flow guidance.

Ganz allgemein sei angemerkt, dass hinsichtlich der Strömungsführung die wenigstens teilweise seitlichen Begrenzungsstrukturen derart sind, dass ein Strömungsqueraustausch nicht vollständig freigegeben ist. Mit anderen Worten hat es sich nach Feststellung gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung herausgestellt, dass eine durchgehend verlaufende seitliche Begrenzungsstruktur zwar möglich und sinnvoll ist jedoch keineswegs zwingend zum Erreichen des erfinderischen Konzepts. Vielmehr kann es sich als vorteilhaft zur Strömungsführung und auch aus fertigungstechnischen Gründen zweckmäßig erweisen, eine Begrenzungsstruktur derart vorzusehen, dass eine seitliche Begrenzung eines Strömungspfades durch die Begrenzungsstruktur nur teilweise, d.h. z.B. abschnittsweise, gegeben ist, während zwischen Abschnitten Öffnungen bestehen, die prinzipiell einen Strömungsqueraustausch ermöglichen.In general, it should be noted that with regard to the flow guidance, the at least partially lateral limiting structures are such that a flow cross-exchange is not completely released. In other words, it has been found according to this development of the invention that a continuous lateral boundary structure, although possible and useful, is by no means imperative for achieving the inventive concept. Rather, it can prove to be advantageous for flow guidance and also for production reasons expedient to provide a limiting structure such that a lateral boundary of a flow path through the limiting structure only partially, i. e.g. sections, is given while there are openings between sections, which in principle allow a flow cross-exchange.

Insbesondere kann der wenigstens eine Strömungspfad einen sich, vorzugsweise kontinuierlich verändernden Abstand der seitlichen Begrenzungsstrukturen aufweisen. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann ein variables Verhältnis von Kühlmitteleintrittsfläche zu Kühlmittelaustrittsfläche für einen Strömungspfad realisiert sein. Beispielsweise kann das Verhältnis einer Kühlmitteleintrittsfläche zu einer Kühlmittelaustrittsfläche größer als "1" sein - in diesem Fall handelt es sich dann um einen Strömungspfad, welcher in strömungsabwärtigen Bereichen eine vergleichsweise hohe Strömungsgeschwindigkeit und damit einen vergleichsweise hohen Druckverlust realisiert, so dass ein solcher Strömungspfad geeignet ist, eine Fluidströmung vergleichsweise gering zu gestalten. Grundsätzlich kann im Extremfall ein solcher Strömungspfad auch vollständig geblockt werden, beispielsweise durch eine den Strömungspfad extrem einengende Steganordnung oder dergleichen. Ein solcher oder ähnlicher, anschaulich und der Einfachheit halber als "Blockpfad" bezeichneter Strömungspfad eignet sich in bevorzugter Weise in Bereichen, an denen ein vergleichsweise geringerer Fluidbedarf, insbesondere Kühlmittelbedarf, besteht. Dies sind beispielsweise Bereiche auf oder in Nachbarschaft zu einer direkten Verbindung zwischen Fluideintritt und Fluidaustritt. Wie zuvor erläutert, liegt in diesen Bereich bei neutraler Ausführung einer Strömungsführung übermäßig viel Fluid, insbesondere Kühlmittel, vor, so dass eine Strömungsführung in solchen Bereichen durch die Anordnung eines "Blockpfades" derart beeinflusst werden kann, dass weniger Fluid im Vergleich zu einer neutralen Auslegung der Strömungsführung zugeführt wird.In particular, the at least one flow path may have a, preferably continuously changing distance of the lateral boundary structures. In a particularly preferred development, a variable ratio of coolant inlet surface to coolant outlet surface can be realized for a flow path. For example, the ratio of a coolant inlet surface to a coolant outlet surface may be greater than "1" - in this case, it is a flow path, which realizes a comparatively high flow velocity and thus a comparatively high pressure loss in downstream regions, so that such a flow path is suitable to make a fluid flow comparatively small. In principle, in the extreme case, such a flow path can also be completely blocked, for example by a flow path extremely narrowing web arrangement or the like. Such or similar, clearly and for the sake of simplicity referred to as "block path" flow path is suitable in a preferred manner in areas where a comparatively lower fluid requirement, in particular coolant requirement exists. These are, for example, areas on or in the vicinity of a direct connection between fluid inlet and fluid outlet. As previously explained, in the neutral design of a flow guide, there is an excessive amount of fluid, in particular coolant, such that flow guidance in such regions can be influenced by the arrangement of a "block path" such that less fluid compared to a neutral design the flow guide is supplied.

In einer umgekehrten Situation kann ein stromaufwärtiger Querschnitt geringer als ein stromabwärtiger Querschnitt des Strömungspfades vorliegen. Ein solcher Strömungspfad ist demgemäß dahingehend ausgelegt, dass er einen vergleichsweise geringeren Druckverlust im Vergleich zu einem gedachten Strömungspfad mit im Wesentlichen gleich beabstandeten Begrenzungsstrukturen, d.h. einer neutralen Strömungspfadauslegung, erzeugt. Ein solcher Strömungspfad ist somit dazu geeignet, im Vergleich zu einer neutralen Strömungsführungsauslegung vergleichsweise mehr Fluid, insbesondere Kühlmittel, zu führen. Ein solcher Strömungspfad wird anschaulich und der Einfachheit halber als "Saugpfad" bezeichnet. Die Anordnung eines Saugpfades hat sich als besonders vorteilhaft in Bereichen eines Wärmetauschers erwiesen, die vergleichsweise weit entfernt von einer direkten Verbindung zwischen einem Fluideintritt und einem Fluidaustritt liegen.In an opposite situation, an upstream cross section may be less than a downstream cross section of the flow path. Such a flow path is accordingly designed to have a comparatively lower pressure loss compared to an imaginary flow path with substantially equally spaced boundary structures, i. a neutral flow path design. Such a flow path is thus suitable for carrying comparatively more fluid, in particular coolant, in comparison to a neutral flow guidance design. Such a flow path is clearly and for the sake of simplicity referred to as "suction path". The arrangement of a suction path has proven to be particularly advantageous in areas of a heat exchanger, which are comparatively far away from a direct connection between a fluid inlet and a fluid outlet.

Insgesamt sieht eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung bei einem Strömungsleitelement eine Mehrzahl von Strömungspfaden vor, wobei insbesondere ein erster und ein zweiter Strömungspfad vorgesehen ist, wobei von einer strömungsaufwärtigen ersten Stelle zu einer strömungsabwärtigen zweiten Stelle entlang der Hauptströmungslängsrichtung der erste Strömungspfad länger als der zweite Strömungspfad ist. Die Erfindung hat erkannt, dass solche Strömungspfade unterschiedliche Druckverluste aufgrund ihrer unterschiedlichen Länge aufweisen und somit ein unterschiedlicher Bedarf an zweitem Fluid in solchen Strömungspfaden bewirkt werden kann.Overall, a particularly preferred development of the invention provides for a flow guide a plurality of flow paths, wherein in particular a first and a second flow path is provided, wherein from an upstream first point to a downstream second location along the main flow longitudinal direction of the first flow path longer than the second flow path is. The invention has recognized that such flow paths due to different pressure losses have different lengths and thus a different need for second fluid can be effected in such flow paths.

Insbesondere kann ein erster Strömungspfad einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand der seitlichen Begrenzungsstrukturen und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand der seitlichen Begrenzungsstrukturen aufweisen, wobei der erste Abstand geringer als der zweite Abstand ist. Dabei handelt es sich um einen zuvor erläuterten Blockpfad.In particular, a first flow path may have an upstream first distance of the lateral boundary structures and a downstream second distance of the lateral boundary structures, wherein the first distance is less than the second distance. This is a previously discussed block path.

Insbesondere kann ein zweiter Strömungspfad einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand der seitlichen Begrenzungsstrukturen und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand der seitlichen Begrenzungsstrukturen aufweisen, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist. Bei einem solchen Strömungspfad handelt es sich um einen zuvor erläuterten Saugpfad.In particular, a second flow path may have an upstream first distance of the lateral boundary structures and a downstream second distance of the lateral boundary structures, wherein the first distance is greater than the second distance. Such a flow path is a previously discussed suction path.

Vorzugsweise ist das Abstandsverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Abstand bei einem "Blockpfad" höher als bei einem "Saugpfad".Preferably, the distance ratio between the first and the second distance is higher in a "block path" than in a "suction path".

Vorteilhaft ist der zweite Strömungspfad im Wesentlichen in Hauptströmungslängsrichtung verlaufend angeordnet. Besonders vorteilhaft kann der zweite Strömungspfad vergleichsweise direkt, insbesondere längs erstreckt oder diametral zur flächigen Grundebene des Strömungsleitelements von einem Fluideintritt zu einem Fluidaustritt hin orientiert verlaufen. Vorzugsweise weist er praktisch kaum oder nur schwach quer verlaufende Bereiche auf. Ein zweiter Strömungspfad oder eine Gruppe von zweiten Strömungspfaden weist somit vorteilhaft praktisch nur (einen oder mehrere) im Wesentlichen in Hauptströmungslängsrichtung verlaufende Längsbereiche auf und praktisch keinen Querbereich.Advantageously, the second flow path is arranged to extend substantially in the main flow longitudinal direction. Particularly advantageously, the second flow path can extend comparatively directly, in particular longitudinally, or run in a diametrically oriented manner relative to the flat ground plane of the flow guidance element, from a fluid inlet to a fluid outlet. Preferably, it has virtually no or only slightly transverse regions. A second flow path or a group of second flow paths thus advantageously has practically only (one or more) longitudinal regions extending essentially in the main flow longitudinal direction and virtually no transverse region.

Besonders vorzugsweise kann der erste Strömungspfad wenigstens bereichsweise quer zur Hauptströmungslängsrichtung verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass der erste Strömungspfad zusätzlich geeignet ist - dies bei vergleichsweise herabgesetztem Druckverlust - Bereiche eines Wärmetauschers mit Fluid, insbesondere Kühlmittel zu versorgen, die in Anbetracht einer zu erwartenden Wärmestromdichte vergleichsweise zu wenig Kühlmittel im Falle einer neutralen Auslegung aufweisen. Dies betrifft insbesondere Bereiche eines Fluideintritts und/oder eines Fluidaustritts. Beispielsweise kann der erste Strömungspfad vergleichsweise indirekt, insbesondere umfangsnah zur flächigen Grundebene, von einem Fluideintritt zu einem Fluidaustritt hin orientiert verlaufen. Ein erster Strömungspfad oder eine Gruppe von ersten Strömungspfaden weist somit vorteilhaft - insbesondere außer einem oder mehreren Längsbereichen - auch wenigstens einen im Wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Querbereich auf.Particularly preferably, the first flow path may extend at least regionally transverse to the main flow longitudinal direction. This has the advantage that the first flow path is additionally suitable - this at comparatively Reduced pressure drop - areas of a heat exchanger with fluid, in particular to supply coolant, which have in view of an expected heat flow density comparatively insufficient coolant in the case of a neutral design. This concerns in particular areas of a fluid inlet and / or a fluid outlet. For example, the first flow path may be oriented comparatively indirectly, in particular circumferentially close to the planar ground plane, from a fluid inlet to a fluid outlet. A first flow path or a group of first flow paths thus advantageously has-in particular, apart from one or more longitudinal regions-also at least one transverse region extending essentially transversely to the main flow direction.

Eine Hauptströmungsrichtung ist - wie oben erläutert - im Wesentlichen durch die Richtung zwischen Fluideintritt und Fluidaustritt am Strömungselement festgelegt.As explained above, a main flow direction is essentially defined by the direction between the fluid inlet and the fluid outlet on the flow element.

Insgesamt sieht die Weiterbildung der Erfindung vor, dass der erste Strömungspfad ausgelegt ist, einen erhöhten Fluiddurchsatz zu führen - dies im Vergleich zu einem ersten Strömungspfad in einer ansonst gleichen gedachten Strömungspfadanordnung, die einen ersten und zweiten Strömungspfad mit im Wesentlichen gleich beabstandeten Begrenzungsstrukturen aufweist. Umgekehrt gilt dies für den zweiten Strömungspfad. Mit anderen Worten, das Strömungsleitelement ist so gestaltet, dass in Strömungspfaden, bei denen aufgrund der zu erwartenden Wärmestromdichten vergleichsweise viel zweites Fluid benötigt wird - hier als erster Strömungspfad bezeichnet - ein niedriger Druckverlust erzeugt wird, während in Strömungspfaden, in denen vergleichsweise wenig Kühlmittel in Anbetracht der zu erwartenden Wärmestromdichten benötigt wird - hier als zweiter Strömungspfad bezeichnet - ein vergleichsweise höherer Druckverlust erzeugt wird.Overall, the development of the invention provides that the first flow path is designed to carry an increased fluid flow rate - compared to a first flow path in an otherwise identical imaginary flow path arrangement having a first and second flow path with substantially equally spaced boundary structures. Conversely, this applies to the second flow path. In other words, the flow guide is designed so that in flow paths, in which due to the expected heat flow densities comparatively much second fluid is required - referred to here as the first flow path - a low pressure loss is generated, while in flow paths in which comparatively little coolant in Considering the expected heat flow densities is needed - here referred to as the second flow path - a comparatively higher pressure loss is generated.

Zusätzlich zu den erläuterten Maßnahmen hinsichtlich eines Strömungspfadquerschnitts können - insbesondere bei zweiten Strömungspfaden - Verblockungsmaßnahmen oder weitere andere oder ähnliche allgemein drosselnde Strömungsleitmaßnahmen vorgesehen sein. Eine Verblockung kann beispielsweise unter Einbringen poröser Medien, von Lochblechen oder dergleichen realisiert werden. Als Strömungsleitelement können auch Prägungen, Sicken oder Ausstanzungen vorgesehen werden. Eine Begrenzungsstruktur kann insbesondere als Rippe oder Steg ausgeführt werden. Insbesondere bei ersten Strömungspfaden können strömungsleitungsfördernde Maßnahmen zusätzlich vorgesehen sein. So können, insbesondere in Eckbereichen des Strömungsleitelements, auf der Grundebene Umlenkbleche angebracht werden, um eine Strömung besser führen zu können.In addition to the described measures with regard to a flow path cross-section, blocking measures or further other or similar generally throttling flow-guiding measures can be provided, in particular in the case of second flow paths. A blockage can be realized for example by introducing porous media, perforated plates or the like. As a flow guide also embossments, beads or punched can be provided. A delimiting structure can in particular be designed as a rib or web. Particularly in the case of first flow paths, flow line-promoting measures can be additionally provided. Thus, in particular in corner regions of the flow-guiding element, deflecting plates can be arranged on the ground plane in order to better conduct a flow.

Darüber hinaus hat es sich im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, dass ein sich von Strömungspfad zu Strömungspfad änderndes Verhältnis von Abständen (Querschnitten) der Begrenzungsstrukturen, und/oder ein sich änderndes Verhältnis eines stromabwärtigen Abstandes (Querschnitts) der Begrenzungsstrukturen zu einem stromaufwärtigen Abstand (Querschnitt) der Begrenzungsstrukturen, vorgesehen ist. Insbesondere kann ein solches variables Verhältnis der Querschnitte von Strömungspfad zu Strömungspfad abnehmen und/oder in einer Richtung ausgehend von einer Fluideintrittsstelle zu einer Fluidaustrittsstelle. Mit anderen Worten, das Verhältnis nimmt - insbesondere für zweite Strömungspfade - vorteilhaft ab bzw. nimmt - insbesondere für erste Strömungspfade - vorteilhaft zu, je weiter ein Strömungspfad von einer direkten Verbindung zwischen dem Kühlmitteleintritt und dem Kühlmittelaustritt entfernt ist. Dies gilt vorteilhaft für sich entlang einer Längserstreckung direkt gegenüberliegenden Fluideintritt und -austritt, als auch für sich entlang einer Diagonalen der Grundebene gegenüberliegenden Kühlmittelein- undaustritte.Moreover, within the scope of a particularly preferred development of the invention, it has proven to be advantageous for a ratio of distances (cross sections) of the delimiting structures, and / or a changing ratio of a downstream distance (cross section) of the delimiting structures, to change from flow path to flow path an upstream distance (cross section) of the boundary structures, is provided. In particular, such variable ratio of cross-sections from flow path to flow path may decrease and / or in a direction from a fluid entry point to a fluid exit point. In other words, the ratio decreases advantageously, in particular for second flow paths, or increases advantageously, in particular for first flow paths, the farther a flow path is away from a direct connection between the coolant inlet and the coolant outlet. This is advantageous for directly opposite fluid inlet and outlet along a longitudinal extent, as well as opposite to a diagonal of the ground plane Kühlmittelein- and exits.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung hat das Strömungsleitelement insbesondere einen ersten und einen zweiten Teil, wobei der erste und zweite Teil mit im Wesentlichen spiegelsymmetrisch verlaufenden Begrenzungsstrukturen versehen ist.According to a further development, the flow-guiding element has, in particular, a first and a second part, the first and second part being provided with limiting structures extending essentially mirror-symmetrically.

Das Konzept der im Folgenden aufgeführten und im Einzelnen den weiteren Unteransprüchen 16 bis 25 zu entnehmenden besonders bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung ergibt sich aus einer Optimierungsrechnung für ein Strömungsleitelement, insbesondere Kühlmittel-Leitblech, die in der Detailbeschreibung der Fig. 5 bis Fig. 8 grundsätzlich erläutert ist:The concept of the listed below and in detail the further subclaims 16 to 25 particularly preferred developments The invention results from an optimization calculation for a flow guide, in particular coolant guide plate, which in the detailed description of Fig. 5 to Fig. 8 basically explained:

Daraus ergibt sich, dass in einer besonders vorteilhaften Ausführung das Strömungsleitelement allgemein einen ersten Teil und einen zweiten Teil ausweisen kann, welche sich strukturell deutlich von einem weiter unten aufgeführten Mittenteil unterscheiden. Dabei sollte der erste Teil dem Fluideintritt zugeordnet sein und der zweite Teil dem Fluidaustritt zugeordnet sein, d.h. insbesondere dem Fluideintritt bzw. Fluidaustritt unmittelbar benachbart sein. Insbesondere ist dazu vorgesehen, dass sich die Anzahl von Strömungspfaden in Hauptströmungslängsrichtung jeweils wenigstens bis zu einer longitudinalen Pfadlänge Lpfad innerhalb des ersten Teils und/oder zweiten Teils erstrecken. Es hat sich als besonders zweckmäßig zur Festlegung einer Pfadlänge erwiesen, dass die Pfadlänge LPfad wenigstens eines Strömungspfades - vorzugsweise aller Strömungspfade - größer ist als eine laterale Erstreckung ΔyEA zwischen zwei äußeren, seitlichen Begrenzungsstrukturen der Strömungsführung. Mit anderen Worten sollte eine Pfadlänge LPfad im Wesentlichen länger sein als die Breite des Strömungsleitelementes. Es hat sich gezeigt, dass sich unter dieser Voraussetzung eine geeignet vorteilhafte Ausrichtung der Strömung in longitudinaler Richtung des Strömungsleitelementes bereits erreichen lässt - dies auch unter der Voraussetzung, dass die seitlichen Begrenzungsstrukturen einen Strömungspfad nur teilweise begrenzen. Insbesondere ist dazu vorteilhaft vorgesehen, dass eine Pfadlänge wenigstens diejenige Länge eines Strömungspfades ist, entlang welcher der Strömungspfad ununterbrochen von den ihm zugeordneten seitlichen Begrenzungsstrukturen begrenzt ist.It follows that, in a particularly advantageous embodiment, the flow guide element can generally identify a first part and a second part, which differ structurally clearly from a center part listed below. In this case, the first part should be assigned to the fluid inlet and the second part should be assigned to the fluid outlet, ie in particular be directly adjacent to the fluid inlet or fluid outlet. In particular, it is provided that the number of flow paths in the main flow longitudinal direction each extend at least to a longitudinal path length L path within the first part and / or second part. It has proven to be particularly expedient for determining a path length that the path length L path of at least one flow path - preferably of all flow paths - is greater than a lateral extent Δy EA between two outer, lateral boundary structures of the flow guide. In other words, a path length L path should be substantially longer than the width of the flow guide. It has been found that, under this condition, a suitably advantageous orientation of the flow in the longitudinal direction of the flow-guiding element can already be achieved - this also on condition that the lateral limiting structures only partially limit a flow path. In particular, it is advantageously provided for this purpose that a path length is at least that length of a flow path along which the flow path is bounded uninterruptedly by the lateral limiting structures assigned to it.

Unter Berücksichtigung der oben angesprochenen Optimierungsrechnung für ein Strömungsleitelement gemäß der besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung lassen sich im Rahmen der Optimierungsrechnung erkannte vorteilhafte Parameter für die Auslegung der Begrenzungsstrukturen quantitativ angeben, die in den weiteren Unteransprüchen 21 bis 24 näher beansprucht und im Folgenden beschrieben sind - vorteilhafte Ausführungsformen dazu sind in den Fig. 5 bis Fig. 8 erläutert.Taking into account the above-mentioned optimization calculation for a flow guide element according to the particularly preferred development of the invention, advantageous parameters identified for the optimization calculation can be given quantitatively for the design of the delimiting structures which are claimed in more detail in the further subclaims 21 to 24 and are described below - advantageous embodiments thereof are in the Fig. 5 to Fig. 8 explained.

Insbesondere ist vorgesehen, dass bei wenigstens einem ersten Strömungspfad der erste Abstand und der zweite Abstand der ihm zugeordneten seitlichen Begrenzungsstrukturen derart ist, dass eine Relativgeschwindigkeit vrel in dem wenigstens einen ersten Strömungspfad größer als eins ist. Vorzugsweise sollte eine Relativgeschwindigkeit vrel - gemäß Formel (3) - größer als 1,1, vorzugsweise größer als 1,15 sein. Als besonders bevorzugt hat sich erwiesen, dass bei dem einer äußeren, seitlichen Begrenzungsstruktur am nächsten liegenden und diesen zunächst benachbarten ersten Strömungspfad der erste Abstand und der zweite Abstand der ihm zugeordneten seitlichen Begrenzungsstrukturen derart ist, dass eine Relativgeschwindigkeit vrel - gemäß Formel (3) - in beiden ersten Strömungspfaden größer als 1,12 ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bereits dieser Betrag einer Relativgeschwindigkeit ausreichend eine die laterale Erstreckung bevorzugende Wärmeabfuhr unterstützt.In particular, it is provided that, in the case of at least one first flow path, the first distance and the second distance of the lateral limiting structures assigned to it are such that a relative velocity v rel in the at least one first flow path is greater than one. Preferably, a relative velocity v rel - according to formula (3) - should be greater than 1.1, preferably greater than 1.15. It has proven to be particularly preferable for the first distance and the second distance of the lateral limiting structures assigned to it to be closest to an outer, lateral boundary structure and initially adjacent thereto, such that a relative velocity v rel - according to formula (3) - Is greater than 1.12 in both first flow paths. Surprisingly, it has been shown that even this amount of a relative speed sufficiently supports a heat dissipation which prefers the lateral extent.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Optimierungsrechnung hat sich ergeben, dass insbesondere ein Breitenverhältnis eines Abstandes bQ in einem Querbereich zu einem Abstand bL in einem Längsbereich - gemäß Formel (4) - für wenigstens einen der ersten Strömungspfade geringer ist als ein Breitenverhältnis eines Abstandes bQ in einem Querbereich zu einem Abstand bL in einem Längsbereich für wenigstens einen der zweiten Strömungspfade - gemäß Formel (4). Es hat sich dazu insbesondere als besonders vorteilhaft erwiesen, dass - gemäß Formel (5) - ein Verhältnis der Breiten der Formel (5) folgt, wobei n eine Pfadnummer spezifiziert, die zur zweiten Gruppe der Pfade gehört. Dabei sollte zweckmäßigerweise die Konstante c größer sein als 2, insbesondere größer als 5, vorzugsweise größer als 10.According to a second aspect of the optimization calculation, it has been found that in particular a width ratio of a distance b Q in a transverse region to a distance b L in a longitudinal region - according to formula (4) - is less than a width ratio of a distance b for at least one of the first flow paths Q in a transverse region to a distance b L in a longitudinal region for at least one of the second flow paths - according to formula (4). In particular, it has proved to be particularly advantageous that - according to formula (5) - a ratio of the widths of the formula (5) follows, where n specifies a path number belonging to the second group of paths. Expediently, the constant c should be greater than 2, in particular greater than 5, preferably greater than 10.

Gemäß einem dritten Aspekt der Optimierungsrechnung hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, einen der zweiten Strömungspfade, vorzugsweise wenigstens der einen Fluideintritt oder Fluidaustritt am nächsten angeordnete zweite Strömungspfad, insbesondere den Strömungspfad mit der höchsten Nummer, zu drosseln. Dazu kann dieser Strömungspfad der zweiten Gruppe von Strömungspfaden, insbesondere derjenige mit der höchsten Nummer, wenigstens teilweise verblockt sein. Insbesondere für den vorgenannten oder die diesen unmittelbar benachbarten Strömungspfade der zweiten Gruppe gilt vorzugsweise, dass ein Breitenverhältnis eines Abstandes bQ in einem Querbereich zu einem Abstand bL in einem Längsbereich gegen Unendlich geht - mit anderen Worten der Abstand bL in einem Längsbereich geht gegen 0. Praktisch heißt dies, dass das genannte Breitenverhältnis - gemäß Formel (4) - für wenigstens einen der zweiten Strömungspfade, vorzugsweise wenigstens der einen Fluideintritt oder Fluidaustritt am nächsten angeordnete zweite Strömungspfad besonders groß wird, vorzugsweise oberhalb von 10 liegt, insbesondere oberhalb von 100 liegt, insbesondere oberhalb von 1000 liegt.According to a third aspect of the optimization calculation, it has been shown that it is particularly advantageous for one of the second flow paths, preferably at least one fluid inlet or outlet, to be arranged next to the second flow path, in particular the flow path the highest number, to throttle. For this purpose, this flow path of the second group of flow paths, in particular that with the highest number, at least partially blocked. In particular for the above-mentioned or directly adjacent flow paths of the second group, it is preferable that a width ratio of a distance b Q in a transverse range to a distance b L in a longitudinal range approaches infinity - in other words, the distance b L in a longitudinal range approaches 0. Practically this means that the said width ratio - according to formula (4) - for at least one of the second fluid paths, preferably at least one fluid inlet or fluid outlet nearest second flow path is particularly large, preferably above 10, in particular above 100 is, in particular above 1000 lies.

Wie oben erläutert, gilt diese im Rahmen der oben genannten Optimierungsrechnung erkannte quantitative Spezifizierung von Relativgeschwindigkeiten vrel, Breitenverhältnissen bQ/bL und Drosselparametern insbesondere für die ersten Strömungspfade - in den Ausführungsformen insbesondere Strömungspfade P1, P2 - und zweiten Strömungspfade - in den Ausführungsformen insbesondere Strömungspfade P5, P6, P7 - die in einem ersten/zweiten Teil, d.h. dem Fluideintritt/Fluidaustritt zunächst umgebenden Bereich, des Strömungsleitelementes angeordnet sind.As explained above, this quantitative specification of relative velocities v rel, width ratios b Q / b L and throttle parameters, which is recognized in the abovementioned optimization calculation, applies in particular to the first flow paths-in the embodiments in particular flow paths P1, P2-and second flow paths-in the embodiments in particular flow paths P5, P6, P7 - which in a first / second part, ie the fluid inlet / fluid outlet first surrounding area, the flow guide are arranged.

Vorzugsweise ist zwischen dem oben genannten ersten und zweiten Teil ein Mittenteil angeordnet. Insbesondere kann das Mittenteil wellenförmig aus der Grundebene ausgebildete Streifen aufweisen, die in Hauptströmungslängsrichtung in Reihen hintereinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind benachbarte Reihen quer zur Hauptströmungslängsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet. Insbesondere sind jeweils Hinterkanten und Vorderkanten vorgesehen, welche Durchtrittsöffnung in Hauptströmungslängsrichtung begrenzen. Ein solcher, vorteilhaft als Turbulenzbereich ausgelegter Mittenteil kann somit in besonders bevorzugter Weise die im Zusammenhang mit einem Turbulenzblech beschriebenen Turbulenzstrukturen, wie sie in der Anmeldung der Anmelderin mit dem anmelderseitigen Aktenzeichen 05 B 186 beschrieben sind, welche hiermit durch Zitat in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen ist.Preferably, a middle part is arranged between the above-mentioned first and second part. In particular, the middle part can have undulating strips formed from the ground plane, which are arranged in rows in the main flow longitudinal direction. Preferably, adjacent rows are arranged offset from each other transversely to the main flow longitudinal direction. In particular, in each case trailing edges and leading edges are provided, which limit the passage opening in the main flow longitudinal direction. Such, advantageously designed as turbulence middle part can thus in a particularly preferred manner described in connection with a turbulence sheet turbulence structures, as described in the applicant's application with the applicant-side file reference 05 B 186, which is hereby incorporated by reference into the disclosure of the present application.

Hinsichtlich des Wärmetauschers führt die Erfindung auf einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art, der aufweist:

  • einen in einem Gehäuse angeordneten Block zur voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des ersten Fluids und des zweiten Fluids entlang einer Hauptströmungslängsrichtung von einem Fluideintritt zu einem Fluidaustritt, wobei zu einer den Wärmetausch beeinflussenden Strömungsführung eines der Fluids, insbesondere des zweiten Fluids, ein Strömungsleitelement gemäß dem Konzept der Erfindung vorgesehen ist.
With regard to the heat exchanger, the invention leads to a heat exchanger of the type mentioned, which has:
  • a block arranged in a housing for the separate and heat exchanging guidance of the first fluid and the second fluid along a main flow longitudinal direction from a fluid inlet to a fluid outlet, wherein a fluid flow element influencing the heat exchange of one of the fluids, in particular of the second fluid, according to the concept the invention is provided.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Wärmetauschers sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung, so gesehen sichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Advantageous developments of the heat exchanger can be found in the dependent claims and specify in particular advantageous ways to realize the above-mentioned concept within the scope of the task, as seen visibly further advantages.

Insbesondere kann das erste Fluid zur Abgabe von Wärme an das zweite Fluid vorgesehen sein. Insbesondere kann das erste Fluid eine Ladeluft oder ein Abgas und/oder das zweite Fluid ein Kühlmittel sein. In besonders bevorzugter Weise kann das Strömungsleitelement in einem Strömungskanal des Blockes und/oder zwischen Strömungskanälen im Gehäuse angeordnet sein. Mit anderen Worten, das Strömungsleitelement gemäß dem Konzept der Erfindung ist grundsätzlich ausgelegt zur Wärmetausch-beeinflussenden Strömungsführung eines ersten Fluids als auch eines zweiten Fluids, wobei naturgemäß bevorzugt ist, dass das Strömungsleitelement zur Strömungsbeeinflussung des zweiten Fluids, vorzugsweise in Form eines Kühlmittels, vorgesehen ist. Zusätzlich und gegebenenfalls alternativ kann in einer abgewandelten Weiterbildung das Strömungsleitelement auch zur Strömungsbeeinflussung des ersten Fluids, vorzugsweise eines Abgases und/oder einer Ladeluft vorgesehen sein. Demgemäß hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Strömungsleitelement je nach Bedarf und Zweck in einem Strömungskanal des Blockes und/oder zwischen Strömungskanälen im Gehäuse anzuordnen, je nachdem, wie ein erstes und/oder zweites Fluid im Wärmetauscher geführt ist.In particular, the first fluid may be provided for the delivery of heat to the second fluid. In particular, the first fluid may be a charge air or an exhaust gas and / or the second fluid may be a coolant. In a particularly preferred manner, the flow-guiding element can be arranged in a flow channel of the block and / or between flow channels in the housing. In other words, the flow guide according to the concept of the invention is basically designed for heat exchange-influencing flow guidance of a first fluid as well as a second fluid, wherein it is naturally preferred that the flow guide to flow influencing the second fluid, preferably in the form of a coolant, is provided , Additionally and optionally alternatively, in a modified development, the flow-guiding element can also be provided for influencing the flow of the first fluid, preferably an exhaust gas and / or a charge air. Accordingly, it has proved to be advantageous to arrange the flow guide as needed and purpose in a flow channel of the block and / or between flow channels in the housing, depending on how a first and / or second fluid is guided in the heat exchanger.

In einer besonders bevorzugten ersten Variante der Weiterbildung kann ein Strömungskanal in Form von zwei miteinander verbundenen flächigen, insbesondere weitgehend flachen oder gewölbten Platten gebildet sein. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass das Strömungsleitelement zwischen den Platten angeordnet ist. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass Platten und Strömungsleitelement einen vorgefertigten zweiten Strömungskanal zur Leitung des zweiten Fluids bilden.In a particularly preferred first variant of the development, a flow channel in the form of two interconnected flat, in particular largely flat or curved plates may be formed. It has proved to be particularly advantageous that the flow guide is arranged between the plates. In particular, it has proved to be advantageous for the plates and the flow guide element to form a prefabricated second flow channel for conducting the second fluid.

Gemäß einer zweiten, ebenfalls bevorzugten Variante der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Strömungskanal in Form eines Rohres auszubilden, und das Strömungsleitelement zwischen den Strömungskanälen anzuordnen, insbesondere zwischen zwei Reihenanordnungen von Rohren, zur Leitung des zweiten Fluids.According to a second, likewise preferred variant of the invention, it has proved to be advantageous to form a flow channel in the form of a tube, and to arrange the flow guide between the flow channels, in particular between two rows of tubes, for the conduction of the second fluid.

Ein Wärmetauscher ist bevorzugt in Form eines Abgaswärmetauschers und/oder eines Ladeluftwärmetauschers ausgebildet.A heat exchanger is preferably designed in the form of an exhaust gas heat exchanger and / or a charge air heat exchanger.

Während sich die Erfindung als besonders nützlich zur Verwendung des Strömungsleitelements zur Führung eines zweiten Fluids, insbesondere Kühlmittels, erweist und in diesem Sinne zu verstehen ist und während die Erfindung im Folgenden im Detail anhand von Beispielen betreffend ein Strömungsleitelement zur Strömungsbeeinflussung eines Kühlmittels beschrieben ist, so sollte dennoch klar sein, dass das hier beschriebene Konzept, wie beansprucht, ebenfalls nützlich im Rahmen von anderen Anwendungen ist, welche außerhalb einer Strömungsbeeinflussung für ein Kühlmittel im engeren Sinne liegen. Beispielsweise könnte das vorgestellte Konzept, wie oben bereits teilweise erläutert, ebenso Anwendung finden für die Strömungsbeeinflussung eines ersten Fluids, insbesondere eines Heißfluids, beispielsweise eines Abgases und/oder einer Ladeluft. Weitere Beispiele betreffen den Einsatz des Strömungsleitelements beispielsweise in einem Ölkühler oder Kältemittelkühler oder Kältemittelkondensator - neben einer Strömungsleitfunktion für ein Kühlmittel kann ein Strömungsleitelement gemäß dem Konzept der Erfindung auch zur Strömungsleitung für ein Öl oder das Kältemittel in zweckmäßiger Weise vorgesehen sein. Das Strömungsleitelement kann bei Wärmetausehern und Strömungskanälen in vielfältiger Form eingesetzt werden. Platten- oder Scheibenkanäle oder Kanäle in oder außerhalb von Rohren sind beispielhaft aufgeführt.While the invention is particularly useful for the use of the flow guide for guiding a second fluid, in particular coolant proves and is to be understood in this sense and while the invention is described below in detail with reference to examples of a flow guide for influencing the flow of a coolant, so It should be understood, however, that the concept described herein, as claimed, is also useful in the context of other applications that are outside of the flow control for a coolant in the strict sense. For example, the concept presented above, as already partially explained above, could also be used for influencing the flow of a first fluid, in particular a hot fluid, for example an exhaust gas and / or a charge air. Further examples relate to the use of the flow guide, for example in an oil cooler or refrigerant radiator or refrigerant condenser - in addition to one Flow control function for a coolant, a flow guide according to the concept of the invention may also be provided for the flow line for an oil or the refrigerant in an expedient manner. The flow guide can be used in Wärmetausehern and flow channels in a variety of forms. Plate or disc channels or channels in or outside of tubes are exemplified.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehre wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.Embodiments of the invention will now be described below with reference to the drawing. This is not necessarily to scale the embodiments, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematized and / or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings directly recognizable from the drawing reference is made to the relevant prior art. It should be noted that various modifications and changes may be made in the form and detail of an embodiment without departing from the general idea of the invention. The disclosed in the description, in the drawing and in the claims features of the invention may be essential both individually and in any combination for the development of the invention. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawings and / or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiment shown and described below or limited to an article that would be limited in comparison with the subject matter claimed in the claims. For the given design ranges, values within the stated limits should also be disclosed as limit values and be arbitrarily usable and claimable.

Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:

Fig. 1
eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß dem Konzept der Erfindung in Form eines Plattenwärmetauschers;
Fig. 2
eine Explosionsdarstellung eines Strömungskanals bei einem Plattenwärmetauscher der Fig. 1, welcher Strömungskanal in Form von zwei miteinander verbundenen Flächen plattengebildet ist, die im Zwischenraum ein Strömungsleitelement aufnehmen zur Strömungsführung eines Kühlmittels;
Fig. 3
eine Explosionsdarstellung der Ausführungsform eines anderen Wärmetauschers mit einem Doppelströmungskanal oder einer Mehrzahl von Strömungskanälen ähnlich dem in Fig. 2;
Fig. 4
eine schematische Ansicht einer Wärmestrombedarf-Simulation unter Berücksichtigung eines bestimmten Wärmeeintrags in einen Kühlmittelkanal bei einem Wärmetauscher der Fig. 1 bis Fig. 3;
Fig. 5
eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Strömungsleitelements, wie es zur Einbringung in einen Strömungskanal-beispielsweise gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 - vorgesehen ist;
Fig. 6
eine Darstellung der Kühlmittelverteilung in einem ersten Teil des Strömungsleitelements in Nachbarschaft zu einem Kühlmitteleintritt der Fig. 5;
Fig. 7
eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform des ersten Teils eines Strömungsleitelements ähnlich dem in Fig. 6;
Fig. 8
eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines ersten Teils eines Strömungsleitelements ähnlich dem in Fig. 6.
In detail, the drawing shows in:
Fig. 1
a particularly preferred embodiment of a heat exchanger according to the concept of the invention in the form of a plate heat exchanger;
Fig. 2
an exploded view of a flow channel in a plate heat exchanger of Fig. 1 which flow channel is plate-shaped in the form of two interconnected surfaces, which receive in the intermediate space a flow guide for guiding the flow of a coolant;
Fig. 3
an exploded view of the embodiment of another heat exchanger with a double flow channel or a plurality of flow channels similar to that in Fig. 2 ;
Fig. 4
a schematic view of a heat flow demand simulation taking into account a specific heat input into a coolant channel in a heat exchanger of Fig. 1 to Fig. 3 ;
Fig. 5
a particularly preferred embodiment of a flow guide, as for introduction into a flow channel-for example according to Fig. 2 or Fig. 3 - is provided;
Fig. 6
a representation of the coolant distribution in a first part of the flow guide in the vicinity of a coolant inlet of Fig. 5 ;
Fig. 7
a schematic representation of a modified embodiment of the first part of a flow guide similar to that in Fig. 6 ;
Fig. 8
a further modified embodiment of a first part of a flow guide similar to that in Fig. 6 ,

Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher 10 gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines sogenannten "Scheibenwärmetauschers". Der Wärmetauscher 10 weist einen in einem Gehäuse 11 angeordneten Block 13 zur voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des ersten Fluids 1 in Form eines Abgases und des zweiten Fluids 2.1 und 2.2 in Form eines Kühlmittels entlang einer Hauptströmungslängsrichtung 3 von einer Fluideintrittsöffnung 5.1, 6.1 zu einer Fluidaustrittsöffnung 5.2, 6.2 auf. Vorliegend ist der Wärmetauscher 10 in Form eines zweistufigen Wärmetauschers mit einer Hochtemperaturstufe 10.1 und einer Niedertemperaturstufe 10.2 versehen, wobei entsprechend die Hochtemperaturstufe 10.1 zur Kühlung mit einem Hochtemperaturkühlmittel 2.1 über eine Fluideintrittsöffnung 5.1 und eine Fluidaustrittsöffnung 5.2 beströmt wird und die Niedertemperaturstufe 10.2 mit einem Niedertemperaturkühlmittel 2.2 über eine Fluideintrittsöffnung 6.1 und eine Fluidaustrittsöffnung 6.2 beströmt wird. Als Kühlmittel ist vorliegend ein wasserbasiertes Kühlmittel vorgesehen, wobei die Temperatur des Hochtemperaturkühlmittels 2.1 über der des Niedertemperaturkühlmittels 2.2 liegt. Fig. 1 shows a heat exchanger 10 according to a particularly preferred embodiment of the invention in the form of a so-called "disc heat exchanger". The heat exchanger 10 has a housing 11 in a arranged block 13 for the separate and heat exchanging guidance of the first fluid 1 in the form of an exhaust gas and the second fluid 2.1 and 2.2 in the form of a coolant along a main flow longitudinal direction 3 from a fluid inlet opening 5.1, 6.1 to a fluid outlet opening 5.2, 6.2. In the present case, the heat exchanger 10 is provided in the form of a two-stage heat exchanger with a high-temperature stage 10.1 and a low-temperature stage 10.2, wherein correspondingly the high-temperature stage 10.1 is flown for cooling with a high-temperature coolant 2.1 via a fluid inlet opening 5.1 and a fluid outlet opening 5.2 and the low-temperature stage 10.2 with a low-temperature coolant 2.2 on a fluid inlet opening 6.1 and a fluid outlet opening 6.2 is flowed. As the coolant, a water-based coolant is presently provided, wherein the temperature of the high-temperature coolant 2.1 is above that of the low-temperature coolant 2.2.

Der Block 13 des Scheibenwärmetauschers weist eine Anzahl von mit Kühlmittel 2.1, 2.2 durchströmbare Strömungskanäle 20 auf, welche in Fig. 2 und Fig. 3 am Beispiel eines im Explosionsdarstellung dargestellten einstufigen Wärmetauschers 10' beispielhaft dargestellt sind. Ein Strömungskanal 20 ist vorliegend in Form von zwei miteinander verbundenen flächigen Platten 21.1, 21.2 gebildet, so dass dem Kühlmittel ein Zwischenraum 23 zur Durchströmung zur Verfügung steht. Gemäß Fig. 3 kann ein abgewandelter Strömungskanal 20' auch mittels drei Platten 21.1, 21. 2, 21.3 gebildet sein, wobei der Strömungskanal 20' dann einen Doppelkanal mit zwei dem Kühlmittel zur Verfügung stehenden Zwischenräumen 23 gebildet ist - ggfs. ist der gesamte Block in dieser Stapelform gebildet. In dem Zwischenraum 23 ist vorliegend ein Strömungsleitelement 50 angeordnet, wie es in Fig. 5 näher dargestellt ist. Ein Strömungskanal 20 oder ein Strömungskanal 20' ist vorliegend mit einem im Zwischenraum 23 angeordneten Strömungsleitelement 50 als vorgefertigter Strömungskanal 20, 20' zur Assemblierung im Block 13 eines Wärmetauschers 10 oder 10' zur Verfügung gestellt. Der Block 13 wird bei der Assemblierung in einem Gehäuse 11 des Wärmetauschers 10, 10' so angeordnet, dass eine entlang der Hauptströmlängsrichtung 3 zu- und abgeführte Längsdurchströmung des Abgases zwischen den aus Fig. 1 ersichtlichen Zwischenräumen 25 zwischen den Strömungskanälen 20, 20' ermöglicht ist. Dazu wird das Abgas über einen an dem Gehäuse 11 festgelegten Kasten - beispielsweise beim Wärmetauscher 10' in Form eines Eintrittsdiffusors 7.1 und Austrittsdiffusors 7.2 - zu- und abgeführt.The block 13 of the plate heat exchanger has a number of flowable through with coolant 2.1, 2.2 flow channels 20, which in Fig. 2 and Fig. 3 the example of a single-stage heat exchanger 10 'shown in exploded view are exemplified. A flow channel 20 is presently formed in the form of two interconnected flat plates 21.1, 21.2, so that the coolant is a gap 23 to the flow available. According to Fig. 3 a modified flow channel 20 'may also be formed by means of three plates 21.1, 21.2, 21.3, wherein the flow channel 20' then a double channel with two spaces available to the coolant 23 is formed - if necessary, the entire block is formed in this stack shape , In the intermediate space 23, in the present case, a flow-guiding element 50 is arranged, as shown in FIG Fig. 5 is shown in more detail. A flow channel 20 or a flow channel 20 'is presently provided with a flow guide element 50 arranged in the intermediate space 23 as a prefabricated flow channel 20, 20' for assembly in the block 13 of a heat exchanger 10 or 10 '. The block 13 is arranged in the assembly in a housing 11 of the heat exchanger 10, 10 'so that a along the main flow longitudinal direction 3 and discharged longitudinal flow of the exhaust gas between the Fig. 1 apparent Gaps 25 between the flow channels 20, 20 'is possible. For this purpose, the exhaust gas is supplied and discharged via a box fixed to the housing 11, for example in the case of the heat exchanger 10 'in the form of an inlet diffuser 7.1 and outlet diffuser 7.2.

Das Kühlmittel 2 wird beim einstufigen Wärmetauscher 10' der Fig. 3 über einen Einführstutzen 4.1 einem Fluideintritt 24.1 des Strömungskanals 20' zugeführt und über einen Abführstutzen 4.2 von einem Fluidaustritt 24.2 des Strömungskanals 20' abgeführt. Die mehrfach untereinander angeordneten Strömungskanäle 20' des in Fig. 3 gezeigten Wärmetauschers 10' sind in der aus Fig. 3 ersichtlichen Explosionsdarstellung untereinander fluidverbunden derart, dass das Kühlmittel 2 über den Einführstutzen 4.1 jeder der Fluidentritte 24.1 zugeleitet und nach Durchlaufen des Zwischenraums 23 des Strömungskanals 20' wieder über die mehreren Fluidaustritte 24.2 dem Abführstutzen 4.2 des Wärmetauscher 10' zugeführt wird. Der Zuführstutzen 4.1 und der Abführstutzen 4.2 ist vorliegend an einem Gehäusedeckel 12 montiert oder anderweitig angebracht. Auf diese Weise erfolgt einerseits eine Führung des Kühlmittels 2 in dem durch die Strömungskanäle 20' gebildeten geschlossenen Kühlmittelkreislauf. Andererseits sind die Strömungskanäle 20' in einem Block 13 seitlich, in Strömungslängsrichtung 3, von Fluid 1 in Form von heißem Abgas anströmbar.The coolant 2 is the single-stage heat exchanger 10 'of Fig. 3 via an insertion 4.1 a fluid inlet 24.1 of the flow channel 20 'is supplied and discharged via a discharge pipe 4.2 of a fluid outlet 24.2 of the flow channel 20'. The multiply arranged flow channels 20 'of the in Fig. 3 shown heat exchanger 10 'are in the Fig. 3 apparent explosive representation with each other fluidly connected such that the coolant 2 via the insertion of 4.1 each of the fluid ports 24.1 forwarded and after passing through the gap 23 of the flow channel 20 'again on the plurality of fluid outlets 24.2 the discharge pipe 4.2 of the heat exchanger 10' is supplied. The feed pipe 4.1 and the discharge pipe 4.2 is presently mounted on a housing cover 12 or otherwise attached. In this way, on the one hand, a guidance of the coolant 2 takes place in the closed coolant circuit formed by the flow channels 20 '. On the other hand, the flow channels 20 'in a block 13 laterally, in the flow longitudinal direction 3, of fluid 1 in the form of hot exhaust gas can flow.

Eine daraus resultierende Wärmeverteilung 40 ist im Halbmodell als Draufsicht für einen Strömungskanal 20, 20' aufgrund eines durch das Abgas 1 bewirkten Wärmeeintrags 41 grundsätzlich dargestellt. Der Wärmeeintrag 41 wird durch das über und unter dem Kühlmittelkanal 20, 20' geführte Abgas 1 in Hauptströmlängsrichtung 3 bewirkt. Ein Kühlmitteleintritt 24.1 ist vergleichsweise groß im Querschnitt ausgeführt, um Druckverluste bei der Einströmung aus den Kühlmittelstutzen 4.1 in das den Strömungskanal 20, 20' bildende Scheibenbündel gering zu halten. Dies führt zu einer vergleichsweise geringen Strömungsgeschwindigkeit, was wiederum einen vergleichsweise geringen Querverteilungsdruckverlust am Kühlmitteleintritt zur Folge hat. Darüber hinaus zeigt die Darstellung der Fig. 4, dass ein höchster Wärmeeintrag an der Seite des Eintritts des Fluids 1 vorliegt und daher an dem mit Längserstreckung "a" bezeichneten Einströmbereich eine besonders hohe Wärmeabführleistung benötigt wird. Die Erfindung hat erkannt, dass - insbesondere im Einströmbereich - nicht nur die Kühlmittelgeschwindigkeit vergleichsweise hoch sein sollte, sondern darüber hinaus auch die Verfügbarkeit bzw. die Kühlmittelmenge - insbesondere in Seitenbereichen "s", dort insbesondere im Bereich einer Vorderkante "v" - so hoch sein sollte, dass ein siedendes Kühlmittel vermieden wird. Selbstverständlich gilt dies auch für den zentralen Bereich "z" an der Vorderkante "v" des Strömungskanals 20, 20', von dem jedoch üblicherweise nicht zu erwarten ist, dass dort - in unmittelbarer Nähe des Fluideintritts 24.1 - ein Kühlmittelmangel vorliegt, was einen wesentlichen Unterschied zu den Seitenbereichen "s" darstellt. Darüber hinaus erweist sich auch ein seitlich des Kühlmitteleintritts 24.1 liegender Bereich der Erstreckung "m" als problematisch, weil - wie vom Konzept der Erfindung erkannt - ein Kühlmittel dazu neigt vom Kühlmitteleintritt 24.1 weitgehend mittig in Hauptströmungslängsrichtung 3 zum Kühlmittelaustritt, d.h. in Richtung des größten Druckverlustes, zu strömen. Das Konzept der Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier dargestellte Geometrie eines im Strömungskanal mittigen Kühlmitteleintritts 24.1, sondern umfasst auch z.B. geometrisch nahe einer Diagonalen des Strömungskanals angeordnete Eintritte oder weitere Geometrien, die hier nicht gezeigt sind.A resulting heat distribution 40 is basically represented in the half model as a top view for a flow channel 20, 20 'due to a heat input 41 caused by the exhaust gas 1. The heat input 41 is effected by the exhaust gas 1 guided in the main flow longitudinal direction 3 above and below the coolant channel 20, 20 '. A coolant inlet 24.1 is made comparatively large in cross section in order to keep pressure losses during the inflow from the coolant connection 4.1 into the disk bundle forming the flow channel 20, 20 'low. This leads to a comparatively low flow velocity, which in turn results in a comparatively low transverse distribution pressure loss at the coolant inlet. In addition, the illustration shows the Fig. 4 in that a highest heat input is present on the side of the entrance of the fluid 1 and therefore on the with Longitudinal extension "a" designated inflow a particularly high heat dissipation performance is needed. The invention recognizes that not only the coolant speed should be comparatively high, but also the availability or the coolant quantity-especially in lateral areas "s", especially in the area of a leading edge "v" -that is particularly high in the inflow area should be that a boiling coolant is avoided. Of course, this also applies to the central region "z" at the leading edge "v" of the flow channel 20, 20 ', of which, however, is usually not expected that there - in the immediate vicinity of the fluid inlet 24.1 - a lack of coolant, which is an essential Difference to the side areas "s" represents. In addition, a side of the coolant inlet 24.1 lying region of the extension "m" proves problematic because - as recognized by the concept of the invention - a coolant tends from the coolant inlet 24.1 largely centrally in the main flow longitudinal direction 3 to the coolant outlet, ie in the direction of greatest pressure loss to stream. The concept of the invention is not limited to the geometry shown here of a coolant inlet 24.1 centered in the flow channel, but also includes, for example, entrances or other geometries arranged geometrically close to a diagonal of the flow channel, which are not shown here.

Dieses erkennend, führt das Konzept der Erfindung zu einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Strömungsleitelementes 50, wie es in Fig. 5 beispielhaft dargestellt ist. Das Strömungsleitelement 50 weist einen ersten, dem Fluid - d.h. hier Kühlmittel-Eintritt 24.1 zugeordneten, im Wesentlichen der Ausdehnung "a" entsprechenden Einströmteil, der auch als erster Teil 51.1 bezeichnet wird sowie einen spiegelsymmetrisch dazu angeordneten und ansonsten identischen einem Ausströmbereich um den Fluid-Austritt - d.h. hier Kühlmittel-Austritt 24.2, angeordneten Austrittteil, der auch als zweiter Teil 51.2 bezeichnet wird, auf. Zwischen dem Eintrittteil 51.1 und dem Austrittteil 51.2 ist ein Mittenteil 51.3 angeordnet, welcher durch nebeneinander liegende, vorliegend miteinander verbundene, durch Stegrippen 53 ausgebildete Kanäle 55 gekennzeichnet ist. Insgesamt sind die Stege 53 Teil von wellenförmig aus einer Grundebene 52 ausgebildeten Streifen gebildet, die in Hauptströmungslängsrichtung 3 in Reihen hintereinander angeordnet sind. Dabei sind benachbarte Reihen 56.1, 56.2 quer zur Hauptströmungslängsrichtung 3 gegeneinander versetzt angeordnet und weisen jeweils Hinterkanten und Vorderkanten auf, welche Durchtrittsöffnungen 55 in Hauptströmungslängsrichtung 3 begrenzen. Insgesamt kann dieser Mittenteil 51.3 auch zur Ausbildung eines turbulenzerzeugenden Teils genutzt werden, beispielsweise unter Nutzung einer zusätzlichen oder alternativen Struktur zur Erzeugung einer Turbulenz oder einer weiteren Strömungsleitfunktion wie sie in der früheren Anmeldung der Anmelderin unter dem Aktenzeichen der Anmelderin 05-B-186 beschrieben ist und deren Offenbarungsgehalt vorliegend voilständig durch Zitat in den Offenbarungsteil der vorliegenden Anmeldung aufgenommen ist.Recognizing this, the concept of the invention leads to a particularly preferred embodiment of a flow-guiding element 50, as shown in FIG Fig. 5 is shown by way of example. The flow guide 50 has a first, the fluid - ie here coolant inlet 24.1 associated, substantially the expansion "a" corresponding inflow, which is also referred to as the first part 51.1 and a mirror-symmetrical arranged and otherwise identical to a discharge area around the fluid Outlet - ie here coolant outlet 24.2, arranged outlet part, which is also referred to as the second part 51.2, on. Between the inlet part 51.1 and the outlet part 51.2, a middle part 51.3 is arranged, which is characterized by adjacent channels 55 which are connected to one another and are formed by rib ribs 53. Overall, the webs 53 are part of wavy formed from a ground plane 52 strips formed, which are arranged in main flow longitudinal direction 3 in rows one behind the other. In this case, adjacent rows 56.1, 56.2 are arranged offset from one another transversely to the main flow longitudinal direction 3 and each have trailing edges and leading edges which delimit passages 55 in the main flow longitudinal direction 3. Overall, this middle part 51.3 can also be used to form a turbulence generating part, for example by using an additional or alternative structure for generating a turbulence or another Strömungsleitfunktion as described in the applicant's earlier application under the file number of the applicant 05-B-186 and the disclosure of which is hereby fully incorporated by reference into the disclosure part of the present application.

Das vorliegend als Tiefziehteil zur Verfügung gestellte Strömungsleitelement 50 sieht zur Behebung der anhand von Fig. 4 erläuterten Problematik in dem Einströmteil 51.1 eine sich in Hauptströmungslängsrichtung 3 erstreckende flächige Grundebene 52 vor, wobei sich über die Grundebene 52 hinaus seitliche Begrenzungsstrukturen 57 zur Bildung einer Anzahl von - gemäß Fig. 6 vorliegend sechs unterschiedlichen - Strömungspfaden 59, jeweils wechselseitig auf einer Oberseite 61 bzw. Unterseite 63 des Strömungsleitelements 50, erheben. Zur Beeinflussung der Strömungsführung in Hauptströmungslängsrichtung 3 des Kühlmittels weist ein Strömungspfad 59 einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand (Querschnitt) - deutlicher z.B. in Fig. 7 und Fig. 8 der weiteren Ausführungsformen als Aein gezeigt - der seitlichen Begrenzungsstrukturen auf und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand (Querschnitt) der seitlichen Begrenzungsstrukturen - deutlicher z.B. in Fig. 7 und Fig. 8 der weiteren Ausführungsformen als Aaus gezeigt - auf. Derartige Querschnitte P1.1 bis P6.1 als strömungsaufwärtige Querschnitte sind auch in Fig. 6 kenntlich gemacht - entsprechende Querschnitte P1.2 bis P4.2 bzw. P1.3 bis P3.3 als strömungsabwärtige Querschnitte sind ebenfalls in Fig. 6 kenntlich gemacht. Vorliegend ändern sich die Abstände bei einem Strömungskanal 59 kontinuierlich. Dadurch wird ein dem Strömungspfad zugeordneter Druckverlust des Kühlmittels von einer dem strömungsaufwärtigen ersten Abstand zugeordneten Stelle (dort P1.1 bis P6.1) zu einer dem strömungsabwärtigen zweiten Abstand zugeordneten Stelle (z.B. dort P1.2 bis P4.2 oder P1.3 bis P3.3) anders ausgebildet als ein Druckverlust eines ansonsten gleich geführten Strömungspfades mit im Wesentlichen gleich beabstandeten Begrenzungsstrukturen. Diese Maßnahme erfolgt vorliegend, um eine dem Wärmeeintrag 41 angemessene Kühlmittelmenge zur Verfügung zu stellen und trotz der unterschiedlichen Länge der Strömungspfade 59 dennoch für jeden Pfad einen ausgewogenen Druckverlust zur Verfügung zu stellen. Dadurch wird jeder Pfad mit einer ausreichenden Menge an Kühlmittel in Folge der sich insgesamt für alle insoweit um Kühlmittel konkurrierenden Pfade einstellenden Druckverhältnisse versorgt.The present as deep-drawn available flow guide 50 provides to remedy the basis of Fig. 4 explained problematic in the inflow 51.1 in the main flow longitudinal direction 3 extending planar ground plane 52, wherein over the ground plane 52 side limiting structures 57 to form a number of - Fig. 6 in the present case, six different flow paths 59, each mutually on a top 61 and bottom 63 of the flow guide 50, raise. For influencing the flow guidance in the main flow longitudinal direction 3 of the coolant, a flow path 59 has an upstream first distance (cross section) - more clearly eg in FIG FIGS. 7 and 8 the further embodiments shown as A - of the lateral boundary structures and a downstream second distance (cross-section) of the lateral boundary structures - for example, more clearly in FIGS. 7 and 8 of further embodiments shown as A from - on. Such cross sections P1.1 to P6.1 as upstream cross sections are also in Fig. 6 indicated - corresponding cross sections P1.2 to P4.2 or P1.3 to P3.3 as downstream cross sections are also in Fig. 6 indicated. In the present case, the distances at a flow channel 59 change continuously. Thereby, a pressure loss of the coolant associated with the flow path from a location associated with the upstream first distance (there P1.1 to P6.1) becomes a formed downstream of the second distance (eg there P1.2 to P4.2 or P1.3 to P3.3) designed differently than a pressure drop of an otherwise equal run flow path with substantially equally spaced boundary structures. In the present case, this measure takes place in order to provide a quantity of coolant which is appropriate for the heat input 41 and, despite the different length of the flow paths 59, nevertheless provides a balanced pressure loss for each path. As a result, each path is supplied with a sufficient amount of coolant as a result of the overall pressure conditions for all the paths competing for coolant.

Im Einzelnen ist gemäß Fig. 6 die durch die vorliegende Struktur erreichte Wirkung wie folgt erkenntlich. Grundsätzlich ist der statische Druckverlust in allen Pfaden 59 aufgrund des zwischen dem Kühlmitteleintritt 24.1 und Kühlmittelaustritt 24.2 herrschenden statischen Druckverlusts Δp in etwa gleich groß. Wie anhand von Fig. 4 erläutert, ist an der durch Pfeile kenntlich gemachten Vorderkante 65 des Kühlmittelkanals eine besonders hohe Kühlmittelgeschwindigkeit erforderlich - dies trifft vorliegend vor allem für die mit Nummerierung P1 und P2 und besonders stark für den mit Nummerierung P1 versehenen ersten Gruppe von Strömungspfaden zu. Solche Strömungspfade - die vorliegend anschaulich ausgedrückt auch als "Kantenpfad" oder "Saugpfad" bezeichnet werden - sind relativ zu den auch als "Blockpfad" oder "Mittenpfad" bezeichneten weiter innenliegenden zweiten Gruppe von Pfaden, beispielsweise der Strömungspfad mit der Nummer P6, länger und unterliegen damit mit zunehmender Länge einem entsprechend höheren Druckverlust. Aufgrund der vorliegend eher flachen Ausbildung eines Strömungspfades - unter Berücksichtigung der Platten 21.1, 21. 2 oberhalb und unterhalb des Strömungsleitelementes 50 - nimmt die Strömungsgeschwindigkeit eines Kühlmittels daher ab, wenn die Strömungspfadbreite gleich gehalten würde. Das Konzept der Erfindung sieht in der vorliegenden Ausführungsform eine konkret verwirklichte, geschickte Anordnung von Strömungspfaden P1 bis P6 vor, mit der gemäß dem Konzept eine dem Wärmeeintrag angemessenen Geschwindigkeitsverteilung in den Strömungspfaden P1 bis P6 erreicht wird. Wie bereits erläutert, wird aufgrund der vergleichsweise großen Fläche des Kühlmitteleintritts 24.1 ein Druckverlust bei der Einströmung aus dem Kühlmitteleintritt in das Scheibenbündel, d.h. in die mit Nummern P1 bis P6 versehenen Strömungspfade vergleichsweise gering gehalten. Insgesamt werden vorliegend auch die Umlenkverluste von den "vertikalen" Stutzen 4.1, 4.2 in die Ein/Austritte 24.1/24.2 vergleichsweise gering gehalten. Darüber hinaus sieht die vorliegende Ausführung des Einführteils 51.1 des Strömungsleitelements 50 jedoch eine besonders zweckmäßige und den Wärmeeintrag vorteilhaft bewältigende Querverteilung eines Kühlmittels 2 vor.In detail is according to Fig. 6 the effect achieved by the present structure can be seen as follows. In principle, the static pressure loss in all paths 59 is approximately the same due to the static pressure loss Δp prevailing between the coolant inlet 24.1 and the coolant outlet 24.2. As based on Fig. 4 1, a particularly high coolant velocity is required at the leading edge 65 of the coolant channel identified by arrows - this applies in the present case above all to the first group of flow paths provided with numbering P1 and P2 and especially strongly for the number P1 numbered flow path. Such flow paths - also referred to herein as "edge path" or "suction path" - are relatively longer relative to the further inward second group of paths, also referred to as "block path" or "center path", for example flow path number P6 are thus subject to a correspondingly higher pressure loss with increasing length. Due to the present rather flat design of a flow path - taking into account the plates 21.1, 21. 2 above and below the flow guide 50 - therefore decreases the flow velocity of a coolant, if the flow path width would be kept the same. The concept of the invention provides, in the present embodiment, a concretely realized, clever arrangement of flow paths P1 to P6 which, according to the concept, achieves a velocity distribution in the flow paths P1 to P6 appropriate to the heat input. As already explained, due the comparatively large area of the coolant inlet 24.1, a pressure drop in the inflow from the coolant inlet into the disc bundle, ie kept relatively low in the flow paths provided with numbers P1 to P6. Overall, in the present case, the deflection losses from the "vertical" connection 4.1, 4.2 in the inputs / outputs 24.1 / 24.2 are kept comparatively low. In addition, however, the present embodiment of the insertion part 51.1 of the flow guide element 50 provides a particularly expedient transverse distribution of a coolant 2 which advantageously copes with the heat input.

Um einen ausreichenden Druckabfall in Gebieten zu generieren, welche eher ein Kühlmittel-Überangebot haben, wird dazu der Druckverlust in den vergleichsweise kürzeren zweiten Gruppe von Pfaden - wie hier beispielsweise die mit Nummer P4 bis P6, insbesondere Nummern P5 und P6 versehenen Strömungspfade - möglichst hoch gehalten. Dies wird durch die gezielte Beschleunigung des Kühlmittels in den sich vom Eintrittsabstand, bzw. Querschnitt P5.1 bzw. P6.1, zu dem Austrittsabstand, bzw. Querschnitt P5.2, P6.2, stark verengenden Strömungspfaden erreicht. Auch im Mittenteil 51.3 des Strömungsleitelementes 50 führt dies zu erhöhten Druckverlusten wegen der weiterhin höheren Strömungsgeschwindigkeit. Im Einzelnen ergibt sich ein Druckverlauf bei den Strömungspfaden wie folgt - dazu wird insbesondere auf die weiter unten angeführte Optimierungsrechnung verwiesen:In order to generate a sufficient pressure drop in areas that have more of a coolant oversupply, to the pressure loss in the relatively shorter second set of paths - as here, for example, provided with number P4 to P6, in particular numbers P5 and P6 flow paths - as high as possible held. This is achieved by the targeted acceleration of the coolant in the from the inlet distance, or cross section P5.1 or P6.1, to the outlet distance, or cross section P5.2, P6.2, strongly narrowing flow paths. Also in the middle part 51.3 of the flow guide 50, this leads to increased pressure losses due to the still higher flow rate. In detail, a pressure curve in the flow paths results as follows - in particular, reference is made to the optimization calculation given below:

Bei dem zur ersten Gruppe von Pfaden gehörenden Strömungspfad P1 entsteht zunächst zwangsläufig ein vergleichsweise hoher Druckverlust im Abschnitt 1.1 - eine vergleichsweise hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels ist hier auch erforderlich um ein Sieden des Kühlmittels zu vermeiden. Danach erfolgt eine gemäß dem Konzept der Erfindung vorgesehene möglichst starke Aufweitung im Bereich P1.2 - vorliegend weitet sich der Strömungspfad P1 auf die etwa doppelte Breite des Bereichs in P1.1 auf. Dies führt konkret aufgrund der quadratischen Abhängigkeit zwischen Druckverlust und Geschwindigkeit zu einer Halbierung der Quergeschwindigkeit und damit zu einem Druckverlust von nur 25 % im Vergleich zu einem Strömungspfad mit gleich bleibendem Querschnitt. Analog ist im Bereich P1.3 eine vierfache Breite des Strömungspfads P1 erreicht im Vergleich zum Bereich P1.1, was zu einer Reduzierung des Druckverlustes auf 1/16 des Druckverlustes bei einem Strömungspfad mit gleichbleibendem Querschnitt führt. Diese drastische Reduzierung des Druckverlustes bei dem "Kanten- oder auch Saugpfad" genannten Strömungspfad P1 führt dazu, dass der Druckverlust vergleichsweise gering gehalten wird - dies ist sinnvoll, da Kantenpfade eher unter einem Kühlmittelunterangebot leiden. Im Gesamtbild gesehen wird der Druckverlust in allen Pfaden vergleichsweise ähnlich eingestellt - letzteres ist Voraussetzung dafür, dass eine Kühlmittelverteilung ausgewogen auch in seitlichen Randbereichen "v", "m", "a" des Strömungskanals zur Verfügung steht.In the case of the flow path P1 belonging to the first group of paths, a comparatively high pressure loss in section 1.1 inevitably arises at first - a comparatively high flow velocity of the coolant is also required here in order to avoid boiling of the coolant. Thereafter, according to the concept of the invention, the greatest possible expansion takes place in the region P1.2 - in the present case, the flow path P1 expands to approximately twice the width of the region in P1.1. Specifically, due to the quadratic dependence between pressure loss and velocity, this leads to a halving of the transverse velocity and thus to a pressure drop of only 25% in comparison to a flow path with a constant cross section. Analog is in the range P1.3 reaches four times the width of the flow path P1 compared to the area P1.1, which leads to a reduction of the pressure loss to 1/16 of the pressure loss with a flow path with a constant cross section. This drastic reduction of the pressure loss in the case of the flow path P1 called the "edge or suction path" results in that the pressure loss is kept comparatively low - this makes sense, since edge paths are more likely to suffer from a coolant shortage. In the overall picture, the pressure loss in all paths is set comparatively similar - the latter is a prerequisite for a balanced distribution of coolant also in lateral edge regions "v", "m", "a" of the flow channel.

Beim zur ersten Gruppe von Pfaden gehörenden Pfad P2 erfolgt eine Querschnittserweiterung erst vergleichsweise spät stromabwärtig, vorliegend gegen Ende des Einströmbereichs "a" um im Bereich P2.1 des Strömungspfad P2 noch eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit für das Kühlmittel aufrecht zu erhalten.In the path P2 belonging to the first group of paths, a cross-sectional widening takes place only comparatively late downstream, in the present case toward the end of the inflow region "a", in order to maintain a relatively high flow velocity for the coolant in the region P2.1 of the flow path P2.

Bei dem Strömungspfad P3 und P4 erfolgt am Kühlmitteleintritt 24.1 eine zunächst starke Verjüngung in den Bereichen P3.2 und P4.2, um ausreichend Platz für die daneben liegende Pfade P1 und P2 zu schaffen, die sich in dem Bereich in P1.2 und P2.2 bereits erweitern.In the flow path P3 and P4 takes place at the coolant inlet 24.1 initially strong taper in the areas P3.2 and P4.2 to provide sufficient space for the adjacent paths P1 and P2, which are in the area in P1.2 and P2 .2 already expanding.

In den vergleichsweise kurzen zur zweiten Gruppe von Strömungspfaden gehörenden Pfaden P5 und P6, die vorliegend auch als "Mittenpfad oder Längspfad" bezeichnet werden können, sollen lokal zwangsläufig hohe Geschwindigkeit generiert werden, die allerdings auf einen schmalen Strang in Mittelteil des Wärmetauschers, vorliegend beispielsweise auf den Bereich "z", beschränkt werden. Die hohe Geschwindigkeit des Kühlmittels dient vorliegend der Generierung eines ausreichenden, treibenden Druckverlustes, der durch das Strömungsleitelement 50 oder zusätzliche Sicken oder Leitbleche, die dann auch blockierend und/oder in Querrichtung eingesetzt werden können. Möglich sind auch zusätzlich angebrachte Blockierelemente zur drastischen Erhöhung des Druckverlustes im Bereich "z".In the comparatively short paths P5 and P6 belonging to the second group of flow paths, which in the present case can also be referred to as "center path or longitudinal path", locally high speeds are inevitably to be generated, which, however, are based on a narrow strand in the central part of the heat exchanger, in this case, for example the range "z". The high speed of the coolant in the present case serves to generate a sufficient, driving pressure loss, which can be used by the flow guide 50 or additional beads or baffles, which then also blocking and / or in the transverse direction. Also possible are additionally attached blocking elements to drastically increase the pressure loss in the "z" area.

Insgesamt hat die Erfindung erkannt, dass - wie bei einem Wärmetauscher dem die Fig. 4 zugrunde liegt und bei dem das erste Medium, nämlich das Abgas, denselben entlang der Hauptströmungslängsrichtung 3, d.h. axial, durchströmt - sich das Kühlmittel in der Regel im Eintrittsbereich quer zur Kühlerlängsrichtung verteilen sollte. Auch für das Kühlmittel wirkt allerdings das Druckgefälle hauptsächlich in Hauptströmungslängsrichtung 3, so dass das Kühlmittel bevorzugt den direkten Strömungspfad - in Fig. 6 die Pfade P5 und P6 - vom Eintritt zum Austritt nimmt und die Querverteilung vielfach unzureichend ist. Dies ist umso kritischer, da insbesondere der Einströmbereich "a" des Abgases in der Regel vollständig im Querverteilungsbereich des Kühlmittels liegt. Die Erfindung hat einerseits erkannt, dass je besser die Querverteilung des Kühlmittels ist, desto weniger Kühlmittel insgesamt benötigt wird und die erforderliche Pumpenleistung entsprechend reduziert werden kann. Letzteres führt unmittelbar zu einem verringerten Kosten- und Kraftstoffverbrauch. Die Querverteilung wird vorliegend insbesondere durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit an der Vorderkante 65 des Strömungskanals erreicht. Wegen der erforderlichen Querverteilung des Kühlmittels lässt es sich nicht vermeiden, dass gerade die längsten Strömungspfade die geringsten Kühlmittelströme aufweisen, obwohl gerade diese aus funktionalen Gründen die höchsten Kühlmittelströme haben sollten. Diese Problematik wird durch die Auslegung der "Kantenpfade" oder "Saugpfade" gemäß dem Konzept der Erfindung behoben. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Fig. 5 und Fig. 6 wird andererseits eine besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit in den "Blockpfaden" oder Mittenpfaden" dadurch erreicht, dass Strömungspfade im Einströmbereich angeordnet werden, zwischen denen in der Regel keine oder eine in Querrichtung wesentlich schwerer als in Längsrichtung durchgängige Verbindung besteht. Dadurch wird das treibende Druckgefälle effektiv in dem jeweiligen Strömungspfad - z.B. P5 und P6 - umgesetzt. Weiterhin kann auch ein Pfadsegment (z.B. ein Bereich P3.1, P4.1 oder Bereich P1.1) eines "Saugpfades" ausnahmsweise als Engstelle gestaltet werden, wenn in diesem besonders hohe Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich sind, also insbesondere querdurchströmte Teile der Pfade, die an der Vorderkante 65 des Strömungskanals 20, 20' entlang führen.Overall, the invention has recognized that - as in a heat exchanger to the Fig. 4 is based and in which the first medium, namely the exhaust gas, the same along the main flow longitudinal direction 3, that is axially, flows through - the coolant should generally distribute in the inlet region transverse to the radiator longitudinal direction. However, also for the coolant, the pressure gradient acts mainly in the main flow longitudinal direction 3, so that the coolant preferably the direct flow path - in Fig. 6 the paths P5 and P6 - from entry to exit takes and the transverse distribution is often insufficient. This is all the more critical because, in particular, the inflow region "a" of the exhaust gas is generally completely in the transverse distribution region of the coolant. The invention has recognized, on the one hand, that the better the transverse distribution of the coolant, the less coolant is required in total and the required pump power can be correspondingly reduced. The latter leads directly to a reduced cost and fuel consumption. The transverse distribution is presently achieved in particular by a high flow velocity at the front edge 65 of the flow channel. Because of the required transverse distribution of the coolant, it is unavoidable that even the longest flow paths have the lowest coolant flows, although these should have the highest coolant flows for functional reasons. This problem is solved by the design of the "edge paths" or "suction paths" according to the concept of the invention. In the present embodiment of the Fig. 5 and Fig. 6 On the other hand, a particularly high flow velocity in the "block paths" or center paths "is achieved by arranging flow paths in the inflow region, between which there is usually no connection or a connection which is considerably heavier in the transverse direction than in the longitudinal direction, thereby effectively establishing the driving pressure gradient In addition, a path segment (eg a region P3.1, P4.1 or region P1.1) of a "suction path" may exceptionally be designed as a bottleneck, if particularly high flow velocities are required in this flow path are, in particular transversely flowed parts the paths that lead along the leading edge 65 of the flow channel 20, 20 'along.

Eine konkrete Optimierungsrechnung zur Auslegung der Strömungspfade stützt sich auf folgende Grundlagen:

  • Allgemein berechnet sich ein Druckverlust für einen Strömungspfad zu: Δp = ζ * v 2 / ρ
    Figure imgb0001
ζ ist linear abhängig von der Pfadlänge:
ζ ∼ Lpfad
(alle ∼ Zeichen im Folgenden bedeuten "ist proportional zu")
ζ hängt von der Reynoldszahl "Re" ab. Übliche Werte für Kühlflüssigkeiten (z.B. Wasser-Glysantingemische) sind:
  • ζ ∼ Re -0,25 (bei laminarer Strömung)
  • ζ ∼ const (bei turbulenter Strömung)
A concrete optimization calculation for the design of the flow paths is based on the following principles:
  • Generally, a pressure loss for a flow path is calculated to: Ap = ζ * v 2 / ρ
    Figure imgb0001
ζ is linearly dependent on the path length:
ζ ~ L path
(all characters below mean "is proportional to")
ζ depends on the Reynolds number "Re". Common values for cooling liquids (eg water-glysantine mixtures) are:
  • ζ ~ Re -0.25 (at laminar flow)
  • ζ ~ const (with turbulent flow)

In "Re" geht die Strömungsgeschwindigkeit und der hydraulische Durchmesser Dh jeweils linear ein: Re " " v * D h .

Figure imgb0002
In "Re", the flow velocity and the hydraulic diameter D h are linear in each case: re " " ~ v * D H ,
Figure imgb0002

Die Abhängigkeit des Druckverlustes von der Geschwindigkeit folgt somit etwa dem Exponenten 1,75 (Laminarströmung) bzw. 2 (Turbulentströmung). Die Abhängigkeit des Druckverlustes vom hydraulischen Durchmesser folgt etwa dem Exponenten - 0,25 (Laminarströmung) bzw. 0 (Turbulentströmung). Wird für die vorliegende Sache eines Strömungsleitelementes angenommen, dass Temperatur und Druck des zweiten Mediums im gesamten Strömungspfad nicht zu stark variieren, dann kann die Viskosität als konstant angenommen werden. Weiterhin dominiert der Einfluss der Geschwindigkeit deutlich den Einfluss des hydraulischen Durchmessers. Zudem ist die Strömung des zweiten Mediums in vielen gängigen Wärmetauscheranwendungen turbulent. Dann kann mit relativ kleinem Fehler der Druckverlust proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit angenommen und der hydraulische Durchmesser vernachlässigt werden. Weiterhin gilt in der Regel, dass die einzelnen Strömungspfade eher langgestreckt sind, dann haben auch die Druckverluste durch Umlenkung, Pfaderweiterung und Pfadverengung einen relativ kleinen Einfluss und können für eine Grobauslegung der Pfade vernachlässigt werden.The dependence of the pressure loss on the velocity thus follows approximately the exponent 1.75 (laminar flow) or 2 (turbulent flow). The dependence of the pressure loss on the hydraulic diameter follows approximately the exponent - 0.25 (laminar flow) or 0 (turbulent flow). If, for the present case of a flow-guiding element, it is assumed that the temperature and pressure of the second medium do not vary too much in the entire flow path, then the viscosity may be constant be accepted. Furthermore, the influence of the speed clearly dominates the influence of the hydraulic diameter. In addition, the flow of the second medium is turbulent in many common heat exchanger applications. Then, with a relatively small error, the pressure loss can be assumed to be proportional to the square of the flow velocity and the hydraulic diameter can be neglected. Furthermore, as a rule, the individual flow paths are rather elongated, and then the pressure losses due to deflection, path widening and narrowing of the path have a relatively small influence and can be neglected for coarse laying of the paths.

Diese für ein vorliegendes Strömungsleitelement gegebenen Voraussetzungen ermöglichen den Druckverlust über ein Integral über die Pfadlänge zu bestimmen: Δp v 2 δl .

Figure imgb0003

v ist umgekehrt proportional zum Pfadquerschnitt, bei konstanter Strömungspfadhöhe also umgekehrt proportional zur Pfadbreite b. Weiterhin ist die Geschwindigkeit v für inkompressible Medien proportional zum Medienmassenstrom öm/öt - für flüssige Medien ist diese Annahme in der Regel zulässig; somit kann für den Strömungspfad n angesetzt werden: Δp n δm / δt 2 / b 2 δl .
Figure imgb0004
These conditions, given for a given flow control element, allow the pressure loss to be determined via an integral over the path length: Ap ~ v 2 .DELTA.L ,
Figure imgb0003

v is inversely proportional to the path cross-section, ie at a constant flow path height inversely proportional to the path width b. Furthermore, the velocity v for incompressible media is proportional to the media mass flow öm / öt - for liquid media, this assumption is generally permissible; Thus, for the flow path n can be stated: Ap n ~ .DELTA.M / .delta.t 2 / b 2 .DELTA.L ,
Figure imgb0004

Der Massenstrom ist konstant im gesamten Pfad n und es ergibt sich: Δp n / δm n / δt 2 1 / b 2 δl .

Figure imgb0005
The mass flow is constant throughout the path n and it follows: Ap n / .DELTA.M n / .delta.t 2 ~ 1 / b 2 .DELTA.L ,
Figure imgb0005

Über alle Strömungspfade 1 bis N wirkt das gleiche treibende Druckgefälle Δpn = Δpa, so dass die jeweiligen Massenströme in den Pfaden berechnet werden können zu: δm n / δt 1 / 1 / b 2 δl 1 / 2

Figure imgb0006
Over all flow paths 1 to N the same driving pressure gradient Δp n = Δp a acts, so that the respective mass flows in the paths can be calculated to: .DELTA.M n / .delta.t ~ 1 / 1 / b 2 .DELTA.L 1 / 2
Figure imgb0006

Mit dieser Formel (1) kann der Massenstrom für jeden Strömungspfad n berechnet werden und daraus an jeder Position Ih des Pfades mit Hilfe des Pfadquerschnitts An(I) die Geschwindigkeit bzw. die Massenstromdichte (δmn/δt) / An(I) bestimmt werden.With this formula (1), the mass flow can be calculated for each flow path n and from this at each position I h of the path using the path cross-section A n (I) the speed or mass flow density (δm n / δt) / A n (I ).

Eine sinnvolle Referenz für die Massenstromdichte ist der Wert, der sich für den nicht in Pfade unterteilten Kanal des zweiten Fluids ergeben würde, wenn dieser vollständig und homogen parallel durchströmt wäre (also ohne Querverteilung am Ein-/Austritt). Mit der Länge Lo und der Breite bK des Kanals ergibt sich der Massenstrom für den homogen durchströmten Kanal (also die Gesamtströmung unter Annahme einer homogenen Strömungsführung): δm K / δt 1 / 1 / b K 2 L 0 1 / 2

Figure imgb0007

bzw. Massenstromverhältnis zwischen einem einzelnen Strömungspfad n und dem Gesamtkanal: δm n / δt / δm K / δt 1 / b 2 δl 1 / 2 / 1 / b K 2 L 0 1 / 2
Figure imgb0008
A meaningful reference for the mass flow density is the value that would result for the channel of the second fluid, which is not divided into paths, if it were flowed through completely and homogeneously in parallel (ie without transverse distribution at the inlet / outlet). With the length L o and the width b K of the channel, the mass flow for the homogeneous flow channel (ie the total flow assuming a homogeneous flow guidance) results: .DELTA.M K / .delta.t ~ 1 / 1 / b K 2 L 0 1 / 2
Figure imgb0007

or mass flow ratio between a single flow path n and the total channel: .DELTA.M n / .delta.t / .DELTA.M K / .delta.t ~ 1 / b 2 .DELTA.L 1 / 2 / 1 / b K 2 L 0 1 / 2
Figure imgb0008

Für einen Strömungspfad mit konstanter Höhe - wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall - ist die Kanal- bzw. Pfadquerschnittsfläche dann proportional zur Breite und ergibt sich für den spezifischen Massenstrom bzw. die Geschwindigkeit jeder Breite des Pfades n mit der lokalen Breite bn(I) und es kann die auf die Geschwindigkeit des homogen parallel durchströmten Kanals vK bezogene Geschwindigkeit in den einzelnen Pfaden berechnet werden: v n , rel = v n l / v K = δm n / δt / δm K / δt * b K / b n l

Figure imgb0009
For a constant height flow path, as in the present embodiment, the channel cross-sectional area is then proportional to the width and results for the specific mass flow or velocity of each width of the path n having the local width b n (I). and it is possible to calculate the speed in the individual paths related to the velocity of the homogeneously parallel flowed through channel v K : v n . rel = v n l / v K = .DELTA.M n / .delta.t / .DELTA.M K / .delta.t * b K / b n l
Figure imgb0009

Wenn die einzelnen Strömungspfade des Kanals gegeneinander abgedichtet wären (kein Fluidaustausch und kein Druckausgleich), dann wäre das treibende Druckgefälle Δpo durch die Druckdifferenz im Eintritts- und Austrittskanal des Mediums definiert und die Länge L bei der Bestimmung des homogen parallel durchströmten Kanals ist die Gesamtlänge des Kanals.If the individual flow paths of the channel were sealed against each other (no fluid exchange and no pressure compensation), then the driving pressure drop Δp o would be due to the pressure difference in the inlet and outlet channel of the medium and the length L in determining the homogeneous parallel flow channel is the total length of the channel.

Oftmals sind die einzelnen Pfade - wie vorliegend der Fall - nicht vollständig gegeneinander abgedichtet und es erfolgt ein teilweiser Druckausgleich zwischen den einzelnen Pfaden eines Kanals - wenn beispielsweise nur Sicken im Eintrittsbereich eine Querverteilung unterstützen oder ein Kühlmittelleitblech im Mittelteil oder auch im Ein-/Ausströmbereich als Stegrippe ausgeführt ist. Die Referenzlänge Lo muss in solchen Fällen nicht als Gesamtlänge des Strömungskanals sondern kürzer angesetzt werden. In solchen Fällen ist es für die Auslegung des Strömungsleitelementes sinnvoll die Länge Lo als den Längsbereich Lpfed anzusetzen, in der im Kanal des zweiten Mediums gegeneinander abgeschlossene Pfade (vom/zum Medienein-/-austritt) vorliegen. Zum Vergleich der Massenströme bzw. der Geschwindigkeiten (2) und (3) zwischen den einzelnen Pfaden und dem homogen parallel durchströmten Gesamtkanal wird das Integral (1) für die einzelnen Pfade nur bis zur Position Lo gebildet und nicht für den Gesamtpfad vom Ein- bis zum Austritt.Often, the individual paths - as is the case - not completely sealed against each other and there is a partial pressure equalization between the individual paths of a channel - for example, if only beads in the inlet region support a transverse distribution or a Kühlmittelleitblech in the middle part or in the inlet / outflow as Stegrippe is executed. The reference length L o does not have to be set as the total length of the flow channel in such cases, but shorter. In such cases, it is useful for the design of the flow guide to set the length L o as the longitudinal area L pfed , in which in the channel of the second medium against each other completed paths (from / to the media in - / - exit) are present. For comparison of the mass flows or the velocities (2) and (3) between the individual paths and the homogeneously parallel flowed total channel, the integral (1) for the individual paths is formed only up to the position L o and not for the total path of the input. until the exit.

Im Sonderfall, dass diese Länge kürzer als der längste seitliche Abstand des Mittelpunktes des Medienein-/-austritts zur weiter entfernten Kanalwand (d.h. laterale Erstreckung der äußeren Begrenzungsstrukturen) ΔyEA ist, wird die Referenzlänge Lo = ΔyEA gesetzt.In the special case that this length is shorter than the longest lateral distance of the center of the media inlet / outlet to the more distant channel wall (ie lateral extent of the outer boundary structures) Δy EA , the reference length L o = Δy EA is set.

Für ein Strömungsleitelement, insbesondere Kühlmittelleitblech, das im Ein-/Austrittsbereich die Querverteilung eines flüssigen Mediums unterstützen soll, können gemäß der hier gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsform besonders sinnvoll definiert werden:For a flow guide, in particular Kühlmittelleitblech, which should support the transverse distribution of a liquid medium in the inlet / outlet, can be defined particularly meaningful according to the particularly preferred embodiment shown here:

Jeder Strömungskanal ist im relevanten Bereich (Ein und/oder Ausströmungsbereich des zweien Fluids) zu jeder Seite in mindestens drei Pfade unterteilt, besser vier oder mehr Pfade - vorliegend sind es sechs Pfade P1-P6.Each flow channel is subdivided in the relevant area (inlet and / or outflow area of the two fluids) into at least three paths on each side, better four or more paths - in the present case there are six paths P1-P6.

Die Pfade werden in folgender Weise gezählt:The paths are counted in the following way:

Pfad P1: Der äußerste Pfad P1, der an seiner einen Seite von der Kanalwand begrenzt wird und an seiner anderen Seite an Pfad P2 grenzt. Er ist zunächst entlang der Kanalvorder-/-hinterkante in etwa quer zur Hauptströmungsrichtung des Wärmetauschers angeordnet (Querströmungsbereich) und wird anschließend nach einer in der Regel ca. 90°-Umlenkung parallel zur seitlichen Kanalwand geführt (Längsströmungsbereich). Liegt der Kühlmittelein-/-austritts innerhalb des Kanals und nicht an der Kanalseite, dann gibt es in Richtung jeder seitlichen Kanalwand einen Pfad P1.Path P1: The outermost path P1 bounded on one side by the channel wall and adjacent to path P2 on its other side. It is initially arranged along the channel front / rear edge approximately transversely to the main flow direction of the heat exchanger (cross flow area) and is then guided parallel to the lateral channel wall after a generally 90 ° deflection (longitudinal flow area). If the coolant inlet / outlet is within the channel and not on the channel side, then there is a path P1 towards each lateral channel wall.

Pfad P2: Der Pfad P2, der neben Pfad P1 im Kanal liegt.Path P2: Path P2, which is next to path P1 in the channel.

Pfad P3....PN: die anschließenden Pfade - hier P3 bis P6.Path P3 .... PN: the following paths - here P3 to P6.

Für die einzelnen Pfade werden jeweils folgende Breiten definiert:

  • bQ: Breite im Querströmungsbereich;durchschnittliche Breite im überwiegend quer zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Teil des Pfades.
  • Im Pfad PN (hier P7 oder P6) - d.h. weitgehende Ab-/Zuströmung vom/zum Medienein-/austritt in Hauptströmungsrichtung; kein Segment des Pfades N mit ausgeprägter Querströmung. Für diesen Pfad wird der Öffnungsquerschnitt des Pfades am Medienein-/-austritt als Maß bQ verwendet, um das Querschnittsverhältnis zwischen "quer" und längs durchströmtem Teil zu ermitteln.
  • bL : Breite im Längsströmungsbereich;
    für Lo = Kanallänge; Breite des Pfades in der Mitte des Wärmetauschers;
    bL = b(Lo/2)
  • andernfalls - Breite des Pfades an der Position Lo: bL = b(Lo). Charakteristisch ist ein Breitenverhältnis : b Q / b L
    Figure imgb0010
The following widths are defined for the individual paths:
  • b Q : Width in the cross-flow area, average width in the part of the path that is predominantly transverse to the main flow direction.
  • In the path PN (here P7 or P6) - ie extensive inflow / outflow from / to the media inlet / outlet in the main flow direction; no segment of the path N with pronounced cross-flow. For this path, the opening cross-section of the path at the media inlet / outlet is used as a measure b Q in order to determine the cross-sectional ratio between "transverse" and longitudinal flow-through part.
  • b L : width in the longitudinal flow area;
    for L o = channel length; Width of the path in the middle of the heat exchanger;
    b L = b (L o / 2)
  • otherwise - Width of the path at the position L o : b L = b (L o ). Characteristic is a width ratio : b Q / b L
    Figure imgb0010

Damit ergeben sich geometrisch vorteilhafte Ausführungen, die in Ausführungsformen der Fig. 5 bis Fig. 8 realisiert sind.

  • Pfade P1-P6 (P7) werden in Hauptströmungsrichtung in einem weiteren Bereich als die seitliche Ausdehnung ΔyEA weitgehend gegeneinander abgetrennt: LPfad > ΔyEA.
  • Auch im Mittelteil 51.3 des Kühlers (zwischen dem Ein- und/oder Ausströmbereich mit Umlenkungen) ist bevorzugt der Queraustausch nicht vollständig freigegeben, sondern das Medium wird geführt (beispielsweise durch Längssicken oder eine Stegrippe im leichten Durchgang).
  • Bei den ersten Pfaden P1, P2, insbesondre Pfad P1, wird die Geometrie gemäß der obigen Definition von vrel bevorzugt so festgelegt, dass vrel > 1, besonders vrel > 1,1, insbesondere vrel > 1,15 ist.
  • Bevorzugt ist vrel im Pfad P1 und im Pfad P2 größer 1,12.
  • Bei den ersten Pfaden P1, P2, insbesondere Pfad P1, ist das Breitenverhältnis zwischen Querströmungsbereich und Längsströmungsbereich bQ/bL bevorzugt kleiner als bei den anderen Kanälen: b Q / b L < c b Q / b L n
    Figure imgb0011

    Für n=N gilt insbesondere bevorzugt c>2, insbesondere c>5 am Besten c > 10. Die gleichen Verhältnisse gelten bevorzugt auch für Pfad P2 im Vergleich zu Pfad PN.
  • Zur Erhöhung des treibenden Druckverlustes in den ersten Pfaden P1, P2 können die letzten Pfade PN, PN-1, d.h. vorliegend insbesondere P6, P5 aus der Gruppe der zweiten Pfade gedrosselt werden - beispielsweise durch teilweise Verblockung durch eine Quersicke bzw. durch eine schräg verzahnte Stegrippe oder eine Stegrippe im schweren Durchgang - die Stege stehen schräg oder quer zur Pfadrichtung.
  • Im Falle von solchen teilweise verblockten Kanälen ist bL als lichter Durchtrittsquerschnitt in Pfadrichtung definiert. Im Sonderfall einer Stegrippe im schweren Durchgang (Fluid mäandert durch die Rippe) wird der lichte Durchtrittsquerschnitt zu 0 und das Breitenverhältnis geht gegen unendlich: bQ/bL → ∞
This results in geometrically advantageous embodiments, which in embodiments of the Fig. 5 to Fig. 8 are realized.
  • Paths P1-P6 (P7) are largely separated from each other in the main flow direction in a range other than the lateral extent Δy EA : L path > Δy EA .
  • Also in the middle part 51.3 of the radiator (between the inlet and / or outflow area with deflections) is preferably the cross-exchange is not fully released, but the medium is guided (for example, by longitudinal corrugations or a Stegrippe in easy passage).
  • In the first paths P1, P2, in particular path P1, the geometry according to the above definition of v rel is preferably set so that v rel > 1, especially v rel > 1.1, in particular v rel > 1.15.
  • Preferably, v rel in the path P1 and in the path P2 is greater than 1.12.
  • In the first paths P1, P2, in particular path P1, the width ratio between the transverse flow region and the longitudinal flow region b Q / b L is preferably smaller than in the case of the other channels: b Q / b L < c b Q / b L n
    Figure imgb0011

    For n = N, c> 2, in particular c> 5, is most preferably c> 10. The same conditions are preferably also valid for path P2 in comparison to path PN.
  • To increase the driving pressure loss in the first paths P1, P2, the last paths PN, PN-1, ie in the present case in particular P6, P5 can be throttled from the group of the second paths - for example by partial blocking by a transverse bead or by a helical gear Stiff rib or a rib in the heavy passage - the bars are inclined or transverse to the path direction.
  • In the case of such partially blocked channels, b L is defined as the light passage cross section in the path direction. In the special case of a Stegrippe in the heavy passage (fluid meanders through the rib), the clear passage cross section to 0 and the width ratio goes to infinity: b Q / b L → ∞

Diesem Konzept folgend ergeben sich auch die Ausführungsformen der Fig. 7 und Fig. 8 ähnlich der in Fig. 6. Dabei wird ein Einströmbereich 51.1 in mehrere weitgehend gegeneinander dicht oder in Querrichtung schwer durchgängige Strömungspfade - P1 bis P6 oder P7 oder mehr - unterteilt. Wie in Fig. 6 bis Fig. 8 ersichtlich können dies drei Strömungspfade pro Seite oder in der Regel mehr als fünf Strömungspfade pro Seite sein. Das Konzept der Erfindung lässt sich auch anwenden auf eine geometrische Anordnung von Fluideintritt 24.1 und Fluidaustritt 24.2, die auf einer zentralen Achse 3 des Wärmetauschers erfolgt oder auch asymmetrisch - es kann auch ein vollkommen von einer Seite erfolgender Kühlmitteleintritt vorgesehen sein. Bei symmetrischer Verteilung sieht eine bevorzugte Ausführung vor, dass mindestens fünf Strömungspfade vorgesehen sind - zu jeder Seite zwei und mindesten ein weiterer in Längsrichtung. Bei asymmetrischer bzw. einseitiger Einströmung sind mindestens drei Pfade vorgesehen - zu jeder Seite mindestens zwei und ein weiterer in Längsrichtung.Following this concept, the embodiments of the FIGS. 7 and 8 similar to the one in Fig. 6 , In this case, an inflow region 51.1 is subdivided into a plurality of flow paths which are largely dense to one another or difficult to cross in the transverse direction-P1 to P6 or P7 or more. As in Fig. 6 to Fig. 8 As can be seen, these are three flow paths per side or, as a rule, more than five flow paths per side. The concept of the invention can also be applied to a geometrical arrangement of fluid inlet 24.1 and fluid outlet 24.2, which takes place on a central axis 3 of the heat exchanger or also asymmetrically - it can also be provided a complete coolant entry from one side. In a symmetrical distribution, a preferred embodiment provides that at least five flow paths are provided - two on each side and at least one further in the longitudinal direction. For asymmetric or single-sided inflow, at least three paths are provided - at least two on each side and another in the longitudinal direction.

Insgesamt ist den Ausführungsformen der Fig. 6 bis Fig. 8 gemeinsam, dass ein Querschnittsverhältnis, beispielsweise der Bereiche P1.1 zu P1.2 und/oder der Bereiche P1.1 zu P1.3 und gegebenenfalls weiterer Kanäle im Querbereich P2.1 zu P2.2 und/oder P2.2 zu P2.3 erheblich kleiner als das Querschnittsverhältnis der direkten in Längsrichtung verlaufenden so genannten "Mitten- oder Blockströmungspfade" - hier beispielsweise das Verhältnis in den Bereichen P5.1 zu P5.2 oder P6.1 zu P6.2 - ist. Das Querschnittsverhältnis zwischen Eintritt und Austritt aus dem Einströmbereich von Strömungspfad P1 zum Maximum nimmt bevorzugter Weise immer weiter zu.Overall, the embodiments of the Fig. 6 to Fig. 8 together that a cross-sectional ratio, for example, the areas P1.1 to P1.2 and / or the areas P1.1 to P1.3 and optionally other channels in the transverse area P2.1 to P2.2 and / or P2.2 to P2. 3 is significantly smaller than the aspect ratio of the direct longitudinal so-called "center or block flow paths" - here, for example, the ratio in the ranges P5.1 to P5.2 or P6.1 to P6.2 - is. The cross-sectional ratio between inlet and outlet from the inflow region from flow path P1 to the maximum preferably continues to increase.

Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass aus Gründen der Herstellung oder zur Darstellung konstruktiv bedingter geometrischer Anordnungen gewisse Strömungspfade nicht gemäß dieser Ordnung ausgebildet sind.It is not excluded that certain flow paths are not formed in accordance with this order for reasons of production or for the representation of geometrically related geometrical arrangements.

Insbesondere ist das Eintritts- zum Austrittsquerschnittsverhältnis der Strömungspfade in Längsrichtung, beispielsweise das Verhältnis der Bereiche P6.1 zu P6.2 mindestens dreimal so groß, bevorzugt mindesten sechsmal so groß, insbesondere mehr als zehnmal so groß wie das Querschnittsverhältnis in den Bereichen 1.1 zu 1.3.In particular, the inlet to outlet cross-section ratio of the flow paths in the longitudinal direction, for example, the ratio of the areas P6.1 to P6.2 at least three times as large, preferably at least six times as large, in particular more than ten times as large as the cross-sectional ratio in the ranges 1.1 to 1.3.

Zusammenfassend geht die Erfindung aus von einem Strömungsleitelement 50 zur Anordnung in einem Wärmetauscher 10, 10' zu einer den Wärmetausch beeinflussenden Strömungsführung eines Fluids entlang einer Hauptströmungslängsrichtung 3 von einem Fluideintritt 24.1 zu einem Fluidaustritt 24.2. Gemäß dem Konzept der Erfindung weist das Strömungsleitelement 50 eine sich in Hauptströmungslängsrichtung 3 erstreckende flächlige Grundebene 52 auf, wobei sich über die Grundebene 52 hinaus wenigstens teilweise seitliche Begrenzungsstrukturen 57 zur Bildung wenigstens eines Strömungspfades 59, P1 - P7 erheben. Zur Beeinflussung der Strömungsführung in Hauptströmungslängsrichtung 3 weist der wenigstens eine Strömungspfad 59, P1 - P7 einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand Aein der seitlichen Begrenzungsstrukturen 57 und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand Aaus der seitlichen Begrenzungsstrukturen 57 auf, wobei die Abstände derart unterschiedlich sind, dass ein dem Strömungspfad zugeordneter Druckverlust des Fluids von einer dem strömungsaufwärtigen ersten Abstand zugeordneten Stelle zu einer dem strömungsabwärtigen zweiten Abstand zugeordneten Stelle anders als ein Druckverlust eines gedachten Strömungspfades mit im Wesentlichen gleich beabstandeten Begrenzungsstrukturen ist. Vorteilhaft ist ein solcher Strömungspfad geeignet, das Fluid vergleichsweise stärker in Bereiche besonders hohen Wärmetausches und/oder mit einer Kühlmittelunterversorgung zu führen bzw. das Fluid vergleichsweise schwächer Bereichen mit vergleichsweise geringem Wärmetausch und/oder mit einer Kühlmittelüberversorgung zuzuführen.In summary, the invention proceeds from a flow guide element 50 for arrangement in a heat exchanger 10, 10 'to a heat flow influencing flow guidance of a fluid along a main flow longitudinal direction 3 from a fluid inlet 24.1 to a fluid outlet 24.2. According to the concept of the invention, the flow guide element 50 has a flat base plane 52 extending in the main flow longitudinal direction 3, wherein at least partially lateral boundary structures 57 rise above the base plane 52 to form at least one flow path 59, P1-P7. For influencing the flow guide in the main flow longitudinal direction 3, the at least one flow path 59, P1 - P7 an upstream first distance A is of the lateral boundary structures 57, and a downstream second distance A from the lateral boundary structures 57, wherein the distances are different such that the Flow path associated pressure loss of the fluid from a location associated with the upstream first distance to a position associated with the downstream second distance is different than a pressure loss of an imaginary flow path with substantially equally spaced boundary structures. Advantageously, such a flow path is suitable for guiding the fluid comparatively more strongly into regions of particularly high heat exchange and / or with a coolant undersupply or for supplying the fluid to comparatively weaker regions with comparatively little heat exchange and / or with a coolant oversupply.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erstes Fluid, Abgasfirst fluid, exhaust
22
zweites Fluid, Kühlmittelsecond fluid, coolant
2.1, 2.22.1, 2.2
zweites Fluid, Niedertemperaturkühlmittelsecond fluid, low temperature coolant
33
Hauptströmungslängsrichtung, zentrale AchseMain flow longitudinal direction, central axis
4.14.1
Einführstutzeninsertion support
4.24.2
Abführstutzendischarge pipe
5.1, 6.15.1, 6.1
FluideintrittsöffnungFluid inlet opening
5.2, 6.25.2, 6.2
FluidaustrittsöffnungFluid outlet opening
7.17.1
Eintrittsdiffuseradmission diffuser
7.27.2
Austrittsdiffuseroutlet diffuser
10, 10'10, 10 '
Wärmetauscherheat exchangers
10.110.1
HochtemperaturstufeHigh temperature stage
10.210.2
NiedertemperaturstufeLow temperature stage
1111
Gehäusecasing
1212
Gehäusedeckelhousing cover
1313
Blockblock
2020
Strömungskanalflow channel
21.1, 21.2, 21.321.1, 21.2, 21.3
Plattenplates
23, 2523, 25
Zwischenraumgap
24.124.1
Fluideintrittfluid entry
24.224.2
Fluidaustrittfluid outlet
4040
Wärmeverteilungheat distribution
4141
Wärmeeintragheat input
5050
Strömungsleitelementflow guide
51.151.1
Einströmteilinflow
51.251.2
Austrittteilexit part
51.351.3
Mittenteilmiddle part
5252
Grundebeneground plane
5353
Stegrippenweb ribs
5555
DurchtrittsöffnungenThrough openings
56.1, 26.256.1, 26.2
Reiheline
5757
Begrenzungsstrukturenlimiting structures
5959
Strömungspfad, StrömungskanalFlow path, flow channel
6161
Oberseitetop
6363
Unterseitebottom
6565
Vorderkanteleading edge
P1.1 - P6.1P1.1 - P6.1
strömungsaufwärtige Querschnitteupstream cross sections
P1.2 - 4.2, P1.3-3.3P1.2 - 4.2, P1.3-3.3
strömungsabwärtige Querschnittedownstream cross sections
P1 - P6P1 - P6
Strömungspfadflow path
aa
Einströmbereichinflow
ss
Seitenbereichpage range
vv
Vorderkanteleading edge
zz
zentraler Bereichcentral area
mm
Erstreckungextension
aa
Ausdehnungexpansion

Claims (15)

Strömungsleitelement (50), insbesondere in Form eines Tiefzieh-Stanz- oder Pressteils, zur Anordnung in einem Wärmetauscher (10, 10') zu einer den Wärmetausch beeinflussenden Strömungsführung eines Fluids entlang einer Hauptströmungslängsrichtung (3) von einem Fluideintritt (24.1) zu einem Fluidaustritt (24.2),
gekennzeichnet durch
eine sich in Hauptströmungslängsrichtung (3) erstreckende flächige Grundebene (52), wobei sich über die Grundebene (52) hinaus wenigstens teilweise seitliche Begrenzungsstrukturen (57) zur Bildung und wenigstens teilweisen seitlichen Begrenzung einer Anzahl von Strömungspfaden (59, P1 - P7) erheben, und zur Beeinflussung der Strömungsführung in Hauptströmungslängsrichtung (3) wenigstens ein Strömungspfad (59, P1 - P7) einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand (Aein) zwischen zwei dem Strömungspfad zugeordneten seitlichen Begrenzungsstrukturen (57) und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand (Aaus) der seitlichen Begrenzungsstrukturen (57) aufweist, wobei die Abstände unterschiedlich sind.
Flow guide (50), in particular in the form of a deep-drawing punching or pressing part, for arranging in a heat exchanger (10, 10 ') for a heat exchange influencing flow guidance of a fluid along a main flow longitudinal direction (3) of a fluid inlet (24.1) to a fluid outlet (24.2)
marked by
a planar ground plane (52) extending in the main flow longitudinal direction (3), wherein at least partially lateral boundary structures (57) rise above the ground plane (52) to form and at least partially border a number of flow paths (59, P1-P7), and for influencing the flow guide in the main flow longitudinal direction (3) at least one flow path (59, P1 - P7) an upstream first distance (a a) between two associated with the flow path lateral boundary structures (57) and a downstream second distance (a) for the lateral boundary structures (57), wherein the distances are different.
Strömungsleitelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstände derart unterschiedlich sind, dass ein dem Strömungspfad (59) zugeordneter Druckverlust des Fluids von einer dem strömungsaufwärtigen ersten Abstand zugeordneten ersten Stelle zu einer dem strömungsabwärtigen zweiten Abstand zugeordneten zweiten Stelle anders ist als ein Druckverlust eines gedachten Strömungspfades mit im wesentlichen gleichbeabstandeten Begrenzungsstrukturen.
Flow guiding element according to claim 1,
characterized in that
the distances are so different that a pressure loss of the fluid associated with the flow path (59) from a first location associated with the upstream first distance to a second location associated with the downstream second distance is different than a pressure loss of an imaginary flowpath having substantially equidistant confining structures.
Strömungsleitelement (50) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Strömungspfad (59) einen sich, vorzugsweise kontinuierlich, verändernden Abstand der seitlichen Begrenzungsstrukturen (57) aufweist.
Flow guide (50) according to claim 1 or 2,
characterized in that
the flow path (59) has a, preferably continuously, changing distance of the lateral boundary structures (57).
Strömungsleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl von wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens vier vorzugsweise mehr als vier Strömungspfaden (59, P1 - P7) vorgesehen ist.
Flow guiding element according to one of claims 1 to 3,
characterized in that
the number of at least three, preferably at least four, preferably more than four, flow paths (59, P1-P7) is provided.
Strömungsleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl von Strömungspfaden (59, P1 - P7) auf einer lateralen Erstreckung (ΔyEA) zwischen zwei äußeren, seitlichen Begrenzungsstrukturen der Strömungsführung nebeneinander angeordnet sind.
Flow guiding element according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
the number of flow paths (59, P1-P7) are juxtaposed on a lateral extent (Δy EA ) between two outer, lateral boundary structures of the flow guide.
Strömungsleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein erster (P1, P2) und wenigstens ein zweiter (P2 - P7) Strömungspfad vorgesehen ist, wobei ein erster Strömungspfad lateral außerhalb neben einem zweiten Strömungspfad angeordnet ist, bzw. ein zweiter Strömungspfad lateral innerhalb neben einem ersten Strömungspfad angeordnet ist.
Flow guiding element according to one of claims 1 to 5,
characterized in that
at least one first (P1, P2) and at least one second (P2-P7) flow path is provided, wherein a first flow path is arranged laterally outside outside a second flow path, or a second flow path is arranged laterally inside next to a first flow path.
Strömungsleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein erster (P1,P2) und wenigstens ein zweiter (P2-P7) Strömungspfad vorgesehen ist, wobei ein erster Strömungspfad einer äußeren, seitlichen Begrenzungsstruktur näher angeordnet ist als ein zweiter (P2-P7) Strömungspfad bzw. ein zweiter Strömungspfad (P2-P7) einem Fluideintritt (24.1) oder einem Fluidaustritt (24.2) näher angeordnet ist als ein erster (P1, P2) Strömungspfad.
Flow guiding element according to one of claims 1 to 6,
characterized in that
at least one first (P1, P2) and at least one second (P2-P7) flow path is provided, wherein a first flow path of an outer, lateral boundary structure is arranged closer than a second (P2-P7) flow path or a second flow path (P2- P7) is arranged closer to a fluid inlet (24.1) or a fluid outlet (24.2) than a first (P1, P2) flow path.
Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein erster (P1, P2) und ein zweiter (P3-P7) Strömungspfad (59) vorgesehen ist, wobei von einer strömungsaufwärtigen ersten Stelle zu einer strömungsabwärtigen zweiten Stelle entlang der Hauptströmungslängsrichtung (3) der erste Strömungspfad (P1, P2, P3, P4) länger als der zweite Strömungspfad (P5, P6)ist.
Flow guiding element (50) according to one of claims 1 to 7,
characterized in that
at least one first (P1, P2) and a second (P3-P7) flow path (59) is provided, from an upstream first location to a downstream second location along the main flow longitudinal direction (3) of the first flow path (P1, P2, P3, P4) is longer than the second flow path (P5, P6).
Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster Strömungspfad (P1 - P4) einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand (P1.2, P2.2, P3.2) der seitlichen Begrenzungsstrukturen (57) und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand (P1.3, P2.3, P3.3) der seitlichen Begrenzungsstrukturen (57) aufweist, wobei der erste Abstand geringer als der zweite Abstand ist, insbesondere ein Abstandsverhältnis des ersten Abstands zum zweiten Abstand geringer als bei einem zweiten Strömungspfad ist.
Flow guiding element (50) according to one of claims 1 to 8,
characterized in that
a first flow path (P1-P4) has an upstream first distance (P1.2, P2.2, P3.2) of the lateral restriction structures (57) and a downstream second distance (P1.3, P2.3, P3.3) of the lateral boundary structures (57), wherein the first distance is less than the second distance, in particular a distance ratio of the first distance to the second distance is less than in a second flow path.
Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweiter Strömungspfad (P5, P6) einen strömungsaufwärtigen ersten Abstand (P5.1, P6.1) der seitlichen Begrenzungsstrukturen (57) und einen strömungsabwärtigen zweiten Abstand (P5.2, P6.2) der seitlichen Begrenzungsstrukturen (57) aufweist, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist, insbesondere ein Abstandsverhältnis des ersten Abstands zum zweiten Abstand größer als bei einem ersten Strömungspfad ist.
Flow guiding element (50) according to one of claims 1 to 9,
characterized in that
a second flow path (P5, P6) has an upstream first distance (P5.1, P6.1) of the lateral boundary structures (57) and a downstream second distance (P5.2, P6.2) of the lateral boundary structures (57) the first distance is greater than the second distance, in particular a distance ratio of the first distance to the second distance is greater than in a first flow path.
Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweiter Strömungspfad (P5, P6) im wesentlichen in Hauptströmungslängsrichtung (3) verläuft, insbesondere vergleichsweise direkt , insbesondere längserstreckt oder diametral zur flächigen Grundebene (52), von einem Fluideintritt (24.1) zu einem Fluidaustritt (5.2, 6.2, 24.2) hin orientiert ist, insbesondere praktisch keinen quer zu der Hauptströmungslängsrichtung (3) verlaufenden Querbereich aufweist, bzw. praktisch nur etwa einen in Hauptströmungslängsrichtung (3) verlaufenden Längsbereich aufweist.
Flow guiding element (50) according to one of claims 1 to 10,
characterized in that
a second flow path (P5, P6) extends substantially in the main flow longitudinal direction (3), in particular comparatively directly, in particular longitudinally extended or diametrically to the flat ground plane (52), from a fluid inlet (24.1) to a fluid outlet (5.2, 6.2, 24.2) oriented towards is, in particular virtually no cross-section extending transversely to the main flow longitudinal direction (3), or practically has only approximately one longitudinal region extending in the main flow longitudinal direction (3).
Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Abstandsverhältnis eines ersten stromabwärtigen Abstands zu einem zweiten stromabwärtigen Abstands von Pfad zu Pfad zwischen einem ersten Strömungspfad (P1) und einem zweiten Strömungspfad (P6) zunimmt, insbesondere bei einem zweiten Strömungspfad (P6) im Bereich des zwei- bis zehnfachen eines ersten Strömungspfades (P1) liegt, vorzugsweise beim 3-fachen, 6-fachen oder 10-fachen.
Flow guiding element (50) according to one of claims 1 to 11,
characterized in that
a distance ratio of a first downstream distance to a second downstream distance from path to path between a first flow path (P1) and a second flow path (P6) increases, in particular at a second flow path (P6) in the range of two to ten times a first flow path ( P1), preferably at 3-fold, 6-fold or 10-fold.
Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster Strömungspfad (P1, P2, P3, P4), insbesondere außer einem praktisch nur in Hauptströmungslängsrichtung (3) verlaufenden Längsbereich, wenigstens bereichsweise einen quer zur Hauptströmungslängsrichtung (3) verlaufenden Querbereich aufweist, insbesondere im Bereich eines Fluideintritts (24.1) und/oder Fluidaustritts (5.2, 6.2, 24.2), insbesondere vergleichsweise indirekt, insbesondere umfangsnah und/oder nahe der Vorderkante (65) der flächigen Grundebene (52), von einem Fluideintritt (5.1, 6.1, 24, 24.1) zu einem Fluidaustritt (5.2, 6.2, 24.2) hin orientiert ist.
Flow guiding element (50) according to one of claims 1 to 12,
characterized in that
a first flow path (P1, P2, P3, P4), in particular except a virtually only in the main flow longitudinal direction (3) extending longitudinal region, at least partially transverse to the main flow longitudinal direction (3) extending transverse region, in particular in the region of a fluid inlet (24.1) and / or Fluid outlet (5.2, 6.2, 24.2), in particular comparatively indirectly, in particular close to the periphery and / or near the front edge (65) of the planar ground plane (52), from a fluid inlet (5.1, 6.1, 24, 24.1) to a fluid outlet (5.2, 6.2 , 24.2).
Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster Strömungspfad (P1, P2, P3, P4) ausgelegt ist, einen erhöhten Fluiddurchsatz zu führen im Vergleich zu einem ersten Strömungspfad in einer ansonst gleichen, gedachten Strömungspfadanordnung mit einem im wesentlichen gleichbeabstandete Begrenzungsstrukturen aufweisenden ersten und zweiten Strömungspfad.
Flow guiding element (50) according to one of claims 1 to 13,
characterized in that
a first flow path (P1, P2, P3, P4) is adapted to lead an increased fluid flow rate compared to a first flow path in an otherwise identical, imaginary flow path arrangement having a first and second flow paths having substantially equidistant boundary structures.
Wärmetauscher (10, 10') zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid aufweisend: - einen in einem Gehäuse (11) angeordneten Block (13) zur voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des ersten Fluids und des zweiten Fluids entlang einer Hauptströmungslängsrichtung (3) von einem Fluideintritt (24.1) zu einem Fluidaustritt (24.2), wobei zu einer den Wärmetausch beeinflussenden Strömungsführung eines der Fluids, insbesondere des zweiten Fluids, ein Strömungsleitelement (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 vorgesehen ist. Heat exchanger (10, 10 ') for heat exchange between a first fluid and a second fluid comprising: - A in a housing (11) arranged block (13) for the separate and heat exchanging guidance of the first fluid and the second fluid along a main flow longitudinal direction (3) from a fluid inlet (24.1) to a fluid outlet (24.2), wherein to a heat exchange influencing flow guidance of one of the fluids, in particular of the second fluid, a flow guide element (50) is provided according to one of claims 1 to 14.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2991443A1 (en) * 2012-06-05 2013-12-06 Technicatome PLATE HEAT EXCHANGER FOR HOMOGENEOUS FLUID FLOWS BETWEEN CHANNELS
CN105229403A (en) * 2014-04-08 2016-01-06 摩丁制造公司 Brazed metal heat exchanger
FR3025303A1 (en) * 2014-09-01 2016-03-04 Bernard Etcheparre RECIRCULATING FLUID HEAT EXCHANGER, SAID AT ECOPE, IN PLATE PRESENTATION
US20160211192A1 (en) * 2013-08-30 2016-07-21 Denso Corporation Cooler
US10544997B2 (en) 2018-03-16 2020-01-28 Hamilton Sundstrand Corporation Angled fluid redistribution slot in heat exchanger fin layer
CN112352291A (en) * 2018-05-29 2021-02-09 牛津大学创新有限公司 Jet impingement cooling apparatus and method
CN116026173A (en) * 2022-12-28 2023-04-28 浙江银轮机械股份有限公司 Heat exchanger and thermal management system

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011090176A1 (en) 2011-12-30 2013-07-04 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger
DE102011090188A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger
DE102013205242A1 (en) 2013-03-25 2014-09-25 Mahle International Gmbh exhaust gas cooler
DE102013216408A1 (en) 2013-08-19 2015-02-19 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2757628A (en) 1952-09-17 1956-08-07 Gen Motors Corp Method of making a multiple passage heat exchanger tube
EP0646231A1 (en) 1992-06-24 1995-04-05 Llanelli Radiators Ltd Heat exchange tubes.
DE29622191U1 (en) 1996-02-15 1997-02-13 KTM-Kühler GmbH, Mattighofen Plate heat exchangers, especially oil coolers
FR2769359A1 (en) 1997-10-02 1999-04-09 Valeo Thermique Moteur Sa Heat exchanger tube with inner partitions
EP1281923A2 (en) 2001-07-31 2003-02-05 Modine Manufacturing Company Flat tube for heat exchanger and process of fabricating the same
DE10242188A1 (en) 2002-09-10 2004-03-18 Behr Gmbh & Co. Flat-tube heat exchanger

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2505095A1 (en) * 1975-02-07 1976-08-19 Daimler Benz Ag Recuperator with ceramic plate internals - having circular spacers and holes at each end with other inserts to create tubes
JPS599496A (en) * 1982-06-26 1984-01-18 ロツクウエル・インタ−ナシヨナル・コ−ポレ−シヨン Single body plate in which inside for plate-fin type heat exchanger is changed into manifold
US6044902A (en) * 1997-08-20 2000-04-04 Praxair Technology, Inc. Heat exchange unit for a cryogenic air separation system
CA2260890A1 (en) * 1999-02-05 2000-08-05 Long Manufacturing Ltd. Self-enclosing heat exchangers
US7063047B2 (en) * 2003-09-16 2006-06-20 Modine Manufacturing Company Fuel vaporizer for a reformer type fuel cell system
EP1774240B1 (en) * 2004-07-30 2016-02-17 MAHLE Behr GmbH & Co. KG One-piece turbulence insert
DE102006031676A1 (en) * 2006-07-08 2008-01-10 Behr Gmbh & Co. Kg Turbulence plate for heat transfer devices has corrugated strips with trailing edges and the leading edges with separation distance greater than null when viewed in x direction
DE102006048305B4 (en) * 2006-10-12 2011-06-16 Modine Manufacturing Co., Racine Plate heat exchanger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2757628A (en) 1952-09-17 1956-08-07 Gen Motors Corp Method of making a multiple passage heat exchanger tube
EP0646231A1 (en) 1992-06-24 1995-04-05 Llanelli Radiators Ltd Heat exchange tubes.
DE29622191U1 (en) 1996-02-15 1997-02-13 KTM-Kühler GmbH, Mattighofen Plate heat exchangers, especially oil coolers
FR2769359A1 (en) 1997-10-02 1999-04-09 Valeo Thermique Moteur Sa Heat exchanger tube with inner partitions
EP1281923A2 (en) 2001-07-31 2003-02-05 Modine Manufacturing Company Flat tube for heat exchanger and process of fabricating the same
DE10242188A1 (en) 2002-09-10 2004-03-18 Behr Gmbh & Co. Flat-tube heat exchanger

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013182584A1 (en) * 2012-06-05 2013-12-12 Société Technique pour l'Energie Atomique TECHNICATOME Plate heat exchanger for homogeneous fluid flows between ducts
CN104736960A (en) * 2012-06-05 2015-06-24 原子能技术公司 Plate heat exchanger for homogeneous fluid flows between ducts
FR2991443A1 (en) * 2012-06-05 2013-12-06 Technicatome PLATE HEAT EXCHANGER FOR HOMOGENEOUS FLUID FLOWS BETWEEN CHANNELS
CN104736960B (en) * 2012-06-05 2019-03-29 原子能技术公司 A kind of heat-exchangers of the plate type for the flowing of pipeline enclosure homogeneous fluid
US9905319B2 (en) 2012-06-05 2018-02-27 Societe Technique Pour L'energie Atomique Plate heat exchanger for homogeneous fluid flows between ducts
US9818673B2 (en) * 2013-08-30 2017-11-14 Denso Corporation Cooler
US20160211192A1 (en) * 2013-08-30 2016-07-21 Denso Corporation Cooler
CN105229403A (en) * 2014-04-08 2016-01-06 摩丁制造公司 Brazed metal heat exchanger
CN105229403B (en) * 2014-04-08 2017-10-24 摩丁制造公司 Brazed metal heat exchanger
FR3025303A1 (en) * 2014-09-01 2016-03-04 Bernard Etcheparre RECIRCULATING FLUID HEAT EXCHANGER, SAID AT ECOPE, IN PLATE PRESENTATION
US10544997B2 (en) 2018-03-16 2020-01-28 Hamilton Sundstrand Corporation Angled fluid redistribution slot in heat exchanger fin layer
CN112352291A (en) * 2018-05-29 2021-02-09 牛津大学创新有限公司 Jet impingement cooling apparatus and method
CN112352291B (en) * 2018-05-29 2024-02-13 牛津大学创新有限公司 Jet impingement cooling apparatus and method
CN116026173A (en) * 2022-12-28 2023-04-28 浙江银轮机械股份有限公司 Heat exchanger and thermal management system

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Publication number Publication date
EP2161528A3 (en) 2013-05-15
DE102008045845A1 (en) 2010-03-11

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