EP2220451A1 - Fluid distribution element for a fluid-conducting device, especially for multichannel-type fluid-conducting appliances nested in each other - Google Patents

Fluid distribution element for a fluid-conducting device, especially for multichannel-type fluid-conducting appliances nested in each other

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EP2220451A1
EP2220451A1 EP08854597A EP08854597A EP2220451A1 EP 2220451 A1 EP2220451 A1 EP 2220451A1 EP 08854597 A EP08854597 A EP 08854597A EP 08854597 A EP08854597 A EP 08854597A EP 2220451 A1 EP2220451 A1 EP 2220451A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
layer
fluid distribution
distribution element
fluid
Prior art date
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Application number
EP08854597A
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German (de)
French (fr)
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EP2220451B1 (en
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Benoit Sicre
Thore Oltersdorf
Michael Hermann
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Publication of EP2220451A1 publication Critical patent/EP2220451A1/en
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Publication of EP2220451B1 publication Critical patent/EP2220451B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F28F3/14—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels by separating portions of a pair of joined sheets to form channels, e.g. by inflation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-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
    • F28D9/0037—Heat-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 conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems

Definitions

  • Fluid distribution element for a fluid-carrying device in particular for nested multi-channel fluid management apparatuses
  • the present invention relates to a fluid distribution element for fluid-carrying devices, in particular for devices having multi-channel tubes.
  • the fluid distribution element according to the invention is alternatively referred to below as a distributor connector, fluid distribution device or fluid collection device.
  • the present invention also relates to an arrangement of such fluid distribution elements and to manufacturing processes for producing such fluid distribution elements.
  • Fluid distribution elements are of particular interest when heat or mass transfer between multiple carriers (fluids) is to take place at the same time.
  • An example is tube-in-tube heat exchangers Air conditioning systems in the automotive industry, which serve as internal heat transfer for the refrigeration circuit.
  • the fulfillment of requirements in terms of space requirements and weight reduction as well as cost reduction are essential.
  • a further example in which fluid distribution elements can be used are so-called combination evaporators (also abbreviated to Kombiverdampfer) for heat pumps, as described, for example, in WO 2004/094921 A1.
  • Heat exchangers or heat exchangers are subdivided into their basic form into tube bundle, plate, coaxial and spiral heat exchangers.
  • One plate heat exchanger can be compared to the other
  • fluid distribution element according to the invention can be used as a component: As follows described in detail, this offers the advantage that, for example in the case of the combined steamer, arrangements of concentrically inserted tubes in which the geometry has leads with penetrations can be avoided. Such feedthroughs with penetrations are necessary in the prior art when fluids are to be in direct thermal contact with each other. For this purpose, the two following realization possibilities are known from the prior art:
  • the outer tube is already preformed with lamellae.
  • the pipe register is then already arranged in the disk body.
  • the inner tube is now introduced, this the pipe register in the
  • Pipe bend penetrates outside the lamellar body. This results in particular problem areas in an automated production due to the complex geometry of the penetrated areas of the pipe wall in the
  • the present invention is achieved by a fluid distribution element according to claim 1 and by an arrangement of such fluid distribution elements according to claim 13.
  • Advantageous embodiments of the fluid distribution elements or arrangements according to the invention can be found in the dependent claims. Inventive methods can be found in claims 17 to 19. Inventive Twists are described by claim 20.
  • a fluid distribution element according to the invention (as well as a corresponding arrangement) will first be described generally. This is followed by concrete embodiments.
  • the individual concrete design features as can be deduced both from the general description and from the subsequent specific exemplary embodiments, can of course also be structurally modified by the person skilled in the art, or in any other way. not shown combination, without thereby leaving the scope of the present invention, which is given solely by the claims.
  • a fluid distribution element or a fluid distribution device / fluid collection device is provided, in particular made of metal or plastic, which is suitable in particular for connection to interleaved or overlapping multichannel-type lines (multiple channel tube).
  • multichannel ducts The purpose of such multichannel ducts is to separate one or more different fluids independently of each other in a space-saving manner and to exploit the possibility of controlled heat transfer or controlled mass transfer.
  • multi-channel tubular heat exchangers offer the advantage that they allow the heat exchange between different heat transfer media (for example, from two different heat sources with different temperature levels and with different heat transfer composition and a heat sink) in a reduced space.
  • Multi-channel pipes offer, inter alia, the advantage that they allow the controlled mass transfer between more than two fluids in a reduced space, for example by means of the diffusion, osmosis or sieving principle.
  • the present invention provides a fluid distribution element or a distributor connection piece, the purpose of which is to connect, on the one hand, single-pipe feed lines to, on the other hand, a multi-channel pipe, without the channels having to penetrate one another.
  • the inventive approach is that the individual supply channels open in sub-channels and these sub-channels intersect and overlap, so that a contact surface for the purpose of heat and / or mass transfer arises.
  • the fluid distribution element or connector can advantageously made of metal or plastic and with different cost-effective methods (for example, pressure welding, gluing and / or soldering) are produced.
  • the fluid distribution element according to the invention has a very small space requirement and simplifies the concatenated connection of multi-channel pipes for the purpose of building a compact unit for heat transfer.
  • the fluid distribution element according to the invention can be produced in a structurally simple manner, without there being an increased risk of leakage, as in the prior art at the penetration points.
  • the structure of the fluid-guiding device can be advantageously carried out by means of the fluid distribution elements in such a way that bionic approaches are tracked in the route of the channel.
  • the fluid distribution element according to the invention has a plurality of individual layers stacked one above the other (for example, flat metal layers or plastic layers) which are each joined to parts of their surfaces. Between such connection areas, bulges or elevations are realized (for example, by swelling of partial areas of the surfaces which were provided with a release agent or also by preforming) perpendicular to the layer plane, which then form spaces between the individual layers, by means of which fluid guide channels are realized.
  • it is a stack arrangement of three, for example, pressure-pressed material layers, particularly advantageous (see also the following exemplary embodiment) four material layers are used. det.
  • such a fluid distribution element according to the invention can also be produced inexpensively and fully automatically by bonding preformed plastic or metal parts in which half channels are already preformed.
  • a fluid distribution element according to the invention is therefore in the simplest case a structure with essentially circular or semicircular flow cross sections (tubes) which are pre-embossed into flat bodies (the individual layers) which in this variant are glued or soldered to other flat bodies.
  • the connecting pipe pieces which are connected in a conclusive manner to the supply lines extend. to become.
  • the channels do not overlap in or between the individual layers.
  • Single layers of metal are used for the above-described roll-bonding process (or autogenous rolling welding).
  • a suitable release agent is applied at the locations of the channels to be formed, and the sheets are cold-welded together by rolling.
  • the release agent leaves unconverted areas exist, which can be expanded with a fluid, in particular air, pressurized into tubes.
  • the sequence of expansion of the regions which are not disposed of. For example, the space between the inner, centrally located individual layers or individual layers is first widened, and then the space between individual layers lying further outside. In order to preserve the channel structure of already inflated channels, it is possible to leave them under pressure as further channels are inflated.
  • the individual layers of the fluid distribution element or distributor connection piece can easily be connected to one another and then individual fluid distribution elements or distributor connection pieces stacked perpendicular to the layer plane and connected to supply lines, so that a stack (arrangement) of distributed, piled-up fluid distribution elements provided with fluid guide channels is produced.
  • the design of such an arrangement of fluid distribution elements according to the invention can then be designed similar to a lamella lensagenüber lacking, in which the tubes form a closed body with the slats. In this way, according to the invention, an arrangement of fluid distribution elements or a multi-flow fluid guiding unit can be used by using a plurality of fluid distribution units.
  • the above-described type of preparation for the individual fluid distribution elements or the entire, the arrangement of fluid distribution elements having fluid guide unit brings in addition to the advantage that no soldering or welding are necessary, also the advantage that they or it with the same conventional inexpensive metals or plastics, as the multi-channel pipes to be connected can be generated itself.
  • the connections on the front side of the Eizelrohr supply lines are advantageously formed with a circular cross-section and selected with a standardized inner width, so that a connection with conventional lines and Kochsch congressen can be done easily.
  • the cross-section of the channels can remain constant along the route, so that pressure or flow is constant remain, or be varied, so that physical phenomena, such as evaporation or compression can be specifically favored.
  • the distributor connection piece or fluid distribution element according to the invention is thus characterized by a simple construction and a simple production and by low material costs.
  • the shape of the plates can be arbitrary (seen in the layer plane), for example in a rectangular or polygonal shape.
  • the entire combi-steamer is not conventionally manufactured as finned tube heat exchangers made of aluminum fins and tube registers made of copper, but it is a multilayer body of at least four individual layers realized (for example, with the above Roiling-Bond method).
  • certain areas in the intermediate layers or between the individual layers can be excluded from a joining compound by means of separating agents or recesses Inflate areas or are already pre-embossed when available and thus form areas between the individual layers for the flow of fluids (ie channels).
  • An exception here is the production by extrusion, whereby structures without branches and returns can be made in one piece.
  • the flow-through areas in the intermediate layers may also include more complex structures, such as branches and returns.
  • the fluid distribution element according to the invention in the combined steamer simplifies the structure so that supply lines are no longer complex forms with penetrations, but that the problem of permeation is transferred to the multilayered body.
  • the bodies through which it flows are then tubular channels or channel-like tubes.
  • the multilayer plates are shaped so as to achieve a functionality analogous to that of the combination evaporator, which is achieved by cold-welding together a body with advantageously four layers of plates, for example in the roll-bonding technique. This results in a total of three intermediate layers or areas between two adjacent individual layers, which are available either by release agents or by the use of pre-stamped structures for fluid guidance available.
  • the individual layers can also be soldered or glued, in which case channel guides represent recessed areas.
  • the upper and lower layers of this multi-layered body can then be used to make a channel system overlying the flow filaments.
  • These outer channel systems can in this case be separated from each other by two further plates, which may be necessary because during the later continuation of these channels, the channel in the middle intermediate layer laterally penetrates into the outer channels. This process of lateral penetration corresponds to the penetration in the previous production of supply lines or distribution lines.
  • Y-shaped branches can also be produced.
  • a Y-shaped branch piece which is used in grain
  • a multi-channel pipe must be divided into two parallel multi-channel pipes (for example, for the purpose of reducing pressure drop with the same transfer area in combination steamers).
  • a separation medium may be applied to the ply planes according to the shape and arrangement of the branch.
  • the four individual layers for example, can then be roll-pressed and the channels subsequently inflated.
  • the present invention thus provides a distributor connector made of metal or plastic for nested or superimposed Mehrkanalar- term fluid handling apparatus, which consists essentially of separate leads on one side (first end side) and nested channels on the other side (second, the first end face opposite end face), wherein the channels do not penetrate, but in separate sub-channels (closing to the multi-channel tube) open, with these sub-channels intersect and partially overlap or completely, so that a contact surface for heat or mass transfer port over an intermediate channel wall arises.
  • the supply or removal of fluids to or from the heat exchanger in separate, not superimposed channels so that the supply line can be connected on one side with conventional Einrohrön.
  • the element according to the invention can be produced by roll bonding or pressure welding from a plurality of individual layers (advantageously at least three or four individual layers).
  • the channel Such structures can be generated by puffing.
  • the channel-like structures can alternatively also be provided by pre-stamped channel structures in the individual layers.
  • the individual layers can also be cast or bonded together by gluing.
  • a plurality of fluid distribution elements according to the invention can be stacked on top of one another and at a distance from each other, preferably perpendicular to the layer plane, whereby a heat exchanger with a plurality of multiple-channel tubes or several flights within the fluid-guiding unit is formed. Between each individual fluid distribution element of such a fluid guiding unit, a further fluid can flow through corresponding fluid-carrying structures.
  • bionic approaches such as harp shape
  • the production methods described can also be used to realize pipe branches (for example Y-shaped branches).
  • the cross-sections of channels guided into each other can be adapted to one another for the purpose of a constant volume flow.
  • FIG. 1 shows a first fluid distribution element according to the invention in a plan view of the layer plane L (FIG. 1a) and in a sectional view perpendicular to the plane of the layer L (FIG. 1b).
  • FIG. 2 shows an isometric view of the fluid distribution element according to the invention shown in FIG.
  • Figure 3 shows a second fluid distribution element according to the invention, which is constructed analogously to that shown in Figure 1, but forms a branched inner channel.
  • FIG. 4 shows an arrangement of a plurality of fluid distribution elements stacked one above the other according to the invention.
  • FIG. 5 shows a Y-shaped fluid distribution piece, which can be connected to a fluid distribution element according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a fluid distribution element according to the invention.
  • 1 a shows a plan view of the layer plane L of the fluid distribution element
  • FIG. 1 b shows different sectional views perpendicular to the layer plane and substantially perpendicular to the channel longitudinal direction K (see FIG.
  • the channel longitudinal axis direction here is that direction in the layer plane L which essentially corresponds to the flow direction of the fluid through the inner channel I or the outer channel A.
  • the fluid distribution element consists of four individual layers or individual layers 1 to 4, which each consist of flat metal bodies, here zinc sheets or aluminum sheets.
  • the individual aluminum sheets or zinc sheet layers 1 to 4 are stacked one above the other perpendicular to the layer plane L. Parts of the surfaces or the tops and / or undersides of the individual NEN layers 1 to 4 are each pressure-tightly connected by the above-described roll-bonding method or roll pressing with parts of the opposite surfaces of adjacent individual layers.
  • non-bonded regions are formed between these connected partial surface areas of two layers, in which cavities are created by bulging one or both of the adjacent individual layers, which cavities are then used as fluid guide channels (inner channel I and outer channels A, A S p, see below) are formed.
  • FIGURE 1 shows, in the uppermost single layer 1, a first channel structure IS bulged in the direction perpendicular to the plane of the layer L (see FIG.
  • first intermediate layer upper intermediate layer 2
  • second channel structure 2S a further channel structure bulged upwards perpendicular to the layer plane L
  • the two channel structures IS and 2S are now formed in different regions of the individual layers, as will be described in more detail below two separately extending channels, the inner channel I and the outer channel A, form, which in the channel longitudinal direction K increasingly approach, finally cross and partially overlap and finally substantially parallel to each other and completely overlapping Ü over each other.
  • FIG. 1a at the bottom left shows the connection region AB, on the outside of which end side (the side shown in FIG. 1a below) the inner channel I and the outer channel A completely separate from one another and laterally offset from one another, so that two separate individual tubes can be connected to the fluid distributor according to the invention at this end face.
  • the sectional view AA '(FIG. 1b, bottom right) shows, the channel structure IS of the uppermost layer 1 in the form of two bulges formed laterally offset from one another is formed on the outside end side of the connection region AB. In the area of a bulge (the bulge shown at the bottom left in FIG.
  • the underlying individual layer 2 likewise has a bulge (which forms the channel structure 2S), which is designed and arranged such that it forms a positive fit in the bulge IS of the first Location 1 nestles.
  • the underlying individual layer 2 in the region of the second bulging part of the channel structure IS (FIG. 1b, bottom right), the underlying individual layer 2 has no bulge, but is formed as a flat surface.
  • a trapezoidal shape becomes trapezoidal between the individual layers 1 and 2 formed above tapered cavity, which is formed as a first outer channel portion Al of a formed for fluid transport outer channel A.
  • the adjacent to the second single layer 2 and below the same arranged third single layer 3 is now seen in relation to the layer plane L mirror-symmetrical to the second single layer 2 formed.
  • the fourth single layer which is arranged adjacent to this third individual layer 3 and below it, is mirror-symmetrically shaped (seen with respect to the layer plane L) to the uppermost single layer 1.
  • connection area AB Due to this mirror-symmetrical shape (and a corresponding mirror-symmetrical arrangement) arises in the connection area AB through the arched channel structure 2S of the second single layer 2 and through their likeness in the third single layer 3 a cross-section approximately doppelrapezförmiger cavity between the second single layer 2 and the third single layer 3, which is also designed as an inner channel I (in the area AB as the first inner channel section II) for FIU id Entry.
  • the first channel structure IS of the uppermost layer 2 and the second channel structure 2S of the upper middle layer 2 are thus formed in the crossing region KB (this also applies to the third channel structures 3S and 4S of the lower middle layer 3 and the lower layer 4) facing each other mirror-symmetrically the overlap area between the first channel structure IS and the second channel structure 2S is increasingly increased, until (due to the larger Width of the channel structure IS compared to the channel structure 2S; the width here is the extension perpendicular to the direction K in the layer plane L) the first channel structure IS completely overlaps the second channel structure 2S.
  • the first channel structure IS thus successively slides upward in the channel longitudinal axis K (see FIG.
  • the overlap region UB then adjoins, in which third channel sections (third inner channel section 13 and third outer channel section A3) are formed so that the inner channel I or the second channel structure 2S is completely separated from the outer channel A and from the first Channel structure IS is overlapped or covered.
  • the first channel structure IS overlaps the second channel structure 2S symmetrically on both sides, so that the inner channel I, 13 runs centrally below the outer channel A, A3 or is enclosed by it on one side.
  • the fluid distribution element shown thus has an inner channel I running essentially concentrically within two outer channels A, A SP , so that in a simple manner at this upper connection side a suitably trained multiple channel pipe can be connected (see also sectional view F-F ') -
  • the exemplary embodiment of a fluid distribution element shown can be varied in many ways in the context of the present invention:
  • the fluid distribution element can be integrated with one Mehrkanalrohr be formed or continued.
  • Ver Kunststoffendste fluid management structures may be additionally integrated into the shown fluid distribution member, such as a Y-shaped branch element (see also FIG. 5) in which the concentric p within the two outer channels A, A ⁇ guided internal passage I, together with the surrounding outer channels branched into two separate strands.
  • the fluid distribution element according to the invention from only three individual layers 1 to 3, so that only one outer channel A and one inner channel I result (omission of the second outer channel A SP ).
  • the further layer elements 3 and 4 need not be formed symmetrically to the sheet elements 1 and 2, but may also be designed as a flat flat plates. In this case, then, only one here in the example simply trapezoidal (but in general other shapes are possible) inner channel I and an outer channel A.
  • the individual layers can also be the same be formed integrally. This does not have to concern all individual layers, but may also relate only to individual individual layers shown (for example, by dispensing with the single layer 4, the two individual layers 2 and 3 could be produced as a one-piece, extruded molded article, to which another layer (uppermost layer 1 ) is superimposed).
  • FIG. 2 shows an isometric view of the fluid distribution element shown in FIG. In the front section shown on the bottom side, clearly visible are the two separate outer channels A and A SP (semicircular) and the inner channel I (circular).
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a fluid distribution element according to the invention (shown here only as a plan view of the layer plane L). This is basically the same as the layer element shown in FIG. 1, so that only the differences will be described here.
  • the two channel structures IS and 2S are designed in such a way that the inner channel I separates into two separate inner channel sections in the connection region AB and in the crossing region KB.
  • connection region AB two separate staggered and offset from each other are thus added to the outer channel A, Al trained Dete first inner channel sections IIa and IIb formed, which allow the connection of two separate single-pipe supply lines for the inner channel I on the outside end face.
  • the two separate inner channel sections intersect in the crossing area KB thus on both sides of the outer channel A and below the same in this, which can be realized by a corresponding construction, as has already been described to Figure 1.
  • the inner channel I, 13 and the outer channel A, A3 overlap each other in the overlapping area UB.
  • FIG. 4 shows an arrangement according to the invention of a plurality of (here three) fluid distribution elements F1 to F3.
  • the three fluid distribution elements Fl to F3 are hereby arranged perpendicular to the layer plane or in the stacking direction S spaced from each other and one above the other.
  • the layer planes L of the individual fluid distribution elements run parallel to one another.
  • the individual fluid distribution elements are kept spaced apart by spacers Abs.
  • the front side in FIG. 4 shows the connection side for the single-pipe feed lines for the fluid distribution elements.
  • the individual pipe feed lines are here realized in such a way that from a first connection line 3 arranged in the stacking direction S individual pipe ducts branch off at the level of the individual fluid distribution elements, which are then each connected to an inner duct I of a fluid distribution element.
  • a second connection line 4 is likewise arranged in the stacking direction S, from which individual tube channels likewise branch off at the level of the individual fluid distribution elements, which then in each case communicate with the individual individual tube channels. Ends of the outer channels A of Fluidver Samuelsele- elements are connected.
  • the arrangement shown here is realized on the basis of the spacing Abs of the individual fluid distribution elements F1 to F3 realized by the spacers Abs, so that a volume is created between two adjacent fluid distribution elements which is likewise filled by a fluid (third fluid outside the inner channels I and the outer channels A). can be flowed through.
  • the outer surface (upper side of the individual layers 1 and lower side of the individual layers 4) is provided with a plurality of individual, mutually parallel and offset from one another Rib structures 5 provided. These rib structures are arranged laterally next to the channel structures IS or 4S as well as on the outside on these and ensure swirling of the third fluid flowing through the intermediate spaces between the fluid distribution elements, whereby the heat exchange is optimized.
  • FIG. 5 outlines a Y branch piece produced from the individual layers 1 to 4, for example by roll bonding, which can be used in combination with a fluid distribution element according to the invention in order to split the fluid flow of the inner channel I and of the outer channel A into two separate fluid streams in each case
  • the Y-branch piece shown can be docked on the upper end side of the overlapping area UB of the fluid distribution element according to the invention shown in FIG. 1, see sectional view F-F ').

Abstract

The fluid distribution element according to the invention has a very low spatial requirement and simplifies the interlinked connection of multichannel pipes for the purpose of construction of a compact assembly for heat exchange. In particular the fluid distribution element according to the invention can be produced in a constructionally simple manner thus without, as in the state of the art, an increased risk of leakage arising at the interpenetration points. In order to prevent in addition possible pressure losses, the construction of the fluid-conducting device can be effected advantageously by means of the fluid distribution elements such that bionic attachments are followed in the line of the channel.

Description

Fluidverteilungselement für eine fluidführende Vorrichtung, insbesondere für ineinander verschachtelte mehrkanalartige Fluidführungsapparate Fluid distribution element for a fluid-carrying device, in particular for nested multi-channel fluid management apparatuses
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidverteilungselement für fluidführende Vorrichtungen, insbesondere für Vorrichtungen, welche Mehrkanalrohre aufweisen. Das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement wird nachfolgend alternativ auch als Verteiler- Verbindungsstück, Fluidverteilungseinrichtung oder Fluidsammeleinrichtung bezeichnet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüberhinaus auf eine Anordnung aus solchen Fluidverteilungselementen sowie auf Herstellungsverfahren zur Herstellung solcher Fluid- Verteilungselemente.The present invention relates to a fluid distribution element for fluid-carrying devices, in particular for devices having multi-channel tubes. The fluid distribution element according to the invention is alternatively referred to below as a distributor connector, fluid distribution device or fluid collection device. The present invention also relates to an arrangement of such fluid distribution elements and to manufacturing processes for producing such fluid distribution elements.
Fluidverteilungselemente sind insbesondere von Interesse, wenn ein Wärme- oder Stofftransport zwischen mehreren Trägern (Fluiden) zeitgleich erfolgen soll. Ein Beispiel stellen Rohr- in-Rohr-Wärmeüberträger in Klimaanlagen in der Automobilindustrie dar, welche als innere Wärmeüberträger für den Kältekreis dienen. Wesentlich hierbei ist insbesondere die Erfüllung von Anforderungen betreffs des Raumbedarfs und der Ge- wichtsreduzierung sowie betreffs der Kostensenkung. Ein weiteres Beispiel, in welchem Fluidverteilungse- lemente eingesetzt werden können, sind sog. Kombinationsverdampfer (auch kurz: Kombiverdampfer) für Wärmepumpen, wie sie beispielsweise in der Patentschrift WO 2004/094921 Al beschrieben werden.Fluid distribution elements are of particular interest when heat or mass transfer between multiple carriers (fluids) is to take place at the same time. An example is tube-in-tube heat exchangers Air conditioning systems in the automotive industry, which serve as internal heat transfer for the refrigeration circuit. In particular, the fulfillment of requirements in terms of space requirements and weight reduction as well as cost reduction are essential. A further example in which fluid distribution elements can be used are so-called combination evaporators (also abbreviated to Kombiverdampfer) for heat pumps, as described, for example, in WO 2004/094921 A1.
Dabei sind Herstellungsverfahren für Rohr-in-Rohr- Anordnungen beispielsweise aus Metall oder Kunststoff bekannt, wo die Verbindung zu der Zuleitung bzw. zum Sammelstrang über eine Durchdringung des überstehenden Kanals erfolgt (siehe z.B. DD 269205 Al) . Ein solches Herstellungsverfahren ist jedoch mehrstufig und nicht vollautomatisierbar : Es erfordert u.a. das Dichten des durchdrungenen Kanals, in der Regel durch ein Lötmittel, dessen thermisches Ausdehnverhalten unterschiedlich zu dem des Kanalmaterials ist. Bei hoher thermischer Belastung kann dies zur Rissbildung führen. Hierdurch entsteht die Notwendigkeit eines umfassenderen, zeitlich und personell aufwendigen Le- ckagetests.In this case, production methods are known for tube-in-tube arrangements of metal or plastic, for example, where the connection to the supply line or to the collecting line takes place via a penetration of the projecting channel (see, for example, DD 269205 A1). However, such a manufacturing process is multi-level and not fully automated: it requires u.a. the sealing of the penetrated channel, usually by a solder whose thermal expansion behavior is different from that of the channel material. At high thermal stress, this can lead to cracking. This creates the need for a more comprehensive, time-consuming and personal lags test.
Aus dem Stand der Technik sind darüberhinaus Konstruktionsprinzipien für Wärmeüberträger zum Kühlen oder Erwärmen von Flüssigkeiten oder von Gasen, wel- che aus mehreren miteinander walzgepressten Metallblechen ausgebildet sind, bekannt, wobei Kanäle aufgebläht werden. Hierbei dienen dann Platten zur Trennung der Fluide (beispielsweise DE 30 03 137 Al) . Hierbei wird ein sog. Walzenverbinden bzw. englisch Roll-Bonding vorgenommen, wodurch eine Verbindung zweier oder mehrerer relativ dünner Bahnen, Bleche oder Tafeln zustande kommt, was durch Walzendruck geschieht . Eine solche Verbindung kann ggf . auch durch Erwärmung oder durch Verklebung realisiert werden. Zwischenbleche können hierbei Wellen aufweisen, um die Wärmeübertragung zu intensivieren.Moreover, design principles for heat exchangers for cooling or heating liquids or gases which are formed from a plurality of metal plates pressed together by rolling, are known from the prior art, wherein channels are inflated. In this case, plates are used to separate the fluids (for example DE 30 03 137 A1). In this case, a so-called. Roll bonding or English roll-bonding is carried out, whereby a compound of two or more relatively thin webs, sheets or panels, what happens through roller pressure. Such a connection can possibly. also be realized by heating or by gluing. Intermediate plates can in this case have waves to intensify the heat transfer.
Wärmeüberträger bzw. Wärmetauscher werden ihrer Grundform nach unterteilt in Röhrbündel-, Platten-, Koaxial- und Spiralwärmeüberträger. Ein Plattenwärme- Überträger lässt sich im Verhältnis zu den anderenHeat exchangers or heat exchangers are subdivided into their basic form into tube bundle, plate, coaxial and spiral heat exchangers. One plate heat exchanger can be compared to the other
Ausführungsformen sehr kompakt bauen. Er ist dadurch aufgrund seines Materialbedarfs und des Gesamtvolumens grundsätzlich überall dort vorzuziehen, wo die Forderungen nach geringen Materialkosten und der Kom- paktheit für kleine Anlagen die Korrosions- undBuild very compact designs. As a result, due to its material requirements and the total volume, it is generally preferable wherever the demands for low material costs and the compactness of small plants reduce the corrosion and heat losses
Druckbeständigkeit überwiegen. Dies ist beispielsweise für im Bereich der Kältetechnik eingesetzte Verdampfer der Fall. Im Bereich der Wärmepumpen gilt, dass sich neben den Kosten für die Anlage selbst er- höhte Anschaffungskosten durch die notwendige Erschließung einer Wärmequelle ergeben. Aus diesem Grund sind Außenluftwärmepumpen wirtschaftlich gesehen von Vorteil. Üblicherweise werden in Kältekreisen dieser Anlagen für diesen Zweck Lamellenrohr-Wärme - Überträger eingesetzt. Allerdings ist die Effizienz einer solchen Wärmepumpe geringer, weil die Wärmequelle viel stärkeren saisonal bedingten Temperaturschwankungen unterliegt. Durch die Unterstützung dieser primären Wärmequelle durch eine sekundäre Wärme- quelle lassen sich Zugewinne bei der Verdampferleistung und eine geringere Frostbildung am Verdampfer einer Außenluftwärmepumpe realisieren. Hierzu wurden beispielsweise Kombiverdampfersysteme entwickelt (siehe WO 2004/094921 Al) . In all solchen genannten Systemen kann das erfindungsgemäße Fluidverteilungse- lement als Bauteil eingesetzt werden: Wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben, bietet dies den Vorteil, dass, beispielsweise beim Kombiverdampfer, Anordnungen konzentrisch ineinander eingeführter Rohre, bei denen die Geometrie Zuleitungen mit Durchdringun- gen aufweist, vermieden werden können. Solche Zuleitungen mit Durchdringungen sind im Stand der Technik notwendig, wenn Fluide in direktem thermischen Kontakt zueinander stehen sollen. Hierzu sind aus dem Stand der Technik die beiden folgenden Realisierungs- möglichkeiten bekannt:Pressure resistance prevail. This is the case, for example, for evaporators used in the field of refrigeration technology. In the field of heat pumps, in addition to the costs for the system itself, increased initial costs result from the necessary development of a heat source. For this reason, outdoor air heat pumps are economically advantageous. Usually in cooling circuits of these systems for this purpose finned tube heat - carriers are used. However, the efficiency of such a heat pump is lower because the heat source is subject to much higher seasonal temperature fluctuations. By supporting this primary heat source with a secondary heat source, gains in evaporator performance and less frost formation on the evaporator of an outdoor air source heat pump can be realized. For this purpose, for example Kombiverdampfersysteme have been developed (see WO 2004/094921 Al). In all such systems mentioned fluid distribution element according to the invention can be used as a component: As follows described in detail, this offers the advantage that, for example in the case of the combined steamer, arrangements of concentrically inserted tubes in which the geometry has leads with penetrations can be avoided. Such feedthroughs with penetrations are necessary in the prior art when fluids are to be in direct thermal contact with each other. For this purpose, the two following realization possibilities are known from the prior art:
1. Zwei Rohre unterschiedlichen Durchmessers werden ineinander angeordnet und das Volumen des Ringspalts und das des Innenrohrs werden mit Sand verpresst . In diesem Zustand lässt sich eine typische mäanderförmige Rohranordnung (Rohrregister im Lamellenkörper) realisieren. Dieses Verfahren ist technisch sehr aufwendig und nicht voll automatisierbar.1. Two tubes of different diameters are arranged inside each other and the volume of the annular gap and that of the inner tube are pressed with sand. In this state, a typical meander-shaped pipe arrangement (pipe register in the disk body) can be realized. This method is technically very complicated and not fully automated.
2. Das Außenrohr wird bereits vorgeformt mit Lamellen bezogen. Das Rohrregister ist dann bereits in dem Lamellenkörper angeordnet . In dieses Rohrregister wird nun das Innenrohr eingebracht, wobei dieses das Rohrregister im Bereich der2. The outer tube is already preformed with lamellae. The pipe register is then already arranged in the disk body. In this pipe register, the inner tube is now introduced, this the pipe register in the
Rohrkrümmer außerhalb des Lamellenkörpers durchdringt. Hierdurch ergeben sich insbesondere Problemstellen bei einer automatisierten Fertigung aufgrund der komplexen Geometrie der durch- drungenen Bereiche der Rohrwandung in denPipe bend penetrates outside the lamellar body. This results in particular problem areas in an automated production due to the complex geometry of the penetrated areas of the pipe wall in the
Rohrkrümmern .Elbows.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fluidverteilung- selement (bzw. eine Anordnung von Fluidverteilungse- lementen) zur Verfügung zu stellen, mit welchem auf konstruktiv einfache und preisgünstige Art und Weise sowie auf über eine lange Lebensdauer hinweg gesehen zuverlässige Art und Weise eine Fluidverteilung innerhalb einer fluidführenden Vorrichtung, insbesonde- re innerhalb eines Wärmetauschers oder innerhalb einer Vorrichtung zum Austausch von Stoffen zwischen Fluidströmen, realisiert werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es darüberhinaus, entsprechende Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stel- len.Starting from the prior art, it is thus the object of the present invention to provide a fluid distribution element (or an arrangement of fluid distribution elements) with which In a structurally simple and cost-effective manner and over a long service life, reliable fluid distribution within a fluid-conducting device, in particular within a heat exchanger or within a device for exchanging substances between fluid flows, can be realized. It is also an object of the present invention to provide corresponding production methods.
Die vorliegende Erfindung wird durch ein Fluidvertei- lungselement nach Anspruch 1 sowie durch eine Anordnung von solchen Fluidverteilungselementen nach An- spruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Fluidverteilungselemente bzw. Anordnungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäße Verfahren lassen sich den Ansprüchen 17 bis 19 entnehmen. Erfindungsgemäße Ver- Wendungen werden durch Anspruch 20 beschrieben.The present invention is achieved by a fluid distribution element according to claim 1 and by an arrangement of such fluid distribution elements according to claim 13. Advantageous embodiments of the fluid distribution elements or arrangements according to the invention can be found in the dependent claims. Inventive methods can be found in claims 17 to 19. Inventive Twists are described by claim 20.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Fluidvertei- lungselement (sowie eine entsprechende Anordnung) zunächst allgemein beschrieben. Hieran schließen sich konkrete Ausführungsbeispiele an. Die einzelnen konkreten Konstruktionsmerkmale, wie sie sich sowohl der allgemeinen Beschreibung, wie auch den sich anschließenden speziellen Ausführungsbeispielen entnehmen lassen, können hierbei im Rahmen der vorliegenden Er- findung selbstverständlich durch den Fachmann mittels seiner Fachkenntnisse auch konstruktiv abgewandelt werden bzw. in einer beliebigen anderen, nicht gezeigten Kombination eingesetzt werden, ohne hierdurch den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, welcher allein durch die Patentansprüche gegeben ist, zu verlassen. Erfindungsgemäß wird ein Fluidverteilungselement bzw. eine Fluidverteilungseinrichtung/Fluidsammeleinrich- tung, insbesondere aus Metall oder Kunststoff, zur Verfügung gestellt, welche (s) sich insbesondere zum Anschluss an ineinander verschachtelte oder sich ü- berlagernde mehrkanalartige Leitungen (Mehrfachkanal - röhre) eignet. Der Zweck von solchen Mehrfachkanal - röhren besteht darin, in einer platzsparenden Bauwei- se ein oder mehrere unterschiedliche Fluide in getrennter Weise unabhängig voneinander zu führen und die Möglichkeit der kontrollierten Wärmeübertragung bzw. der kontrollierten StoffÜbertragung zu nutzen. Hierbei bieten beispielsweise Mehrfachkanal -Rohr- Wärmeüberträger den Vorteil, dass sie in einem reduzierten Raum den Wärmeaustausch zwischen verschiedenen Wärmeträgermedien (beispielsweise aus zwei unterschiedlichen Wärmequellen mit unterschiedlichem Temperaturniveau und mit unterschiedlicher Wärmeträger- Zusammensetzung und einer Wärmesenke) ermöglichen.In the following, a fluid distribution element according to the invention (as well as a corresponding arrangement) will first be described generally. This is followed by concrete embodiments. In the context of the present invention, the individual concrete design features, as can be deduced both from the general description and from the subsequent specific exemplary embodiments, can of course also be structurally modified by the person skilled in the art, or in any other way. not shown combination, without thereby leaving the scope of the present invention, which is given solely by the claims. According to the invention, a fluid distribution element or a fluid distribution device / fluid collection device is provided, in particular made of metal or plastic, which is suitable in particular for connection to interleaved or overlapping multichannel-type lines (multiple channel tube). The purpose of such multichannel ducts is to separate one or more different fluids independently of each other in a space-saving manner and to exploit the possibility of controlled heat transfer or controlled mass transfer. Here, for example, multi-channel tubular heat exchangers offer the advantage that they allow the heat exchange between different heat transfer media (for example, from two different heat sources with different temperature levels and with different heat transfer composition and a heat sink) in a reduced space.
Mehrfachkanalrohre bieten u.a. den Vorteil, dass sie in einem reduzierten Raum beispielsweise mittels des Diffusions-, des Osmose- oder des Siebprinzips den kontrollierten Stoffübergang zwischen mehr als zwei Fluiden ermöglichen. Die vorliegende Erfindung stellt ein Fluidverteilungselement bzw. ein Verteilerverbindungsstück zur Verfügung, dessen Zweck das Verbinden von einerseits Einrohr- Zuleitungen mit andererseits einem Mehrfachkanalrohr ist, ohne dass sich die Kanä- Ie durchdringen müssen. Der erfindungsgemäße Ansatz besteht darin, dass die einzelnen Zuleitungskanäle sich in Teilkanäle öffnen und sich diese Teilkanäle kreuzen und überlappen, so dass eine Kontaktfläche zwecks Wärme- und/oder Stoffaustausch entsteht. Das Fluidverteilungselement bzw. Verbindungsstück kann vorteilhafterweise aus Metall oder Kunststoff und mit unterschiedlichen kostengünstigen Verfahren (beispielsweise Pressschweißen, Kleben und/oder Löten) hergestellt werden.Multi-channel pipes offer, inter alia, the advantage that they allow the controlled mass transfer between more than two fluids in a reduced space, for example by means of the diffusion, osmosis or sieving principle. The present invention provides a fluid distribution element or a distributor connection piece, the purpose of which is to connect, on the one hand, single-pipe feed lines to, on the other hand, a multi-channel pipe, without the channels having to penetrate one another. The inventive approach is that the individual supply channels open in sub-channels and these sub-channels intersect and overlap, so that a contact surface for the purpose of heat and / or mass transfer arises. The fluid distribution element or connector can advantageously made of metal or plastic and with different cost-effective methods (for example, pressure welding, gluing and / or soldering) are produced.
Das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement hat einen sehr geringen Raumbedarf und vereinfacht die verkettete Anbindung von Mehrkanalrohren zum Zweck des Aufbaus eines kompakten Aggregats zur Wärmeübertragung. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Fluidver- teilungselement auf konstruktiv einfache Art und Weise so herstellbar, ohne dass wie beim Stand der Technik an den Durchdringungsstellen eine erhöhte Gefahr für Leckage besteht. Um mögliche Druckverluste zusätzlich zu verhindern, kann der Aufbau der fluidfüh- renden Vorrichtung mittels der Fluidverteilungsele- mente vorteilhafterweise so erfolgen, dass bionische Ansätze bei der Trasse des Kanals verfolgt werden.The fluid distribution element according to the invention has a very small space requirement and simplifies the concatenated connection of multi-channel pipes for the purpose of building a compact unit for heat transfer. In particular, the fluid distribution element according to the invention can be produced in a structurally simple manner, without there being an increased risk of leakage, as in the prior art at the penetration points. In order to additionally prevent possible pressure losses, the structure of the fluid-guiding device can be advantageously carried out by means of the fluid distribution elements in such a way that bionic approaches are tracked in the route of the channel.
Wie nachfolgend anhand der speziellen Ausführungsbei- spiele noch ausführlich dargestellt, weist das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement mehrere übereinander gestapelt angeordnete Einzellagen auf (beispielsweise flache Metalllagen oder Kunststofflagen) , welche jeweils mit Teilen ihrer Oberflächen miteinan- der verbunden werden. Zwischen solchen Verbindungsbereichen werden (beispielsweise durch Aufblähen von Teilbereichen der Oberflächen, welche mit einem Trennmittel versehen wurden oder auch durch Vorformung) senkrecht zur Lagenebene Auswölbungen bzw. Er- hebungen realisiert, welche dann Zwischenräume zwischen den einzelnen Lagen ausbilden, mittels derer Fluidführungskanäle realisiert werden. Vorteilhafterweise handelt es sich um eine Stapelanordnung aus drei, beispielsweise druckgepressten Materiallagen, besonders vorteilhaft (siehe auch nachfolgendes Ausführungsbeispiel) werden vier Materiallagen verwen- det.As will be described in more detail below with reference to the specific exemplary embodiments, the fluid distribution element according to the invention has a plurality of individual layers stacked one above the other (for example, flat metal layers or plastic layers) which are each joined to parts of their surfaces. Between such connection areas, bulges or elevations are realized (for example, by swelling of partial areas of the surfaces which were provided with a release agent or also by preforming) perpendicular to the layer plane, which then form spaces between the individual layers, by means of which fluid guide channels are realized. Advantageously, it is a stack arrangement of three, for example, pressure-pressed material layers, particularly advantageous (see also the following exemplary embodiment) four material layers are used. det.
Hierbei werden, wie bereits erwähnt, entlang bestimmter Pfade auf den Trennflächen zwischen zwei Einzel - lagen, beispielsweise durch das Anbringen einesIn this case, as already mentioned, along certain paths on the separating surfaces between two individual layers, for example by attaching a
Trennmittels, diese Areale nicht gefügt, sondern über ein Druckfluid ausgeweitet (dies kann mit Hilfe des bekannten Roll-Bond-Verfahrens zur Kanalbildung geschehen, vgl. DE 30 03 137 Al) . Hierdurch entstehen Kanäle zwischen den verschiedenen Lagen, welche so geführt sind, dass sie in den Randbereichen des Körpers auf der einen Stirnseite separate Anschlüsse für Ein-Rohr-Zuleitungen bilden, sich im Verlauf des Körpers annähern, bis sie sich kreuzen und überdecken, so dass ineinander verschachtelte oder sich überlagernde Kanäle entstehen, an die dann auf der anderen Stirnseite des Körpers ein Mehrfachkanalrohr angeschlossen werden kann.Separating agent, these areas not joined, but expanded over a pressure fluid (this can be done using the known roll-bonding method for channeling, see DE 30 03 137 Al). This results in channels between the various layers, which are guided so that they form separate connections for single-pipe supply lines in the edge regions of the body on one end face, approach each other in the course of the body until they intersect and overlap, so that nested or overlapping channels are formed, to which then a multi-channel tube can be connected on the other end face of the body.
Neben der kostengünstigen Herstellung mit Hilfe des beschriebenen Roll-Bond-Verfahrens mit Metallblechen kann ein solches erfindungsgemäßes Fluidverteilungse- lement auch mittels Verkleben von vorgeformten Kunststoff- oder Metallteilen, in welchen Halbkanäle be- reits vorgeformt sind, kostengünstig und vollautomatisiert hergestellt werden.In addition to the cost-effective production with the aid of the described roll bonding method with metal sheets, such a fluid distribution element according to the invention can also be produced inexpensively and fully automatically by bonding preformed plastic or metal parts in which half channels are already preformed.
Ein erfindungsgemäßes Fluidverteilungselement ist somit im einfachsten Fall eine Struktur mit im wesent- liehen kreisförmigen oder halbkreisförmigen Strömungsquerschnitten (Rohren) , die in flache Körper (die Einzellagen) vorgeprägt werden welche bei dieser Variante mit anderen flachen Körpern geklebt oder gelötet werden. In den Randbereichen bzw. an den Stirn- Seiten dieser flachen Körper verlaufen die Anschlussrohrstücke, die mit den Zuleitungen schlüssig verbun- den werden. Im Bereich des Anschlusses der Einzelrohrleitungen überlagern sich die Kanäle in den bzw. zwischen den einzelnen Schichten nicht.A fluid distribution element according to the invention is therefore in the simplest case a structure with essentially circular or semicircular flow cross sections (tubes) which are pre-embossed into flat bodies (the individual layers) which in this variant are glued or soldered to other flat bodies. In the edge regions or on the end sides of these flat bodies, the connecting pipe pieces which are connected in a conclusive manner to the supply lines extend. to become. In the area of the connection of the individual pipelines, the channels do not overlap in or between the individual layers.
Für das vorbeschriebene Roll-Bond-Verfahren (bzw. das autogene Walzschweißen) werden Einzellagen aus Metall verwendet. Es wird ein geeignetes Trennmittel an den Stellen der zu bildenden Kanäle aufgetragen und die Bleche werden durch Walzen miteinander kalt ver- schweißt. Das Trennmittel lässt nicht verfügte Bereiche bestehen, welche mit einem Fluid, insbesondere Luft, druckbeaufschlagt zu Rohren aufgeweitet werden können. Für die Reihenfolge der Expansion der nicht verfügten Bereiche gibt es erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten: Beispielsweise wird zuerst der Raum zwischen den inneren, mittig liegenden Einzelschichten bzw. Einzellagen aufgeweitet, danach der Raum zwischen weiter außen liegenden Einzellagen. Um die Kanalstruktur bereits aufgeblähter Kanäle zu erhal- ten, ist es möglich, diese unter Druck zu belassen, wenn weitere Kanäle aufgebläht werden. Leicht lassen sich so die Einzellagen des Fluidverteilungselements bzw. Verteilerverbindungsstückes miteinander verbinden und anschließend einzelne Fluidverteilungselemen- te bzw. Verteilerverbindungsstücke senkrecht zur Lagenebene aufstapeln und an Zuleitungen anschließen, so dass ein Stack (Anordnung) aus verfügten, aufgeschichteten und mit Fluidführungskanälen versehenen Fluidverteilungselementen entsteht. Die Bauform einer solchen Anordnung von erfindungsgemäßen Fluidverteilungselementen kann dann ähnlich wie bei einem Lamel- lenwärmeüberträger ausgebildet sein, bei dem die Rohre mit den Lamellen einen geschlossenen Körper bilden. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß eine Anord- nung von Fluidverteilungselementen bzw. ein mehrzügiges Fluidführungsaggregat unter Nutzung mehrerer Flu- ide gebildet werden, wobei zwischen den einzelnen (aus Einzellagen beschichteten) Fluidverteilungsele- raenten bzw. um die im Stapel beabstandet voneinander angeordneten einzelnen Fluidverteilungselementen, die nun als Lamellen dienen, ein beispielsweise gasförmiges Fluid strömen kann. Zwischen benachbarten einzelnen Fluidverteilungselementen bzw. Plattenkörpern können dabei Abstandshalter angeordnet werden, die so gewählt sein können, dass ausreichend Fluid zwischen einzelnen Fluidverteilungselementen hindurchströmen bzw. vorbeiströmen kann. Hierbei können auf den äußeren Oberflächen der erfindungsgemäßen Fluidvertei- lungselemente Oberflächenstrukturen, wie Grate oder Rippen, aufgebracht sein, welche eine turbulenzstei- gernde Wirkung aufweisen. Dies führt zu einer verbesserten Wärmeübertragung zwischen einem in einem erfindungsgemäßen Fluidverteilungselement strömenden Fluid und dem zwischen diesen und einem benachbarten Fluidverteilungselement hindurchströmenden Fluid.Single layers of metal are used for the above-described roll-bonding process (or autogenous rolling welding). A suitable release agent is applied at the locations of the channels to be formed, and the sheets are cold-welded together by rolling. The release agent leaves unconverted areas exist, which can be expanded with a fluid, in particular air, pressurized into tubes. According to the invention, there are several possibilities for the sequence of expansion of the regions which are not disposed of. For example, the space between the inner, centrally located individual layers or individual layers is first widened, and then the space between individual layers lying further outside. In order to preserve the channel structure of already inflated channels, it is possible to leave them under pressure as further channels are inflated. The individual layers of the fluid distribution element or distributor connection piece can easily be connected to one another and then individual fluid distribution elements or distributor connection pieces stacked perpendicular to the layer plane and connected to supply lines, so that a stack (arrangement) of distributed, piled-up fluid distribution elements provided with fluid guide channels is produced. The design of such an arrangement of fluid distribution elements according to the invention can then be designed similar to a lamella lenwärmeüberträger, in which the tubes form a closed body with the slats. In this way, according to the invention, an arrangement of fluid distribution elements or a multi-flow fluid guiding unit can be used by using a plurality of fluid distribution units. be formed, between the individual (coated from individual layers) Fluidverteilungsele- erenten or around the stack spaced from each other arranged individual fluid distribution elements, which now serve as fins, an example gaseous fluid can flow. Spacers can be arranged between adjacent individual fluid distribution elements or plate bodies, which can be selected such that sufficient fluid can flow or flow past between individual fluid distribution elements. In this case, surface structures, such as ridges or ribs, which have a turbulence-increasing effect, can be applied to the outer surfaces of the fluid distribution elements according to the invention. This leads to an improved heat transfer between a fluid flowing in a fluid distribution element according to the invention and the fluid flowing between it and an adjacent fluid distribution element.
Die vorbeschriebene Art der Herstellung für die einzelnen Fluidverteilungselemente bzw. das gesamte, die Anordnung von Fluidverteilungselementen aufweisende Fluidführungsaggregat bringt neben dem Vorteil, dass keine Löt- oder Schweißarbeiten notwendig sind, auch den Vorteil mit sich, dass sie bzw. es mit denselben konventionellen kostengünstigen Metallen oder Kunststoffen, wie die anzuschließenden Mehrfachkanalrohre selbst erzeugt werden können bzw. kann. Die Anschlüs- se auf der Stirnseite der Eizelrohr-Zuleitungen werden vorteilhafterweise mit kreisförmigem Querschnitt geformt und mit standardisierter Innenweite gewählt, so dass ein Anschluss mit konventionellen Leitungen und Überwurfstücken problemlos erfolgen kann. Der Querschnitt der Kanäle kann entlang der Strecke konstant bleiben, so dass Druck oder Durchfluss konstant bleiben, oder variiert werden, so dass physikalische Phänomene, wie z.B. das Verdampfen oder die Verdichtung gezielt begünstigt werden können. Das erfindungsgemäße Verteilerverbindungsstück bzw. Fluidver- teilungselement ist somit durch einen einfachen Aufbau und eine einfache Herstellung sowie durch geringe Materialkosten gekennzeichnet. Die Form der Platten kann (in der Lagenebene gesehen) beliebig sein, beispielsweise in Rechteckform oder auch in Polygonform.The above-described type of preparation for the individual fluid distribution elements or the entire, the arrangement of fluid distribution elements having fluid guide unit brings in addition to the advantage that no soldering or welding are necessary, also the advantage that they or it with the same conventional inexpensive metals or plastics, as the multi-channel pipes to be connected can be generated itself. The connections on the front side of the Eizelrohr supply lines are advantageously formed with a circular cross-section and selected with a standardized inner width, so that a connection with conventional lines and Überwurfstücken can be done easily. The cross-section of the channels can remain constant along the route, so that pressure or flow is constant remain, or be varied, so that physical phenomena, such as evaporation or compression can be specifically favored. The distributor connection piece or fluid distribution element according to the invention is thus characterized by a simple construction and a simple production and by low material costs. The shape of the plates can be arbitrary (seen in the layer plane), for example in a rectangular or polygonal shape.
Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße FIu- idverteilungselement in einem Kombinationsverdampfer eingesetzt werden: Hierbei wird dann der gesamte Kombiverdampfer nicht konventionell als Lamellenrohr- Wärmeüberträger aus Aluminiumlamellen und Rohrregistern aus Kupfer gefertigt, sondern es wird ein mehrlagiger Körper aus mindestens vier Einzellagen realisiert (beispielsweise mit dem vorbeschriebenen RoIl- Bond-Verfahren) . Je nach Herstellungsverfahren (Lö- ten, Roll-Bonden bzw. Walzen, Schweißen oder Kleben) können mit Hilfe von Trennmitteln oder Aussparungen bestimmte Bereiche in den Zwischenschichten bzw. zwischen den Einzellagen von einer fügenden Verbindungen ausgenommen bleiben, die sich nach der Verfügung der anderen Bereiche aufblähen lassen oder die beim Verfügen bereits vorgeprägt sind und somit Bereiche zwischen den einzelnen Lagen für die Durchströmung von Fluiden (also Kanäle) bilden. Ausnahme ist hier die Herstellung durch Extrudieren, wobei sich Strukturen ohne Verzweigungen und Rückläufe aus einem Stück fertigen lassen. Bei den anderen Herstellungsverfahren können die durchströmten Bereiche in den Zwischenschichten auch komplexere Strukturen, wie Verzweigungen und Rückläufe, beinhalten.In this case, the entire combi-steamer is not conventionally manufactured as finned tube heat exchangers made of aluminum fins and tube registers made of copper, but it is a multilayer body of at least four individual layers realized (for example, with the above Roiling-Bond method). Depending on the manufacturing process (soldering, roll bonding or rolling, welding or gluing), certain areas in the intermediate layers or between the individual layers can be excluded from a joining compound by means of separating agents or recesses Inflate areas or are already pre-embossed when available and thus form areas between the individual layers for the flow of fluids (ie channels). An exception here is the production by extrusion, whereby structures without branches and returns can be made in one piece. In the other manufacturing processes, the flow-through areas in the intermediate layers may also include more complex structures, such as branches and returns.
Wie bereits vorbeschrieben, wird auch beim Einsatz des erfindungsgemäßen Fluidverteilungselements im Kombiverdampfer der Aufbau so vereinfacht, dass Zuleitungen nicht mehr komplexe Formen mit Durchdringungen sind, sondern dass das Problem der Durchdrin- gung auf den mehrlagigen Körper verlagert wird. Auf der Seite des mehrlagigen Körpers handelt es sich bei den durchströmten Körpern dann um rohrartige Kanäle bzw. um kanalartige Rohre. Die mehrschichtigen Platten werden so ausgeformt, dass eine dem Kombiverdamp- fer analoge Funktionalität erreicht wird, was man erreicht, indem ein Körper mit vorteilhafterweise vier Schichten an Platten beispielsweise in der Roll-Bond- Technik miteinander kalt verschweißt wird. Hierdurch entstehen insgesamt drei Zwischenschichten bzw. Be- reiche zwischen zwei benachbarten Einzellagen, welche entweder durch Trennmittel oder durch die Verwendung von vorgeprägten Strukturen für die Fluidführung zur Verfügung stehen. Die einzelnen Lagen können jedoch auch verlötet oder verklebt werden, wobei dann Kanal- führungen ausgesparte Bereiche darstellen. Die obere und die untere Schicht dieses mehrlagigen Körpers können dann für die Herstellung eines sich in den Strömungsfäden überlagernden Kanalsystems verwendet werden. Diese äußeren Kanalsysteme können hierbei noch durch zwei weitere Platten voneinander getrennt werden, was notwendig sein kann, da während der späteren Fortführung dieser Kanäle der Kanal in der mittleren Zwischenschicht in die äußeren Kanäle seitlich eindringt. Dieser Vorgang des seitlichen Ein- dringens entspricht der Durchdringung bei der bisherigen Herstellung von Zuleitungen oder Verteilerleitungen.As already described above, is also used the fluid distribution element according to the invention in the combined steamer simplifies the structure so that supply lines are no longer complex forms with penetrations, but that the problem of permeation is transferred to the multilayered body. On the side of the multilayered body, the bodies through which it flows are then tubular channels or channel-like tubes. The multilayer plates are shaped so as to achieve a functionality analogous to that of the combination evaporator, which is achieved by cold-welding together a body with advantageously four layers of plates, for example in the roll-bonding technique. This results in a total of three intermediate layers or areas between two adjacent individual layers, which are available either by release agents or by the use of pre-stamped structures for fluid guidance available. However, the individual layers can also be soldered or glued, in which case channel guides represent recessed areas. The upper and lower layers of this multi-layered body can then be used to make a channel system overlying the flow filaments. These outer channel systems can in this case be separated from each other by two further plates, which may be necessary because during the later continuation of these channels, the channel in the middle intermediate layer laterally penetrates into the outer channels. This process of lateral penetration corresponds to the penetration in the previous production of supply lines or distribution lines.
Nach dem gleichen Prinzip wie vorbeschrieben können auch Y- förmige Verzweigungen hergestellt werden. Ein solches Y-förmiges Verzweigungsstück, welches in Korn- bination mit einem erfindungsgemäßen Fluidverteilung- selement eingesetzt werden kann bzw. an dieses angeschlossen werden kann, findet Anwendung, wenn beispielsweise ein Mehrkanalrohr in zwei parallele Mehr- kanalrohre aufgeteilt werden muss (beispielsweise zwecks der Druckabfallreduzierung bei gleicher Übertragungsfläche in Kombiverdampfern) . Um ein solches Y- förmiges Element herzustellen, kann beispielsweise ein Trennmedium auf den Lagenebenen gemäß der Form und Anordnung der Verzweigung aufgetragen werden. Wie bei dem erfindungsgemäßen Verbindungsstück können dann die beispielsweise vier Einzellagen walzenge- presst und die Kanäle anschließend aufgebläht werden.According to the same principle as described above, Y-shaped branches can also be produced. Such a Y-shaped branch piece, which is used in grain For example, a multi-channel pipe must be divided into two parallel multi-channel pipes (for example, for the purpose of reducing pressure drop with the same transfer area in combination steamers). For example, to prepare such a Y-shaped member, a separation medium may be applied to the ply planes according to the shape and arrangement of the branch. As in the case of the connecting piece according to the invention, the four individual layers, for example, can then be roll-pressed and the channels subsequently inflated.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verteilerverbindungsstück aus Metall oder Kunststoff für ineinander verschachtelte bzw. überlagerte mehrkanalar- tige Fluidführungsapparate zur Verfügung, welches im Wesentlichen aus separaten Zuleitungen auf der einen Seite (erste Stirnseite) und aus ineinander verschachtelten Kanälen auf der anderen Seite (zweite, der ersten Stirnseite gegenüberliegende Stirnseite) besteht, wobei sich die Kanäle nicht durchdringen, sondern sich in separate Teilkanäle (schließend an das Mehrkanalrohr) öffnen, wobei sich diese Teilkanäle kreuzen und zum Teil oder komplett überlagern, so dass eine Kontaktfläche für Wärme- oder Stofftrans- port über eine zwischenliegende Kanalwand entsteht. Hierbei kann die Zu- oder Abfuhr der Fluide zu bzw. aus dem Wärmeüberträger in getrennten, nicht überlagerten Kanälen erfolgen, damit die Zuleitung auf einer Seite mit konventionellen Einrohrleitungen angeschlossen werden kann. Das erfindungsgemäße Element kann durch Roll -Bonding bzw. Pressschweißen aus meh- reren Einzellagen (vorteilhafterweise mindestens drei oder vier Einzellagen) hergestellt werden. Die kanal- artigen Strukturen können durch Aufblähen erzeugt werden. Die kanalartigen Strukturen können alternativ jedoch auch durch vorgeprägte Kanalstrukturen in den einzelnen Lagen zur Verfügung gestellt werden. Die einzelnen Lagen können auch gegossen werden oder durch Kleben miteinander verbunden werden. Mehrere erfindungsgemäße Fluidverteilungselemente lassen sich, bevorzugt senkrecht zur Lagenebene übereinander und beabstandet zueinander aufstapeln, wodurch ein Wärmeüberträger mit mehreren Mehrfachkanalrohren bzw. mehreren Zügen innerhalb des Fluidführungsaggregats entsteht. Zwischen jedem einzelnen Fluidverteilungse- lement eines solchen Fluidführungsaggregats kann dann ein weiteres Fluid durch entsprechende fluidführende Strukturen fließen. Bei der Festlegung des Kanalwegs der einzelnen Kanäle im Fluidführungsaggregat können dann bionische Ansätze (beispielsweise Harfenform) zwecks Druckverlustminderung realisiert werden. Mit den beschriebenen Herstellungsverfahren lassen sich auch Rohrverzweigungen (z.B. Y- förmige Verzweigungen) realisieren. Im Falle eines Phasenwechsels können die Querschnitte von ineinander geführten Kanälen zum Zweck eines konstanten Volumenstroms aneinander ange- passt werden.The present invention thus provides a distributor connector made of metal or plastic for nested or superimposed Mehrkanalar- term fluid handling apparatus, which consists essentially of separate leads on one side (first end side) and nested channels on the other side (second, the first end face opposite end face), wherein the channels do not penetrate, but in separate sub-channels (closing to the multi-channel tube) open, with these sub-channels intersect and partially overlap or completely, so that a contact surface for heat or mass transfer port over an intermediate channel wall arises. In this case, the supply or removal of fluids to or from the heat exchanger in separate, not superimposed channels so that the supply line can be connected on one side with conventional Einrohrleitungen. The element according to the invention can be produced by roll bonding or pressure welding from a plurality of individual layers (advantageously at least three or four individual layers). The channel Such structures can be generated by puffing. However, the channel-like structures can alternatively also be provided by pre-stamped channel structures in the individual layers. The individual layers can also be cast or bonded together by gluing. A plurality of fluid distribution elements according to the invention can be stacked on top of one another and at a distance from each other, preferably perpendicular to the layer plane, whereby a heat exchanger with a plurality of multiple-channel tubes or several flights within the fluid-guiding unit is formed. Between each individual fluid distribution element of such a fluid guiding unit, a further fluid can flow through corresponding fluid-carrying structures. In the determination of the channel path of the individual channels in the fluid management unit then bionic approaches (such as harp shape) can be realized for the purpose of pressure loss reduction. The production methods described can also be used to realize pipe branches (for example Y-shaped branches). In the case of a phase change, the cross-sections of channels guided into each other can be adapted to one another for the purpose of a constant volume flow.
Nachfolgend wird nun die vorliegende Erfindung anhand einzelner Ausführungsbeispiele beschrieben.Hereinafter, the present invention will now be described with reference to individual embodiments.
Es zeigenShow it
Figur 1 ein erstes erfindungsgemäßes Fluidvertei- lungselement in Aufsicht auf die Lagenebene L (Figur Ia) und in Schnittansicht senkrecht zur Lagenebene L (Figur Ib) . Figur 2 eine isometrische Ansicht des in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Fluidver- teilungselements .1 shows a first fluid distribution element according to the invention in a plan view of the layer plane L (FIG. 1a) and in a sectional view perpendicular to the plane of the layer L (FIG. 1b). FIG. 2 shows an isometric view of the fluid distribution element according to the invention shown in FIG.
Figur 3 ein zweites erfindungsgemäßes Fluidver- teilungselement , welches analog zu dem in Figur 1 gezeigten aufgebaut ist, jedoch einen verzweigten Innenkanal ausbildet.Figure 3 shows a second fluid distribution element according to the invention, which is constructed analogously to that shown in Figure 1, but forms a branched inner channel.
Figur 4 eine Anordnung von mehreren übereinander gestapelten erfindungsgemäßen Fluidver- teilungselementen .FIG. 4 shows an arrangement of a plurality of fluid distribution elements stacked one above the other according to the invention.
Figur 5 ein Y- förmiges Fluidverteilungsstück, welches an ein erfindungsgemäßes Fluid- verteilungselement angeschlossen werden kann.5 shows a Y-shaped fluid distribution piece, which can be connected to a fluid distribution element according to the invention.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidverteilungselements . Figur Ia zeigt eine Aufsicht auf die Lagenebene L des Fluidverteilungselements, Figur Ib zeigt verschiedene Schnittansichten senkrecht zur Lagenebene und im Wesentlichen senkrecht zur Kanallängsrichtung K (vgl. Figur 2) . Die Kanallängsachsrichtung ist hierbei diejenige Richtung in der Lagenebene L, welche im Wesentlichen der Strömungsrichtung des Fluids durch den Innenkanal I bzw. den Außenkanal A entspricht.FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a fluid distribution element according to the invention. 1 a shows a plan view of the layer plane L of the fluid distribution element, FIG. 1 b shows different sectional views perpendicular to the layer plane and substantially perpendicular to the channel longitudinal direction K (see FIG. The channel longitudinal axis direction here is that direction in the layer plane L which essentially corresponds to the flow direction of the fluid through the inner channel I or the outer channel A.
Das Fluidverteilungselement besteht aus vier einzelnen Lagen bzw. Einzellagen 1 bis 4, welche jeweils aus flächigen Metallkörpern, hier Zinkblechen oder Alublechen, bestehen. Die einzelnen Alublechlagen o- der Zinkblechlagen 1 bis 4 sind senkrecht zur Lagenebene L übereinander gestapelt. Teile der Oberflächen bzw. der Oberseiten und/oder Unterseiten der einzel- nen Lagen 1 bis 4 sind jeweils durch das vorbeschriebene Roll -Bonding-Verfahren bzw. Walzenpressen mit Teilen der gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Einzellagen druckdicht verbunden. Zwischen diesen verbundenen Teilflächenbereichen zweier Lagen sind jeweils, wie nachfolgend noch näher beschrieben, nicht verbundene Bereiche ausgebildet, in welchen durch Aufwölbung einer oder beider der benachbarten Einzellagen Hohlräume entstehen, welche dann als FIu- idführungskanäle (Innenkanal I und Außenkanäle A, ASp, siehe nachfolgend) ausgebildet sind.The fluid distribution element consists of four individual layers or individual layers 1 to 4, which each consist of flat metal bodies, here zinc sheets or aluminum sheets. The individual aluminum sheets or zinc sheet layers 1 to 4 are stacked one above the other perpendicular to the layer plane L. Parts of the surfaces or the tops and / or undersides of the individual NEN layers 1 to 4 are each pressure-tightly connected by the above-described roll-bonding method or roll pressing with parts of the opposite surfaces of adjacent individual layers. As will be described in more detail below, non-bonded regions are formed between these connected partial surface areas of two layers, in which cavities are created by bulging one or both of the adjacent individual layers, which cavities are then used as fluid guide channels (inner channel I and outer channels A, A S p, see below) are formed.
Wie Figur 1 zeigt, ist in der obersten Einzellage 1 eine erste in Richtung senkrecht zur Lagenebene L nach oben (vgl. Figur Ib) ausgewölbte Kanalstruktur IS ausgeformt. In der benachbart zur obersten Lage 1 angeordneten ersten Zwischenlage (obere Zwischenlage 2) ist eine weitere, senkrecht zur Lagenebene L nach oben ausgewölbte Kanalstruktur, die zweite Kanal- struktur 2S ausgeformt. In Richtung der Kanallängsrichtung K gesehen (in Figur Ia die Richtung von unten nach oben, vgl. Figur 2) sind nun die beiden Kanalstrukturen IS und 2S in unterschiedlichen Bereichen der Einzellagen, wie nachfolgend noch näher be- schrieben, so ausgebildet, dass sich zunächst zwei separat verlaufende Kanäle, der Innenkanal I und der Außenkanal A, ausbilden, welche sich in Kanallängsrichtung K gesehen zunehmend annähern, schließlich kreuzen und teilweise überlappen und schließlich im wesentlichen parallel zueinander und vollständig ü- bereinander überlappend zueinander verlaufen.As FIGURE 1 shows, in the uppermost single layer 1, a first channel structure IS bulged in the direction perpendicular to the plane of the layer L (see FIG. In the first intermediate layer (upper intermediate layer 2) arranged adjacent to the uppermost layer 1, a further channel structure bulged upwards perpendicular to the layer plane L is formed, the second channel structure 2S. In the direction of the channel longitudinal direction K (in FIG. 1a the direction from bottom to top, see FIG. 2), the two channel structures IS and 2S are now formed in different regions of the individual layers, as will be described in more detail below two separately extending channels, the inner channel I and the outer channel A, form, which in the channel longitudinal direction K increasingly approach, finally cross and partially overlap and finally substantially parallel to each other and completely overlapping Ü over each other.
Figur Ia links unten zeigt hierzu den Anschlussbereich AB, an dessen außenseitiger Stirnseite (die in Figur Ia unten gezeigte Seite) der Innenkanal I und der Außenkanal A vollständig separat zueinander und seitlich versetzt zueinander verlaufen, so dass an dieser Stirnseite zwei getrennte Einzelrohre an den erfindungsgemäßen Fluidverteiler angeschlossen werden können. Wie die Schnittansicht A-A' (Figur Ib rechts unten) zeigt, ist an der außenseitigen Stirnseite des Anschlussbereichs AB die Kanalstruktur IS der obersten Lage 1 in Form von zwei seitlich versetzt zueinander gebildeten Auswölbungen ausgeformt. Im Bereich der einen Auswölbung (die in Figur Ib ganz unten links gezeigte Auswölbung) weist die darunterliegende Einzellage 2 ebenfalls eine Auswölbung (welche die Kanalstruktur 2S ausbildet) auf, welche so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie sich formschlüssig in die Auswölbung IS der ersten Lage 1 einschmiegt. Im Bereich des zweiten Auswölbungsteils der Kanal - Struktur IS (Figur Ib ganz unten rechts) weist die darunterliegende Einzellage 2 jedoch keine Auswölbung auf, sondern ist als ebene Fläche ausgebildet: Hierdurch wird zwischen den Einzellagen 1 und 2 ein im gezeigten Querschnitt trapezförmiger, sich nach oben verjüngender Hohlraum ausgebildet, welcher als erstes Außenkanalteilstück Al eines zum Fluidtransport ausgebildeten Außenkanals A ausgeformt ist.For this purpose, FIG. 1a at the bottom left shows the connection region AB, on the outside of which end side (the side shown in FIG. 1a below) the inner channel I and the outer channel A completely separate from one another and laterally offset from one another, so that two separate individual tubes can be connected to the fluid distributor according to the invention at this end face. As the sectional view AA '(FIG. 1b, bottom right) shows, the channel structure IS of the uppermost layer 1 in the form of two bulges formed laterally offset from one another is formed on the outside end side of the connection region AB. In the area of a bulge (the bulge shown at the bottom left in FIG. 1b), the underlying individual layer 2 likewise has a bulge (which forms the channel structure 2S), which is designed and arranged such that it forms a positive fit in the bulge IS of the first Location 1 nestles. However, in the region of the second bulging part of the channel structure IS (FIG. 1b, bottom right), the underlying individual layer 2 has no bulge, but is formed as a flat surface. As a result, a trapezoidal shape becomes trapezoidal between the individual layers 1 and 2 formed above tapered cavity, which is formed as a first outer channel portion Al of a formed for fluid transport outer channel A.
Die angrenzend an die zweite Einzellage 2 und unterhalb derselben angeordnete dritte Einzellage 3 ist nun in Bezug auf die Lagenebene L gesehen spiegelsymmetrisch zur zweiten Einzellage 2 ausgeformt. Die vierte Einzellage, welche angrenzend an diese dritte Einzellage 3 und unterhalb derselben angeordnet ist, ist spiegelsymmetrisch (in Bezug auf die Lagenebene L gesehen) zur obersten Einzellage 1 ausgeformt. Aufgrund dieser spiegelsymmetrischen Ausformung (und einer entsprechenden spiegelsymmetrischen Anordnung) entsteht im Anschlussbereich AB durch die ausgewölbte Kanalstruktur 2S der zweiten Einzellage 2 und durch ihr Ebenbild in der dritten Einzellage 3 ein im Querschnitt annähern doppeltrapezförmiger Hohlraum zwischen der zweiten Einzellage 2 und der dritten Einzellage 3, welcher als Innenkanal I (im Bereich AB als erstes Innenkanalteilstück II) ebenfalls zur FIu- idführung ausgebildet ist. Aufgrund der vorbeschriebenen symmetrischen Ausgestaltung ergibt sich darü- berhinaus in Bezug auf die Lagenebene L gesehen gegenüberliegend des ersten Außenkanalteilstücks Al des Außenkanals A zwischen der vierten Lage und der dritten Lage ein ebenfalls im Querschnitt annähern trapezförmiger Hohlraum, welcher als weiterer Außenkanal ASP (SP steht hierbei für spiegelsymmetrisch) ausgebildet ist.The adjacent to the second single layer 2 and below the same arranged third single layer 3 is now seen in relation to the layer plane L mirror-symmetrical to the second single layer 2 formed. The fourth single layer, which is arranged adjacent to this third individual layer 3 and below it, is mirror-symmetrically shaped (seen with respect to the layer plane L) to the uppermost single layer 1. Due to this mirror-symmetrical shape (and a corresponding mirror-symmetrical arrangement) arises in the connection area AB through the arched channel structure 2S of the second single layer 2 and through their likeness in the third single layer 3 a cross-section approximately doppelrapezförmiger cavity between the second single layer 2 and the third single layer 3, which is also designed as an inner channel I (in the area AB as the first inner channel section II) for FIU idführung. On account of the above-described symmetrical design, moreover, in relation to the layer plane L, opposite the first outer channel section Al of the outer channel A, between the fourth layer and the third layer likewise results in a trapezoidal cavity which also approximates in cross section and stands as a further outer channel A SP (SP) in this case for mirror symmetry) is formed.
Wie nun die weiteren Querschnitte B-B' und C-C , welche beabstandet vom Querschnitt A-A' in Kanallängsrichtung K gesehen aufgenommen wurden, zeigen, verringert sich in Kanallängsrichtung K gesehen der Ab- stand der Kanalmitten des ersten Innenkanalteilstücks Il und des ersten Außenkanalteilstücks Al des Innenkanals I bzw. des Außenkanals A sukzessive, so dass sich die beiden Kanäle I und A (bzw. ASp) sukzessive annähern, bis sie in dem sich an den Anschlussbereich AB in Kanallängsrichtung K anschließenden Kreuzungsbereich KB beginnen, sich zu kreuzen.As now seen the further cross sections BB 'and CC, which were seen at a distance from the cross section AA' seen in channel longitudinal direction K, seen in channel longitudinal direction K decreases the distance of the channel centers of the first inner channel section Il and the first outer channel section Al of the inner channel I or of the outer channel A successively, so that the two channels I and A (or A S p) approach successively until they begin to intersect in the adjoining the connection area AB in the channel longitudinal direction K crossing area KB.
Im Kreuzungsbereich KB sind nun die erste Kanalstruktur IS der obersten Lage und die zweite Kanalstruktur 2S der oberen Mittellage 2 so ausgebildet (dies gilt ebenso für die ihnen spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden dritten Kanalstrukturen 3S und 4S der unteren Mittellage 3 und der unteren Lage 4) , dass sich der Überlappungsbereich zwischen der ersten Kanalstruktur IS und der zweiten Kanalstruktur 2S zunehmend vergrößert, und zwar solange, bis (aufgrund der größeren Breite der Kanalstruktur IS im Vergleich zur Kanalstruktur 2S; die Breite ist hierbei die Ausdehnung senkrecht zur Richtung K in der Lagenebene L) die erste Kanalstruktur IS die zweite Kanalstruktur 2S vollständig überlappt. Im Kreuzungsbereich KB schiebt sich somit in Kanallängsachsrichtung K nach oben (vgl. Figur Ia) gesehen die erste Kanalstruktur IS sukzessive über die zweite Kanalstruktur 2S, so dass sich sukzessive übereinanderschiebende zweite Kanal - teilstücke (Teilstück A2 des Außenkanals A und Teilstück 12 des Innenkanals) ausbilden. Am oberen Rand des Kreuzungsbereichs KB überdeckt die erste Kanal - struktur IS die zweite Kanalstruktur 2S vollständig. Einen Schnitt im Bereich einer noch teilweisen Über- lappung zeigt die Schnittansicht D-D' .The first channel structure IS of the uppermost layer 2 and the second channel structure 2S of the upper middle layer 2 are thus formed in the crossing region KB (this also applies to the third channel structures 3S and 4S of the lower middle layer 3 and the lower layer 4) facing each other mirror-symmetrically the overlap area between the first channel structure IS and the second channel structure 2S is increasingly increased, until (due to the larger Width of the channel structure IS compared to the channel structure 2S; the width here is the extension perpendicular to the direction K in the layer plane L) the first channel structure IS completely overlaps the second channel structure 2S. In the crossing region KB, the first channel structure IS thus successively slides upward in the channel longitudinal axis K (see FIG. 1a), so that successively overlapping second channel sections 2 (section A2 of the outer channel A and section 12 of the inner channel) form. At the upper edge of the crossing area KB, the first channel structure IS completely covers the second channel structure 2S. A section in the area of a still partial overlap is shown by the sectional view DD '.
Am oberen Ende des Kreuzungsbereichs KB schließt sich dann der Überlappungsbereich ÜB an, in dem dritte Kanalteilstücke (drittes Innenkanalteilstück 13 und drittes Außenkanalteilstück A3) so ausgebildet sind, dass der Innenkanal I bzw. die zweite Kanalstruktur 2S vollständig vom Außenkanal A bzw. von der ersten Kanalstruktur IS überlappt wird bzw. überdeckt ist. Am oberen Rand des Überlappungsbereichs ÜB (obere Stirnseite des Fluidverteilungselements) überlappt die erste Kanalstruktur IS die zweite Kanalstruktur 2S beidseitig symmetrisch, so dass der Innenkanal I, 13 mittig unterhalb des Außenkanals A, A3 verläuft bzw. von diesem halbseitig umschlossen ist. Eben sol- ches gilt natürlich entsprechend für den symmetrisch dazu angeordneten weiteren Außenkanal ASp.At the upper end of the crossing region KB, the overlap region UB then adjoins, in which third channel sections (third inner channel section 13 and third outer channel section A3) are formed so that the inner channel I or the second channel structure 2S is completely separated from the outer channel A and from the first Channel structure IS is overlapped or covered. At the upper edge of the overlapping area UB (upper end side of the fluid distribution element), the first channel structure IS overlaps the second channel structure 2S symmetrically on both sides, so that the inner channel I, 13 runs centrally below the outer channel A, A3 or is enclosed by it on one side. Of course, the same applies correspondingly to the further outer channel A s p arranged symmetrically therewith.
An der oberen Stirnseite weist das gezeigte Fluidver- teilungselement somit einen im wesentlichen konzen- trisch innerhalb zweier Außenkanäle A, ASP laufenden Innenkanal I auf, so dass auf einfache Art und Weise an dieser oberen Anschlussseite ein entsprechend ausgebildetes Mehrfachkanalrohr angeschlossen werden kann (vgl. auch Schnittansicht F-F') -On the upper end side, the fluid distribution element shown thus has an inner channel I running essentially concentrically within two outer channels A, A SP , so that in a simple manner at this upper connection side a suitably trained multiple channel pipe can be connected (see also sectional view F-F ') -
Wie dem Fachmann klar ist, lässt sich das gezeigte Ausführungsbeispiel eines Fluidverteilungselements auf vielgestaltige Art und Weise im Rahmen der vorliegenden Erfindung variieren: So kann im Bereich der oberen Anschlussseite statt der Ausbildung eines An- Schlussstücks für ein Mehrfachkanalrohr das Fluidver- teilungselement integriert mit einem solchen Mehrkanalrohr ausgebildet sein bzw. weitergeführt werden. Verschiedendste Fluidführungsstrukturen können zusätzlich in das gezeigte Fluidverteilungselement in- tegriert werden, so z.B. ein Y-förmiges Verzweigungselement (vgl. auch Figur 5) , bei dem sich der konzentrisch innerhalb der beiden Außenkanäle A, AΞp geführte Innenkanal I samt der ihn umgebenden Außenkanäle in zwei separate Stränge verzweigt.As is obvious to the person skilled in the art, the exemplary embodiment of a fluid distribution element shown can be varied in many ways in the context of the present invention: Thus, in the region of the upper connection side, instead of forming an attachment piece for a multi-channel tube, the fluid distribution element can be integrated with one Mehrkanalrohr be formed or continued. Verschiedendste fluid management structures may be additionally integrated into the shown fluid distribution member, such as a Y-shaped branch element (see also FIG. 5) in which the concentric p within the two outer channels A, A Ξ guided internal passage I, together with the surrounding outer channels branched into two separate strands.
Ebenso ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement aus lediglich drei Einzellagen 1 bis 3 auszugestalten, so dass sich lediglich ein Außenkanal A und ein Innenkanal I ergeben (Wegfall des zweiten Außenkanals ASP) . Die weiteren Lagenelemente 3 und 4 müssen auch nicht symmetrisch zu den Lagenelementen 1 und 2 ausgeformt sein, sondern können auch als ebene Flachplatten ausgeführt sein. In diesem Fall ergibt sich dann lediglich ein hier im Bei- spiel einfach trapezförmiger (es sind im allgemeinen jedoch auch andere Formen möglich) Innenkanal I und ein Außenkanal A.Likewise, it is also possible to design the fluid distribution element according to the invention from only three individual layers 1 to 3, so that only one outer channel A and one inner channel I result (omission of the second outer channel A SP ). The further layer elements 3 and 4 need not be formed symmetrically to the sheet elements 1 and 2, but may also be designed as a flat flat plates. In this case, then, only one here in the example simply trapezoidal (but in general other shapes are possible) inner channel I and an outer channel A.
Alternativ zur Ausbildung aus mehreren ursprünglich getrennten Elementen können die Einzellagen (beispielsweise durch ein Extrudierverfahren) auch gleich einstückig ausgebildet sein. Dies muss nicht alle Einzellagen betreffen, sondern kann auch nur einzelne der gezeigten Einzellagen betreffen (so könnten beispielsweise unter Verzicht auf die Einzellage 4 die beiden Einzellagen 2 und 3 als einstückiger, extru- dierter Formkörper hergestellt sein, welchem eine weitere Lage (oberste Lage 1) überlagert wird) .As an alternative to the formation of a plurality of originally separate elements, the individual layers (for example by an extrusion method) can also be the same be formed integrally. This does not have to concern all individual layers, but may also relate only to individual individual layers shown (for example, by dispensing with the single layer 4, the two individual layers 2 and 3 could be produced as a one-piece, extruded molded article, to which another layer (uppermost layer 1 ) is superimposed).
Im gezeigten Beispiel bildet somit die Unterseite der obersten Lage 1 sowie die Oberseite der oberen Mittellage 2 die Wandung des Außenkanals A, die Unterseite des Lagenelementes 2 sowie die Oberseite des Lagenelementes 3 die Außenwandung des Innenkanals I sowie die Unterseite des Lagenelementes 3 sowie die Oberseite des Lagenelementes 4 die Wandung des unteren Außenkanals ASp.In the example shown thus forms the underside of the top layer 1 and the top of the upper middle layer 2, the wall of the outer channel A, the underside of the layer element 2 and the top of the layer element 3, the outer wall of the inner channel I and the bottom of the layer element 3 and the top of the Layer element 4, the wall of the lower outer channel A S p.
Figur 2 zeigt eine isometrische Ansicht des in Figur 1 dargestellten Fluidverteilungselementes . Im unten- seitig gezeigtem vorderen Schnitt sind deutlich die beiden getrennten Außenkanäle A und ASP (halbkreisförmig) sowie der Innenkanal I (kreisförmig) zu erkennen .FIG. 2 shows an isometric view of the fluid distribution element shown in FIG. In the front section shown on the bottom side, clearly visible are the two separate outer channels A and A SP (semicircular) and the inner channel I (circular).
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fluidverteilungselement (hier nur die Aufsicht auf die Lagenebene L gezeigt) . Dieses ist grundsätzlich ebenso aufgebaut wie das in Figur 1 gezeigte Lagenelement, so dass hier nur die Un- terschiede beschrieben werden. Im in Figur 3 gezeigten Beispiel sind die beiden Kanalstrukturen IS und 2S so ausgebildet, dass im Anschlussbereich AB und im Kreuzungsbereich KB der Innenkanal I sich in zwei separate Innenkanalteilstücke auftrennt: Im Anschluss- bereich AB werden somit zwei separate, versetzt zueinander und versetzt zum Außenkanal A, Al ausgebil- dete erste Innenkanalteilstücke IIa und IIb ausgebildet, welche an der außenseitigen Stirnseite den An- schluss von zwei separaten Einzelrohr-Zufuhrleitungen für den Innenkanal I erlauben. Die beiden separaten Innenkanalteilstücke kreuzen sich im Kreuzungsbereich KB somit beiderseits des Außenkanals A und unterhalb desselben in diesen ein, was durch eine entsprechende Konstruktion, wie sie bereits zu Figur 1 beschrieben worden ist, realisiert werden kann. Wie in Figur 1 gezeigtem Fall verlaufen im Überlappungsbereich ÜB dann der Innenkanal I, 13 und der Außenkanal A, A3 übereinander überlappend.FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a fluid distribution element according to the invention (shown here only as a plan view of the layer plane L). This is basically the same as the layer element shown in FIG. 1, so that only the differences will be described here. In the example shown in FIG. 3, the two channel structures IS and 2S are designed in such a way that the inner channel I separates into two separate inner channel sections in the connection region AB and in the crossing region KB. In the connection region AB, two separate staggered and offset from each other are thus added to the outer channel A, Al trained Dete first inner channel sections IIa and IIb formed, which allow the connection of two separate single-pipe supply lines for the inner channel I on the outside end face. The two separate inner channel sections intersect in the crossing area KB thus on both sides of the outer channel A and below the same in this, which can be realized by a corresponding construction, as has already been described to Figure 1. As shown in FIG. 1, the inner channel I, 13 and the outer channel A, A3 overlap each other in the overlapping area UB.
Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung aus mehreren (hier drei) Fluidverteilungselementen Fl bis F3. Die drei Fluidverteilungselemente Fl bis F3 sind hierbei senkrecht zur Lagenebene bzw. in Stapelrichtung S beabstandet voneinander und übereinander angeordnet. Die Lagenebenen L der einzelnen Fluidvertei- lungselemente verlaufen hierbei parallel zueinander. Die einzelnen Fluidverteilungselemente werden durch Abstandshalter Abs voneinander beabstandet gehalten. Vorderseitig in Figur 4 gezeigt ist die Anschlussseite für die Einzelrohr-Zuleitungen für die Fluidver- teilungselemente . Die einzelnen Rohrzuleitungen sind hier so realisiert, dass von einer ersten, in Stapelrichtung S angeordneten Anschlussleitung 3 auf Höhe der einzelnen Fluidverteilungselemente jeweils Einzelrohrkanäle abzweigen, welche dann jeweils mit ei- nem Innenkanal I eines Fluidverteilungselementes verbunden sind. Parallel zur ersten Anschlussleitung 3 und seitlich versetzt davon ist ebenfalls in Stapelrichtung S eine zweite Anschlussleitung 4 angeordnet, aus welcher ebenfalls auf Höhe der einzelnen Fluid- Verteilungselemente Einzelrohrkanäle abzweigen, welche dann jeweils mit den einzelnen Einzelrohran- Schlüssen der Außenkanäle A der Fluidverteilungsele- mente verbunden sind.FIG. 4 shows an arrangement according to the invention of a plurality of (here three) fluid distribution elements F1 to F3. The three fluid distribution elements Fl to F3 are hereby arranged perpendicular to the layer plane or in the stacking direction S spaced from each other and one above the other. The layer planes L of the individual fluid distribution elements run parallel to one another. The individual fluid distribution elements are kept spaced apart by spacers Abs. The front side in FIG. 4 shows the connection side for the single-pipe feed lines for the fluid distribution elements. The individual pipe feed lines are here realized in such a way that from a first connection line 3 arranged in the stacking direction S individual pipe ducts branch off at the level of the individual fluid distribution elements, which are then each connected to an inner duct I of a fluid distribution element. Parallel to the first connection line 3 and laterally offset therefrom, a second connection line 4 is likewise arranged in the stacking direction S, from which individual tube channels likewise branch off at the level of the individual fluid distribution elements, which then in each case communicate with the individual individual tube channels. Ends of the outer channels A of Fluidverteilungsele- elements are connected.
Die gezeigte Anordnung ist hier aufgrund des durch die Abstandshalter Abs realisierten Abstandes der einzelnen Fluidverteilungselemente Fl bis F3 so realisiert, dass zwischen zwei benachbarten Fluidvertei- lungselementen ein Volumen entsteht, welches ebenfalls durch ein Fluid (drittes Fluid außerhalb der Innenkanäle I und der Außenkanäle A) durchströmt werden kann. Um hier eine optimale Wärmeübertragung zwischen diesem dritten Fluid und dem durch die Innen- und die Außenkanäle durchströmenden Fluiden zu gewährleisten, ist die äußere Oberfläche (Oberseite der Einzellagen 1 und Unterseite der Einzellagen 4) mit einer Vielzahl von einzelnen, parallel zueinander und versetzt zueinander verlaufenden Rippenstrukturen 5 versehen. Diese Rippenstrukturen sind sowohl seitlich neben den KanalStrukturen IS bzw. 4S, als auch außen- seitig auf diesen angeordnet und sorgen für eine Ver- wirbelung des durch die Zwischenräume zwischen den Fluidverteilungselementen hindurch strömenden dritten Fluids, wodurch der Wärmeaustausch optimiert wird.The arrangement shown here is realized on the basis of the spacing Abs of the individual fluid distribution elements F1 to F3 realized by the spacers Abs, so that a volume is created between two adjacent fluid distribution elements which is likewise filled by a fluid (third fluid outside the inner channels I and the outer channels A). can be flowed through. In order to ensure optimum heat transfer between this third fluid and the fluids flowing through the inner and outer channels, the outer surface (upper side of the individual layers 1 and lower side of the individual layers 4) is provided with a plurality of individual, mutually parallel and offset from one another Rib structures 5 provided. These rib structures are arranged laterally next to the channel structures IS or 4S as well as on the outside on these and ensure swirling of the third fluid flowing through the intermediate spaces between the fluid distribution elements, whereby the heat exchange is optimized.
Figur 5 skizziert schließlich ein aus den Einzellagen 1 bis 4 beispielsweise durch Rollbonding hergestelltes Y-Verzweigungsstück, welches in Kombination mit einem erfindungsgemäßen Fluidverteilungselement eingesetzt werden kann, um den Fluidstrom des Innenka- nals I und des Außenkanals A jeweils in zwei separate Fluidströme aufzuspalten (das gezeigte Y- Verzweigungsstück kann beispielsweise an der oberen Stirnseite des Überlappungsbereiches ÜB des in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Fluidverteilungselemen- tes, siehe dort Schnittansicht F-F') angedockt werden. Finally, FIG. 5 outlines a Y branch piece produced from the individual layers 1 to 4, for example by roll bonding, which can be used in combination with a fluid distribution element according to the invention in order to split the fluid flow of the inner channel I and of the outer channel A into two separate fluid streams in each case For example, the Y-branch piece shown can be docked on the upper end side of the overlapping area UB of the fluid distribution element according to the invention shown in FIG. 1, see sectional view F-F ').

Claims

Patentansprüche claims
1. Fluidverteilungselement für eine fluidführende Vorrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher oder eine Vorrichtung zum Austausch von Stoffen zwischen Fluidströmen, aufweisend mehrere übereinander gestapelt angeordnete Einzellagen, wobei zumindest ein Teilbe- reich der Oberfläche jeder der mehreren Einzellagen angrenzend an zumindest einen Teilbereich der Oberfläche einer anderen Einzellage der mehreren Einzellagen angeordnet ist und wobei mindestens in einer ersten Einzellage (1) der meh- reren Einzellagen eine erste, senkrecht zur Lagenebene (L) ausgewölbte Kanalstruktur (IS) und in einer zweiten, zur ersten Einzellage benachbarten Einzellage (2) der mehreren Einzellagen eine zweite, senkrecht zur Lagenebene ausgewölb- te Kanalstruktur (2S) ausgebildet ist, und wobei die beiden Kanalstrukturen (IS, 2S) in Kanallängsrichtung (K) gesehen1. Fluid distribution element for a fluid-carrying device, in particular for a heat exchanger or a device for exchanging substances between fluid streams, comprising a plurality of individual layers stacked one above the other, wherein at least a portion of the surface of each of the plurality of individual layers adjacent to at least a portion of the surface of another A single layer of the plurality of individual layers is arranged and wherein at least in a first single layer (1) of the plurality of individual layers a first, perpendicular to the layer plane (L) bulged channel structure (IS) and in a second, adjacent to the first single layer single layer (2) of the plurality Single layers a second, perpendicular to the layer plane vaulted te channel structure (2S) is formed, and wherein the two channel structures (IS, 2S) seen in the channel longitudinal direction (K)
• zunächst in einem Anschlussbereich (A-A' , B- B', C-C, AB) zwei in der Lagenebene seitlich versetzt zueinander und beabstandet voneinander separat verlaufende erste Kanalteilstücke (erstes Innenkanalteilstück II, erstes Außen- kanalteilstück Al) eines zum Fluidtransport ausgebildeten Innenkanals (I) und eines zum Fluidtransport ausgebildeten Außenkanals (A) ausformen,• first in a connection region (AA ', B- B', CC, AB) laterally offset in the layer plane to each other and spaced from each other separately extending first channel sections (first inner channel section II, first outer channel section Al) formed for fluid transport inner channel (I ) and an outer channel (A) designed for fluid transport,
• anschließend in einem sich an den Anschlussbereich anschließenden Kreuzungsbereich (D- D' , KB) zwei sich in der Lagenebene kreuzende und zunehmend übereinander schiebende zweite, mit den ersten Kanalteilstücken verbundene Kanalteilstücke (zweites Innenkanalteilstück 12, zweites Außenkanalteilstück A2) des In- nenkanals (I) und des Außenkanals (A) ausformen und• then in an adjoining the connection area crossing area (D-D ', KB) two crossing in the layer level and increasingly on one another sliding second, with the first channel sections connected channel sections (second inner channel section 12, second outer channel section A2) of the Innenkanals (I) and the outer channel (A) form and
• schließlich in einem sich an den Kreuzungsbereich anschließenden Überlappungsbereich (E- E' , F-F' , ÜB) zwei in der Lagenebene im we- sentlichen parallel zueinander verlaufende dritte, mit den zweiten Kanalteilstücken verbundene Kanalteilstücke (drittes Innenkanalteilstück 13, drittes Außenkanalteilstück A3) des Innenkanals (I) und des Außenkanals (A) ausformen, wobei im Überlapppungsbereich das dritte Innenkanalteilstück (13) vom dritten Außenkanalteilstück (A3) überlappend überdeckt ist.Finally, in an adjoining the intersection region overlap region (E E ', FF', ÜB) two in the layer plane substantially parallel to each other third, connected to the second channel sections channel sections (third inner channel section 13, third outer channel section A3) Inner channel (I) and the outer channel (A) form, wherein in the overlap region, the third inner channel section (13) from the third outer channel section (A3) is overlapped covered.
2. Fluidverteilungselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass in zumindest einem Teil des Anschlussbereichs die erste Kanalstruktur (IS) einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) und einen einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) umhüllenden Abschnitt ausbildet und/oder dass in zumindest einem Teil des Anschlussbereichs die zweite Kanalstruktur (2S) einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) ausbildet.2. fluid distribution element according to the preceding claim, characterized in that in at least part of the connection region, the first channel structure (IS) forms a part of the wall of the outer channel (A) and a part of the wall of the inner channel (I) enveloping portion and / or in that, in at least part of the connection region, the second channel structure (2S) forms a part of the wall of the inner channel (I).
3. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass in zumindest einem Teil des Kreuzungsbereichs die erste Kanalstruktur (IS) einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) und einen einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) umhüllenden Abschnitt ausbildet und/oder3. Fluid distribution element according to one of the preceding claims, characterized in that in at least part of the crossing region, the first channel structure (IS) forms part of the wall of the outer channel (A) and / or a part enclosing a part of the wall of the inner channel (I)
dass in zumindest einem Teil des Kreuzungsbereichs die zweite Kanalstruktur (2S) einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) und einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) ausbildet.in that, in at least part of the crossing region, the second channel structure (2S) forms part of the wall of the inner channel (I) and part of the wall of the outer channel (A).
4. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass4. Fluid distribution element according to one of the preceding claims, characterized in that
in zumindest einem Teil des Überlappungsbereichs die erste Kanalstruktur (IS) einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) ausbildet und/oderin at least part of the overlapping area, the first channel structure (IS) forms part of the wall of the outer channel (A) and / or
dass in zumindest einem Teil des Überlappungsbe- reichs die zweite Kanalstruktur (2S) einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) und einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) ausbildet.in that in at least part of the overlapping area the second channel structure (2S) forms part of the wall of the inner channel (I) and part of the wall of the outer channel (A).
5. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch5. Fluid distribution element according to one of the preceding claims, characterized by
mindestens drei, bevorzugt genau drei übereinander angeordnete Einzellagen: Die erste Einzellage (1) als oberste Lage, die zumindest teilweise daran angrenzend angeordnete zweite Einzellage (2) als mittlere Lage und eine auf der gegenüberliegenden Seite der obersten Lage zumindest teilweise angrenzend an die mittlere Lage als untere Lage, bevorzugt als unterste Lage ange- ordnete dritte Einzellage (3) , in welcher bevorzugt eine dritte, senkrecht zur Lagenebene aus- gewölbte Kanalstruktur (3S) ausgebildet ist.at least three, preferably exactly three superimposed individual layers: the first single layer (1) as the uppermost layer, at least partially adjoining second single layer (2) as a middle layer and a third single layer (3) arranged on the opposite side of the uppermost layer at least partially adjacent to the middle layer as the lower layer, preferably as the lowest layer, in which preferably a third, perpendicular to the layer plane arched channel structure (3S) is formed.
6. Fluidverteilungselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass die dritte Einzellage (3) in Bezug auf eine Ebene parallel zur Lagenebene gesehen im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur zweiten Einzellage (2) ausgeformt und/oder angeordnet ist. 6. fluid distribution element according to the preceding claim, characterized in that the third single layer (3) seen in relation to a plane parallel to the layer plane is formed substantially mirror-symmetrically to the second single layer (2) and / or arranged.
7. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens vier, bevorzugt genau vier Einzellagen: Die erste Einzellage (1) als oberste Lage, die zumindest teilweise daran angrenzend angeordnete zweite Einzellage (2) als erste mittlere Lage, eine auf der gegenüberliegenden Seite der obersten Lage zumindest teilweise angrenzend an die erste mittlere Lage als zweite mittlere Lage angeordnete dritte Einzellage (3) und eine auf der gegenüberliegenden Seite der ersten mittleren Lage (2) zumindest teilweise angrenzend an die zweite mittlere Lage (3) als untere Lage, bevorzugt als unterste Lage angeordnete vierte Einzellage (4), in welcher bevorzugt eine vierte, senkrecht zur Lagenebene ausgewölbte Kanal - Struktur (4S) ausgebildet ist. 7. Fluid distribution element according to one of the preceding claims, characterized by at least four, preferably exactly four individual layers: the first single layer (1) as the uppermost layer at least partially adjoining second single layer (2) as the first middle layer, one on the opposite side the uppermost layer at least partially adjacent to the first middle layer arranged as a second middle layer third single layer (3) and one on the opposite side of the first middle layer (2) at least partially adjacent to the second middle layer (3) as the lower layer, preferably arranged as the lowest layer fourth single layer (4), in which preferably a fourth, perpendicular to the plane of the layer arched channel - structure (4S) is formed.
8. Fluidverteilungselement nach dem vorhergehenden Anspruch,8. Fluid distribution element according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet , dasscharacterized in that
die vierte Einzellage (4) in Bezug auf eine Ebe- ne parallel zur Lagenebene gesehen im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur ersten Einzellage (1) ausgeformt und/oder angeordnet ist.the fourth individual layer (4) is formed and / or arranged substantially mirror-symmetrically with respect to a plane parallel to the plane of the layer as seen in the first individual layer (1).
9. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kanalstrukturen (IS, 2S) im Anschlussbereich mehrere in der Lagenebene seitlich versetzt zueinander und zum ersten Außenkanalteilstück (Al) des Außenkanals (A) und beabstandet voneinander und vom ersten Außenkanalteilstück (Al) des Außenkanals (A) separat verlaufende erste Innenkanalteilstücke (IIa, IIb) des Innenkanals (I) ausformen, wobei sich die mehreren ersten Innenkanalteilstücke (IIa, IIb) im sich anschließenden Kreuzungsbereich in das zweite Innenkanalteilstück 12 vereinigen.9. fluid distribution element according to one of the preceding claims, characterized in that the two channel structures (IS, 2S) in the connection region laterally offset in the layer plane to each other and the first outer channel section (Al) of the outer channel (A) and spaced from each other and from the first outer channel section ( Al) of the outer channel (A) separately extending first inner channel sections (IIa, IIb) of the inner channel (I), wherein the plurality of first inner channel sections (IIa, IIb) unite in the subsequent crossing area in the second inner channel section 12.
10. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,10. Fluid distribution element according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilabschnitt einer durch die erste und/oder die zweite Kanalstruktur (IS, 2S) ausgebildeten Wandung selektiv stoffdurchlässig ausgebildet ist zum Stoffaustausch zwischen dem Innen- und dem Außenkanal und/oder zum Stoffaus- tausch zwischen dem Innen- und/oder dem Außenkanal und der Umgebung. characterized in that at least a portion of a wall formed by the first and / or the second channel structure (IS, 2S) is selectively permeable to material for exchange between the inner and the outer channel and / or for the exchange of material between the inner and / or or the outer channel and the environment.
11. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle der Einzellagen einstückig, insbesondere als einstückiger Formkörper, ausgebildet sind.11. Fluid distribution element according to one of the preceding claims, characterized in that several or all of the individual layers are integrally formed, in particular as a one-piece molded body.
12. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,12. Fluid distribution element according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine der Einzellagen zumindest teilweise aus Metall ausgebildet ist oder dieses aufweist und/oder dass mindestens eine der Einzellagen zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist oder dieses aufweist.characterized in that at least one of the individual layers is at least partially made of metal or this and / or that at least one of the individual layers is at least partially made of plastic or this has.
13. Anordnung aus mehreren im Wesentlichen senkrecht zur Lagenebene übereinander gestapelten Fluid- verteilungselementen (Fl, F2, ...) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.13. Arrangement of a plurality of substantially perpendicular to the layer plane stacked fluid distribution elements (Fl, F2, ...) according to one of the preceding claims.
14. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine erste Anschlussleitung (3) , welche jeweils im Anschlussbereich mit mehreren ersten Innenka- nalteilstücken von Innenkanälen unterschiedlicher Fluidverteilungselemente (Fl, F2 , ...) verbunden ist und/oder eine zweite Anschlussleitung (4), welche jeweils im Anschlussbereich mit mehreren ersten Außenka- nalteilstücken von Außenkanälen unterschiedli- eher Fluidverteilungselemente (Fl, F2 , ...) verbunden ist.14. Arrangement according to the preceding claim, characterized by a first connecting line (3), which in each case in the connection area with a plurality of first Innenka- nalteilstücken of inner channels of different fluid distribution elements (Fl, F2, ...) is connected and / or a second connection line (4), which in each case in the connection area is connected to a plurality of first outer channel sections of outer channels rather fluid distribution elements (Fl, F2,...).
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anordnungsansprüche , gekennzeichnet durch15. Arrangement according to one of the preceding Anordnungsansprüche, characterized by
mindestens ein Mehrkanalrohr, welches im Überlappungsbereich mindestens eines Fluidvertei- lungselementes (Fl, F2 , ...) mit dessen Außenkanal und dessen Innenkanal verbunden ist.at least one multi-channel tube, which in the overlap region of at least one fluid distribution element (Fl, F2,...) is connected to its outer channel and its inner channel.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anord- nungsansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine äußere Oberfläche mindestens eines der Fluidverteilungselementes (Fl, F2 , ...) zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstruk- turierung (5), welche bevorzugt rippen- und/oder gratförmig ausgebildet ist, aufweist.16. Arrangement according to one of the preceding arrangement claims, characterized in that at least one outer surface of at least one of the fluid distribution element (Fl, F2,...) At least in sections has a surface structure (5), which preferably ribbed and / or burr-shaped is formed.
17. Verfahren zur Herstellung eines Fluidverteilung- selements nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei mehrere übereinander zu stapelnde17. A process for the preparation of a fluid distribution element according to one of the preceding claims, wherein a plurality of layers to be stacked one above the other
Einzellagen des Fluidverteilungselements durch Druckpressung mittels Walzen (Rollbonden) miteinander verschweißt werden dadurch gekennzeichnet , dass mindestens ein Innenkanal (I) und mindestens ein Außenkanal (A) des Fluidverteilungselements durch Druckanwendung, insbesondere mittels Druckluft, aufgebläht wird oder dass mindestens ein Innenkanal (I) des Fluidverteilungselements durch Druckanwendung, insbesondere mittels Druckluft, aufgebläht wird und dass zur Ausbildung mindestens eines Außenkanals (A) mindestens eine mit einer vorgefertigten Kanalstruktur versehene Einzellage eingesetzt wird.Single layers of the fluid distribution element by pressure pressing by means of rollers (roll bonding) are welded together, characterized in that at least one inner channel (I) and at least one outer channel (A) of the fluid distribution element is inflated by pressure application, in particular by compressed air, or that at least one inner channel (I) of the fluid distribution element is inflated by pressure application, in particular by means of compressed air and that at least one outer channel (A) at least one provided with a prefabricated channel structure single layer is used.
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass zunächst mindestens ein Innenkanal aufgebläht wird bevor anschließend zumindest ein Außenkanal aufgebläht wird oder umgekehrt.18. The method according to the preceding claim, characterized in that first at least one inner channel is inflated before subsequently at least one outer channel is inflated or vice versa.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass ein bereits aufgeblähter Innenkanal und/oder ein bereits aufgeblähter Außenkanal unter Druck belassen wird, während ein weiterer Innenkanal und/oder Außenkanal aufgebläht wird.19. The method according to any one of the preceding method claims, characterized in that an already inflated inner channel and / or an already inflated outer channel is left under pressure, while another inner channel and / or outer channel is inflated.
20. Verwendung eines Fluidverteilungselements oder einer Anordnung aus mehreren Fluidverteilungse- lementen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche in einem Wärmetauscher oder in einer Vorrichtung zum Austausch von Stoffen zwischen Fluidströmen. 20. Use of a fluid distribution element or an arrangement of several Fluidverteilungse- elements according to one of the preceding device claims in a heat exchanger or in an apparatus for the exchange of substances between fluid streams.
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