EP2995899A1 - Wärmeübertrager - Google Patents

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Publication number
EP2995899A1
EP2995899A1 EP15183686.3A EP15183686A EP2995899A1 EP 2995899 A1 EP2995899 A1 EP 2995899A1 EP 15183686 A EP15183686 A EP 15183686A EP 2995899 A1 EP2995899 A1 EP 2995899A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
flow
valve
transfer block
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15183686.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claus Augenstein
Christian Oberlechner
Markus Reck
Wolfgang Reeb
Stefan Weise
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of EP2995899A1 publication Critical patent/EP2995899A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/002Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using inserts or attachments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/006Preventing deposits of ice
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082Charged air coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/22Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for draining

Definitions

  • the invention relates to a gas-cooled heat exchanger, in particular a direct intercooler, for cooling a fluid which can be flowed through the heat exchanger, with a heat transfer block having a plurality of flow channels, with a first collection box and with a second collection box, wherein the collection boxes are fluidically connected to one another via the flow channels and the heat transfer block is flowed through by a gas outside.
  • intercoolers are used in modern motor vehicles.
  • the intercoolers are used to cool an air stream, which is supplied to the engine, for example via a turbocharger or via a compressor.
  • an air-cooled exhaust heat exchanger which has a covering device, which has adjustable elements.
  • the covering device is designed in such a way that a flow around the exhaust gas heat exchanger can be enabled or prevented by adjusting the elements.
  • a device is known in the art, which is formed by a cover, which can be positioned above or in front of the heat exchanger to reduce the flow around the heat exchanger.
  • the WO 2011/102784 A1 discloses a device which provides a flap in the interior of the charge air cooler, which leads to a limited flow through the heat exchanger.
  • devices are known in the art, which provide a permanent opening, which is formed for example by a bore on the heat exchanger, whereby the continuous flow of the resulting condensate is ensured.
  • the FR 2 922 962 discloses a device which provides a condensate recovery chamber and a discharge device via which the collected condensate can be discharged from the heat exchanger.
  • a disadvantage of the devices in the prior art is in particular that is influenced by a device of adjustable aperture elements or a cover in front of the heat exchanger usually the cooling capacity of the coolant radiator or other heat exchanger. Adjustable bezel elements also require a drive mechanism and appropriate control, which is costly and causes costly manufacturing.
  • a disadvantage of a flap installed in the heat exchanger is in particular that a control and an actuating device must be provided, which can cause activation and deactivation of the flap. This is also complex and costly.
  • a disadvantage of a collecting chamber and a drainage device for the condensate is in particular the structural integration of the elements in the existing parts. This can lead to significant additional costs,
  • An embodiment of the invention relates to a gas-cooled heat exchanger, in particular a direct charge air cooler, for cooling a fluid which can flow through the heat exchanger, with a heat transfer block having a plurality of flow channels, with a first collection box and with a second collection box, wherein the collection boxes fluidly communicate with each other via the flow channels Connected and the heat transfer block is flowed through by a gas outside, wherein in the flow direction in front of the heat exchanger block an aperture element for the area-wise prevention of the flow around the flow channels thereof is arranged, wherein one of the collecting tanks has a valve for discharging condensate of the fluid to the environment of the heat exchanger lockable or releasable.
  • the gas-cooled heat exchanger is particularly advantageous flows through a fluid and flows around a gas.
  • the gas is preferably air.
  • the diaphragm element is preferably arranged on the upstream side of the heat exchanger, so that the air flow flowing around the heat exchanger is deflected by the diaphragm element and is deflected around the flow channels of the heat transfer block covered by the diaphragm element.
  • the cooling capacity is reduced in the covered flow channels, thereby effectively preventing the formation of condensate in these flow channels and the local cooling in this area is reduced.
  • the fluid flow flowing through the flow channels covered by the diaphragm element can therefore be used to blow out condensate, which is formed in the other flow channels, from the lower region of the heat exchanger, in particular the collecting tank, or to transport it to the valve, which is arranged in one of the collecting tanks is.
  • valve is arranged in the collecting box, which is located downstream of the heat transfer block in the flow direction of the fluid.
  • the arrangement of the valve in the downstream in the flow direction of the fluid collecting tank is particularly advantageous because it can be achieved that the resulting condensate is entrained by the flow through the flow channels towards the valve.
  • the fluid flow through the flow channels covered by the diaphragm element can advantageously entrain the resulting condensate in the direction of the valve.
  • a preferred embodiment is characterized in that the valve is arranged to the longitudinal end of the collecting tank spaced from the outer flow channel of the heat transfer block in the collecting box.
  • the arrangement of the valve spaced from the outer flow channel is particularly advantageous, since in this way the entire condensate formed in the flow channels can be favored by the fluid flow within the heat exchanger and favored by gravity to flow in the direction of the valve. Also, a return flow of the collected condensate in the lowermost flow channel is thus effectively avoided.
  • valve is designed as a check valve, wherein a fluid flow through the valve from the collection box towards the environment is releasable.
  • the collecting box which has the valve at the longitudinal end region, has a funnel-shaped inner contour which forms a gradient in the direction of the valve.
  • a funnel-shaped inner contour is advantageous in order to improve the flow of the condensate towards the valve.
  • the funnel-shaped inner contour is preferably designed such that the condensate is collected below the lowermost flow channel in order to avoid a backflow into the flow channel.
  • valve is controllable in dependence on a pressure difference between a pressure in the collecting box, in which the valve is arranged, and a pressure outside the collecting box.
  • the valve releases the flow path from the collecting box to the surroundings of the collecting tank, in particular at a pressure difference between approximately 1 bar and 2 bar.
  • the valve can be actively controlled by the pressure difference is detected by suitable sensors within the heat exchanger and outside of the heat exchanger.
  • the valve can be designed by its structural design such that it automatically opens or closes at a predetermined pressure difference.
  • the valve should remain closed during idling and at low engine loads to avoid noise on the valve.
  • opening at higher engine loads can be achieved that the exhaust noise of the valve is masked by the noise of the internal combustion engine, which there is no negative impact on the occupants.
  • the cooling capacity in these flow channels can be achieved.
  • the lowermost in each case in the installation flow channels are covered by the diaphragm element.
  • a different number of flow channels can be covered.
  • the cooling capacity of the heat exchanger is reduced overall, while the number of flow channels, in which no condensate is formed, is increased.
  • the tendency for complete freezing or blocking is reduced.
  • a smaller number of covered flow channels leads to a less greatly reduced cooling capacity, while the risk of freezing or blocking of the heat exchanger is increased.
  • an optimum must preferably be found for each specific application.
  • the panel element covers at least the outer flow channel or the outer and the directly adjacent to this flow channel.
  • the flow channels are therefore covered, which are arranged at the lower end region of the heat exchanger block.
  • the condensate which is produced in the upper flow channels, which are not covered, can flow down in the collecting tanks.
  • the respective lower flow channels, which are covered by the diaphragm elements, are not so strongly cooled due to the smaller flow around the gas.
  • the formation of condensate in this area is therefore always lower than in the upper flow channels.
  • the tendency to block these flow channels as a result of freezing is much lower than in the upper uncovered flow channels.
  • the fluid continues to flow through the lower covered flow channels, whereby the condensate flowing down from above is entrained and flows to the valve in the collecting box, which is located downstream of the heat transfer block. A removal of the condensate is thus guaranteed at all times.
  • the aperture element preferably reduces the cooling power to a value between 40% and 95% of the cooling power, which can be achieved without changing the aperture element under unchanged boundary conditions.
  • a reduction in the cooling capacity in this area is particularly advantageous, since sufficient cooling capacity is still achieved for the intended use of the heat exchanger, while at the same time the tendency to freeze or block the heat exchanger is sufficiently reduced. In this way, advantageously, a heat exchanger can be created, which has sufficient reliability even at low outdoor temperatures.
  • the panel element is welded to the heat exchanger and / or clipped and / or glued and / or is screwed and / or jammed.
  • the diaphragm element may preferably be connected to the heat exchanger or the heat transfer block via different methods.
  • the diaphragm element is formed from a metallic material or a plastic.
  • the pressure of the fluid is preferably above the ambient pressure of the heat exchanger.
  • the fluid thus has a higher pressure level than the gas which flows around the heat exchanger. This is advantageous, in particular, for a heat exchanger used as a charge air cooler, since there is regularly a high pressure in the latter, which is generated by the existing turbocharger or compressor.
  • FIG. 1 shows a partial perspective view of a heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 has a heat transfer block 2, which is formed from a plurality of not shown, mutually parallel tubes and interposed corrugated fin elements.
  • the tubes of the heat transfer block 2 are each end received in a collection box 3. In FIG. 1 only one of these headers 3 is shown.
  • the tubes form in their interior the flow channels 9 of the heat transfer block 2.
  • the collecting box 3 has a holding element 7 with which the collecting box 3 can be fastened within a vehicle with respect to surrounding structural elements. Furthermore, the collecting box 3 has a fastening device 6 on which a retaining device 5 formed by a rod can be fixed. The holding device 5 is used for fastening a diaphragm element 4, which covers the heat transfer block 2 at least partially.
  • the diaphragm element 4 is designed such that a certain number of the tubes of the heat transfer block 2 is covered over the entire width of the heat exchanger 1.
  • the panel element 4 extends, in particular, from the collection box 3 shown to the collection box (not shown), which is arranged at the opposite end area of the heat transfer block 2.
  • the diaphragm element 4 serves to shield the heat transfer block 2 from an air flow which flows around the heat exchanger 1.
  • the diaphragm element 4 is preferably arranged on the side of the heat exchanger 1, which is flown by a gas flowing around the heat exchanger 1. In this way, the gas flowing against the heat exchanger 1 gas is deflected up and down, whereby in particular the arranged above the diaphragm element 4 tubes and the area below the heat exchanger 1 are flowed around by the gas.
  • the heat exchanger 1 is flowed through by a fluid according to the invention.
  • a fluid according to the invention At the heat transfer block 2 creates a Vllärmeübertrag between the flowing through the heat exchanger 1 fluid and the gas flowing around the heat exchanger 1. This serves, in particular, for cooling the fluid flowing in the heat exchanger 1.
  • the fluid flowing in the heat exchanger 1 is distributed in one of the collecting tanks 3 to the tubes of the heat transfer block 2 and collected in the other from these tubes and discharged from the heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 is preferably a charge air cooler, which is used to cool an air flow, which is then supplied by means of a turbocharger or a compressor to the internal combustion engine.
  • the diaphragm element 4 is in the embodiment of FIG. 1 triangular shaped and lies with the apex on the rod of the holding device 5. This results in above the holding device 5 and below the holding device 5 each inclined surfaces of the diaphragm element 4, which favor the derivation of the air flow flowing on the shutter member 4 upwards or downwards.
  • the diaphragm element 4 has in the embodiment of FIG. 1 an angled contour as a cross section.
  • the diaphragm elements 4 may also be formed as a flat plate-shaped element, which is arranged in front of a certain number of tubes.
  • the diaphragm element can also be integrally connected to the heat exchanger or be connected to the heat exchanger via methods such as welding, gluing, clamping or clipping.
  • the shutter member 4 is made of a metallic material so that it can be easily connected to the heat transfer block.
  • the diaphragm element may be formed of plastic, whereby in particular its manufacture is facilitated and the diaphragm element can be carried out particularly inexpensively.
  • the diaphragm element can preferably be produced in an extrusion process, whereby a simple production in the context of a mass production is made possible.
  • the baffle element may also include a number of openings which allow at least a partial flow around the covered tubes of the heat transfer block.
  • the diaphragm member may extend only over a portion of the heat transfer block. It is also conceivable that the panel element is divided into a plurality of individual sections, so that, for example, in each case only the end areas of the tubes facing the collecting boxes are covered.
  • the basic task of the diaphragm element 4 is to reduce the flow of the covered tubes by a certain amount in order to reduce the cooling capacity in the covered tubes.
  • the cooling capacity in the covered pipes should preferably be reduced by a proportion of 40% to 95% compared to the uncovered pipes.
  • FIG. 2 shows a sectional view through the heat exchanger 1.
  • the tubes which each form a flow channel 9
  • the tubes are arranged in parallel one above the other within the heat transfer block 2.
  • corrugated fin elements 10 are arranged, which in particular should improve the heat transfer between the gas flowing around the heat transfer block 2 and the fluid flowing through the flow channels 9.
  • the flow channels 9 are each end received in a tube sheet 8, to which a lid-like wall 11 is connected, whereby the collecting box 3 is formed between the tube sheet 8 and the wall 11.
  • the flow channels 9 thus unilaterally all open into the internal volume of the header tank 3.
  • the outlet-side collection box 3 is shown.
  • a valve 12 is arranged, which has a valve inlet side 13 and a Ventilauslassseite 14.
  • the valve inlet side 13 is directed to the inner volume of the collecting tank 3, while the Ventilauslassseite 14 is directed towards the environment.
  • the valve 12 is designed such that a fluid flow can only be realized from within the collecting tank 3 to the environment.
  • the valve 12 is used in particular for removing a condensate, which can form within the heat exchanger 1.
  • the valve 12 is for this purpose pressure-controlled and can be opened or closed in particular by the emergence of a pressure difference within the heat exchanger 1 and outside of the heat exchanger 1.
  • the valve 12 is designed such that it only opens when the internal combustion engine is operated with a predefined minimum load.
  • FIG. 2 It is shown that the upper edge of the valve inlet side 13 is arranged below a level line 15, which at the same time below the lower edge of the lowest Flow channel 9 is arranged. In this way it is ensured that the inlet to the valve 12 is always below the lowest point of the lowermost flow channel 9. This would serve to better dissipate the resulting condensate from the collecting box 3.
  • the valve 12 be located higher, a backflow of the condensate could arise in the lower flow channel 9, which in turn could lead to icing or blocking of the lower flow channel 9.
  • the collecting box may have a funnel-shaped inner contour in the region of the lower end region, which in particular may allow the condensate collected in the collecting box to flow towards the valve. In this way, a further improved removal of condensate could be achieved from the collection box.
  • the in the Figures 1 and 2 shown embodiments are exemplary and are intended to illustrate the inventive idea.
  • the arrangement or design of the diaphragm element 4 in FIG. 1 is exemplary. In alternative embodiments, other aperture elements may be provided.
  • the main task of the diaphragm element 4 is the at least partial coverage of a predefined number of tubes of the heat transfer block 2 at the lower end region of the heat transfer block 2.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten Wärmeübertrager (1), insbesondere einen direkten Ladeluftkühler, zur Kühlung eines durch den Wärmeübertrager (1) strömbaren Fluids, mit einem eine Mehrzahl von Strömungskanälen (9) aufweisenden Wärmeübertragungsblock (2), mit einem ersten Sammelkasten (3) und mit einem zweiten Sammelkasten (3), wobei die Sammelkasten (3) über die Strömungskanäle (9) fluidisch miteinander verbunden sind und der Wärmeübertragungsblock (2) außen von einem Gas durchströmbar ist, wobei in Durchströmungsrichtung vor dem Wärmeübertragerblock (2) ein Blendenelement (4) zur bereichsweisen Verhinderung der Umströmung der Strömungskanäle desselben angeordnet ist, wobei einer der Sammelkästen (3) ein Ventil (12) zur Ableitung von Kondensat des Fluids aufweist, das zur Umgebung des Wärmeübertragers (1) hin verschließbar oder freigebbar ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten Wärmeübertrager, insbesondere einen direkten Ladeluftkühler, zur Kühlung eines durch den Wärmeübertrager strömbaren Fluids, mit einem eine Mehrzahl von Strömungskanälen aufweisenden Wärmeübertragungsblock, mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten, wobei die Sammelkästen über die Strömungskanäle fluidisch miteinander verbunden sind und der Wärmeübertragungsblock außen von einem Gas durchströmbar ist.
  • Stand der Technik
  • Zur Erhöhung der Leistung von Verbrennungsmotoren werden in modernen Kraftfahrzeugen Ladeluftkühler verwendet. Die Ladeluftkühler dienen zur Abkühlung eines Luftstromes, welcher dem Verbrennungsmotor beispielsweise über einen Turbolader oder über einen Kompressor zugeführt wird.
  • Durch kontinuierliche Verbesserungen des Wärmeübergangs und durch die Vergrößerung der Stirnfläche der verwendeten Ladeluftkühler ist die Kühlleistung in der Vergangenheit immer weiter gesteigert worden. Dadurch wurde insbesondere die Austrittstemperatur des Luftstroms deutlich reduziert, während der im Ladeluftkühler herrschende Druck kontinuierlich erhöht wurde.
  • Diese Entwicklung führt dazu, dass sich unter bestimmten Betriebsbedingungen ein Kondensat im Inneren des Ladeluftkühlers bilden kann. Dies geschieht besonders bei Umgebungsbedingungen, die durch eine hohe relative Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet sind. Bei Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt kann das entstehende Kondensat im Ladeluftkühler gefrieren, wodurch es zu einer Leistungsminderung oder einem totalen Verblocken des Ladeluftkühlers kommen kann. Dies kann zu einem ungewollten Abwürgen des Verbrennungsmotors führen. Auch kann es zu einer dauerhaften Beschädigung des Ladeluftkühlers kommen.
  • Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, welche dem Entstehen und dem Gefrieren von Kondensat im Ladeluftkühler entgegenwirken könnten.
  • In der DE 10 2012 204 431 A1 ist eine Kühlerjalousie offenbart, welche verstellbare und nicht verstellbare Blendenelemente aufweist, durch die der Strömungsquerschnitt einer Luftdurchlassöffnung verändert werden kann. Die Veränderung des Strömungsquerschnitts dient der Veränderung eines Luftmassenstroms durch die Luftdurchlassöffnung. Durch eine solche Vorrichtung kann die Umströmung eines Wärmeübertragers gezielt reduziert werden.
  • In der DE 10 2005 047 840 A1 ist ein luftgekühlter Abgaswärmeübertrager offenbart, der eine Abdeckvorrichtung aufweist, welche verstellbare Elemente aufweist. Die Abdeckvorrichtung ist derart gestaltet, dass durch ein Verstellen der Elemente eine Umströmung des Abgaswärmeübertragers ermöglicht oder verhindert werden kann.
  • Weiterhin ist eine Vorrichtung im Stand der Technik bekannt, die durch eine Abdeckhaube gebildet ist, welche über oder vor den Wärmeübertrager positioniert werden kann, um die Umströmung des Wärmeübertragers zu reduzieren.
  • Die WO 2011/102784 A1 offenbart eine Vorrichtung, welche eine Klappe im Inneren des Ladeluftkühlers vorsieht, die zu einer eingeschränkten Durchströmung des Wärmeübertragers führt.
  • Weiterhin sind Vorrichtungen im Stand der Technik bekannt, die eine dauerhafte Öffnung, welche beispielsweise durch eine Bohrung gebildet ist, am Wärmeübertrager vorsehen, wodurch das kontinuierliche Abfließen des entstehenden Kondensats gewährleistet wird.
  • Die FR 2 922 962 offenbart eine Vorrichtung, welche eine Auffangkammer für das Kondensat vorsieht und ein Ablassvorrichtung, über welche das gesammelte Kondensat aus dem Wärmeübertrager abgelassen werden kann.
  • Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass durch eine Vorrichtung aus verstellbaren Blendenelementen oder einer Abdeckhaube vor dem Wärmeübertrager im Regelfall auch die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers oder anderer Wärmeübertrager beeinflusst wird. Verstellbare Blendenelemente benötigen darüber hinaus einen Ansteuerungsmechanismus und eine geeignete Steuerung, was kostenintensiv ist und eine aufwändige Fertigung verursacht.
  • Nachteilig an einer im Wärmeübertrager installierten Klappe ist insbesondere, dass eine Steuerung und eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen werden muss, welche eine Aktivierung und eine Deaktivierung der Klappe verursachen kann. Dies ist ebenfalls komplex und kostenaufwändig.
  • Das Vorsehen einer dauerhaften Öffnung zum kontinuierlichen Abführen von Kondensat ist nachteilig, weil der Wärmeübertrager dadurch permanent geöffnet ist. Bei stehendem Motor kann Wasser über die Öffnung in den Wärmeübertrager, insbesondere in den Ladeluftkühler, eindringen, wodurch es zu einer Beschädigung des Verbrennungsmotors kommen kann.
  • Nachteilig an einer Auffangkammer und einer Ablassvorrichtung für das Kondensat ist insbesondere die bauliche Integration der Elemente in die bestehenden Teile. Dies kann zu nicht unerheblichen Mehrkosten führen,
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wärmeübertrager zu schaffen, welcher gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und die Entstehung von Kondensat verringert, eventuell entstandenes Kondensat ableitet und gegebenenfalls auch das Einfrieren des Kondensats verhindert.
  • Die Aufgabe hinsichtlich des Wärmeübertragers wird durch einen Wärmeübertrager, mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen gasgekühlten Wärmeübertrager, insbesondere einen direkten Ladeluftkühler, zur Kühlung eines durch den Wärmeübertrager strömbaren Fluids, mit einem eine Mehrzahl von Strömungskanälen aufweisenden Wärmeübertragungsblock, mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten, wobei die Sammelkästen über die Strömungskanäle fluidisch miteinander verbunden sind und der Wärmeübertragungsblock außen von einem Gas durchströmbar ist, wobei in Durchströmungsrichtung vor dem Wärmeübertragerblock ein Blendenelement zur bereichsweisen Verhinderung der Umströmung der Strömungskanäle desselben angeordnet ist, wobei einer der Sammelkästen ein Ventil zur Ableitung von Kondensat des Fluids aufweist, das zur Umgebung des Wärmeübertragers hin verschließbar oder freigebbar ist.
  • Der gasgekühlte Wärmeübertrager wird besonders vorteilhaft von einem Fluid durchströmt und von einem Gas umströmt. Das Gas ist vorzugsweise Luft. Durch den Wärmeübertrager kann so ein Wärmeübertrag zwischen dem im Inneren strömenden Fluid und dem außerhalb strömenden Gas erreicht werden. Das Blendenelement ist vorzugsweise an der angeströmten Seite des Wärmeübertragers angeordnet, so dass durch das Blendenelement der den Wärmeübertrager umströmende Luftstrom abgelenkt wird und um die von dem Blendenelement überdeckten Strömungskanäle des Wärmeübertragungsblocks herumgelenkt wird. Dadurch wird die Kühlleistung in den überdeckten Strömungskanälen reduziert, wodurch wirkungsvoll die Entstehung von Kondensat in diesen Strömungskanälen vermieden und die lokale Abkühlung in diesem Bereich reduziert wird. Dies wirkt dem Einfrieren und dem dadurch entstehenden Verblocken des Wärmeübertragers entgegen, da zumindest die von dem Blendenelemente überdeckten Strömungskanäle nicht zufrieren. Der durch die vom Blendenelement überdeckten Strömungskanäle strömende Fluidstrom kann daher dazu genutzt werden, Kondensat, welches in den übrigen Strömungskanälen entsteht, aus dem unteren Bereich des Wärmeübertragers, insbesondere dem Sammelkasten, auszublasen beziehungsweise es zu dem Ventil zu transportieren, welches in einem der Sammelkästen angeordnet ist.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn das Ventil in dem Sammelkasten angeordnet ist, der dem Wärmeübertragungsblock in Strömungsrichtung des Fluids nachgelagert ist.
  • Das Anordnen des Ventils in dem in Strömungsrichtung des Fluids nachgelagerten Sammelkasten ist besonders vorteilhaft, da dadurch erreicht werden kann, dass das entstehende Kondensat durch die Durchströmung der Strömungskanäle hin zum Ventil mitgerissen wird. Insbesondere der Fluidstrom durch die von dem Blendenelement überdeckten Strömungskanäle kann das entstehende Kondensat vorteilhaft in Richtung des Ventils mitreißen.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zum längsseitigen Ende des Sammelkastens hin beabstandet zum äußeren Strömungskanal des Wärmeübertragungsblocks im Sammelkasten angeordnet ist.
  • Die Anordnung des Ventils beabstandet zum äußeren Strömungskanal ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise das gesamte in den Strömungskanälen entstandene Kondensat begünstigt durch die Fluidströmung innerhalb des Wärmeübertragers und begünstigt durch die Schwerkraft in Richtung des Ventils strömen kann. Auch ist ein Rückströmen des gesammelten Kondensats in den untersten Strömungskanal damit wirkungsvoll vermieden.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet ist, wobei durch das Ventil eine Fluidströmung vom Sammelkasten hin zur Umgebung freigebbar ist.
  • Dies ist besonders vorteilhaft, um ein Einströmen eines Fluids von außerhalb des Wärmeübertragers in den Wärmeübertrager hinein zu vermeiden. Ein Einströmen von Flüssigkeiten und/oder Schmutzpartikeln könnte zu einer Verunreinigung des Fluidstroms innerhalb des Wärmeübertragers führen und zu einer Beschädigung der dem Wärmeübertrager nachgelagerten Komponenten, wie beispielsweise einem Turbolader oder einem Verbrennungsmotor.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Sammelkasten, welcher das Ventil am längsseitigen Endbereich aufweist, eine trichterförmige Innenkontur aufweist, welche ein Gefälle in Richtung des Ventils ausbildet.
  • Eine trichterförmige Innenkontur ist vorteilhaft, um den Fluss des Kondensats hin zum Ventil zu verbessern. Die trichterförmige Innenkontur ist bevorzugt derart gestaltet, dass das Kondensat unterhalb des untersten Strömungskanals gesammelt wird, um ein Rückströmen in den Strömungskanal zu vermeiden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ventil in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einem Druck in dem Sammelkasten, in welchem das Ventil angeordnet ist, und einem Druck außerhalb des Sammelkastens ansteuerbar ist.
  • Das Ventil gibt insbesondere bei einer Druckdifferenz zwischen ungefähr 1 bar und 2 bar den Strömungsweg vom Sammelkasten hin zur Umgebung des Sammelkastens frei. Das Ventil kann dabei aktiv angesteuert werden, indem die Druckdifferenz über geeignete Sensoren innerhalb des Wärmeübertragers und außerhalb des Wärmeübertragers erfasst wird. Alternativ kann das Ventil durch seine bauliche Ausführung derart gestaltet sein, dass sich es automatisch bei einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet beziehungsweise schließt.
  • Insbesondere soll das Ventil während des Leerlaufs und bei geringen Motorlasten geschlossen bleiben, um eine Geräuschentstehung am Ventil zu vermeiden. Durch das Öffnen bei höheren Motorlasten kann erreicht werden, dass das Ablassgeräusch des Ventils von dem Geräusch des Verbrennungsmotors maskiert wird, wodurch es zu keinen negativen Rückwirkungen auf den Insassen kommt.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn durch die Anordnung des Blendenelementes die Umströmung von zumindest einem der Strömungskanäle durch das Gas verhinderbar ist.
  • Durch die Verhinderung der Umströmung beziehungsweise die Reduzierung der Umströmung von Strömungskanälen mit dem Gas kann eine Reduktion der Kühlleistung in diesen Strömungskanälen erreicht werden. Dies führt dazu, dass die Neigung zur Entstehung von Kondensat in den zumindest teilweise überdeckten Strömungskanälen reduziert wird. Bevorzugt sind die jeweils in Einbaulage untersten Strömungskanäle durch das Blendenelement überdeckt. Je nach Größe des Wärmeübertragers und nach notwendiger Kühlleistung kann eine unterschiedliche Anzahl von Strömungskanälen überdeckt werden. Durch das Überdecken von einer größeren Anzahl von Strömungskanälen wird die Kühlleistung des Wärmeübertragers insgesamt verringert, während die Anzahl der Strömungskanäle, in welchen kein Kondensat entsteht, vergrößert wird. Hierdurch wird die Neigung zum vollständigen Einfrieren beziehungsweise Verblocken reduziert. Eine geringere Anzahl von überdeckten Strömungskanälen führt zu einer weniger stark reduzierten Kühlleistung, während die Gefahr des Einfrierens beziehungsweise des Verblockens des Wärmeübertragers erhöht wird. Hier muss vorzugsweise für jeden speziellen Anwendungsfall ein Optimum gefunden werden.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Blendenelement zumindest den äußeren Strömungskanal oder den äußeren und den direkt zu diesem benachbarten Strömungskanal überdeckt.
  • Dies ist vorteilhaft, da somit insbesondere die Strömungskanäle überdeckt sind, welche am unteren Endbereich des Wärmeübertragerblocks angeordnet sind. Das Kondensat, welches in den oberen Strömungskanälen, die nicht überdeckt sind, entsteht, kann in den Sammelkästen nach unten fließen. Die jeweils unteren Strömungskanäle, welche von dem Blendenelemente überdeckt sind, werden aufgrund der geringeren Umströmung mit dem Gas nicht so stark abgekühlt. Die Entstehung von Kondensat in diesem Bereich ist daher in jedem Fall geringer als in den oberen Strömungskanälen. Damit ist die Neigung zur Verblockung dieser Strömungskanäle infolge von Überfrieren wesentlich geringer als bei den oberen nicht überdeckten Strömungskanälen. Durch die unteren überdeckten Strömungskanäle strömt daher in jedem Fall weiterhin das Fluid, wodurch das von oben herabfließende Kondensat mitgerissen wird und zu dem Ventil in dem Sammelkasten, welcher dem Wärmeübertragungsblock nachgelagert ist, strömt. Ein Abtransport des Kondensats ist somit jederzeit gewährleistet.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn durch das Blendenelement die maximal erreichbare Kühlleistung des Wärmeübertragers reduzierbar ist, wobei das Blendenelement die Kühlleistung vorzugsweise auf einen Wert zwischen 40 % und 95 % der Kühlleistung reduziert, die bei unveränderten Randbedingungen ohne das Blendenelement erreichbar ist.
  • Eine Verringerung der Kühlleistung in diesem Bereich ist besonders vorteilhaft, da noch eine ausreichend Kühlleistung für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch des Wärmeübertragers erreicht wird, während gleichzeitig die Neigung zum Einfrieren beziehungsweise Verblocken des Wärmeübertragers ausreichend reduziert wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Wärmeübertrager geschaffen werden, der auch bei niedrigen Außentemperaturen eine ausreichende Funktionssicherheit aufweist.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn das Blendenelement mit dem Wärmeübertrager verschweißt ist und/oder verclipst ist und/oder verklebt ist und/oder verschraubt ist und/oder verklemmt ist.
  • Je nach Ausgestaltung des Blendenelementes kann es bevorzugt über unterschiedliche Verfahren mit dem Wärmeübertrager beziehungsweise dem Wärmeübertragungsblock verbunden werden. Bevorzugt ist das Blendenelement aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff gebildet.
  • Der Druck des Fluids liegt bevorzugt oberhalb des Umgebungsdrucks des Wärmeübertragers. Das Fluid hat somit ein höheres Druckniveau als das Gas, welches den Wärmeübertrager umströmt. Dies ist insbesondere für einen als Ladeluftkühler verwendeten Wärmeübertrager vorteilhaft, da in diesen regelmäßig ein hoher Druck herrscht, welcher durch den vorhandenen Turbolader oder Kompressor erzeugt wird.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1
    eine perspektivische Teilansicht eines Wärmeübertragers, wobei der untere Teil des Wärmeübertragungsblocks von einem Blendenelement überdeckt ist, und
    Fig. 2
    eine Schnittansicht durch den Wärmeübertrager, wobei ein Teil des Wärmeübertragungsblocks und ein Teil des Sammelkastens dargestellt ist, wobei der Sammelkasten am unteren Endbereich ein Ventil aufweist.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Wärmeübertragers 1. Der Wärmeübertrager 1 weist einen Wärmeübertragungsblock 2 auf, welcher aus einer Mehrzahl von nicht gezeigten, parallel zueinander angeordneten Rohren und dazwischen angeordneten Wellrippenelementen gebildet ist. Die Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 sind endseitig jeweils in einem Sammelkasten 3 aufgenommen. In Figur 1 ist nur einer dieser Sammelkästen 3 dargestellt. Die Rohre bilden in ihrem Inneren die Strömungskanäle 9 des Wärmeübertragungsblocks 2 aus.
  • Der Sammelkasten 3 weist ein Halteelement 7 auf, mit welchem der Sammelkasten 3 innerhalb eines Fahrzeugs gegenüber umgebenden Strukturelementen befestigt werden kann. Weiterhin weist der Sammelkasten 3 eine Befestigungsvorrichtung 6 auf, an welcher eine durch eine Stange ausgebildete Haltevorrichtung 5 fixiert werden kann. Die Haltevorrichtung 5 dient zur Befestigung eines Blendenelementes 4, welches den Wärmeübertragungsblock 2 zumindest teilweise überdeckt.
  • Das Blendenelement 4 ist dabei derart ausgestaltet, dass eine gewisse Anzahl der Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 über die gesamte Breite des Wärmeübertragers 1 überdeckt wird. Das Blendenelement 4 erstreckt sich hierzu insbesondere von dem gezeigten Sammelkasten 3 zum nicht gezeigten Sammelkasten, welcher am gegenüberliegenden Endbereich des Wärmeübertragungsblocks 2 angeordnet ist.
  • Das Blendenelement 4 dient dazu den Wärmeübertragungsblock 2 von einem Luftstrom, welcher den Wärmeübertrager 1 umströmt, abzuschirmen. Hierzu ist das Blendenelement 4 bevorzugt auf der Seite des Wärmeübertragers 1 angeordnet, welche von einem den Wärmeübertrager 1 umströmenden Gas angeströmt wird. Auf diese Weise wird das den Wärmeübertrager 1 anströmende Gas nach oben und unten abgelenkt, wodurch insbesondere die oberhalb des Blendenelementes 4 angeordneten Rohre und der Bereich unterhalb des Wärmeübertragers 1 von dem Gas umströmt werden.
  • Der Wärmeübertrager 1 wird erfindungsgemäß von einem Fluid durchströmt. An dem Wärmeübertragungsblock 2 entsteht ein Vllärmeübertrag zwischen dem durch den Wärmeübertrager 1 strömenden Fluid und dem um den Wärmeübertrager 1 strömenden Gas. Dies dient insbesondere einer Abkühlung des im Wärmeübertrager 1 strömenden Fluids.
  • Im Bereich des Wärmeübertragungsblocks 2, welcher von dem Blendenelement 4 überdeckt ist, findet eine geringere Abkühlung des in den überdeckten Rohren des Wärmeübertragungsblocks 2 strömenden Fluids statt. Hierdurch wird insbesondere die Neigung zur Bildung von Kondensat innerhalb der überdeckten Rohre deutlich reduziert. Insbesondere im Vergleich zu den oberhalb des Blendenelementes 4 angeordneten Rohren, welche vollständig von dem Gas umströmt werden, ist die Entstehung von Kondensat unter bestimmten Betriebsbedingungen im Wärmeübertrager 1 deutlich stärker als in den von dem Blendenelement 4 überdeckten Rohren.
  • Das im Wärmeübertrager 1 strömende Fluid wird in einem der Sammelkästen 3 auf die Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 verteilt und im jeweils anderen aus diesen Rohren gesammelt und aus dem Wärmeübertrager 1 abgeführt.
  • Der Wärmeübertrager 1 ist bevorzugt ein Ladeluftkühler, welcher dazu genutzt wird, einen Luftstrom abzukühlen, welcher sodann mittels eines Turboladers oder eines Kompressors dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
  • Das Blendenelement 4 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 dreiecksförmig geformt und liegt mit dem Scheitel auf der Stange der Haltevorrichtung 5 auf. Dadurch ergeben sich oberhalb der Haltevorrichtung 5 und unterhalb der Haltevorrichtung 5 jeweils schräg stehende Flächen des Blendenelementes 4, welche die Ableitung des auf das Blendenelement 4 strömenden Luftstroms nach oben beziehungsweise nach unten begünstigen. Das Blendenelement 4 weist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine abgewinkelte Kontur als Querschnitt auf.
  • In alternativen Ausführungsbeispielen kann das Blendenelemente 4 auch als ebenes plattenförmiges Element ausgebildet sein, welches vor einer gewissen Anzahl der Rohre angeordnet wird. Das Blendenelement kann auch einteilig mit dem Wärmeübertrager verbunden sein oder über Verfahren, wie das Schweißen, das Kleben, das Klemmen oder Verclipsen mit dem Wärmeübertrager verbunden sein. Bevorzugt ist das Blendenelement 4 aus einem metallischen Material hergestellt, so dass es auf einfache Weise mit dem Wärmeübertragungsblock verbunden werden kann.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Blendenelement aus Kunststoff gebildet sein, wodurch insbesondere seine Herstellung erleichtert wird und das Blendenelement besonders kostengünstig ausgeführt werden kann. Das Blendenelement kann vorzugsweise in einem Extrusionsverfahren erzeugt werden, wodurch eine einfache Herstellung im Rahmen einer Großserienfertigung ermöglicht wird.
  • In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann das Blendenelement auch eine Anzahl von Öffnungen enthalten, welche zumindest eine Teilumströmung der überdeckten Rohre des Wärmeübertragungsblocks zulassen. Auch kann das Blendenelement sich nur über einen Teilbereich des Wärmeübertragungsblocks erstrecken. Auch ist es vorsehbar, dass das Blendenelement in mehrere einzelne Abschnitte geteilt ist, so dass beispielsweise jeweils nur die den Sammelkästen zugewandten Endbereiche der Rohre überdeckt werden.
  • Die grundsätzliche Aufgabe des Blendenelementes 4 liegt darin, die Anströmung der überdeckten Rohre um einen gewissen Anteil zu reduzieren, um die Kühlleistung in den überdeckten Rohren zu reduzieren. Hierbei sollte die Kühlleistung in den überdeckten Rohren vorzugsweise um einen Anteil von 40 % bis 95 % im Vergleich zu den nicht abgedeckten Rohren reduziert werden.
  • Durch die Reduzierung der Kühlleistung in den überdeckten Rohren wird insbesondere die Entstehung von Kondensat verhindert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass insbesondere die überdeckten Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 zu keiner Zeit vollständig gefrieren und somit verblocken. Dies führt dazu, dass jederzeit zumindest durch die von dem Blendenelement 4 überdeckten Rohre ein Luftstrom durch den Wärmeübertrager 1 transportiert werden kann.
  • Die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht durch den Wärmeübertrager 1. In der Schnittansicht ist zu erkennen, dass die Rohre, welche jeweils einen Strömungskanal 9 ausbilden, parallel übereinander innerhalb des Wärmeübertragungsblocks 2 angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Strömungskanälen 9 sind Wellrippenelemente 10 angeordnet, welche insbesondere den Wärmeübertrag zwischen dem den Wärmeübertragungsblock 2 umströmenden Gas und dem durch die Strömungskanäle 9 strömenden Fluid verbessern sollen. Die Strömungskanäle 9 sind endseitig jeweils in einem Rohrboden 8 aufgenommen, an welchem eine deckelartige Wandung 11 angeschlossen ist, wodurch der Sammelkasten 3 zwischen dem Rohrboden 8 und der Wandung 11 ausgebildet wird. Die Strömungskanäle 9 münden somit einseitig alle in das Innenvolumen des dargestellten Sammelkastens 3. In Figur 2 ist der auslassseitige Sammelkasten 3 dargestellt.
  • In der Wandung 11 des Sammelkastens 3 ist ein Ventil 12 angeordnet, welches eine Ventileinlassseite 13 aufweist und eine Ventilauslassseite 14. Die Ventileinlassseite 13 ist zum Innenvolumen des Sammelkastens 3 gerichtet, während die Ventilauslassseite 14 hin zur Umgebung gerichtet ist. Das Ventil 12 ist derart ausgebildet, dass ein Fluidstrom nur von innerhalb des Sammelkastens 3 zur Umgebung hin realisiert werden kann. Das Ventil 12 dient insbesondere dem Abführen eines Kondensats, welches sich innerhalb des Wärmeübertragers 1 bilden kann. Das Ventil 12 ist hierzu druckgesteuert und kann insbesondere durch das Entstehen einer Druckdifferenz innerhalb des Wärmeübertragers 1 und außerhalb des Wärmeübertragers 1 geöffnet beziehungsweise geschlossen werden. Bevorzugt ist das Ventil 12 derart ausgelegt, dass es lediglich dann öffnet, wenn der Verbrennungsmotor mit einem vordefinierten Minimum an Last betrieben wird.
  • In Figur 2 ist dargestellt, dass die Oberkante der Ventileinlassseite 13 unterhalb einer Niveaulinie 15 angeordnet ist, welche gleichzeitig unterhalb der Unterkante des untersten Strömungskanals 9 angeordnet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Einlass zum Ventil 12 jederzeit unterhalb des tiefsten Punktes des untersten Strömungskanals 9 liegt. Dies dient zur besseren Abführung des entstehenden Kondensats aus dem Sammelkasten 3. Würde das Ventil 12 höher angeordnet sein, könnte ein Rückströmen des Kondensats in den unteren Strömungskanal 9 entstehen, wodurch es wiederum zu einer Vereisung beziehungsweise Verblockung des unteren Strömungskanals 9 kommen könnte.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Sammelkasten eine trichterförmige Innenkontur im Bereich des unteren Endbereichs aufweisen, welche insbesondere ein Zufließen des im Sammelkasten gesammelten Kondensats hin zum Ventil ermöglichen kann. Auf diese Weise könnte ein weiter verbesserter Abtransport des Kondensats aus dem Sammelkasten erreicht werden.
  • Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken verdeutlichen. Insbesondere hinsichtlich der Detailausgestaltung des Wärmeübertragers 1 beziehungsweise der Gestaltung der Sammelkästen 3 weisen die Figuren 1 und 2 keine beschränkende Wirkung auf. Auch die Anordnung beziehungsweise Ausgestaltung des Blendenelementes 4 in Figur 1 ist beispielhaft. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch andere Blendenelemente vorgesehen werden. Die Hauptaufgabe des Blendenelementes 4 ist die zumindest teilweise Überdeckung von einer vordefinierten Anzahl von Rohren des Wärmeübertragungsblocks 2 am unteren Endbereich des Wärmeübertragungsblocks 2.

Claims (10)

  1. Gasgekühlter Wärmeübertrager (1), insbesondere direkter Ladeluftkühler, zur Kühlung eines durch den Wärmeübertrager (1) strömbaren Fluids, mit einem eine Mehrzahl von Strömungskanälen (9) aufweisenden Wärmeübertragungsblock (2), mit einem ersten Sammelkasten (3) und mit einem zweiten Sammelkasten (3), wobei die Sammelkästen (3) über die Strömungskanäle (9) fluidisch miteinander verbunden sind und der Wärmeübertragungsblock (2) außen von einem Gas durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchströmungsrichtung vor dem Wärmeübertragerblock (2) ein Blendenelement (4) zur bereichsweisen Verhinderung der Umströmung der Strömungskanäle desselben angeordnet ist, wobei einer der Sammelkästen (3) ein Ventil (12) zur Ableitung von Kondensat des Fluids aufweist, das zur Umgebung des Wärmeübertragers (1) hin verschließbar oder freigebbar ist.
  2. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) in dem Sammelkasten (3) angeordnet ist, der dem Wärmeübertragungsblock (2) in Strömungsrichtung des Fluids nachgelagert ist.
  3. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) zum längsseitigen Ende des Sammelkastens (3) hin beabstandet zum äußeren Strömungskanal (9) des Wärmeübertragungsblocks (2) im Sammelkasten (3) angeordnet ist.
  4. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) als Rückschlagventil ausgebildet ist, wobei durch das Ventil (12) eine Fluidströmung vom Sammelkasten (3) hin zur Umgebung freigebbar ist.
  5. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkasten (3), welcher das Ventil (12) am längsseitigen Endbereich aufweist, eine trichterförmige Innenkontur aufweist, welche ein Gefälle in Richtung des Ventils (12) ausbildet.
  6. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einem Druck in dem Sammelkasten (3), in welchem das Ventil (12) angeordnet ist, und einem Druck außerhalb des Sammelkastens (3) ansteuerbar ist.
  7. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anordnung des Blendenelementes (4) die Umströmung von zumindest einem der Strömungskanäle (9) durch das Gas verhinderbar ist.
  8. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (4) zumindest den äußeren Strömungskanal (9) oder den äußeren und den direkt zu diesem benachbarten Strömungskanal (9) überdeckt.
  9. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Blendenelement (4) die maximal erreichbare Kühlleistung des Wärmeübertragers (1) reduzierbar ist, wobei das Blendenelement (4) die Kühlleistung vorzugsweise auf einen Wert zwischen 40 % und 95 % der Kühlleistung reduziert, die bei unveränderten Randbedingungen ohne das Blendenelement (4) erreichbar ist.
  10. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (4) mit dem Wärmeübertrager (1) verschweißt ist und/oder verclipst ist und/oder verklebt ist und/oder verschraubt ist und/oder verklemmt ist.
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