WO2020030386A1 - Heat exchanger - Google Patents

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WO2020030386A1
WO2020030386A1 PCT/EP2019/069060 EP2019069060W WO2020030386A1 WO 2020030386 A1 WO2020030386 A1 WO 2020030386A1 EP 2019069060 W EP2019069060 W EP 2019069060W WO 2020030386 A1 WO2020030386 A1 WO 2020030386A1
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heat transfer
transfer device
pin
fluid
ribs
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PCT/EP2019/069060
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German (de)
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Buckl STEPHAN
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Webasto SE
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    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
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    • F28D1/035Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00Fins
    • F28F2215/04Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Definitions

  • the invention relates to a heat transfer device, in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle, a method for producing a heat transfer device, a vehicle comprising a
  • ribs or pins are sometimes used for heat transfer from a substrate to a medium (fluid). In both solutions, however, heat transfer is considered to be in need of improvement.
  • the object is achieved by one, in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle (for example a passenger car or truck, possibly also a watercraft or aircraft or helicopter), the heat transfer device having a volume for receiving and
  • a fluid preferably a liquid, in particular water
  • a fluid preferably a liquid, in particular water
  • at least one fluid inlet and at least one fluid outlet such that a fluid can flow into the volume via the fluid inlet and can flow out via the fluid outlet, with at least one rib and at least one pin in the volume (each for an improved or increased
  • Heat transfer are provided.
  • a key concept of the invention is that within a
  • Heat transfer device both at least one rib as well
  • pins or pin fin are used. It was recognized that fins carry the medium (fluid) along their relatively large surface, which is fundamentally positive for an effective heat transfer. On the other hand, boundary layers can arise here, which in turn limits the heat transfer. It was also taken into account that pins or pin fins (depending on the positioning) can introduce turbulence and thus break up boundary layers. However, with such pins or pin fins
  • Heat transfer can be particularly by breaking up laminar
  • Boundary layers can be improved by means of turbulence-generating structures. With appropriate positioning of the pin (-Fins) in a sprue area
  • pin fins can be formed as part of a design suitable for production.
  • an effective heat transfer device can be implemented in a simple manner.
  • a (vertical) turbulence can be introduced via an elongated elevation or bead (in particular in the cover) (possibly with simultaneous increase in the rigidity of the housing part or cover).
  • a heat transfer device that is easy to manufacture can be implemented in a simple manner.
  • At least two or at least four or at least eight such elongate elevations or beads can be provided.
  • At least one (or more or all) elongated elevation (s) or corrugation (s) can be at least essentially transverse to a (main)
  • cross means here
  • the respective bead is preferably arranged so that it projects inwards. Under a bead is preferably a groove-shaped depression in one
  • wall z. B. a housing part, in particular cover
  • the bottom of which preferably faces inwards.
  • wall z. B. a housing part, in particular cover
  • the bottom of which preferably faces inwards.
  • the bead or elongated elevation can, for example, run straight and / or be arcuate or segmental in cross-section.
  • the at least one fluid flow-distributing elevation (impression) can be configured such that it enables a distribution of the fluid flow (volume flow), in particular in the inlet area (preferably in a homogeneous manner).
  • the fluid flow distributing or embossing can protrude into the volume.
  • the fluid flow distribution (indentation) can have a first flank that faces a liquid passage (liquid inlet or liquid outlet) and a second flank that faces away from this liquid passage.
  • the first flank is preferably less steep than the second flank. This enables the volume flow to be effectively distributed or combined.
  • at least or exactly two such fluid flow-distributing elevations or impressions are formed, in particular one
  • Liquid inlet and a fluid flow-distributing elevation or impression adjacent to the liquid outlet Liquid inlet and a fluid flow-distributing elevation or impression adjacent to the liquid outlet. Specifically, such
  • a heat transfer device is to be understood in particular as a device which transfers heat from a substrate to a medium (fluid).
  • the substrate can be passive or active, with passive training It is to be understood that the substrate itself does not comprise any heat source (e.g. electrical heating device, in particular heating layer). Under an active
  • the substrate is a heat-generating
  • Device e.g. electrical heating device, especially electrical
  • Heating coating or such a device is assigned to the substrate (possibly directly or indirectly contacting it physically).
  • the heat transfer device is designed or comprises a heat exchanger, that is to say is configured to transfer heat from one fluid (flow) to another fluid (flow).
  • One of the (two) fluid flows can then flow through the heat transfer device, for example.
  • the heat transfer device is preferably designed as an assembly, in particular defined by a housing.
  • the heat transfer device is preferably at least approximately in the form of a cuboid (in particular a flat cuboid), but can also take on a different shape, for example cylindrical.
  • a height of the heat transfer device is preferably less than or equal to 0.5 times, more preferably less than 0.2 times a length and / or width of the
  • Heat transfer means does not (but may) mean an expansion in the direction of the vertical.
  • "height” is intended to mean the expansion of the heat transfer device which is perpendicular to a length and a width (where length and width are greater are said to be the height). Instead of a "height" one can also speak of a "thickness”.
  • Liquid inlet and liquid outlet can be arranged on the same side of the heat transfer device, but possibly also on it
  • the at least one rib can be made of metal, in particular aluminum and / or a plastic.
  • the at least one (in particular several or all) pins can be made of metal, in particular aluminum or an aluminum alloy, and / or plastic.
  • the beads (or elongated elevations) and / or Fluid-distributing elevations (impressions) can be made from a metal, in particular aluminum or an aluminum alloy, and / or plastic.
  • the at least one rib (possibly several or all ribs) and / or the at least one pin (possibly several or all pins) can be arranged exclusively on a housing base part or both on the housing base part and on the cover or only on the cover element.
  • At least one bead (elongated elevation) is preferably arranged opposite at least one pin, more preferably a row of pins. This allows heat to be transferred particularly effectively (through
  • At least one pin can be designed and arranged in such a way that a distance remains between their respective ends and an inner wall of the housing. At least one of the (preferably several, possibly all, but particularly preferably only a few of a plurality of) pins can be arranged and designed such that one (respective) end touches an inner wall of the housing (without being firmly connected to it).
  • At least five, more preferably at least ten, ribs are provided.
  • at least five, preferably at least ten, pins can be provided.
  • At least one rib and at least one pin can be (directly) connected to one another, preferably integrally, more preferably monolithically.
  • at least one pin can intersect a central axis of the rib (i.e. lie within the rib or lie within an imaginary extension of the rib).
  • a central axis of at least one pin can intersect the central axis of the rib.
  • a central axis of the rib is to be understood in particular to mean an axis which, in a view from above, runs through the center of the rib and possibly in one plane lies, which is defined by a base of the rib.
  • the central axis of the respective pin is to be understood in particular as an axis which runs in the direction of the extension of the pin (for example, in the case of a cylindrical pin, the cylinder axis).
  • At least one pin can be arranged between the center axis of two, in particular parallel, ribs. This can be particularly effective
  • Turbulence are introduced, since the fluid that flows comparatively laminar between the (in particular parallel) ribs impinges on the at least one pin, so that the laminar flow is broken or
  • Turbulence is introduced.
  • the heat transfer can thus be improved.
  • At least one rib can run straight. Alternatively or additionally, at least one rib (at least in sections) can be curved. In specific embodiments, ribs can be formed, the one
  • Deflect the fluid flow for example by at least 90 °, preferably at least 120 °, possibly (at least approximately) 180 °.
  • Such ribs can be U-shaped or V-shaped, for example.
  • ribs for example at least three or at least six ribs
  • One, two or more such rows can be formed.
  • groups Gl (especially rows) of ribs alternate with groups G2 (especially rows) of pins at least once (i.e. at least G1-G2), preferably at least twice (i.e.
  • At least G1-G2-G1) at least three times (i.e. at least G1-G2-G1-G2), more preferably at least or exactly four times (i.e.
  • G1-G2-G1-G2-G1 at least or exactly G1-G2-G1-G2-G1), for example by first forming a group of ribs, viewed from the fluid inlet, then a group of pins, then again a group of ribs, then again a group of pins and then again a group of ribs, which should not rule out that ribs or pins are also arranged, at least occasionally, in the respective group of pins or ribs, but these should then preferably be significantly smaller in number (for example form a maximum of 50%, preferably a maximum of 20% of the number of the respective other structure).
  • At least two ribs can have different dimensions, for example different lengths and / or widths and / or heights.
  • at least two pins can have different dimensions, for example a different diameter and / or a different height. This can be an effective
  • At least one pin can have a round cross-section, for example at least one pin (possibly several or all pins) can have a cylindrical shape (pin-like). Alternatively or additionally, at least one pin (possibly several or all pins) can be one
  • a maximum diameter of a cross section is the
  • pins not larger than twice, preferably 1.5 times, even more preferably 1.2 times a diameter of the pin perpendicular to this maximum diameter.
  • the pins are therefore preferably comparatively compact (in terms of their cross section) or non-elongated.
  • the (respective) rib is preferably at least twice, preferably
  • the (respective) rib is preferably at least 1.5 times,
  • a width (thickness) of the rib is preferably constant, but can also vary (if the latter is the case, the maximum thickness can be used when comparing with height or length).
  • the height of the rib is also preferably constant, but can also vary (the maximum height being relevant when comparing with other dimensions).
  • the length of the (respective) rib is preferably constant (possibly variable, for example if the rib has a rising one or both ends) Has flank; even then, the maximum length should preferably be used again in a comparison with other dimensions).
  • At least one pin (possibly all or several pins) can round one
  • At least one pin can have a polygonal one, for example
  • Several (for example at least two or at least three or at least five) pins can be arranged in a line (in a row). Such a row preferably extends to a (main) flow direction.
  • At least one (or more or all) ribs are preferably arranged parallel, at least essentially, to a (main) flow direction.
  • An at least substantially parallel arrangement is to be understood as an arrangement in which an angle with respect to the (main)
  • Flow direction is a maximum of 30 °, preferably a maximum of 10 °.
  • At least one rib and / or at least one pin can be arranged on a housing part, in particular integrally molded on the housing part.
  • rib at least one (or more or all) rib (s) and / or at least one (or more or all) pin (s) and / or at least one (or more or all) elongate and / or fluid flow-distributing elevations, in particular bead (s) and / or embossing (s), from a housing part blank (through
  • At least one (or more or all) rib (s) and / or at least one (or more or all) pin (s) and / or at least one (or more or all) elongate and / or fluid flow-distributing elevations, in particular Bead (s) and / or embossing (s) can be introduced during at least one housing part production, in particular a primary process.
  • a primary shaping process can be, for example, a casting process, in particular an injection molding process. Further process steps result from the above explanation of
  • a motor vehicle e.g. passenger or truck
  • a heat transfer device of the above type and / or
  • the above-mentioned object is further achieved by a method for operating a heat transfer device of the above type and / or a heat transfer device produced according to the above method or a vehicle, in particular a motor vehicle, of the above type, the fluid (for example a liquid, in particular Water) flows out through the fluid inlet and flows out of the fluid outlet at a different (increased or decreased) temperature.
  • the fluid for example a liquid, in particular Water
  • the combination of the systems (ribs or pins) known from the prior art results in improved heat transfer due to an increased surface area of the ribs and also effective turbulence generation of the pin (-Fins).
  • Turbulence generation can be further increased by beading the cover (cover element).
  • cover cover element
  • the overall system the overall system (the
  • Embossments correspondingly provided in the cover can distribute a volume flow in an inlet area (and / or outlet area) homogeneously over the channels (or bring them together accordingly).
  • Fig. 1 shows a housing base part of the invention
  • FIG. 2 shows a cover element for the base element according to FIG. 1 in a
  • Fig. 3 shows a section of a section of an assembled
  • FIG. 5 shows the cover element according to FIG. 4 without fluid connections.
  • Heat transfer means This comprises a (housing) base part 10 (see FIG. 1) and a cover element 11 (see FIG. 2).
  • a base part 10 see FIG. 1
  • a cover element 11 see FIG. 2.
  • FIGS. 4 and 5 A corresponding outside 13 is visible in FIGS. 4 and 5.
  • Cover element 11 is a volume 14 (see FIG. 3) for receiving and passing a fluid from a first fluid connection (fluid inlet) 15 to a second fluid connection (fluid outlet 16) (see FIG. 1, fluid inlet and fluid outlet can also be interchanged or exchanged his).
  • a plurality of ribs 17a, 17b, 17c, 17d and 17e and a plurality of pins 19a, 19b, 19c, 19d, 19e and 19f are preferably provided on the base part 10.
  • the ribs 17a run straight ahead (in the main flow direction) and are arranged in a row (the row being transverse to a main Flow direction, extends according to arrow 18). Furthermore, the ribs 17a are of the same length.
  • the ribs 17e are formed analogously (in particular
  • a plurality of pins 19a, 19b are connected downstream of the ribs 17a, the pins 19b preferably being larger (and wider) than the pins 19a.
  • the ribs 17b (straight) and 17c (U-shaped) then adjoin these pins 19a, 19b.
  • a starting point of the fins 17b, 17c is at one level (opposite the main flow direction).
  • Ribs located further out of the plurality of ribs 17b are longer than ribs located further inward.
  • Ribs 17c located further outside are longer than ribs 17c lying further inside (or have an enlarged U-shape).
  • Pins 19c, 19d are in turn connected to the ribs 17b (in terms of flow). Pins 19d are preferably larger (and wider) than pins 19c.
  • the pins 19c, 19d in turn are followed by the ribs 17d (which are arranged and formed in an analogous manner or in mirror symmetry to the ribs 17b).
  • Pins 19e, 19f are connected to ribs 17d and 17c, pins 19f preferably being larger (and wider) than pins 19e.
  • the (U-shaped) ribs 17c are located within the pins 19c, 19d and the ribs 17b, 17d.
  • Pins 19a-19f form a plurality of rows extending transversely (and in some cases also parallel) to the main flow direction.
  • several such (transversely extending) rows are provided between the ribs 17a, on the one hand, and 17b, 17c, on the other hand (and analogously between the ribs 17c, 17d, on the one hand, and the ribs 17e, on the other hand).
  • Individual ones of the pins 19a, 19b, 19e, 19f are preferably arranged in such a way that a fluid that flows in the spaces between individual ribs (downstream) impinges on the corresponding pins.
  • a center point or a center line of the respective pins 19a, 19b, 19e, 19f is therefore preferably arranged such that it lies between imaginary extension lines of the adjacent ribs. This effectively breaks up a laminar flow. 2-5 impressions 20 and beads 21 can also be seen.
  • the beads 21 can (at least in the area of the pins 19a, 19b; 19e, 19f) be arranged transversely to a flaup flow direction (if necessary also in sections, at least in the area of the pins 19c, 19d) parallel to a main flow direction.
  • the beads 21 can further increase the turbulence generation.
  • an improved rigidity can be achieved. A simple measure therefore realizes several functionalities.
  • the embossments 20 are arranged (in each case) between the first ribs 17a and the last ribs 17e (based on the direction of flow, which, however, can also be reversed) and the corresponding fluid connection 15 or 16 and have a steep flank 22 and a less steep flank 23 on.
  • the less steep flank 23 points in the direction of the next fluid connection 15 or 16. This effectively allows a volume flow in the inlet area

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Abstract

The invention relates to a heat exchanger device, in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle, comprising a volume (14) for receiving and conducting a fluid, in particular water, at least one fluid inlet (15) and at least one fluid outlet (16) such that a fluid can flow into the volume (14) via the fluid inlet (15) and can be discharged via the fluid outlet (16), wherein at least one rib (17a - 17e) and at least one pin (19a - 19f) are provided in the volume (14).

Description

Wärmeübertrager  Heat exchanger
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeübertragungseinrichtung, ein Fahrzeug umfassend eine The invention relates to a heat transfer device, in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle, a method for producing a heat transfer device, a vehicle comprising a
Wärmeübertragungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Heat transfer device and a method for operating a
Wärmeübertragungseinrichtung. Heat transfer means.
Zur Wärmeübertragung von einem Substrat auf ein Medium (Fluid) werden im Stand der Technik mitunter Rippen oder Pins (bzw. sog. Pin-Fins) eingesetzt. Bei beiden Lösungen wird jedoch die Wärmeübertragung als verbesserungswürdig angesehen. In the prior art, ribs or pins (or so-called pin fins) are sometimes used for heat transfer from a substrate to a medium (fluid). In both solutions, however, heat transfer is considered to be in need of improvement.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Wärmeübertragungseinrichtung vorzuschlagen, die sich durch eine besonders effektive Wärmeübertragung auf ein Fluid bzw. von einem Fluid auszeichnet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine Wärmeübertragungs- einrichtung, ein Fahrzeug, umfassend eine Wärmeübertragungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmeübertragungseinrichtung vorzuschlagen. It is therefore an object of the invention to propose a heat transfer device which is distinguished by particularly effective heat transfer to a fluid or from a fluid. Furthermore, it is an object of the invention to propose a corresponding production method for a heat transfer device, a vehicle comprising a heat transfer device and a method for operating a heat transfer device.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved in particular by the features of claim 1.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine, insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug (beispielsweise Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ggf. auch Wasserfahrzeug oder Flugzeug oder Hubschrauber), wobei die Wärmeübertragungseinrichtung ein Volumen zur Aufnahme und In particular, the object is achieved by one, in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle (for example a passenger car or truck, possibly also a watercraft or aircraft or helicopter), the heat transfer device having a volume for receiving and
Durchleitung eines Fluides, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, mindestens einen Fluideingang und mindestens einen Fluidausgang derart, dass ein Fluid über den Fluideingang in das Volumen einströmbar ist und über den Fluidausgang ausströmbar ist, wobei in dem Volumen mindestens eine Rippe sowie mindestens ein Pin (jeweils für eine verbesserte bzw. erhöhte Passing through a fluid, preferably a liquid, in particular water, at least one fluid inlet and at least one fluid outlet such that a fluid can flow into the volume via the fluid inlet and can flow out via the fluid outlet, with at least one rib and at least one pin in the volume (each for an improved or increased
Wärmeübertragung) vorgesehen sind, umfasst. Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, dass innerhalb einer Heat transfer) are provided. A key concept of the invention is that within a
Wärmeübertragungseinrichtung sowohl mindestens eine Rippe als auch Heat transfer device both at least one rib as well
mindestens ein Pin (bzw. Pin-Fin) zum Einsatz kommt. Dabei wurde erkannt, dass Rippen das Medium (Fluid) entlang ihrer relativ großen Oberfläche führen, was grundsätzlich positiv für einen effektiven Wärmeübergang ist. Andererseits können hier Grenzschichten entstehen, wodurch der Wärmeübergang wiederum begrenzt wird. Weiterhin wurde berücksichtigt, dass Pins bzw. Pin-Fins (je nach Positionierung) eine Turbulenz einbringen können und somit Grenzschichten aufbrechen können. Bei derartigen Pins bzw. Pin-Fins ist jedoch die at least one pin (or pin fin) is used. It was recognized that fins carry the medium (fluid) along their relatively large surface, which is fundamentally positive for an effective heat transfer. On the other hand, boundary layers can arise here, which in turn limits the heat transfer. It was also taken into account that pins or pin fins (depending on the positioning) can introduce turbulence and thus break up boundary layers. However, with such pins or pin fins
strömungsabgewandte Seite nicht in vollem Umfang an der Wärmeübertragung beteiligt. Durch die Kombination beider Systeme lässt sich zum einen verbesserte Wärmeübertragung aufgrund der großen Oberfläche der Rippen und zum anderen auch aufgrund der Turbulenzerzeugung der Pin (-Fins) erzeugen. Der side away from the flow is not fully involved in the heat transfer. The combination of both systems can be used to generate improved heat transfer due to the large surface area of the fins and also due to the turbulence generation of the pin (fins). The
Wärmetransfer kann insbesondere durch Aufbrechen von laminaren Heat transfer can be particularly by breaking up laminar
Grenzschichten mittels turbulenzerzeugender Strukturen verbessert werden. Bei entsprechender Positionierung der Pin (-Fins) in einem Angussbereich Boundary layers can be improved by means of turbulence-generating structures. With appropriate positioning of the pin (-Fins) in a sprue area
(beispielsweise in einem Spritzgießverfahren) können (ggf. vergrößerte) Pin-Fins im Rahmen eines fertigungsgerechten Designs ausgebildet werden. Insgesamt kann auf einfache Art und Weise eine effektive Wärmeübertragungseinrichtung realisiert werden. (For example, in an injection molding process) (possibly enlarged) pin fins can be formed as part of a design suitable for production. Overall, an effective heat transfer device can be implemented in a simple manner.
Vorzugsweise ragt in das Volumen mindestens eine weitere, vorzugsweise längliche und/oder fluidstromverteilende, Erhebung, vorzugswiese Sicke und/oder Einprägung, insbesondere eines Gehäuseteils, vorzugsweise eines At least one further, preferably elongated and / or fluid flow-distributing, elevation, preferably a bead and / or embossment, in particular a housing part, preferably one, projects into the volume
Deckelelementes, hinein. Über eine längliche Erhebung bzw. Sicke (insbesondere im Deckel) kann eine (vertikale) Turbulenz eingebracht werden (ggf. bei gleichzeitiger Erhöhung der Steifigkeit des Gehäuseteils bzw. Deckels). Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine einfach herstellbare Wärmeübertragungs- einrichtung realisiert werden. Es können mindestens zwei oder mindestens vier oder mindestens acht derartige längliche Erhebungen bzw. Sicken vorgesehen sein. Mindestens eine (oder mehrere oder alle) längliche(n) Erhebung(en) bzw. Sicke(n) kann/können zumindest im Wesentlichen quer zu einer (Haupt-) Cover element, in. A (vertical) turbulence can be introduced via an elongated elevation or bead (in particular in the cover) (possibly with simultaneous increase in the rigidity of the housing part or cover). As a result, a heat transfer device that is easy to manufacture can be implemented in a simple manner. At least two or at least four or at least eight such elongate elevations or beads can be provided. At least one (or more or all) elongated elevation (s) or corrugation (s) can be at least essentially transverse to a (main)
Strömungsrichtung orientiert sein. Im Wesentlichen quer bedeutet hier Flow direction to be oriented. Essentially, cross means here
vorzugsweise in einem Winkel von kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 10° gegenüber der (Haupt-) Strömungsrichtung des Fluids (im Betrieb). Die jeweilige Sicke ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie nach innen ragt. Unter einer Sicke ist vorzugsweise eine rinnenförmige Vertiefung in einer preferably at an angle of less than 30 °, preferably less than 10 ° with respect to the (main) flow direction of the fluid (in operation). The respective bead is preferably arranged so that it projects inwards. Under a bead is preferably a groove-shaped depression in one
Wandung (z. B. eines Gehäuseteils, insbesondere Deckels) zu verstehen, deren Boden vorzugsweise nach innen weist. Anstelle einer Sicke wäre es auch vorstellbar, dass generell mindestens eine (langgestreckte) Erhöhungen bzw. Erhebung an einer Innenwandung (bzw. einer das Volumen zumindest To understand wall (z. B. a housing part, in particular cover), the bottom of which preferably faces inwards. Instead of a bead, it would also be conceivable that generally at least one (elongated) elevation or elevation on an inner wall (or at least the volume)
mitdefinierenden Wand) vorgesehen ist. co-defining wall) is provided.
Die Sicke bzw. langgestreckte Erhöhung (längliche Erhebung) kann beispielsweise gerade verlaufen und/oder im Querschnitt bogenartig bzw. kreissegmentförmig ausgebildet sein. The bead or elongated elevation (elongated elevation) can, for example, run straight and / or be arcuate or segmental in cross-section.
Die mindestens eine fluidstromverteilende Erhebung (Einprägung) kann derart konfiguriert sein, dass sie eine Verteilung des Fluidstroms (Volumenstroms), insbesondere im Eintrittsbereich, ermöglicht (vorzugsweise auf homogene Art und Weise). Dazu kann die fluidstromverteilende bzw. Einprägung (ähnlich wie die Sicke bzw. längliche Erhebung) in das Volumen hineinragen. Konkret kann die fluidstromverteilende (Einprägung) eine erste Flanke aufweisen, die einem Flüssigkeitsdurchtritt (Flüssigkeitseingang oder Flüssigkeitsausgang) zugewandt ist und eine zweite Flanke, die diesem Flüssigkeitsdurchtritt abgewandt ist. Die erste Flanke ist vorzugsweise weniger steil als die zweite Flanke. Dadurch kann eine effektive Verteilung bzw. Zusammenführung des Volumenstromes erfolgen. Vorzugsweise sind mindestens oder genau zwei derartige fluidstromverteilende Erhebungen bzw. Einprägungen ausgebildet, insbesondere eine The at least one fluid flow-distributing elevation (impression) can be configured such that it enables a distribution of the fluid flow (volume flow), in particular in the inlet area (preferably in a homogeneous manner). For this purpose, the fluid flow distributing or embossing (similar to the bead or elongated elevation) can protrude into the volume. Specifically, the fluid flow distribution (indentation) can have a first flank that faces a liquid passage (liquid inlet or liquid outlet) and a second flank that faces away from this liquid passage. The first flank is preferably less steep than the second flank. This enables the volume flow to be effectively distributed or combined. Preferably, at least or exactly two such fluid flow-distributing elevations or impressions are formed, in particular one
fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung benachbart zu dem fluid flow-distributing elevation or impression adjacent to the
Flüssigkeitseingang und eine fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung benachbart zum Flüssigkeitsausgang. Konkret kann eine derartige Liquid inlet and a fluid flow-distributing elevation or impression adjacent to the liquid outlet. Specifically, such
fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung zwischen Flüssigkeitseingang und der dem Flüssigkeitseingang nächsten Rippe (bzw. Reihe von Rippen) vorgesehen sein und/oder eine fluidstromverteilende Erhebung bzw. Einprägung zwischen Flüssigkeitsausgang und einer dem Flüssigkeitsausgang nächsten Rippe (bzw. Reihe von Rippen). Dadurch kann besonders effektiv das Fluid an den einzelnen Rippen (homogen) vorbeiströmen. fluid flow-distributing elevation or impression between the liquid inlet and the rib (or row of ribs) closest to the liquid inlet and / or a fluid flow-distributing elevation or impression between the liquid outlet and a rib (or row of ribs) closest to the liquid exit. This allows the fluid to flow past the individual ribs (homogeneously) particularly effectively.
Unter einer Wärmeübertragungseinrichtung ist insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, die Wärme von einem Substrat auf ein Medium (Fluid) überträgt. Das Substrat kann passiv oder aktiv sein, wobei unter einer passiven Ausbildung zu verstehen ist, dass das Substrat selbst keine Wärmequelle (z. B. elektrische Heizeinrichtung, insbesondere Heizschicht) umfasst. Unter einer aktiven A heat transfer device is to be understood in particular as a device which transfers heat from a substrate to a medium (fluid). The substrate can be passive or active, with passive training It is to be understood that the substrate itself does not comprise any heat source (e.g. electrical heating device, in particular heating layer). Under an active
Ausbildung ist zu verstehen, dass das Substrat eine wärmeerzeugende Training is to be understood that the substrate is a heat-generating
Einrichtung (z. B. elektrische Heizeinrichtung, insbesondere elektrische Device (e.g. electrical heating device, especially electrical
Heizbeschichtung) umfasst oder eine derartige Einrichtung dem Substrat zugeordnet ist (ggf. dieses unmittelbar oder mittelbar physisch kontaktierend). Heating coating) or such a device is assigned to the substrate (possibly directly or indirectly contacting it physically).
Gegebenenfalls ist auch vorstellbar, dass die Wärmeübertragungseinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist oder einen solchen umfasst, also konfiguriert ist, um Wärme von einem Fluid (-ström) auf einen weiteren Fluid (-ström) zu übertragen. Einer der (beiden) Fluidströme kann dann beispielsweise durch die Wärmeübertragungseinrichtung hindurchströmen. If appropriate, it is also conceivable that the heat transfer device is designed or comprises a heat exchanger, that is to say is configured to transfer heat from one fluid (flow) to another fluid (flow). One of the (two) fluid flows can then flow through the heat transfer device, for example.
Vorzugsweise ist die Wärmeübertragungseinrichtung als Baugruppe, insbesondere definiert durch ein Gehäuse, ausgebildet. Die Wärmeübertragungseinrichtung ist vorzugsweise zumindest annähernd als Quader (insbesondere flacher Quader) ausgebildet, kann jedoch auch eine andere Form einnehmen, beispielsweise zylindrisch ausgebildet sein. Eine Höhe der Wärmeübertragungseinrichtung ist vorzugsweise kleiner oder gleich dem 0,5-fachen, weiter vorzugsweise dem kleiner gleich dem 0,2-fachen einer Länge und/oder Breite der The heat transfer device is preferably designed as an assembly, in particular defined by a housing. The heat transfer device is preferably at least approximately in the form of a cuboid (in particular a flat cuboid), but can also take on a different shape, for example cylindrical. A height of the heat transfer device is preferably less than or equal to 0.5 times, more preferably less than 0.2 times a length and / or width of the
Wärmeübertragungseinrichtung. Unter einer„Höhe" muss nicht (kann aber) eine Ausdehnung in Richtung der Vertikalen gemeint sein. Im Allgemeinen soll unter „Höhe" die Ausdehnung der Wärmeübertragungseinrichtung gemeint sein, die senkrecht zu einer Länge sowie einer Breite ist (wobei Länge und Breite größer sein sollen als die Höhe). Anstelle von einer„Höhe" kann auch von einer„Dicke" gesprochen werden. Heat transfer means. A "height" does not (but may) mean an expansion in the direction of the vertical. In general, "height" is intended to mean the expansion of the heat transfer device which is perpendicular to a length and a width (where length and width are greater are said to be the height). Instead of a "height" one can also speak of a "thickness".
Flüssigkeitseingang und Flüssigkeitsausgang können auf derselben Seite der Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet sein, ggf. aber auch auf Liquid inlet and liquid outlet can be arranged on the same side of the heat transfer device, but possibly also on it
verschiedenen Seiten (beispielsweise gegenüberliegend). different sides (e.g. opposite).
Die mindestens eine Rippe (ggf. mehrere oder alle Rippen) können aus Metall, insbesondere Aluminium und/oder einem Kunststoff ausgebildet sein. Der mindestens eine (insbesondere mehrere oder alle) Pin(s) können aus Metall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und/oder Kunststoff ausgebildet sein. Auch die Sicken (bzw. länglichen Erhebungen) und/oder fluidverteilenden Erhebungen (Einprägungen) können aus einem Metall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und/oder Kunststoff gefertigt sein. Gleiches gilt für die (insbesondere die Sicken bzw. Einprägungen ausbildenden) Gehäuseteile, wie insbesondere ein Deckelelement und/oder ein Gehäuse-Basisteil. The at least one rib (possibly several or all ribs) can be made of metal, in particular aluminum and / or a plastic. The at least one (in particular several or all) pins can be made of metal, in particular aluminum or an aluminum alloy, and / or plastic. The beads (or elongated elevations) and / or Fluid-distributing elevations (impressions) can be made from a metal, in particular aluminum or an aluminum alloy, and / or plastic. The same applies to the housing parts (in particular forming the beads or impressions), such as in particular a cover element and / or a housing base part.
Die mindestens eine Rippe (ggf. mehrere oder alle Rippen) und/oder der mindestens eine Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) können ausschließlich auf einem Gehäuse-Basisteil angeordnet sein oder sowohl auf dem Gehäuse-Basisteil als auch an dem Deckel oder nur an dem Deckelelement. The at least one rib (possibly several or all ribs) and / or the at least one pin (possibly several or all pins) can be arranged exclusively on a housing base part or both on the housing base part and on the cover or only on the cover element.
Mindestens eine Sicke (längliche Erhebung) ist vorzugsweise mindestens einem Pin, weiter vorzugsweise einer Reihe von Pins, gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann besonders effektiv Wärme übertragen werden (durch At least one bead (elongated elevation) is preferably arranged opposite at least one pin, more preferably a row of pins. This allows heat to be transferred particularly effectively (through
Turbulenzeinbringung). Turbulence contribution).
Mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle, besonders bevorzugt jedoch nur ein Teil von mehreren) Pins können so ausgebildet und angeordnet sein, dass ein Abstand zwischen ihrem jeweiligen Ende und einer Gehäuse-Innenwand verbleibt. Mindestens einer der (vorzugsweise mehreren, ggf. aller, besonders bevorzugt jedoch nur einige einer Vielzahl von) Pins kann so angeordnet und ausgebildet sein, dass ein (jeweiliges) Ende eine Gehäuse-Innenwand berührt (ohne fest mit dieser verbunden zu sein). At least one pin (possibly several or all, but particularly preferably only a part of several) pins can be designed and arranged in such a way that a distance remains between their respective ends and an inner wall of the housing. At least one of the (preferably several, possibly all, but particularly preferably only a few of a plurality of) pins can be arranged and designed such that one (respective) end touches an inner wall of the housing (without being firmly connected to it).
Vorzugsweise sind mindestens fünf, weiter vorzugsweise mindestens zehn, Rippen vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können mindestens fünf, vorzugsweise mindestens zehn, Pins vorgesehen sein. Preferably at least five, more preferably at least ten, ribs are provided. Alternatively or additionally, at least five, preferably at least ten, pins can be provided.
Mindestens eine Rippe und mindestens ein Pin können miteinander (unmittelbar) verbunden sein, vorzugsweise stoffschlüssig, weiter vorzugsweise monolithisch. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Pin eine Mittenachse der Rippe schneiden (also innerhalb der Rippe liegen oder innerhalb einer gedachten Verlängerung der Rippe liegen). In einer konkreten Ausführungsform kann eine Mittenachse mindestens eines Pins die Mittenachse der Rippe schneiden. Unter einer Mittenachse der Rippe ist insbesondere eine Achse zu verstehen, die in einer Ansicht von oben mittig durch die Rippe verläuft und ggf. in einer Ebene liegt, die durch eine Grundfläche der Rippe definiert wird. Unter einer At least one rib and at least one pin can be (directly) connected to one another, preferably integrally, more preferably monolithically. Alternatively or additionally, at least one pin can intersect a central axis of the rib (i.e. lie within the rib or lie within an imaginary extension of the rib). In a specific embodiment, a central axis of at least one pin can intersect the central axis of the rib. A central axis of the rib is to be understood in particular to mean an axis which, in a view from above, runs through the center of the rib and possibly in one plane lies, which is defined by a base of the rib. Under one
Mittenachse des jeweiligen Pins ist insbesondere eine Achse zu verstehen, die in Richtung der Erstreckung des Pins verläuft (also beispielsweise bei einem zylinderförmigen Pin, die Zylinderachse). The central axis of the respective pin is to be understood in particular as an axis which runs in the direction of the extension of the pin (for example, in the case of a cylindrical pin, the cylinder axis).
Mindestens ein Pin kann zwischen Mittenachse zweier, insbesondere parallel verlaufender Rippen, angeordnet sein. Dadurch kann besonders effektiv At least one pin can be arranged between the center axis of two, in particular parallel, ribs. This can be particularly effective
Turbulenz eingebracht werden, da das Fluid, das zwischen den (insbesondere parallel) verlaufenden Rippen vergleichsweise laminar strömt, auf den mindestens einen Pin prallt, so dass die laminare Strömung durchbrochen wird bzw. Turbulence are introduced, since the fluid that flows comparatively laminar between the (in particular parallel) ribs impinges on the at least one pin, so that the laminar flow is broken or
Turbulenz eingebracht wird. Damit kann der Wärmeübertrag verbessert werden.  Turbulence is introduced. The heat transfer can thus be improved.
Mindestens eine Rippe kann gerade verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Rippe (zumindest abschnittsweise) gebogen verlaufen. In konkreten Ausführungsformen können Rippen ausgebildet sein, die eine At least one rib can run straight. Alternatively or additionally, at least one rib (at least in sections) can be curved. In specific embodiments, ribs can be formed, the one
Umlenkung des Fluidstroms bewirken, beispielsweise um mindestens 90°, vorzugsweise mindestens 120°, ggf. (zumindest annähernd) 180°. Derartige Rippen können beispielsweise U-förmig oder V-förmig ausgebildet sein. Deflect the fluid flow, for example by at least 90 °, preferably at least 120 °, possibly (at least approximately) 180 °. Such ribs can be U-shaped or V-shaped, for example.
Besonders bevorzugt sind mehrere Rippen (beispielsweise mindestens drei oder mindestens sechs Rippen) in einer Reihe angeordnet. Es können eine, zwei oder mehrere derartiger Reihen ausgebildet sein. Several ribs (for example at least three or at least six ribs) are particularly preferably arranged in a row. One, two or more such rows can be formed.
In Ausführungsformen wechseln sich Gruppen Gl (insbesondere Reihen) von Rippen mit Gruppen G2 (insbesondere Reihen) von Pins ab und zwar mindestens einmal (d.h. mindestens G1-G2), vorzugsweise mindestens zweimal (d.h. In embodiments, groups Gl (especially rows) of ribs alternate with groups G2 (especially rows) of pins at least once (i.e. at least G1-G2), preferably at least twice (i.e.
mindestens G1-G2-G1), weiter vorzugsweise mindestens dreimal (d.h. mindestens G1-G2-G1-G2), weiter vorzugsweise mindestens oder genau viermal (d.h. at least G1-G2-G1), more preferably at least three times (i.e. at least G1-G2-G1-G2), more preferably at least or exactly four times (i.e.
mindestens oder genau G1-G2-G1-G2-G1), beispielsweise indem zunächst, vom Fluideingang betrachtet, eine Gruppe von Rippen ausgebildet ist, dann eine Gruppe von Pins, dann wiederum eine Gruppe von Rippen, dann wiederum eine Gruppe von Pins und dann nochmals eine Gruppe von Rippen, was nicht ausschließen soll, dass in der jeweiligen Gruppe von Pins bzw. Rippen auch, zumindest vereinzelt, Rippen bzw. Pins angeordnet sind, diese sollen jedoch dann vorzugsweise anzahlmäßig deutlich geringer ausfallen (beispielsweise zahlenmäßig maximal 50 %, vorzugsweise maximal 20 % der Anzahl der jeweiligen anderen Struktur ausbilden). at least or exactly G1-G2-G1-G2-G1), for example by first forming a group of ribs, viewed from the fluid inlet, then a group of pins, then again a group of ribs, then again a group of pins and then again a group of ribs, which should not rule out that ribs or pins are also arranged, at least occasionally, in the respective group of pins or ribs, but these should then preferably be significantly smaller in number (for example form a maximum of 50%, preferably a maximum of 20% of the number of the respective other structure).
Mindestens zwei Rippen können eine unterschiedliche Dimensionierung, beispielsweise unterschiedliche Länge und/oder Breite und/oder Höhe aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können mindestens zwei Pins eine unterschiedliche Dimensionierung, beispielsweise einen unterschiedlichen Durchmesser und/oder eine unterschiedliche Höhe, aufweisen. Dadurch kann ein effektiver At least two ribs can have different dimensions, for example different lengths and / or widths and / or heights. Alternatively or additionally, at least two pins can have different dimensions, for example a different diameter and / or a different height. This can be an effective
Wärmeübertrag ermöglicht werden. Heat transfer are made possible.
Mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) kann (können) einen runden Querschnitt aufweisen, beispielsweise kann mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) eine zylinderförmige Form (stiftartig) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Pin (ggf. mehrere oder alle Pins) einen At least one pin (possibly several or all pins) can have a round cross-section, for example at least one pin (possibly several or all pins) can have a cylindrical shape (pin-like). Alternatively or additionally, at least one pin (possibly several or all pins) can be one
rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt aufweisen (ggf. als Quader ausgebildet sein). have a rectangular or square cross-section (if necessary be designed as a cuboid).
Im Allgemeinen ist ein maximaler Durchmesser eines Querschnitts des Generally, a maximum diameter of a cross section is the
(jeweiligen) Pins nicht größer als das 2-fache, vorzugsweise 1,5-fache, noch weiter vorzugsweise 1, 2-fache eines Durchmessers des Pins senkrecht zu diesem maximalen Durchmesser. Mit anderen Worten sind die Pins also vorzugsweise vergleichsweise kompakt (hinsichtlich ihres Querschnitts) bzw. nicht-länglich. (respective) pins not larger than twice, preferably 1.5 times, even more preferably 1.2 times a diameter of the pin perpendicular to this maximum diameter. In other words, the pins are therefore preferably comparatively compact (in terms of their cross section) or non-elongated.
Die (jeweilige) Rippe ist vorzugsweise mindestens 2-mal, vorzugsweise The (respective) rib is preferably at least twice, preferably
mindestens 4-mal, noch weiter vorzugsweise mindestens 10-mal so lang wie hoch und/oder mindestens 10-, vorzugsweise mindestens 20-mal so lang wie breit. Weiterhin ist die (jeweilige) Rippe vorzugsweise mindestens 1,5-mal, at least 4 times, even more preferably at least 10 times as long as high and / or at least 10, preferably at least 20 times as long as wide. Furthermore, the (respective) rib is preferably at least 1.5 times,
vorzugsweise 2,5-mal, weiter vorzugsweise mindestens 4-mal so hoch wie breit. Eine Breite (Dicke) der Rippe ist vorzugsweise konstant, kann jedoch auch variieren (wenn Letzteres der Fall ist, kann beim Vergleich mit Höhe oder Länge die maximale Dicke herangezogen werden). Auch die Höhe der Rippe ist vorzugsweise konstant, kann aber auch variieren (wobei bei einem Vergleich mit anderen Ausdehnungen vorzugsweise die maximale Höhe relevant ist). Zuletzt ist auch die Länge der (jeweiligen) Rippe vorzugsweise konstant (ggf. variabel, beispielsweise, wenn die Rippe an einem oder beiden Enden eine ansteigende Flanke aufweist; auch dann soll aber vorzugsweise wieder die maximale Länge bei einem Vergleich mit anderen Ausdehnungen herangezogen werden). preferably 2.5 times, more preferably at least 4 times as high as wide. A width (thickness) of the rib is preferably constant, but can also vary (if the latter is the case, the maximum thickness can be used when comparing with height or length). The height of the rib is also preferably constant, but can also vary (the maximum height being relevant when comparing with other dimensions). Finally, the length of the (respective) rib is preferably constant (possibly variable, for example if the rib has a rising one or both ends) Has flank; even then, the maximum length should preferably be used again in a comparison with other dimensions).
Mindestens ein Pin (ggf. alle oder mehrere Pins) können einen runden At least one pin (possibly all or several pins) can round one
Querschnitt (senkrecht zu einer Längserstreckung) aufweisen. Mindestens ein Pin (oder mehrere oder alle Pins) können einen vieleckigen, beispielsweise Have cross-section (perpendicular to a longitudinal extension). At least one pin (or several or all pins) can have a polygonal one, for example
rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt (senkrecht auf eine rectangular or square, cross section (perpendicular to a
Längserstreckung) aufweisen. Have longitudinal extension).
Es können mehrere (beispielsweise mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens fünf) Pins in einer Linie (in einer Reihe) angeordnet sein. Eine derartige Reihe erstreckt sich vorzugsweise zu einer (Haupt-) Strömungsrichtung. Several (for example at least two or at least three or at least five) pins can be arranged in a line (in a row). Such a row preferably extends to a (main) flow direction.
Mindestens eine (oder mehrere oder alle) Rippen sind vorzugsweise parallel zu einer (Haupt-) Strömungsrichtung angeordnet, zumindest im Wesentlichen. Unter einer zumindest im Wesentlichen parallelen Anordnung soll eine Anordnung verstanden werden, bei der ein Winkel gegenüber der (Haupt-) At least one (or more or all) ribs are preferably arranged parallel, at least essentially, to a (main) flow direction. An at least substantially parallel arrangement is to be understood as an arrangement in which an angle with respect to the (main)
Strömungsrichtung maximal 30°, vorzugsweise maximal 10° beträgt.  Flow direction is a maximum of 30 °, preferably a maximum of 10 °.
Mindestens eine Rippe und/oder mindestens ein Pin (oder ggf. mehrere oder alle Rippen/Pins) können an einem Gehäuseteil angeordnet, insbesondere an dem Gehäuseteil integral angeformt sein. At least one rib and / or at least one pin (or possibly several or all ribs / pins) can be arranged on a housing part, in particular integrally molded on the housing part.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur The above object is further achieved by a method for
Herstellung einer Wärmeübertragungseinrichtung der obigen Art, wobei Manufacture of a heat transfer device of the above type, wherein
mindestens eine (oder mehrere oder alle) Rippe(n) und/oder mindestens ein (oder mehrere oder alle) Pin(s) und/oder mindestens eine (oder mehrere oder alle) länglichen und/oder fluidstromverteilenden Erhebungen, insbesondere Sicke(n) und/oder Einprägung(en), aus einem Gehäuseteil-Rohling (durch at least one (or more or all) rib (s) and / or at least one (or more or all) pin (s) and / or at least one (or more or all) elongate and / or fluid flow-distributing elevations, in particular bead (s) and / or embossing (s), from a housing part blank (through
Umformen) ausgeformt werden. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine (oder mehrere oder alle) Rippe(n) und/oder mindestens ein (oder mehrere oder alle) Pin(s) und/oder mindestens eine (oder mehrere oder alle) länglichen und/oder fluidstromverteilenden Erhebungen, insbesondere Sicke(n) und/oder Einprägung(en), bei einer, insbesondere urformenden, Herstellung mindestens eines Gehäuseteils eingebracht werden. Bei einem urformenden Verfahren kann es sich beispielsweise um ein Guss-, insbesondere Spritzgussverfahren handeln. Weitere Verfahrensschritte ergeben sich aus der obigen Erläuterung der Reshaping). Alternatively or additionally, at least one (or more or all) rib (s) and / or at least one (or more or all) pin (s) and / or at least one (or more or all) elongate and / or fluid flow-distributing elevations, in particular Bead (s) and / or embossing (s) can be introduced during at least one housing part production, in particular a primary process. A primary shaping process can be, for example, a casting process, in particular an injection molding process. Further process steps result from the above explanation of
Wärmeübertragungseinrichtung sowie dem Nachfolgenden. Heat transfer device and the following.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Fahrzeug, The above object is further achieved by a vehicle
insbesondere Kraftfahrzeug (z. B. Personen- oder Lastkraftwagen), umfassend eine Wärmeübertragungseinrichtung der obigen Art und/oder eine in particular a motor vehicle (e.g. passenger or truck), comprising a heat transfer device of the above type and / or
Wärmeübertragungseinrichtung, hergestellt nach dem obigen Verfahren. Heat transfer device manufactured by the above method.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmeübertragungseinrichtung der obigen Art und/oder einer Wärmeübertragungseinrichtung hergestellt nach dem obigen Verfahren oder eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, der obigen Art, wobei das Fluid (z. B. eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser) durch den Fluideingang ausströmt und aus dem Fluidausgang mit einer anderen (erhöhten oder erniedrigten) Temperatur ausströmt. The above-mentioned object is further achieved by a method for operating a heat transfer device of the above type and / or a heat transfer device produced according to the above method or a vehicle, in particular a motor vehicle, of the above type, the fluid (for example a liquid, in particular Water) flows out through the fluid inlet and flows out of the fluid outlet at a different (increased or decreased) temperature.
Insgesamt wird erfindungsgemäß durch die Kombination der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme (Rippen bzw. Pins) zum einen eine verbesserte Wärmeübertragung aufgrund einer vergrößerten Oberfläche der Rippen als auch eine effektive Turbulenzerzeugung der Pin (-Fins) realisiert. Die Overall, according to the invention, on the one hand, the combination of the systems (ribs or pins) known from the prior art results in improved heat transfer due to an increased surface area of the ribs and also effective turbulence generation of the pin (-Fins). The
Turbulenzerzeugung kann durch Sicken des Deckels (Deckelelements) weiter gesteigert werden. Zusätzlich bekommt das Gesamtsystem (die Turbulence generation can be further increased by beading the cover (cover element). In addition, the overall system (the
Wärmeübertragungseinrichtung) mehr Steifigkeit. Heat transfer device) more rigidity.
Gegebenenfalls im Deckel entsprechend vorgesehene Prägungen können einen Volumenstrom in einem Eintrittsbereich (und/oder Austrittsbereich) homogen auf die Kanäle verteilen (bzw. entsprechend zusammenführen). Embossments correspondingly provided in the cover can distribute a volume flow in an inlet area (and / or outlet area) homogeneously over the channels (or bring them together accordingly).
Durch entsprechende Positionierung der Pin (-Fins) kann weiterhin ein für das Fertigungsverfahren optimiertes Design (insbesondere in Bezug auf einen By positioning the pin (fins) appropriately, a design that is optimized for the manufacturing process (in particular in relation to one) can also be used
Angussteil bzw. die Möglichkeit einzelner vergrößerter Pin-Fins zur Platzierung von Auswerfern) erreicht werden. Sprue part or the possibility of individual enlarged pin fins for placing ejectors).
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen: Further embodiments result from the subclaims. The invention is described below using an exemplary embodiment which is explained in more detail with reference to the figures. Here show:
Fig. 1 ein Gehäuse-Basisteil der erfindungsgemäßen Fig. 1 shows a housing base part of the invention
Wärmeübertragungseinrichtung in einer Schrägansicht mit  Heat transfer device in an oblique view
Fluidanschlüssen;  Fluid ports;
Fig. 2 ein Deckelelement zum Basiselement gemäß Fig. 1 in einer FIG. 2 shows a cover element for the base element according to FIG. 1 in a
Schrägansicht;  Tilt;
Fig. 3 einen Schnitt eines Ausschnittes einer zusammengebauten Fig. 3 shows a section of a section of an assembled
Wärmeübertragungseinrichtung;  Heat transfer device;
Fig. 4 das Deckelelement gemäß Fig. 2 in einer Ansicht von außen, 4 the cover element according to FIG. 2 in a view from the outside,
mit Fluidanschlüssen; und  with fluid connections; and
Fig. 5 das Deckelelement gemäß Fig. 4 ohne Fluidanschlüsse. 5 shows the cover element according to FIG. 4 without fluid connections.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet. In the following description, the same reference numbers are used for the same and equivalent parts.
Fig. 1-5 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen 1-5 show an embodiment of the invention
Wärmeübertragungseinrichtung. Diese umfasst ein (Gehäuse-) Basisteil 10 (siehe Fig. 1) sowie ein Deckelelement 11 (siehe Fig. 2). In Fig. 2 ist eine nach innen gewandte Innenseite 12 des Deckelelementes 11 erkennbar. Eine entsprechende Außenseite 13 ist in Fig. 4 und 5 sichtbar. Zwischen Basisteil 10 und Heat transfer means. This comprises a (housing) base part 10 (see FIG. 1) and a cover element 11 (see FIG. 2). In Fig. 2 an inwardly facing inside 12 of the lid member 11 can be seen. A corresponding outside 13 is visible in FIGS. 4 and 5. Between base part 10 and
Deckelelement 11 befindet sich ein Volumen 14 (siehe Fig. 3) zur Aufnahme und Durchleitung eines Fluides von einem ersten Fluidanschluss (Fluideingang) 15 zu einem zweiten Fluidanschluss (Fluidausgang 16) (siehe Fig. 1, Fluideingang und Fluidausgang können auch vertauscht bzw. vertauschbar sein). Cover element 11 is a volume 14 (see FIG. 3) for receiving and passing a fluid from a first fluid connection (fluid inlet) 15 to a second fluid connection (fluid outlet 16) (see FIG. 1, fluid inlet and fluid outlet can also be interchanged or exchanged his).
Vorzugsweise am Basisteil 10 ist eine Vielzahl von Rippen 17a, 17b, 17c, 17d und 17e sowie eine Vielzahl von Pins 19a, 19b, 19c, 19d, 19e und 19f vorgesehen . A plurality of ribs 17a, 17b, 17c, 17d and 17e and a plurality of pins 19a, 19b, 19c, 19d, 19e and 19f are preferably provided on the base part 10.
Die Rippen 17a verlaufen geradeaus (in Haupt-Strömungsrichtung) und sind in einer Reihe angeordnet (wobei sich die Reihe quer zu einer Haupt- Strömungsrichtung, gemäß Pfeil 18 erstreckt). Weiterhin sind die Rippen 17a gleich lang. Analog sind die Rippen 17e ausgebildet (insbesondere The ribs 17a run straight ahead (in the main flow direction) and are arranged in a row (the row being transverse to a main Flow direction, extends according to arrow 18). Furthermore, the ribs 17a are of the same length. The ribs 17e are formed analogously (in particular
spiegelbildlich). mirror image).
Stromabwärts der Rippen 17a schließt sich eine Vielzahl von Pins 19a, 19b an, wobei die Pins 19b vorzugsweise größer (und breiter) als die Pins 19a sind. A plurality of pins 19a, 19b are connected downstream of the ribs 17a, the pins 19b preferably being larger (and wider) than the pins 19a.
An diese Pins 19a, 19b schließen sich dann die Rippen 17b (gerade verlaufend) und 17c (U-förmig) an. Ein Startpunkt der Rippen 17b, 17c ist auf einer Höhe (gegenüber der Haupt-Strömungsrichtung). Weiter außen liegende Rippen der Mehrzahl von Rippen 17b sind länger ausgebildet als weiter innen liegende Rippen. Weiter außen liegende Rippen 17c sind länger als weiter innen liegende Rippen 17c (bzw. weisen eine vergrößerte U-Form auf). The ribs 17b (straight) and 17c (U-shaped) then adjoin these pins 19a, 19b. A starting point of the fins 17b, 17c is at one level (opposite the main flow direction). Ribs located further out of the plurality of ribs 17b are longer than ribs located further inward. Ribs 17c located further outside are longer than ribs 17c lying further inside (or have an enlarged U-shape).
An die Rippen 17b wiederum schließen sich (strömungsmäßig) Pins 19c, 19d an. Die Pins 19d sind vorzugsweise größer (und breiter) als die Pins 19c. Pins 19c, 19d are in turn connected to the ribs 17b (in terms of flow). Pins 19d are preferably larger (and wider) than pins 19c.
Den Pins 19c, 19d wiederum schließen sich die Rippen 17d an (die analog bzw. spiegelsymmetrisch zu den Rippen 17b angeordnet und ausgebildet sind). The pins 19c, 19d in turn are followed by the ribs 17d (which are arranged and formed in an analogous manner or in mirror symmetry to the ribs 17b).
An die Rippen 17d und 17c schließen sich Pins 19e, 19f an, wobei die Pins 19f vorzugsweise größer (und breiter) ausgebildet sind als die Pins 19e. Pins 19e, 19f are connected to ribs 17d and 17c, pins 19f preferably being larger (and wider) than pins 19e.
Die (U-förmigen) Rippen 17c befinden sich innerhalb der Pins 19c, 19d bzw. der Rippen 17b, 17d. Die Pins 19a-19f bilden eine Vielzahl von sich quer (und teilweise auch parallel) zur Haupt-Strömungsrichtung erstreckenden Reihen. Insbesondere sind mehrere derartiger (sich quer erstreckender) Reihen zwischen den Rippen 17a, einerseits und 17b, 17c andererseits (und analog zwischen den Rippen 17c, 17d, einerseits, und den Rippen 17e andererseits) vorgesehen. The (U-shaped) ribs 17c are located within the pins 19c, 19d and the ribs 17b, 17d. Pins 19a-19f form a plurality of rows extending transversely (and in some cases also parallel) to the main flow direction. In particular, several such (transversely extending) rows are provided between the ribs 17a, on the one hand, and 17b, 17c, on the other hand (and analogously between the ribs 17c, 17d, on the one hand, and the ribs 17e, on the other hand).
Einzelne der Pins 19a, 19b, 19e, 19f sind vorzugsweise so angeordnet, dass ein Fluid, das in Zwischenräumen zwischen einzelnen Rippen (stromabwärts) anströmt, auf die entsprechenden Pins prallt. Ein Mittelpunkt bzw. eine Mittenlinie der jeweiligen Pins 19a, 19b, 19e, 19f ist also vorzugsweise so angeordnet, dass er/sie zwischen gedachten Verlängerungslinien der angrenzenden Rippen liegen. Dadurch kann effektiv eine laminare Strömung aufgebrochen werden. In den Fig. 2-5 sind weiterhin Einprägungen 20 sowie Sicken 21 erkennbar. Individual ones of the pins 19a, 19b, 19e, 19f are preferably arranged in such a way that a fluid that flows in the spaces between individual ribs (downstream) impinges on the corresponding pins. A center point or a center line of the respective pins 19a, 19b, 19e, 19f is therefore preferably arranged such that it lies between imaginary extension lines of the adjacent ribs. This effectively breaks up a laminar flow. 2-5 impressions 20 and beads 21 can also be seen.
In Fig. 3 ist weiterhin erkennbar, dass zumindest einige der Sicken 21 (die im Deckelelement 11 ausgebildet sind) entsprechenden Pins gegenüberliegen.  In FIG. 3 it can also be seen that at least some of the beads 21 (which are formed in the cover element 11) lie opposite corresponding pins.
Die Sicken 21 können (zumindest im Bereich der Pins 19a, 19b; 19e, 19f) quer zu einer Flaupt-Strömungsrichtung angeordnet sein (ggf. auch abschnittsweise, zumindest im Bereich der Pins 19c, 19d) parallel zu einer Haupt- Strömungsrichtung. Durch die Sicken 21 kann die Turbulenzerzeugung weiter gesteigert werden. Zusätzlich kann eine verbesserte Steifigkeit erreicht werden. Durch eine einfache Maßnahme werden also mehrere Funktionalitäten realisiert.  The beads 21 can (at least in the area of the pins 19a, 19b; 19e, 19f) be arranged transversely to a flaup flow direction (if necessary also in sections, at least in the area of the pins 19c, 19d) parallel to a main flow direction. The beads 21 can further increase the turbulence generation. In addition, an improved rigidity can be achieved. A simple measure therefore realizes several functionalities.
Die Einprägungen 20 sind (jeweils) zwischen den ersten Rippen 17a und den letzten Rippen 17e (bezogen auf die Strömungsrichtung, die jedoch auch umgekehrt sein kann) und dem entsprechenden Fluidanschluss 15 bzw. 16 angeordnet und weisen eine steile Flanke 22 und eine weniger steile Flanke 23 auf. Die weniger steile Flanke 23 weist in Richtung des nächsten Fluidanschlusses 15 bzw. 16. Dadurch kann effektiv ein Volumenstrom im Eintrittsbereich The embossments 20 are arranged (in each case) between the first ribs 17a and the last ribs 17e (based on the direction of flow, which, however, can also be reversed) and the corresponding fluid connection 15 or 16 and have a steep flank 22 and a less steep flank 23 on. The less steep flank 23 points in the direction of the next fluid connection 15 or 16. This effectively allows a volume flow in the inlet area
(homogen) auf durch an die Rippen anschließende Kanäle verteilt werden bzw. im Austrittsbereich effektiv in Richtung Fluidausgang 16 strömen (wobei hier vorteilhafterweise„ein letztes Mal" eine Turbulenz eingebracht wird, durch eine vergleichsweise steile Ausbildung der entsprechenden Flanke). (Homogeneously) to be distributed through channels adjoining the ribs or to flow effectively in the exit area in the direction of the fluid outlet 16 (whereby turbulence is advantageously introduced “one last time” by a comparatively steep formation of the corresponding flank).
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den At this point it should be pointed out that all the parts described above are seen on their own and in any combination, especially those in the
Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig. Details shown in the drawings, are claimed as essential to the invention. Modifications to this are familiar to the person skilled in the art.
Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass jeweils die Ausbildung und Anordnung der Rippen 17a, 17b, 17c, 17d bzw. 17e (jeweils für sich und in Bezug auf ihre Anordnung gegenüber weiteren Komponenten) vorteilhaft so, wie in den Figuren dargestellt, ausgebildet sein können. In diesem Zusam menhang muss es aber nicht zwingend so sein, dass dann auch die anderen Rippen/Pins, wie in den Figuren dargestellt, ausgebildet werden. Dasselbe gilt für die Pins 19a, 19b, 19c, 19d, 19e bzw. 19f. In particular, it should be pointed out that the design and arrangement of the ribs 17a, 17b, 17c, 17d and 17e (each individually and in relation to their arrangement relative to other components) can advantageously be designed as shown in the figures. In this context, it does not necessarily have to be the case that the other ribs / pins are then also formed, as shown in the figures. The same applies to pins 19a, 19b, 19c, 19d, 19e and 19f.
Bezuaszeichen Basisteil Bezuaszeichen base
Deckelelement cover element
Innenseiteinside
Außenseiteoutside
Volumenvolume
Fluideingangfluid inlet
Fluidausganga-17e Rippe Fluid outlet a-17e rib
Pfeil arrow
a-19f Pin a-19f pin
Einprägung impressing
Sicke Beading
Steile Flanke Weniger steile Flanke  Steep flank Less steep flank

Claims

Ansprüche Expectations
1. Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, 1. heat transfer device, in particular for a vehicle,
vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Volumen (14) zur Aufnahme und Durchleitung eines Fluides, insbesondere von Wasser, mindestens einen Fluideingang (15) und mindestens einen Fluidausgang (16) derart, dass ein Fluid über den Fluideingang (15) in das Volumen (14) einströmbar ist und über den Fluidausgang (16) ausströmbar ist, wobei in dem Volumen (14) mindestens eine Rippe (17a-17e) sowie mindestens ein Pin (19a-19f) vorgesehen sind.  preferably for a motor vehicle, comprising a volume (14) for receiving and passing through a fluid, in particular water, at least one fluid inlet (15) and at least one fluid outlet (16) such that a fluid flows through the fluid inlet (15) into the volume ( 14) can be flowed in and can be flowed out via the fluid outlet (16), at least one rib (17a-17e) and at least one pin (19a-19f) being provided in the volume (14).
2. Wärmeübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, 2. Heat transfer device according to claim 1,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
in das Volumen (14) mindestens eine weitere, ggf. längliche und/oder fluidstromverteilende, Erhebung, insbesondere Sicke (21) und/oder Einprägung (20), insbesondere eines Gehäuseteils, vorzugsweise eines Deckelelementes (11), hineinragt.  at least one further, possibly elongated and / or fluid flow-distributing, elevation, in particular bead (21) and / or indentation (20), in particular a housing part, preferably a cover element (11), projects into the volume (14).
3. Wärmeübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Heat transfer device according to claim 1 or 2,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
mindestens 5, vorzugsweise mindestens 10, Rippen (17a-17e) vorgesehen sind und/oder mindestens 5, vorzugsweise mindestens 10, Pins (19a-19f) vorgesehen sind.  at least 5, preferably at least 10, ribs (17a-17e) are provided and / or at least 5, preferably at least 10, pins (19a-19f) are provided.
4. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden 4. Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche,  Expectations,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
mindestens eine Rippe (17a-17e) und mindestens ein Pin (19a-19f) miteinander verbunden sind, vorzugsweise stoffschlüssig, weiter vorzugsweise monolithisch, und/oder  at least one rib (17a-17e) and at least one pin (19a-19f) are connected to one another, preferably integrally, more preferably monolithically, and / or
mindestens ein/der mindestens eine Pin (19a-19f) eine Mittenachse der mindestens einen Rippe (17a-17e) schneidet.  at least one / the at least one pin (19a-19f) intersects a central axis of the at least one rib (17a-17e).
5. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden 5. Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche,  Expectations,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass mindestens ein Pin (19a-19f) zwischen Mittenachsen zweier, insbesondere parallel verlaufender Rippen (17a-17e), angeordnet ist. dadu rc hge indicates that at least one pin (19a-19f) is arranged between center axes of two, in particular parallel, ribs (17a-17e).
6. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden 6. Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche,  Expectations,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
mindestens eine Rippe (17a, 17b, 17d, 17e) gerade verläuft und/oder mindestens eine Rippe (17c) zumindest abschnittsweise gebogen verläuft.  at least one rib (17a, 17b, 17d, 17e) is straight and / or at least one rib (17c) is curved at least in sections.
7. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden 7. Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche,  Expectations,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
mindestens zwei Rippen (17b, 17c, 17d) eine unterschiedliche  at least two ribs (17b, 17c, 17d) a different one
Dimensionierung, vorzugsweise unterschiedliche Länge und/oder Breite und/oder Höhe, aufweisen und/oder mindestens zwei Pins (19a, 19b; 19c, 19d; 19e, 19f) eine unterschiedliche Dimensionierung, vorzugsweise einen unterschiedlichen Durchmesser und/oder eine unterschiedliche Höhe, aufweisen.  Dimension, preferably different length and / or width and / or height, and / or at least two pins (19a, 19b; 19c, 19d; 19e, 19f) have a different dimension, preferably a different diameter and / or a different height ,
8. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden 8. Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche,  Expectations,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
mindestens ein Pin (19a-19f) einen runden und/oder mindestens ein Pin einen vieleckigen, beispielsweise rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt aufweist/aufweisen.  at least one pin (19a-19f) has a round and / or at least one pin has a polygonal, for example rectangular or square, cross-section.
9. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden 9. Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche,  Expectations,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
mindestens drei Pins (19a-19f) in einer Reihe angeordnet sind und/oder mindestens zwei Rippen in einer Reihe angeordnet sind.  at least three pins (19a-19f) are arranged in a row and / or at least two ribs are arranged in a row.
10. Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden 10. Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche,  Expectations,
d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t, dass  d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t that
mindestens eine Rippe (17a-17e) und/oder mindestens ein Pin (19a-19f) an einem Gehäuseteil angeordnet ist, insbesondere an einem Gehäuseteil integral angeformt ist. at least one rib (17a-17e) and / or at least one pin (19a-19f) is arranged on a housing part, in particular is integrally formed on a housing part.
11. Verfahren zur Herstellung einer Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. A method for producing a heat transfer device according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass  d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
mindestens eine Rippe (17a-17e) und/oder mindestens ein Pin (19a-19f) und/oder mindestens eine Erhebung, insbesondere mindestens eine Sicke (21) und/oder mindestens eine Einprägung (20), aus einem Gehäuseteil- Rohling ausgeformt wird und/oder bei einer, insbesondere urformenden, Herstellung mindestens eines Gehäuseteils eingebracht wird.  at least one rib (17a-17e) and / or at least one pin (19a-19f) and / or at least one elevation, in particular at least one bead (21) and / or at least one impression (20), is formed from a housing part blank and / or is introduced during a, in particular primary, production of at least one housing part.
12. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine 12. Vehicle, in particular motor vehicle, comprising a
Wärmeübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden  Heat transfer device according to one of the preceding
Ansprüche 1 bis 10 und/oder eine Wärmeübertragungseinrichtung, hergestellt nach Anspruch 11.  Claims 1 to 10 and / or a heat transfer device, manufactured according to claim 11.
13. Verfahren zum Betreiben einer Wärmeübertragungsei nrichtung nach 13. A method of operating a heat transfer device according to
einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10 und/oder einer  one of the preceding claims 1 to 10 and / or one
Wärmeübertragungseinrichtung, hergestellt nach Anspruch 11, oder eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeuges nach Anspruch 12, wobei das Fluid durch den Fluideingang (15) einströmt und aus dem Fluidausgang (16) mit erhöhter oder erniedrigter Temperatur ausströmt.  Heat transfer device, produced according to claim 11, or a vehicle, in particular motor vehicle according to claim 12, wherein the fluid flows in through the fluid inlet (15) and out of the fluid outlet (16) at elevated or reduced temperature.
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