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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 61/415,588 vom 19. November 2010, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme miteinbezogen werden.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen werden verschiedene Wärmetauscher verwendet, um Wärmeenergie von einer ersten, heißeren Flüssigkeit zu einer zweiten, kühleren Flüssigkeit zu übertragen. Gemäß einem im Stand der Technik allgemein bekannten Beispiel läuft ein Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug oder Lastwagen kontinuierlich auf einer gewünschten Temperatur unter Verwendung eines Flüssigkeitskühlmittelkreislaufs, der Abwärme vom Motor abführt und diese in einen Luftstrom mit niedrigerer Temperatur in einen Wärmetauscher (d. h. einen Kühler) überführt. Derartige Kühler umfassen normalerweise eine Mehrzahl von Flüssigkeitsleitungen zum Befördern des Kühlmittels durch den Kühler, wobei Umgebungsluft über die Außenflächen der Rohre geleitet wird, um Wärme von den Außenflächen der Flüssigkeitsleitungen konvektiv abzuführen.
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Es sollte leicht erkennbar sein, dass sich die im Kühler benötigte Wärmeübertragungsrate zum Aufrechterhalten einer derartigen gewünschten Motortemperatur (manchmal als thermische Belastung bezeichnet) proportional mit der Leistung des Motors erhöht. Folglich benötigen große, leistungsstarke Maschinen (wie z. B. Landwirtschafts-, Bau- und Bergbaumaschinen) große Kühler, um eine adäquate Wärmeabfuhroberfläche für diese thermische Belastungen bereitzustellen. Die Fertigung von derart großen Kühlern kann problematisch sein.
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Kompakte und hocheffiziente Kühler für Kraftfahrzeuge und Lastwagen werden oftmals auf kosteneffiziente Art und Weise durch metallurgisches Verbinden von zumindest bestimmten Bereichen des Kühlers in einem Ofen-Hartlötvorgang hergestellt. Wenn sich die Größe des Kühlers jedoch erhöht, können die physikalischen Grenzen des Ofens erreicht werden und alternative Bauweisen, die weniger kosteneffektiv sind und/oder zu weniger kompakten und weniger effizienten Wärmetauschern führen, können aus der Not heraus eingesetzt werden. Beispielsweise ist bei einigen großen Motoren der Kühler unter Verwendung einer großen Anzahl von einzeln gerippten Wärmetauscherrohren aufgebaut, die durch Durchführungsdichtungen eingeführt sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung umfasst eine Wärmetauscheranordnung ein Paar von Kerneinheiten in einer End-zu-End-Anordnung (Stoßverbindungsanordnung) und einen zwischen den Kerneinheiten angeordneten Flüssigkeitsbehälter. Jede Kerneinheit umfasst eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten und in einer Kern-Stapelrichtung beabstandet voneinander angeordneten Luftrippen. Jede Kerneinheit umfasst zusätzlich eine Mehrzahl von parallel angeordneten Flüssigkeitsförderrohren, die zwischen benachbarten aus der Mehrzahl von Luftrippen angeordnet und mit diesen verbunden sind. Die ersten und zweiten voneinander beabstandeten Kopfplatten nehmen die ersten bzw. zweiten Enden der Rohre dichtend auf. Erste und zweite Seitenplatten sind benachbart zu den äußersten der Luftrippen angeordnet, um eine äußerste Grenze der Kerneinheit in der Kern-Stapelrichtung zu definieren. Der Flüssigkeitsbehälter umfasst ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende, wobei das erste Ende an einer der ersten und zweiten Kopfplatten von einer aus dem Paar der Kerneinheiten dichtend befestigt ist, und das andere Ende an einer von den ersten und zweiten Kopfplatten des anderen aus dem Paar von Kerneinheiten dichtend befestigt ist. Der Flüssigkeitsbehälter ist vollständig innerhalb der äußersten Grenze von zumindest einer aus dem Paar der Kerneinheiten in der Kern-Stapelrichtung angeordnet.
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In einigen Ausführungsbeispielen ist der Flüssigkeitsbehälter an zumindest einer aus dem Paar von Kerneinheiten durch eine Crimpverbindung befestigt. In einigen Ausführungsbeispielen ist eine Dichtung zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und einer Kopfplatte von zumindest einer der Kerneinheiten enthalten.
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Eine Wärmetauscheranordnung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung umfasst zusätzlich einen Einlassbehälter und/oder einen Auslassbehälter, der an der anderen der ersten und zweiten Kopfplatten der einen aus dem Paar der Kerneinheiten dichtend befestigt ist.
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In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Wärmetauscheranordnung ein zweites Paar von Kerneinheiten benachbart zum ersten Paar in der Kern-Stapelrichtung von zumindest einer Kerneinheit. Einige derartige Ausführungsbeispiele umfassen einen strukturellen Rahmen, der das erste und das zweite Paar der Kerneinheiten abstützt. In einigen Ausführungsbeispielen definieren der Mittelbehälter und die Flüssigkeitsförderrohre des ersten Paars von Kerneinheiten zusammen einen ersten Flüssigkeitsströmungsweg und der Mittelbehälter und die Flüssigkeitsförderrohre des zweiten Paars von Kerneinheiten definieren zusammen einen zweiten Flüssigkeitsströmungsweg. Die ersten und zweiten Flüssigkeitsströmungswege sind in Bezug auf eine hindurchströmende Flüssigkeit parallel zueinander angeordnet.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung umfasst der Wärmetauscher erste und zweite Kerneinheiten. Jede Kerneinheit weist einen Satz von im Wesentlichen parallelen Rohren auf, die sich in eine Richtung durch die Kerneinheit erstrecken. Jedes der Rohre weist einander gegenüberliegende erste und zweite Enden auf. Ein Kopf ist mit den ersten Enden aus dem Satz von im Wesentlichen parallelen Rohren verbunden, um eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu bilden. Ein Behälter ist zwischen den ersten und zweiten Kerneinheiten angeordnet und weist gegenüberliegende Enden auf. Ein Kopf von jeder der ersten und zweiten Kerneinheiten ist in einen flüssigkeitsdichten Eingriff mit einem jeweiligen der gegenüberliegenden Enden gecrimpt. Der Behälter weist zumindest einen Innenraum in einer Flüssigkeitsverbindung mit Innenräumen der im Wesentlichen parallelen Rohre der ersten und zweiten Kerneinheiten auf.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Warten eines Wärmetauschers das Trennen eines ersten Paars von Kerneinheiten von einem zweiten Paar von Kerneinheiten auf, wobei die ersten und zweiten Paare von Kerneinheiten durch einen gemeinsamen Rahmen abgestützt werden. Das Verfahren kann das Beenden der Flüssigkeitsverbindung zwischen Rohren des ersten Paars von Kerneinheiten und Rohren des zweiten Paars von Kerneinheiten durch Trennen des ersten Paars von Kerneinheiten vom zweiten Paar von Kerneinheiten umfassen. Das Verfahren kann ferner das Entfernen des ersten Paars von Kerneinheiten vom Rahmen umfassen, wobei das zweite Paar von Kerneinheiten im Rahmen an Ort und Stelle bleibt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauscheranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Teilansicht von ausgewählten Bereichen der Wärmetauscheranordnung von 1.
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3 ist eine teilweise perspektivische Detailansicht des Bereichs III-III von 1.
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4 ist eine Teil-Querschnittsansicht längs den Linien IV-IV von 3.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Behälters zur Verwendung in der Wärmetauscheranordnung von 1.
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauscheranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bevor die Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert erläutert werden, sei angemerkt, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt oder in den nachfolgenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsbeispiele aufweisen und kann auf unterschiedliche Arten praktiziert oder ausgeführt werden. Darüber hinaus ist es selbstverständlich, dass die hierin verwendete Phraseologie und Terminologie zum Zwecke der Beschreibung dient und nicht als Beschränkung angesehen werden sollte. Die Verwendung von „beinhalten”, „umfassen” oder „aufweisen” und Variationen davon soll hierin die danach aufgelisteten Elemente und deren Äquivalente sowie zusätzliche Elemente umfassen. Wenn nicht anders angegeben oder ansonsten beschränkt, werden die Begriffe „montiert”, „verbunden”, „abgestützt” und „gekoppelt” und Variationen davon allgemein verwendet und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Montagen, Verbindungen, Abstützungen und Kopplungen. Ferner sind „angeschlossen” und „gekoppelt” nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
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Eine Wärmetauscheranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt und umfasst erste und zweite Kerneinheiten 2 in einer End-zu-End-Anordnung. Obwohl das beispielhafte Ausführungsbeispiel von 1 zwei derartige Kerneinheiten darstellt, sollte es so verstanden werden, dass eine Wärmetauscheranordnung 1 auch mehrere solcher Kerneinheiten umfassen kann. Zusätzliche Kerneinheiten 2 können gleichermaßen in Form einer Stoßverbindung aneinander angeordnet werden oder sie können in Form einer Stoßverbindung mit einem der in 1 dargestellten ersten und zweiten Wärmetauscher-Kerneinheiten 2 oder mit beiden angeordnet werden.
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Jede Kerneinheit 2 weist eine Rohr- und Rippenmatrix 3 (in 2 detaillierter dargestellt), erste und zweite Kopfplatten 5 und erste und zweite Seitenplatten 6 auf. Die Rohr- und Rippenmatrix 3 umfasst eine Mehrzahl von Luftrippen 10 und eine Mehrzahl von Flüssigkeitsförderrohren 11. Die Luftrippen 10 sind parallel zueinander angeordnet und sind in einer Kern-Stapelrichtung (durch einen doppelseitigen Pfeil A gekennzeichnet) beabstandet voneinander angeordnet, so dass die Rohre 11 zwischen benachbarten der Luftrippen 10 angeordnet sein können, um eine verschachtelte Matrix von Rohren und Luftrippen zu erzeugen. Die Luftrippen 10 und Rohre 11 können an deren Kontaktstellen miteinander verbunden sein, um einen geringen Widerstand für die Wärmeübertragung zwischen einer durch die Rohre 11 strömenden Flüssigkeit und einem Luftstrom zu bewirken, der während des Betriebs der Wärmetauscheranordnung 1 über die Oberflächen der Luftrippen strömt. Ein solches Verbinden kann durch Hartlöten, Schweißen, Löten, Kleben oder andere im Stand der Technik von Wärmetauschern bekannten Verfahren durchgeführt werden.
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Die Luftrippen 10 oder Rohre 11 oder beide können aus Metallmaterialien aufgebaut sein, die Aluminium, Kupfer, Stahl und dergleichen einschließen aber nicht darauf beschränkt sind. Alternativ können die Luftrippen 10 oder Rohre 11 oder beide aus nicht metallischen Materialien, wie zum Beispiel Kunststoff, aufgebaut sein. Obwohl im beispielhaften Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, können die Flüssigkeitsförderrohre 11 in einigen Ausführungsbeispielen interne Gewebe, Einsätze oder andere Bestandteil umfassen, um eine Verwirbelung zu erhöhen und dadurch die Wärmeübertragung zu verbessern, um spezielle Anforderungen einer Anwendung zu erfüllen, für die die Wärmetauscheranordnung 1 bestimmt ist.
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Der in 2 dargestellte Typ der Luftrippen 10 ist schlangenförmig, aber es sollte so verstanden werden, dass im Stand der Technik bekannte Alternative Luftrippen-Typen gleichermaßen eingesetzt werden können. In einigen Ausführungsbeispielen können die Luftrippen 10 zum Beispiel eine Rechteckwellenform aufweisen. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Luftrippen 10 Plattenrippen sein. Die Luftrippen können Verwirbelungsbestandteile einschließlich aber nicht beschränkt auf Lamellen, Beulen, Schlitze, Lanzen, Versätze und Kombinationen von diesen umfassen.
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Die ersten und zweiten Kopfplatten 5 jedes Wärmetauscherkerns 2 sind in der Rohr-Axialrichtung der Rohre 11 der Kerneinheit 2 voneinander beabstandet. Jede der Kopfplatten 5 umfasst eine Mehrzahl von Rohrschlitzen 12 (4), die längs der Stapelrichtung A in einer eineindeutigen Entsprechung mit der Mehrzahl der Rohre 11 angeordnet sind. Ein erstes Ende von jedem der Rohre 11 erstreckt sich in einen entsprechenden der Rohrschlitze 12 in einer ersten Kopfplatte 5 und ist darin dichtend aufgenommen, und ein zweites Ende von jedem der Rohre 11 erstreckt sich in einen entsprechenden der Rohrschlitze 12 in einer zweiten Kopfplatte 5 und ist darin dichtend aufgenommen. Die Abdichtung zwischen den Kopfplatten 5 und den Enden der Rohre 11 kann durch Hartlöten, Schweißen, Kleben oder andere im Stand der Technik von Wärmetauschern bekannte Verbindungs- und Abdichtungsmethoden durchgeführt werden. Die Kopfplatten 5 können in einigen Ausführungsbeispielen gestanzte Metallteile sein. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Kopfplatten 5 Spritzguss-Kunststoffteile sein. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Kopfplatten aus anderen Materialien zusammengesetzt sein und/oder können durch andere Methoden hergestellt sein.
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Die ersten und zweiten Seitenstücke 6 jeder Kerneinheit 2 sind benachbart zu den äußersten der Luftrippen 10 der Kerneinheit 2 angeordnet, um die Rohr- und Rippenmatrix 3 in der Kern-Stapelrichtung A zu begrenzen. Mit anderen Worten können die ersten und zweiten Seitenstücke 6 einer Kerneinheit 2 die äußersten Grenzen der Kerneinheit 2 in der Kern-Stapelrichtung A bilden. Die Seitenstücke 6 können während dem Verbinden der Rohr- und Rippenmatrix 3 verwendet werden, um eine Druckbelastung in der Kern-Stapelrichtung A anzulegen, um sicherzustellen, dass ein Kontakt zwischen benachbarten der Luftrippen 10 und Rohren 11 aufrechterhalten wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, dass die Seitenplatten 6 mit den äußersten Luftrippen 10 verbunden sind. In einigen Ausführungsbeispielen können die Luftrippen 10, die Flüssigkeitsförderrohre 11 und die Seitenplatten 6 beispielhaft alle aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zusammengesetzt sein und können in einem oder mehreren Hartlötvorgängen miteinander verbunden sein, um eine Kerneinheit 2 zu bilden.
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Das Ausführungsbeispiel von 1 umfasst ferner erste und zweite Flüssigkeitsbehälter 7, die mit den Kopfplatten 5 an gegenüberliegenden Enden der Wärmetauscheranordnung 1 verbunden sind. Diese Behälter 7 können als Einlass- und Auslassbehälter für eine Flüssigkeit dienen, die durch die Flüssigkeitsförderrohre 11 der Wärmetauscheranordnung strömt. Während des Betriebs der Wärmetauscheranordnung 1 kann eine Flüssigkeit von einem der Behälter 7 durch einen Anschluss 8 aufgenommen werden, der an diesem Behälter 7 angeordnet ist, und kann auf die Flüssigkeitsförderrohre 11 der Kerneinheit 2 verteilt werden, die die Kopfplatte 5 umfasst, mit der dieser Behälter 7 verbunden ist. Nach dem Durchströmen der Rohre 11 von mindestens zwei der Kerneinheiten 2 kann die Flüssigkeit in einem anderen der Behälter 7 aufgenommen werden und kann durch den Anschluss 8, der an diesem anderen Behälter 7 angeordnet ist, aus der Wärmetauscheranordnung 2 entfernt werden.
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Um eine unerwünschte Flüssigkeitsleckage aus der Wärmetauscheranordnung während des Betriebs zu verhindern, kann eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen den Behältern 7 und den entsprechenden Kopfplatten 5 vorgesehen werden. Im beispielhaften Ausführungsbeispiele von 3 und 4, ist eine solche Abdichtung durch die Verwendung einer Dichtung 13 vorgesehen, die sich längs des gesamten Außenumfangs einer entsprechenden Kopfplatte 5 erstreckt und zwischen dieser Kopfplatte 5 und dem entsprechenden Behälter 7 zusammengepresst ist. Die Druckbelastung wird durch Laschen 14 aufrechterhalten, die längs des gesamten Umfangs der Kopfplatte 5 angeordnet und verformt sind, um mit einem Flansch 16 längs des gesamten Umfangs des Behälters 7 im Eingriff zu stehen. Während der Montage des Behälters 7 an der Kopfplatte 5, kann eine Last auf den Behälter und die Kopfplatte aufgebracht werden, um die Dichtung 13 zusammenzupressen, und die Laschen 14 können verformt werden, um die Druckbelastung aufrechtzuerhalten. 3 zeigt eine Mehrzahl solcher Laschen 14 längs des Umfangs einer Kopfplatte 5, bevor sie so verformt werden, während 4 eine der Laschen 14 in einem nachfolgenden, verformten Zustand zeigt. Eine solche Verbindung wird im Stand der Technik oftmals als Crimpverbindung bezeichnet. Eine derartige Verbindung kann besonders erwünscht sein, wenn der Behälter 7 aus einem Material zusammengesetzt ist, das sich nicht für traditionelle metallurgische Verbindungsverfahren, wie z. B. Schweißen, Löten oder Hartlöten (wenn der Behälter 7 beispielsweise aus Kunststoff gebildet ist) eignet. Darüber hinaus können andere Verbindungsverfahren für viele Anwendungen nicht geeignet sein. Nur beispielhaft ist in vielen Fällen eine Verwendung von Bolzen, Schrauben oder anderen Gewindebefestigungselementen, einschließlich aber nicht darauf begrenzt, unpraktisch, wenn ein Zugang zu den Befestigungselemente nicht möglich ist, wenn lokalisierte Befestigungspunkte für eine ausreichende und zuverlässige Druckverbindung zwischen den Teilen nicht geeignet ist, wenn ein Platz und Verpackungseinschränkungen die Möglichkeit einer Verwendung von Verschlüssen und Befestigungslöchern ausschließen und und/oder wenn die Verwendung von zusammengepressten und gecrimpten Verbindungen niedrigere Produktions- und Montagekosten des Wärmetauschers ermöglicht.
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Die Wärmetauscheranordnung 1 umfasst ferner einen Flüssigkeits-Zwischenbehälter 4, der zwischen den ersten und zweiten Kerneinheiten 2 angeordnet ist. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Zwischenbehälters 4 ist in 5 detaillierter dargestellt. Der Zwischenbehälter 4 weist eine erste offene Fläche 15, die an einem ersten Ende des Behälters 4 angeordnet ist, und eine zweite offene Fläche 15 auf, die an einem zweiten Ende des Behälters 4 gegenüber dem ersten Ende angeordnet ist. Während des Betriebs wird einer Flüssigkeit ermöglicht, durch die erste offene Fläche 15 von einer (in Bezug auf die Flüssigkeitsströmung) stromaufwärts des Zwischenbehälters 4 angeordneten Kerneinheit 2 in den Zwischenbehälter 4 zu strömen und der Flüssigkeit zu ermöglichen, aus dem Zwischenbehälter 4 durch die zweite offene Fläche 15 in eine Kerneinheit 2 herauszuströmen, die (in Bezug auf die Flüssigkeitsströmung) stromabwärts des Zwischenbehälters 4 angeordnet ist.
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Im Zwischenbehälter 4 können Rippen 17 enthalten sein. Diese Rippen 17 können zum Verstärken des Zwischenbehälters 4 in Bezug auf Belastungen verwendet werden, die durch einen auf die Behälterwände einwirkenden Flüssigkeitsdruck ausgeübt werden, und können außerdem eine strukturelle Abstützung für die Wärmetauscheranordnung 1 (z. B. gegen Kräfte, die eine Kerneinheit 2 in Bezug auf eine andere tendenziell drehen oder kippen) bereitstellen. Die Rippen 17 können zusätzlich oder alternativ dazu verwendet werden, um zumindest eine Rückvermischung der Flüssigkeit im Zwischenbehälter 4 zu verhindern. Die in 5 dargestellten Rippen 17 sind so angeordnet, dass eine Rippe 17 zwischen jedem Paar von benachbarten Rohren 11 angeordnet ist. In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung werden weniger Rippen 17 verwendet und in einigen Ausführungsbeispielen sind die Rippen 17 vollständig entfernt.
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Der beispielhafte Zwischenbehälter 4 des dargestellten Ausführungsbeispiels umfasst erste und zweite Flansche 16, die sich gleichermaßen wie der Flansch 16 des Behälters 7 in 4 um jede der beiden offenen Flächen 15 erstrecken. Mindestens einer der Flansche 16 des Zwischenbehälters 4 kann in Verbindung mit einer Dichtung 13 dazu verwendet werden, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Zwischenbehälter 4 und der Kopfplatte 5, die längsseits der benachbarten offenen Fläche 15 angeordnet ist, durch Erzeugen einer Crimpverbindung zu erzeugen, was zuvor mit Bezug auf 4 beschrieben wurde. Eine solche Verbindung kann abermals besonders erwünscht sein, wenn der Zwischenbehälter 4 aus Kunststoff aufgebaut ist, und findet außerdem eine spezielle Verwendung bei einer Vielzahl von Anwendungen, bei denen andere Verbindungsverfahren nicht möglich oder ungeeignet sind.
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Durch eine derartige Verbindung des Zwischenbehälters 4 an einer Kerneinheit 2 kann der Zwischenbehälter 4 vorteilhaft innerhalb der zuvor beschriebenen äußersten Grenzen der Kerneinheit 2 in Kern-Stapelrichtung angeordnet werden. Durch die derartige Anordnung des Zwischenbehälters können mehrere Wärmetauscheranordnungen 1 unmittelbar benachbart zueinander in der Kern-Stapelrichtung A platziert werden. Außerdem ermöglicht die Verwendung von Crimpverbindungen zwischen dem Zwischentank 4 und den benachbarten Kerneinheiten 2 (wie oben beschrieben) in einem Ausführungsbeispiel eine wartungsfreie zusammengepresste Verbindung, die keine Schrauben, Bolzen oder andere getrennte Befestigungselemente erfordert, wobei immer noch eine belastbare und stabile Verbindung zwischen den Kerneinheiten 2 bereitgestellt wird.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel 101 einer Wärmetauscheranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung (das in 6 dargestellt ist) sind eine Mehrzahl von Paaren von Kerneinheiten 2 unmittelbar benachbart zueinander in der Kern-Stapelrichtung A angeordnet. Jedes der Paare der Kerneinheiten 2 umfasst einen Zwischenbehälter (wie z. B. den Zwischenbehälter 4 von 5), der mit den Kerneinheiten, wie zuvor beschrieben, verbunden ist, sowie einen Einlassbehälter und einen Auslassbehälter (wie z. B. die im Ausführungsbeispiel von 1 dargestellten Behälter 7), die mit gegenüberliegenden Enden des Paars verbunden sind. Ein struktureller Rahmen 107, der erste und zweite Endkanäle 102 und erste und zweite Seitenkanäle 103 umfasst, wird zum Befestigen des Paars der Kerneinheiten 2 in der Wärmetauscheranordnung 102 verwendet.
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Der strukturelle Rahmen 107 umfasst eine Mittelschiene 104, die sich zwischen den Seitenkanälen 103 erstreckt, um die Wärmetauscheranordnung 101 zu verstärken. Mit Bezug auf das dargestellte Ausführungsbeispiel werden außerdem beispielhaft Befestigungselemente 106 zum Befestigen der Mittelschiene 104 an den Seitenschienen 103 und zum Befestigen der Einlassbehälter und der Auslassbehälter an den Endkanälen 102 verwendet. Die im beispielhaften Ausführungsbeispiel von 6 verwendeten Befestigungselemente 106 sind Gewindebolzen, aber es ist selbstverständlich, dass das eine Vielzahl von Befestigungselementen, wie z. B. Schrauben, Nieten und dergleichen gleichermaßen geeignet sein können. Montagelöcher 9 in den Zwischenbehältern 4 und den Einlass- und Auslassbehältern (in 1 und 5 detailliert dargestellt) werden zum Aufnehmen der Befestigungselemente 106 verwendet. In einigen Ausführungsbeispielen erstrecken sich die Befestigungselemente 106 vollständig durch die Montagelöcher 9 und sind an der gegenüberliegenden Fläche der Wärmetauscheranordnung 1 befestigt, wohingegen die Befestigungselemente 106 in anderen Ausführungsbeispielen direkt in den Montagelöchern 9 befestigt werden. Der strukturelle Rahmen 107 kann alternativ Querstangen 105 aufweisen, um die Wärmetauscheranordnung 101 weiter zu verstärken.
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Durch die Verwendung einer wie oben beschriebenen Wärmetauscheranordnung 1, 101 (die zumindest zwei Kerneinheiten 2 aufweist, die in Form einer Stoßverbindung, wie ebenfalls oben beschrieben, über einen oder mehrere Zwischenbehälter 4 verbunden sind) kann die gesamte Wärmetauscheranordnung 1, 101 eine modulare Beschaffenheit aufweisen. Insbesondere kann ein Nutzer in einigen Ausführungsbeispielen das System teilweise demontieren, um es zu entfernen, eine Wartung, eine Reparatur und/oder eine oder mehrere der Paare von Kerneinheiten 2 und den Zwischenbehälter 4 auf Wunsch zu ersetzen. In einigen Ausführungsbeispielen kann dieser Vorgang ohne eine Demontage oder ein Entfernen der anderen Kerneinheiten 2 im System durchgeführt werden.
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Mit weiteren Bezug auf die Wärmetauscheranordnung 101 von 6 können die Flüssigkeit oder der Mittelbehälter und die Flüssigkeitsförderrohre eines ersten Paars von Kerneinheiten 2 zusammen zumindest teilweise einen ersten Flüssigkeitsströmungsweg bilden und der Mittelbehälter und die Flüssigkeitsförderrohre eines zweiten Paars von Kerneinheiten 2 können zumindest teilweise einen zweiten Flüssigkeitsströmungsweg definieren. Gleichermaßen können der Mittelbehälter und die Flüssigkeitsförderrohre eines dritten Paars von Kerneinheiten 2 zusammen zumindest teilweise einen dritten Flüssigkeitsströmungsweg bilden. Die Einlassbehälter von zumindest zwei der Paare von Kerneinheiten 2 können zusammengeschlossen werden, sodass deren jeweilige Flüssigkeitsströmungswege parallel zueinander verlaufen. In einigen Ausführungsbeispielen ist mindestens einer der Flüssigkeitsströmungswege in Reihe mit mindestens einem anderen der Flüssigkeitsströmungswege angeordnet.
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Eine wie oben beschriebene Wärmetauscheranordnung kann als Motorkühlflüssigkeitskühler zur Verwendung unter anderem in großen Maschinen, wie z. B. Landwirtschafts-, Bau- und Bergbaumaschinen, Verwendung finden. In einigen Ausführungsbeispielen wird ein solcher Kühler verwendet, um Wärme aus einer Strömung einer durch die Rohre der Kerneinheiten strömenden Kühlflüssigkeit auf eine Luftströmung zu abzuleiten, die über die Luftrippen und die anderen Flächen der Rohre gerichtet ist. Es ist jedoch selbst verständlich, dass eine Wärmetauscheranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls in anderen Einsatzgebieten Anwendung finden kann.
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Durch die Verwendung einer wie oben beschriebenen Wärmetauscheranordnung können mehrere Vorzüge realisiert werden. Als ein Beispiel kann eine hoch effektive hartgelötete Rohr- und Rippenkernbauweise verwendet werden, um eine Wärmetauscheranordnung zu schaffen, die einen größeren Oberflächenbereich aufweist, der in einem verfügbaren Hartlötofen untergebracht werden kann. Die Wärmetauscheranordnung kann somit aus kompakten Kerneinheiten zusammengesetzt sein, die mit einem minimalen Luftstau oder Bypass kompakt zusammengepackt sind. Als weiteres Beispiel können einzelne Kernabschnitte der Wärmetauscheranordnung bei Beschädigung ausgetauscht werden, ohne dass die gesamte Wärmetauscheranordnung ersetzt werden muss, wodurch sich die Reparatur- und Austauschkosten reduzieren.
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Diverse Alternativen zu bestimmten Merkmalen und Elementen der vorliegenden Erfindung wurden hierin mit Bezug auf spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Mit Ausnahme von Merkmalen, Elementen und Funktionsweisen, die sich gegenseitig ausschließen oder mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel inkonsistent sind, sollte beachtet werden, dass die alternativen Merkmale, Elemente und Funktionsweisen, die mit Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, bei den anderen Ausführungsbeispielen anwendbar sind.
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Die oben beschriebenen und in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiele wurden lediglich beispielhaft vorgestellt und sind nicht als Beschränkung der Konzepte und Prinzipien der vorliegenden Erfindung bestimmt. Der Durchschnittsfachmann wird schlechthin erkennen, dass diverse Änderungen bei dem Elementen und deren Aufbau und Anordnung möglich sind, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Diverse Merkmale und Vorzüge der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.
