WÄRMEÜBERTRAGER

Abstract

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

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten Wärmeübertrager, insbesondere einen direkten Ladeluftkühler, zur Kühlung eines durch den Wärmeübertrager strömbaren Fluids, mit einem eine Mehrzahl von Strömungskanälen aufweisenden Wärmeübertragungsblock, mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten, wobei die Sammelkästen über die Strömungskanäle fluidisch miteinander verbunden sind und der Wärmeübertragungsblock außen von einem Gas durchströmbar ist.

Stand der Technik

[0002] Zur Erhöhung der Leistung von Verbrennungsmotoren werden in modernen Kraftfahrzeugen Ladeluftkühler verwendet. Die Ladeluftkühler dienen zur Abkühlung eines Luftstromes, welcher dem Verbrennungsmotor beispielsweise über einen Turbolader oder über einen Kompressor zugeführt wird.

[0003] Durch kontinuierliche Verbesserungen des Wärmeübergangs und durch die Vergrößerung der Stirnfläche der verwendeten Ladeluftkühler ist die Kühlleistung in der Vergangenheit immer weiter gesteigert worden. Dadurch wurde insbesondere die Austrittstemperatur des Luftstroms deutlich reduziert, während der im Ladeluftkühler herrschende Druck kontinuierlich erhöht wurde.

[0004] Diese Entwicklung führt dazu, dass sich unter bestimmten Betriebsbedingungen ein Kondensat im Inneren des Ladeluftkühlers bilden kann. Dies geschieht besonders bei Umgebungsbedingungen, die durch eine hohe relative Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet sind. Bei Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt kann das entstehende Kondensat im Ladeluftkühler gefrieren, wodurch es zu einer Leistungsminderung oder einem totalen Verblocken des Ladeluftkühlers kommen kann. Dies kann zu einem ungewollten Abwürgen des Verbrennungsmotors führen. Auch kann es zu einer dauerhaften Beschädigung des Ladeluftkühlers kommen.

[0005] Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, welche dem Entstehen und dem Gefrieren von Kondensat im Ladeluftkühler entgegenwirken könnten.

[0006] In der DE 10 2012 204 431 A1 ist eine Kühlerjalousie offenbart, welche verstellbare und nicht verstellbare Blendenelemente aufweist, durch die der Strömungsquerschnitt einer Luftdurchlassöffnung verändert werden kann. Die Veränderung des Strömungsquerschnitts dient der Veränderung eines Luftmassenstroms durch die Luftdurchlassöffnung. Durch eine solche Vorrichtung kann die Umströmung eines Wärmeübertragers gezielt reduziert werden.

[0007] In der DE 10 2005 047 840 A1 ist ein luftgekühlter Abgaswärmeübertrager offenbart, der eine Abdeckvorrichtung aufweist, welche verstellbare Elemente aufweist. Die Abdeckvorrichtung ist derart gestaltet, dass durch ein Verstellen der Elemente eine Umströmung des Abgaswärmeübertragers ermöglicht oder verhindert werden kann.

[0008] Weiterhin ist eine Vorrichtung im Stand der Technik bekannt, die durch eine Abdeckhaube gebildet ist, welche über oder vor den Wärmeübertrager positioniert werden kann, um die Umströmung des Wärmeübertragers zu reduzieren.

[0009] Die WO 2011/102784 A1 offenbart eine Vorrichtung, welche eine Klappe im Inneren des Ladeluftkühlers vorsieht, die zu einer eingeschränkten Durchströmung des Wärmeübertragers führt.

[0010] Weiterhin sind Vorrichtungen im Stand der Technik bekannt, die eine dauerhafte Öffnung, welche beispielsweise durch eine Bohrung gebildet ist, am Wärmeübertrager vorsehen, wodurch das kontinuierliche Abfließen des entstehenden Kondensats gewährleistet wird.

[0011] Die FR 2 922 962 offenbart eine Vorrichtung, welche eine Auffangkammer für das Kondensat vorsieht und ein Ablassvorrichtung, über welche das gesammelte Kondensat aus dem Wärmeübertrager abgelassen werden kann.

[0012] Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass durch eine Vorrichtung aus verstellbaren Blendenelementen oder einer Abdeckhaube vor dem Wärmeübertrager im Regelfall auch die Kühlleistung des Kühlmittelkühlers oder anderer Wärmeübertrager beeinflusst wird. Verstellbare Blendenelemente benötigen darüber hinaus einen Ansteuerungsmechanismus und eine geeignete Steuerung, was kostenintensiv ist und eine aufwändige Fertigung verursacht.

[0013] Nachteilig an einer im Wärmeübertrager installierten Klappe ist insbesondere, dass eine Steuerung und eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen werden muss, welche eine Aktivierung und eine Deaktivierung der Klappe verursachen kann. Dies ist ebenfalls komplex und kostenaufwändig.

[0014] Das Vorsehen einer dauerhaften Öffnung zum kontinuierlichen Abführen von Kondensat ist nachteilig, weil der Wärmeübertrager dadurch permanent geöffnet ist. Bei stehendem Motor kann Wasser über die Öffnung in den Wärmeübertrager, insbesondere in den Ladeluftkühler, eindringen, wodurch es zu einer Beschädigung des Verbrennungsmotors kommen kann.

[0015] Nachteilig an einer Auffangkammer und einer Ablassvorrichtung für das Kondensat ist insbesondere die bauliche Integration der Elemente in die bestehenden Teile. Dies kann zu nicht unerheblichen Mehrkosten führen,

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile

[0016] Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wärmeübertrager zu schaffen, welcher gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und die Entstehung von Kondensat verringert, eventuell entstandenes Kondensat ableitet und gegebenenfalls auch das Einfrieren des Kondensats verhindert.

[0017] Die Aufgabe hinsichtlich des Wärmeübertragers wird durch einen Wärmeübertrager, mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

[0018] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen gasgekühlten Wärmeübertrager, insbesondere einen direkten Ladeluftkühler, zur Kühlung eines durch den Wärmeübertrager strömbaren Fluids, mit einem eine Mehrzahl von Strömungskanälen aufweisenden Wärmeübertragungsblock, mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten, wobei die Sammelkästen über die Strömungskanäle fluidisch miteinander verbunden sind und der Wärmeübertragungsblock außen von einem Gas durchströmbar ist, wobei in Durchströmungsrichtung vor dem Wärmeübertragerblock ein Blendenelement zur bereichsweisen Verhinderung der Umströmung der Strömungskanäle desselben angeordnet ist, wobei einer der Sammelkästen ein Ventil zur Ableitung von Kondensat des Fluids aufweist, das zur Umgebung des Wärmeübertragers hin verschließbar oder freigebbar ist.

[0019] Der gasgekühlte Wärmeübertrager wird besonders vorteilhaft von einem Fluid durchströmt und von einem Gas umströmt. Das Gas ist vorzugsweise Luft. Durch den Wärmeübertrager kann so ein Wärmeübertrag zwischen dem im Inneren strömenden Fluid und dem außerhalb strömenden Gas erreicht werden. Das Blendenelement ist vorzugsweise an der angeströmten Seite des Wärmeübertragers angeordnet, so dass durch das Blendenelement der den Wärmeübertrager umströmende Luftstrom abgelenkt wird und um die von dem Blendenelement überdeckten Strömungskanäle des Wärmeübertragungsblocks herumgelenkt wird. Dadurch wird die Kühlleistung in den überdeckten Strömungskanälen reduziert, wodurch wirkungsvoll die Entstehung von Kondensat in diesen Strömungskanälen vermieden und die lokale Abkühlung in diesem Bereich reduziert wird. Dies wirkt dem Einfrieren und dem dadurch entstehenden Verblocken des Wärmeübertragers entgegen, da zumindest die von dem Blendenelemente überdeckten Strömungskanäle nicht zufrieren. Der durch die vom Blendenelement überdeckten Strömungskanäle strömende Fluidstrom kann daher dazu genutzt werden, Kondensat, welches in den übrigen Strömungskanälen entsteht, aus dem unteren Bereich des Wärmeübertragers, insbesondere dem Sammelkasten, auszublasen beziehungsweise es zu dem Ventil zu transportieren, welches in einem der Sammelkästen angeordnet ist.

[0020] Auch ist es vorteilhaft, wenn das Ventil in dem Sammelkasten angeordnet ist, der dem Wärmeübertragungsblock in Strömungsrichtung des Fluids nachgelagert ist.

[0021] Das Anordnen des Ventils in dem in Strömungsrichtung des Fluids nachgelagerten Sammelkasten ist besonders vorteilhaft, da dadurch erreicht werden kann, dass das entstehende Kondensat durch die Durchströmung der Strömungskanäle hin zum Ventil mitgerissen wird. Insbesondere der Fluidstrom durch die von dem Blendenelement überdeckten Strömungskanäle kann das entstehende Kondensat vorteilhaft in Richtung des Ventils mitreißen.

[0022] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zum längsseitigen Ende des Sammelkastens hin beabstandet zum äußeren Strömungskanal des Wärmeübertragungsblocks im Sammelkasten angeordnet ist.

[0023] Die Anordnung des Ventils beabstandet zum äußeren Strömungskanal ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise das gesamte in den Strömungskanälen entstandene Kondensat begünstigt durch die Fluidströmung innerhalb des Wärmeübertragers und begünstigt durch die Schwerkraft in Richtung des Ventils strömen kann. Auch ist ein Rückströmen des gesammelten Kondensats in den untersten Strömungskanal damit wirkungsvoll vermieden.

[0024] Auch ist es zu bevorzugen, wenn das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet ist, wobei durch das Ventil eine Fluidströmung vom Sammelkasten hin zur Umgebung freigebbar ist.

[0025] Dies ist besonders vorteilhaft, um ein Einströmen eines Fluids von außerhalb des Wärmeübertragers in den Wärmeübertrager hinein zu vermeiden. Ein Einströmen von Flüssigkeiten und/oder Schmutzpartikeln könnte zu einer Verunreinigung des Fluidstroms innerhalb des Wärmeübertragers führen und zu einer Beschädigung der dem Wärmeübertrager nachgelagerten Komponenten, wie beispielsweise einem Turbolader oder einem Verbrennungsmotor.

[0026] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Sammelkasten, welcher das Ventil am längsseitigen Endbereich aufweist, eine trichterförmige Innenkontur aufweist, welche ein Gefälle in Richtung des Ventils ausbildet.

[0027] Eine trichterförmige Innenkontur ist vorteilhaft, um den Fluss des Kondensats hin zum Ventil zu verbessern. Die trichterförmige Innenkontur ist bevorzugt derart gestaltet, dass das Kondensat unterhalb des untersten Strömungskanals gesammelt wird, um ein Rückströmen in den Strömungskanal zu vermeiden.

[0028] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ventil in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einem Druck in dem Sammelkasten, in welchem das Ventil angeordnet ist, und einem Druck außerhalb des Sammelkastens ansteuerbar ist.

[0029] Das Ventil gibt insbesondere bei einer Druckdifferenz zwischen ungefähr 1 bar und 2 bar den Strömungsweg vom Sammelkasten hin zur Umgebung des Sammelkastens frei. Das Ventil kann dabei aktiv angesteuert werden, indem die Druckdifferenz über geeignete Sensoren innerhalb des Wärmeübertragers und außerhalb des Wärmeübertragers erfasst wird. Alternativ kann das Ventil durch seine bauliche Ausführung derart gestaltet sein, dass sich es automatisch bei einer vorgegebenen Druckdifferenz öffnet beziehungsweise schließt.

[0030] Insbesondere soll das Ventil während des Leerlaufs und bei geringen Motorlasten geschlossen bleiben, um eine Geräuschentstehung am Ventil zu vermeiden. Durch das Öffnen bei höheren Motorlasten kann erreicht werden, dass das Ablassgeräusch des Ventils von dem Geräusch des Verbrennungsmotors maskiert wird, wodurch es zu keinen negativen Rückwirkungen auf den Insassen kommt.

[0031] Auch ist es zweckmäßig, wenn durch die Anordnung des Blendenelementes die Umströmung von zumindest einem der Strömungskanäle durch das Gas verhinderbar ist.

[0032] Durch die Verhinderung der Umströmung beziehungsweise die Reduzierung der Umströmung von Strömungskanälen mit dem Gas kann eine Reduktion der Kühlleistung in diesen Strömungskanälen erreicht werden. Dies führt dazu, dass die Neigung zur Entstehung von Kondensat in den zumindest teilweise überdeckten Strömungskanälen reduziert wird. Bevorzugt sind die jeweils in Einbaulage untersten Strömungskanäle durch das Blendenelement überdeckt. Je nach Größe des Wärmeübertragers und nach notwendiger Kühlleistung kann eine unterschiedliche Anzahl von Strömungskanälen überdeckt werden. Durch das Überdecken von einer größeren Anzahl von Strömungskanälen wird die Kühlleistung des Wärmeübertragers insgesamt verringert, während die Anzahl der Strömungskanäle, in welchen kein Kondensat entsteht, vergrößert wird. Hierdurch wird die Neigung zum vollständigen Einfrieren beziehungsweise Verblocken reduziert. Eine geringere Anzahl von überdeckten Strömungskanälen führt zu einer weniger stark reduzierten Kühlleistung, während die Gefahr des Einfrierens beziehungsweise des Verblockens des Wärmeübertragers erhöht wird. Hier muss vorzugsweise für jeden speziellen Anwendungsfall ein Optimum gefunden werden.

[0033] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Blendenelement zumindest den äußeren Strömungskanal oder den äußeren und den direkt zu diesem benachbarten Strömungskanal überdeckt.

[0034] Dies ist vorteilhaft, da somit insbesondere die Strömungskanäle überdeckt sind, welche am unteren Endbereich des Wärmeübertragerblocks angeordnet sind. Das Kondensat, welches in den oberen Strömungskanälen, die nicht überdeckt sind, entsteht, kann in den Sammelkästen nach unten fließen. Die jeweils unteren Strömungskanäle, welche von dem Blendenelemente überdeckt sind, werden aufgrund der geringeren Umströmung mit dem Gas nicht so stark abgekühlt. Die Entstehung von Kondensat in diesem Bereich ist daher in jedem Fall geringer als in den oberen Strömungskanälen. Damit ist die Neigung zur Verblockung dieser Strömungskanäle infolge von Überfrieren wesentlich geringer als bei den oberen nicht überdeckten Strömungskanälen. Durch die unteren überdeckten Strömungskanäle strömt daher in jedem Fall weiterhin das Fluid, wodurch das von oben herabfließende Kondensat mitgerissen wird und zu dem Ventil in dem Sammelkasten, welcher dem Wärmeübertragungsblock nachgelagert ist, strömt. Ein Abtransport des Kondensats ist somit jederzeit gewährleistet.

[0035] Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn durch das Blendenelement die maximal erreichbare Kühlleistung des Wärmeübertragers reduzierbar ist, wobei das Blendenelement die Kühlleistung vorzugsweise auf einen Wert zwischen 40 % und 95 % der Kühlleistung reduziert, die bei unveränderten Randbedingungen ohne das Blendenelement erreichbar ist.

[0036] Eine Verringerung der Kühlleistung in diesem Bereich ist besonders vorteilhaft, da noch eine ausreichend Kühlleistung für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch des Wärmeübertragers erreicht wird, während gleichzeitig die Neigung zum Einfrieren beziehungsweise Verblocken des Wärmeübertragers ausreichend reduziert wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Wärmeübertrager geschaffen werden, der auch bei niedrigen Außentemperaturen eine ausreichende Funktionssicherheit aufweist.

[0037] Auch ist es vorteilhaft, wenn das Blendenelement mit dem Wärmeübertrager verschweißt ist und/oder verclipst ist und/oder verklebt ist und/oder verschraubt ist und/oder verklemmt ist.

[0038] Je nach Ausgestaltung des Blendenelementes kann es bevorzugt über unterschiedliche Verfahren mit dem Wärmeübertrager beziehungsweise dem Wärmeübertragungsblock verbunden werden. Bevorzugt ist das Blendenelement aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff gebildet.

[0039] Der Druck des Fluids liegt bevorzugt oberhalb des Umgebungsdrucks des Wärmeübertragers. Das Fluid hat somit ein höheres Druckniveau als das Gas, welches den Wärmeübertrager umströmt. Dies ist insbesondere für einen als Ladeluftkühler verwendeten Wärmeübertrager vorteilhaft, da in diesen regelmäßig ein hoher Druck herrscht, welcher durch den vorhandenen Turbolader oder Kompressor erzeugt wird.

[0040] Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0041] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Teilansicht eines Wärmeübertragers, wobei der untere Teil des Wärmeübertragungsblocks von einem Blendenelement überdeckt ist, und

Fig. 2

eine Schnittansicht durch den Wärmeübertrager, wobei ein Teil des Wärmeübertragungsblocks und ein Teil des Sammelkastens dargestellt ist, wobei der Sammelkasten am unteren Endbereich ein Ventil aufweist.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

[0042] Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Wärmeübertragers 1. Der Wärmeübertrager 1 weist einen Wärmeübertragungsblock 2 auf, welcher aus einer Mehrzahl von nicht gezeigten, parallel zueinander angeordneten Rohren und dazwischen angeordneten Wellrippenelementen gebildet ist. Die Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 sind endseitig jeweils in einem Sammelkasten 3 aufgenommen. In Figur 1 ist nur einer dieser Sammelkästen 3 dargestellt. Die Rohre bilden in ihrem Inneren die Strömungskanäle 9 des Wärmeübertragungsblocks 2 aus.

[0043] Der Sammelkasten 3 weist ein Halteelement 7 auf, mit welchem der Sammelkasten 3 innerhalb eines Fahrzeugs gegenüber umgebenden Strukturelementen befestigt werden kann. Weiterhin weist der Sammelkasten 3 eine Befestigungsvorrichtung 6 auf, an welcher eine durch eine Stange ausgebildete Haltevorrichtung 5 fixiert werden kann. Die Haltevorrichtung 5 dient zur Befestigung eines Blendenelementes 4, welches den Wärmeübertragungsblock 2 zumindest teilweise überdeckt.

[0044] Das Blendenelement 4 ist dabei derart ausgestaltet, dass eine gewisse Anzahl der Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 über die gesamte Breite des Wärmeübertragers 1 überdeckt wird. Das Blendenelement 4 erstreckt sich hierzu insbesondere von dem gezeigten Sammelkasten 3 zum nicht gezeigten Sammelkasten, welcher am gegenüberliegenden Endbereich des Wärmeübertragungsblocks 2 angeordnet ist.

[0045] Das Blendenelement 4 dient dazu den Wärmeübertragungsblock 2 von einem Luftstrom, welcher den Wärmeübertrager 1 umströmt, abzuschirmen. Hierzu ist das Blendenelement 4 bevorzugt auf der Seite des Wärmeübertragers 1 angeordnet, welche von einem den Wärmeübertrager 1 umströmenden Gas angeströmt wird. Auf diese Weise wird das den Wärmeübertrager 1 anströmende Gas nach oben und unten abgelenkt, wodurch insbesondere die oberhalb des Blendenelementes 4 angeordneten Rohre und der Bereich unterhalb des Wärmeübertragers 1 von dem Gas umströmt werden.

[0046] Der Wärmeübertrager 1 wird erfindungsgemäß von einem Fluid durchströmt. An dem Wärmeübertragungsblock 2 entsteht ein Vllärmeübertrag zwischen dem durch den Wärmeübertrager 1 strömenden Fluid und dem um den Wärmeübertrager 1 strömenden Gas. Dies dient insbesondere einer Abkühlung des im Wärmeübertrager 1 strömenden Fluids.

[0047] Im Bereich des Wärmeübertragungsblocks 2, welcher von dem Blendenelement 4 überdeckt ist, findet eine geringere Abkühlung des in den überdeckten Rohren des Wärmeübertragungsblocks 2 strömenden Fluids statt. Hierdurch wird insbesondere die Neigung zur Bildung von Kondensat innerhalb der überdeckten Rohre deutlich reduziert. Insbesondere im Vergleich zu den oberhalb des Blendenelementes 4 angeordneten Rohren, welche vollständig von dem Gas umströmt werden, ist die Entstehung von Kondensat unter bestimmten Betriebsbedingungen im Wärmeübertrager 1 deutlich stärker als in den von dem Blendenelement 4 überdeckten Rohren.

[0048] Das im Wärmeübertrager 1 strömende Fluid wird in einem der Sammelkästen 3 auf die Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 verteilt und im jeweils anderen aus diesen Rohren gesammelt und aus dem Wärmeübertrager 1 abgeführt.

[0049] Der Wärmeübertrager 1 ist bevorzugt ein Ladeluftkühler, welcher dazu genutzt wird, einen Luftstrom abzukühlen, welcher sodann mittels eines Turboladers oder eines Kompressors dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.

[0050] Das Blendenelement 4 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 dreiecksförmig geformt und liegt mit dem Scheitel auf der Stange der Haltevorrichtung 5 auf. Dadurch ergeben sich oberhalb der Haltevorrichtung 5 und unterhalb der Haltevorrichtung 5 jeweils schräg stehende Flächen des Blendenelementes 4, welche die Ableitung des auf das Blendenelement 4 strömenden Luftstroms nach oben beziehungsweise nach unten begünstigen. Das Blendenelement 4 weist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine abgewinkelte Kontur als Querschnitt auf.

[0051] In alternativen Ausführungsbeispielen kann das Blendenelemente 4 auch als ebenes plattenförmiges Element ausgebildet sein, welches vor einer gewissen Anzahl der Rohre angeordnet wird. Das Blendenelement kann auch einteilig mit dem Wärmeübertrager verbunden sein oder über Verfahren, wie das Schweißen, das Kleben, das Klemmen oder Verclipsen mit dem Wärmeübertrager verbunden sein. Bevorzugt ist das Blendenelement 4 aus einem metallischen Material hergestellt, so dass es auf einfache Weise mit dem Wärmeübertragungsblock verbunden werden kann.

[0052] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Blendenelement aus Kunststoff gebildet sein, wodurch insbesondere seine Herstellung erleichtert wird und das Blendenelement besonders kostengünstig ausgeführt werden kann. Das Blendenelement kann vorzugsweise in einem Extrusionsverfahren erzeugt werden, wodurch eine einfache Herstellung im Rahmen einer Großserienfertigung ermöglicht wird.

[0053] In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann das Blendenelement auch eine Anzahl von Öffnungen enthalten, welche zumindest eine Teilumströmung der überdeckten Rohre des Wärmeübertragungsblocks zulassen. Auch kann das Blendenelement sich nur über einen Teilbereich des Wärmeübertragungsblocks erstrecken. Auch ist es vorsehbar, dass das Blendenelement in mehrere einzelne Abschnitte geteilt ist, so dass beispielsweise jeweils nur die den Sammelkästen zugewandten Endbereiche der Rohre überdeckt werden.

[0054] Die grundsätzliche Aufgabe des Blendenelementes 4 liegt darin, die Anströmung der überdeckten Rohre um einen gewissen Anteil zu reduzieren, um die Kühlleistung in den überdeckten Rohren zu reduzieren. Hierbei sollte die Kühlleistung in den überdeckten Rohren vorzugsweise um einen Anteil von 40 % bis 95 % im Vergleich zu den nicht abgedeckten Rohren reduziert werden.

[0055] Durch die Reduzierung der Kühlleistung in den überdeckten Rohren wird insbesondere die Entstehung von Kondensat verhindert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass insbesondere die überdeckten Rohre des Wärmeübertragungsblocks 2 zu keiner Zeit vollständig gefrieren und somit verblocken. Dies führt dazu, dass jederzeit zumindest durch die von dem Blendenelement 4 überdeckten Rohre ein Luftstrom durch den Wärmeübertrager 1 transportiert werden kann.

[0056] Die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht durch den Wärmeübertrager 1. In der Schnittansicht ist zu erkennen, dass die Rohre, welche jeweils einen Strömungskanal 9 ausbilden, parallel übereinander innerhalb des Wärmeübertragungsblocks 2 angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Strömungskanälen 9 sind Wellrippenelemente 10 angeordnet, welche insbesondere den Wärmeübertrag zwischen dem den Wärmeübertragungsblock 2 umströmenden Gas und dem durch die Strömungskanäle 9 strömenden Fluid verbessern sollen. Die Strömungskanäle 9 sind endseitig jeweils in einem Rohrboden 8 aufgenommen, an welchem eine deckelartige Wandung 11 angeschlossen ist, wodurch der Sammelkasten 3 zwischen dem Rohrboden 8 und der Wandung 11 ausgebildet wird. Die Strömungskanäle 9 münden somit einseitig alle in das Innenvolumen des dargestellten Sammelkastens 3. In Figur 2 ist der auslassseitige Sammelkasten 3 dargestellt.

[0057] In der Wandung 11 des Sammelkastens 3 ist ein Ventil 12 angeordnet, welches eine Ventileinlassseite 13 aufweist und eine Ventilauslassseite 14. Die Ventileinlassseite 13 ist zum Innenvolumen des Sammelkastens 3 gerichtet, während die Ventilauslassseite 14 hin zur Umgebung gerichtet ist. Das Ventil 12 ist derart ausgebildet, dass ein Fluidstrom nur von innerhalb des Sammelkastens 3 zur Umgebung hin realisiert werden kann. Das Ventil 12 dient insbesondere dem Abführen eines Kondensats, welches sich innerhalb des Wärmeübertragers 1 bilden kann. Das Ventil 12 ist hierzu druckgesteuert und kann insbesondere durch das Entstehen einer Druckdifferenz innerhalb des Wärmeübertragers 1 und außerhalb des Wärmeübertragers 1 geöffnet beziehungsweise geschlossen werden. Bevorzugt ist das Ventil 12 derart ausgelegt, dass es lediglich dann öffnet, wenn der Verbrennungsmotor mit einem vordefinierten Minimum an Last betrieben wird.

[0058] In Figur 2 ist dargestellt, dass die Oberkante der Ventileinlassseite 13 unterhalb einer Niveaulinie 15 angeordnet ist, welche gleichzeitig unterhalb der Unterkante des untersten Strömungskanals 9 angeordnet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Einlass zum Ventil 12 jederzeit unterhalb des tiefsten Punktes des untersten Strömungskanals 9 liegt. Dies dient zur besseren Abführung des entstehenden Kondensats aus dem Sammelkasten 3. Würde das Ventil 12 höher angeordnet sein, könnte ein Rückströmen des Kondensats in den unteren Strömungskanal 9 entstehen, wodurch es wiederum zu einer Vereisung beziehungsweise Verblockung des unteren Strömungskanals 9 kommen könnte.

[0059] In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Sammelkasten eine trichterförmige Innenkontur im Bereich des unteren Endbereichs aufweisen, welche insbesondere ein Zufließen des im Sammelkasten gesammelten Kondensats hin zum Ventil ermöglichen kann. Auf diese Weise könnte ein weiter verbesserter Abtransport des Kondensats aus dem Sammelkasten erreicht werden.

[0060] Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken verdeutlichen. Insbesondere hinsichtlich der Detailausgestaltung des Wärmeübertragers 1 beziehungsweise der Gestaltung der Sammelkästen 3 weisen die Figuren 1 und 2 keine beschränkende Wirkung auf. Auch die Anordnung beziehungsweise Ausgestaltung des Blendenelementes 4 in Figur 1 ist beispielhaft. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch andere Blendenelemente vorgesehen werden. Die Hauptaufgabe des Blendenelementes 4 ist die zumindest teilweise Überdeckung von einer vordefinierten Anzahl von Rohren des Wärmeübertragungsblocks 2 am unteren Endbereich des Wärmeübertragungsblocks 2.

Ansprüche

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

2. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) in dem Sammelkasten (3) angeordnet ist, der dem Wärmeübertragungsblock (2) in Strömungsrichtung des Fluids nachgelagert ist.

3. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) zum längsseitigen Ende des Sammelkastens (3) hin beabstandet zum äußeren Strömungskanal (9) des Wärmeübertragungsblocks (2) im Sammelkasten (3) angeordnet ist.

4. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) als Rückschlagventil ausgebildet ist, wobei durch das Ventil (12) eine Fluidströmung vom Sammelkasten (3) hin zur Umgebung freigebbar ist.

5. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkasten (3), welcher das Ventil (12) am längsseitigen Endbereich aufweist, eine trichterförmige Innenkontur aufweist, welche ein Gefälle in Richtung des Ventils (12) ausbildet.

6. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einem Druck in dem Sammelkasten (3), in welchem das Ventil (12) angeordnet ist, und einem Druck außerhalb des Sammelkastens (3) ansteuerbar ist.

7. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anordnung des Blendenelementes (4) die Umströmung von zumindest einem der Strömungskanäle (9) durch das Gas verhinderbar ist.

8. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (4) zumindest den äußeren Strömungskanal (9) oder den äußeren und den direkt zu diesem benachbarten Strömungskanal (9) überdeckt.

9. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Blendenelement (4) die maximal erreichbare Kühlleistung des Wärmeübertragers (1) reduzierbar ist, wobei das Blendenelement (4) die Kühlleistung vorzugsweise auf einen Wert zwischen 40 % und 95 % der Kühlleistung reduziert, die bei unveränderten Randbedingungen ohne das Blendenelement (4) erreichbar ist.

10. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (4) mit dem Wärmeübertrager (1) verschweißt ist und/oder verclipst ist und/oder verklebt ist und/oder verschraubt ist und/oder verklemmt ist.

Zeichnung