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WO2009068245A1 - Fluidverteilungselement für eine fluidführende vorrichtung, insbesondere für ineinander verschachtelte mehrkanalartige fluidführungsapparate - Google Patents

Fluidverteilungselement für eine fluidführende vorrichtung, insbesondere für ineinander verschachtelte mehrkanalartige fluidführungsapparate Download PDF

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Publication number
WO2009068245A1
WO2009068245A1 PCT/EP2008/009985 EP2008009985W WO2009068245A1 WO 2009068245 A1 WO2009068245 A1 WO 2009068245A1 EP 2008009985 W EP2008009985 W EP 2008009985W WO 2009068245 A1 WO2009068245 A1 WO 2009068245A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
channel
layer
fluid distribution
distribution element
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/009985
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benoit Sicre
Thore Oltersdorf
Michael Hermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority to AT08854597T priority Critical patent/ATE543065T1/de
Priority to EP20080854597 priority patent/EP2220451B1/de
Publication of WO2009068245A1 publication Critical patent/WO2009068245A1/de
Priority to US12/784,766 priority patent/US20100288380A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F28F3/14—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels by separating portions of a pair of joined sheets to form channels, e.g. by inflation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems

Definitions

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

Landscapes

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Abstract

Das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement hat einen sehr geringen Raumbedarf und vereinfacht die verkettete Anbindung von Mehrkanalrohren zum Zweck des Aufbaus eines kompakten Aggregats zur Wärmeübertragung. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement auf konstruktiv einfache Art und Weise so herstellbar, ohne dass wie beim Stand der Technik an den Durchdringungsstellen eine erhöhte Gefahr für Leckage besteht. Um mögliche Druckverluste zusätzlich zu verhindern, kann der Aufbau der fluidführenden Vorrichtung mittels der Fluidverteilungselemente vorteilhafterweise so erfolgen, dass bionische Ansätze bei der Trasse des Kanals verfolgt werden.

Description

Fluidverteilungselement für eine fluidführende Vorrichtung, insbesondere für ineinander verschachtelte mehrkanalartige Fluidführungsapparate
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidverteilungselement für fluidführende Vorrichtungen, insbesondere für Vorrichtungen, welche Mehrkanalrohre aufweisen. Das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement wird nachfolgend alternativ auch als Verteiler- Verbindungsstück, Fluidverteilungseinrichtung oder Fluidsammeleinrichtung bezeichnet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüberhinaus auf eine Anordnung aus solchen Fluidverteilungselementen sowie auf Herstellungsverfahren zur Herstellung solcher Fluid- Verteilungselemente.
Fluidverteilungselemente sind insbesondere von Interesse, wenn ein Wärme- oder Stofftransport zwischen mehreren Trägern (Fluiden) zeitgleich erfolgen soll. Ein Beispiel stellen Rohr- in-Rohr-Wärmeüberträger in Klimaanlagen in der Automobilindustrie dar, welche als innere Wärmeüberträger für den Kältekreis dienen. Wesentlich hierbei ist insbesondere die Erfüllung von Anforderungen betreffs des Raumbedarfs und der Ge- wichtsreduzierung sowie betreffs der Kostensenkung. Ein weiteres Beispiel, in welchem Fluidverteilungse- lemente eingesetzt werden können, sind sog. Kombinationsverdampfer (auch kurz: Kombiverdampfer) für Wärmepumpen, wie sie beispielsweise in der Patentschrift WO 2004/094921 Al beschrieben werden.
Dabei sind Herstellungsverfahren für Rohr-in-Rohr- Anordnungen beispielsweise aus Metall oder Kunststoff bekannt, wo die Verbindung zu der Zuleitung bzw. zum Sammelstrang über eine Durchdringung des überstehenden Kanals erfolgt (siehe z.B. DD 269205 Al) . Ein solches Herstellungsverfahren ist jedoch mehrstufig und nicht vollautomatisierbar : Es erfordert u.a. das Dichten des durchdrungenen Kanals, in der Regel durch ein Lötmittel, dessen thermisches Ausdehnverhalten unterschiedlich zu dem des Kanalmaterials ist. Bei hoher thermischer Belastung kann dies zur Rissbildung führen. Hierdurch entsteht die Notwendigkeit eines umfassenderen, zeitlich und personell aufwendigen Le- ckagetests.
Aus dem Stand der Technik sind darüberhinaus Konstruktionsprinzipien für Wärmeüberträger zum Kühlen oder Erwärmen von Flüssigkeiten oder von Gasen, wel- che aus mehreren miteinander walzgepressten Metallblechen ausgebildet sind, bekannt, wobei Kanäle aufgebläht werden. Hierbei dienen dann Platten zur Trennung der Fluide (beispielsweise DE 30 03 137 Al) . Hierbei wird ein sog. Walzenverbinden bzw. englisch Roll-Bonding vorgenommen, wodurch eine Verbindung zweier oder mehrerer relativ dünner Bahnen, Bleche oder Tafeln zustande kommt, was durch Walzendruck geschieht . Eine solche Verbindung kann ggf . auch durch Erwärmung oder durch Verklebung realisiert werden. Zwischenbleche können hierbei Wellen aufweisen, um die Wärmeübertragung zu intensivieren.
Wärmeüberträger bzw. Wärmetauscher werden ihrer Grundform nach unterteilt in Röhrbündel-, Platten-, Koaxial- und Spiralwärmeüberträger. Ein Plattenwärme- Überträger lässt sich im Verhältnis zu den anderen
Ausführungsformen sehr kompakt bauen. Er ist dadurch aufgrund seines Materialbedarfs und des Gesamtvolumens grundsätzlich überall dort vorzuziehen, wo die Forderungen nach geringen Materialkosten und der Kom- paktheit für kleine Anlagen die Korrosions- und
Druckbeständigkeit überwiegen. Dies ist beispielsweise für im Bereich der Kältetechnik eingesetzte Verdampfer der Fall. Im Bereich der Wärmepumpen gilt, dass sich neben den Kosten für die Anlage selbst er- höhte Anschaffungskosten durch die notwendige Erschließung einer Wärmequelle ergeben. Aus diesem Grund sind Außenluftwärmepumpen wirtschaftlich gesehen von Vorteil. Üblicherweise werden in Kältekreisen dieser Anlagen für diesen Zweck Lamellenrohr-Wärme - Überträger eingesetzt. Allerdings ist die Effizienz einer solchen Wärmepumpe geringer, weil die Wärmequelle viel stärkeren saisonal bedingten Temperaturschwankungen unterliegt. Durch die Unterstützung dieser primären Wärmequelle durch eine sekundäre Wärme- quelle lassen sich Zugewinne bei der Verdampferleistung und eine geringere Frostbildung am Verdampfer einer Außenluftwärmepumpe realisieren. Hierzu wurden beispielsweise Kombiverdampfersysteme entwickelt (siehe WO 2004/094921 Al) . In all solchen genannten Systemen kann das erfindungsgemäße Fluidverteilungse- lement als Bauteil eingesetzt werden: Wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben, bietet dies den Vorteil, dass, beispielsweise beim Kombiverdampfer, Anordnungen konzentrisch ineinander eingeführter Rohre, bei denen die Geometrie Zuleitungen mit Durchdringun- gen aufweist, vermieden werden können. Solche Zuleitungen mit Durchdringungen sind im Stand der Technik notwendig, wenn Fluide in direktem thermischen Kontakt zueinander stehen sollen. Hierzu sind aus dem Stand der Technik die beiden folgenden Realisierungs- möglichkeiten bekannt:
1. Zwei Rohre unterschiedlichen Durchmessers werden ineinander angeordnet und das Volumen des Ringspalts und das des Innenrohrs werden mit Sand verpresst . In diesem Zustand lässt sich eine typische mäanderförmige Rohranordnung (Rohrregister im Lamellenkörper) realisieren. Dieses Verfahren ist technisch sehr aufwendig und nicht voll automatisierbar.
2. Das Außenrohr wird bereits vorgeformt mit Lamellen bezogen. Das Rohrregister ist dann bereits in dem Lamellenkörper angeordnet . In dieses Rohrregister wird nun das Innenrohr eingebracht, wobei dieses das Rohrregister im Bereich der
Rohrkrümmer außerhalb des Lamellenkörpers durchdringt. Hierdurch ergeben sich insbesondere Problemstellen bei einer automatisierten Fertigung aufgrund der komplexen Geometrie der durch- drungenen Bereiche der Rohrwandung in den
Rohrkrümmern .
Ausgehend vom Stand der Technik ist es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fluidverteilung- selement (bzw. eine Anordnung von Fluidverteilungse- lementen) zur Verfügung zu stellen, mit welchem auf konstruktiv einfache und preisgünstige Art und Weise sowie auf über eine lange Lebensdauer hinweg gesehen zuverlässige Art und Weise eine Fluidverteilung innerhalb einer fluidführenden Vorrichtung, insbesonde- re innerhalb eines Wärmetauschers oder innerhalb einer Vorrichtung zum Austausch von Stoffen zwischen Fluidströmen, realisiert werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es darüberhinaus, entsprechende Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stel- len.
Die vorliegende Erfindung wird durch ein Fluidvertei- lungselement nach Anspruch 1 sowie durch eine Anordnung von solchen Fluidverteilungselementen nach An- spruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Fluidverteilungselemente bzw. Anordnungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäße Verfahren lassen sich den Ansprüchen 17 bis 19 entnehmen. Erfindungsgemäße Ver- Wendungen werden durch Anspruch 20 beschrieben.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Fluidvertei- lungselement (sowie eine entsprechende Anordnung) zunächst allgemein beschrieben. Hieran schließen sich konkrete Ausführungsbeispiele an. Die einzelnen konkreten Konstruktionsmerkmale, wie sie sich sowohl der allgemeinen Beschreibung, wie auch den sich anschließenden speziellen Ausführungsbeispielen entnehmen lassen, können hierbei im Rahmen der vorliegenden Er- findung selbstverständlich durch den Fachmann mittels seiner Fachkenntnisse auch konstruktiv abgewandelt werden bzw. in einer beliebigen anderen, nicht gezeigten Kombination eingesetzt werden, ohne hierdurch den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, welcher allein durch die Patentansprüche gegeben ist, zu verlassen. Erfindungsgemäß wird ein Fluidverteilungselement bzw. eine Fluidverteilungseinrichtung/Fluidsammeleinrich- tung, insbesondere aus Metall oder Kunststoff, zur Verfügung gestellt, welche (s) sich insbesondere zum Anschluss an ineinander verschachtelte oder sich ü- berlagernde mehrkanalartige Leitungen (Mehrfachkanal - röhre) eignet. Der Zweck von solchen Mehrfachkanal - röhren besteht darin, in einer platzsparenden Bauwei- se ein oder mehrere unterschiedliche Fluide in getrennter Weise unabhängig voneinander zu führen und die Möglichkeit der kontrollierten Wärmeübertragung bzw. der kontrollierten StoffÜbertragung zu nutzen. Hierbei bieten beispielsweise Mehrfachkanal -Rohr- Wärmeüberträger den Vorteil, dass sie in einem reduzierten Raum den Wärmeaustausch zwischen verschiedenen Wärmeträgermedien (beispielsweise aus zwei unterschiedlichen Wärmequellen mit unterschiedlichem Temperaturniveau und mit unterschiedlicher Wärmeträger- Zusammensetzung und einer Wärmesenke) ermöglichen.
Mehrfachkanalrohre bieten u.a. den Vorteil, dass sie in einem reduzierten Raum beispielsweise mittels des Diffusions-, des Osmose- oder des Siebprinzips den kontrollierten Stoffübergang zwischen mehr als zwei Fluiden ermöglichen. Die vorliegende Erfindung stellt ein Fluidverteilungselement bzw. ein Verteilerverbindungsstück zur Verfügung, dessen Zweck das Verbinden von einerseits Einrohr- Zuleitungen mit andererseits einem Mehrfachkanalrohr ist, ohne dass sich die Kanä- Ie durchdringen müssen. Der erfindungsgemäße Ansatz besteht darin, dass die einzelnen Zuleitungskanäle sich in Teilkanäle öffnen und sich diese Teilkanäle kreuzen und überlappen, so dass eine Kontaktfläche zwecks Wärme- und/oder Stoffaustausch entsteht. Das Fluidverteilungselement bzw. Verbindungsstück kann vorteilhafterweise aus Metall oder Kunststoff und mit unterschiedlichen kostengünstigen Verfahren (beispielsweise Pressschweißen, Kleben und/oder Löten) hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement hat einen sehr geringen Raumbedarf und vereinfacht die verkettete Anbindung von Mehrkanalrohren zum Zweck des Aufbaus eines kompakten Aggregats zur Wärmeübertragung. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Fluidver- teilungselement auf konstruktiv einfache Art und Weise so herstellbar, ohne dass wie beim Stand der Technik an den Durchdringungsstellen eine erhöhte Gefahr für Leckage besteht. Um mögliche Druckverluste zusätzlich zu verhindern, kann der Aufbau der fluidfüh- renden Vorrichtung mittels der Fluidverteilungsele- mente vorteilhafterweise so erfolgen, dass bionische Ansätze bei der Trasse des Kanals verfolgt werden.
Wie nachfolgend anhand der speziellen Ausführungsbei- spiele noch ausführlich dargestellt, weist das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement mehrere übereinander gestapelt angeordnete Einzellagen auf (beispielsweise flache Metalllagen oder Kunststofflagen) , welche jeweils mit Teilen ihrer Oberflächen miteinan- der verbunden werden. Zwischen solchen Verbindungsbereichen werden (beispielsweise durch Aufblähen von Teilbereichen der Oberflächen, welche mit einem Trennmittel versehen wurden oder auch durch Vorformung) senkrecht zur Lagenebene Auswölbungen bzw. Er- hebungen realisiert, welche dann Zwischenräume zwischen den einzelnen Lagen ausbilden, mittels derer Fluidführungskanäle realisiert werden. Vorteilhafterweise handelt es sich um eine Stapelanordnung aus drei, beispielsweise druckgepressten Materiallagen, besonders vorteilhaft (siehe auch nachfolgendes Ausführungsbeispiel) werden vier Materiallagen verwen- det.
Hierbei werden, wie bereits erwähnt, entlang bestimmter Pfade auf den Trennflächen zwischen zwei Einzel - lagen, beispielsweise durch das Anbringen eines
Trennmittels, diese Areale nicht gefügt, sondern über ein Druckfluid ausgeweitet (dies kann mit Hilfe des bekannten Roll-Bond-Verfahrens zur Kanalbildung geschehen, vgl. DE 30 03 137 Al) . Hierdurch entstehen Kanäle zwischen den verschiedenen Lagen, welche so geführt sind, dass sie in den Randbereichen des Körpers auf der einen Stirnseite separate Anschlüsse für Ein-Rohr-Zuleitungen bilden, sich im Verlauf des Körpers annähern, bis sie sich kreuzen und überdecken, so dass ineinander verschachtelte oder sich überlagernde Kanäle entstehen, an die dann auf der anderen Stirnseite des Körpers ein Mehrfachkanalrohr angeschlossen werden kann.
Neben der kostengünstigen Herstellung mit Hilfe des beschriebenen Roll-Bond-Verfahrens mit Metallblechen kann ein solches erfindungsgemäßes Fluidverteilungse- lement auch mittels Verkleben von vorgeformten Kunststoff- oder Metallteilen, in welchen Halbkanäle be- reits vorgeformt sind, kostengünstig und vollautomatisiert hergestellt werden.
Ein erfindungsgemäßes Fluidverteilungselement ist somit im einfachsten Fall eine Struktur mit im wesent- liehen kreisförmigen oder halbkreisförmigen Strömungsquerschnitten (Rohren) , die in flache Körper (die Einzellagen) vorgeprägt werden welche bei dieser Variante mit anderen flachen Körpern geklebt oder gelötet werden. In den Randbereichen bzw. an den Stirn- Seiten dieser flachen Körper verlaufen die Anschlussrohrstücke, die mit den Zuleitungen schlüssig verbun- den werden. Im Bereich des Anschlusses der Einzelrohrleitungen überlagern sich die Kanäle in den bzw. zwischen den einzelnen Schichten nicht.
Für das vorbeschriebene Roll-Bond-Verfahren (bzw. das autogene Walzschweißen) werden Einzellagen aus Metall verwendet. Es wird ein geeignetes Trennmittel an den Stellen der zu bildenden Kanäle aufgetragen und die Bleche werden durch Walzen miteinander kalt ver- schweißt. Das Trennmittel lässt nicht verfügte Bereiche bestehen, welche mit einem Fluid, insbesondere Luft, druckbeaufschlagt zu Rohren aufgeweitet werden können. Für die Reihenfolge der Expansion der nicht verfügten Bereiche gibt es erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten: Beispielsweise wird zuerst der Raum zwischen den inneren, mittig liegenden Einzelschichten bzw. Einzellagen aufgeweitet, danach der Raum zwischen weiter außen liegenden Einzellagen. Um die Kanalstruktur bereits aufgeblähter Kanäle zu erhal- ten, ist es möglich, diese unter Druck zu belassen, wenn weitere Kanäle aufgebläht werden. Leicht lassen sich so die Einzellagen des Fluidverteilungselements bzw. Verteilerverbindungsstückes miteinander verbinden und anschließend einzelne Fluidverteilungselemen- te bzw. Verteilerverbindungsstücke senkrecht zur Lagenebene aufstapeln und an Zuleitungen anschließen, so dass ein Stack (Anordnung) aus verfügten, aufgeschichteten und mit Fluidführungskanälen versehenen Fluidverteilungselementen entsteht. Die Bauform einer solchen Anordnung von erfindungsgemäßen Fluidverteilungselementen kann dann ähnlich wie bei einem Lamel- lenwärmeüberträger ausgebildet sein, bei dem die Rohre mit den Lamellen einen geschlossenen Körper bilden. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß eine Anord- nung von Fluidverteilungselementen bzw. ein mehrzügiges Fluidführungsaggregat unter Nutzung mehrerer Flu- ide gebildet werden, wobei zwischen den einzelnen (aus Einzellagen beschichteten) Fluidverteilungsele- raenten bzw. um die im Stapel beabstandet voneinander angeordneten einzelnen Fluidverteilungselementen, die nun als Lamellen dienen, ein beispielsweise gasförmiges Fluid strömen kann. Zwischen benachbarten einzelnen Fluidverteilungselementen bzw. Plattenkörpern können dabei Abstandshalter angeordnet werden, die so gewählt sein können, dass ausreichend Fluid zwischen einzelnen Fluidverteilungselementen hindurchströmen bzw. vorbeiströmen kann. Hierbei können auf den äußeren Oberflächen der erfindungsgemäßen Fluidvertei- lungselemente Oberflächenstrukturen, wie Grate oder Rippen, aufgebracht sein, welche eine turbulenzstei- gernde Wirkung aufweisen. Dies führt zu einer verbesserten Wärmeübertragung zwischen einem in einem erfindungsgemäßen Fluidverteilungselement strömenden Fluid und dem zwischen diesen und einem benachbarten Fluidverteilungselement hindurchströmenden Fluid.
Die vorbeschriebene Art der Herstellung für die einzelnen Fluidverteilungselemente bzw. das gesamte, die Anordnung von Fluidverteilungselementen aufweisende Fluidführungsaggregat bringt neben dem Vorteil, dass keine Löt- oder Schweißarbeiten notwendig sind, auch den Vorteil mit sich, dass sie bzw. es mit denselben konventionellen kostengünstigen Metallen oder Kunststoffen, wie die anzuschließenden Mehrfachkanalrohre selbst erzeugt werden können bzw. kann. Die Anschlüs- se auf der Stirnseite der Eizelrohr-Zuleitungen werden vorteilhafterweise mit kreisförmigem Querschnitt geformt und mit standardisierter Innenweite gewählt, so dass ein Anschluss mit konventionellen Leitungen und Überwurfstücken problemlos erfolgen kann. Der Querschnitt der Kanäle kann entlang der Strecke konstant bleiben, so dass Druck oder Durchfluss konstant bleiben, oder variiert werden, so dass physikalische Phänomene, wie z.B. das Verdampfen oder die Verdichtung gezielt begünstigt werden können. Das erfindungsgemäße Verteilerverbindungsstück bzw. Fluidver- teilungselement ist somit durch einen einfachen Aufbau und eine einfache Herstellung sowie durch geringe Materialkosten gekennzeichnet. Die Form der Platten kann (in der Lagenebene gesehen) beliebig sein, beispielsweise in Rechteckform oder auch in Polygonform.
Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße FIu- idverteilungselement in einem Kombinationsverdampfer eingesetzt werden: Hierbei wird dann der gesamte Kombiverdampfer nicht konventionell als Lamellenrohr- Wärmeüberträger aus Aluminiumlamellen und Rohrregistern aus Kupfer gefertigt, sondern es wird ein mehrlagiger Körper aus mindestens vier Einzellagen realisiert (beispielsweise mit dem vorbeschriebenen RoIl- Bond-Verfahren) . Je nach Herstellungsverfahren (Lö- ten, Roll-Bonden bzw. Walzen, Schweißen oder Kleben) können mit Hilfe von Trennmitteln oder Aussparungen bestimmte Bereiche in den Zwischenschichten bzw. zwischen den Einzellagen von einer fügenden Verbindungen ausgenommen bleiben, die sich nach der Verfügung der anderen Bereiche aufblähen lassen oder die beim Verfügen bereits vorgeprägt sind und somit Bereiche zwischen den einzelnen Lagen für die Durchströmung von Fluiden (also Kanäle) bilden. Ausnahme ist hier die Herstellung durch Extrudieren, wobei sich Strukturen ohne Verzweigungen und Rückläufe aus einem Stück fertigen lassen. Bei den anderen Herstellungsverfahren können die durchströmten Bereiche in den Zwischenschichten auch komplexere Strukturen, wie Verzweigungen und Rückläufe, beinhalten.
Wie bereits vorbeschrieben, wird auch beim Einsatz des erfindungsgemäßen Fluidverteilungselements im Kombiverdampfer der Aufbau so vereinfacht, dass Zuleitungen nicht mehr komplexe Formen mit Durchdringungen sind, sondern dass das Problem der Durchdrin- gung auf den mehrlagigen Körper verlagert wird. Auf der Seite des mehrlagigen Körpers handelt es sich bei den durchströmten Körpern dann um rohrartige Kanäle bzw. um kanalartige Rohre. Die mehrschichtigen Platten werden so ausgeformt, dass eine dem Kombiverdamp- fer analoge Funktionalität erreicht wird, was man erreicht, indem ein Körper mit vorteilhafterweise vier Schichten an Platten beispielsweise in der Roll-Bond- Technik miteinander kalt verschweißt wird. Hierdurch entstehen insgesamt drei Zwischenschichten bzw. Be- reiche zwischen zwei benachbarten Einzellagen, welche entweder durch Trennmittel oder durch die Verwendung von vorgeprägten Strukturen für die Fluidführung zur Verfügung stehen. Die einzelnen Lagen können jedoch auch verlötet oder verklebt werden, wobei dann Kanal- führungen ausgesparte Bereiche darstellen. Die obere und die untere Schicht dieses mehrlagigen Körpers können dann für die Herstellung eines sich in den Strömungsfäden überlagernden Kanalsystems verwendet werden. Diese äußeren Kanalsysteme können hierbei noch durch zwei weitere Platten voneinander getrennt werden, was notwendig sein kann, da während der späteren Fortführung dieser Kanäle der Kanal in der mittleren Zwischenschicht in die äußeren Kanäle seitlich eindringt. Dieser Vorgang des seitlichen Ein- dringens entspricht der Durchdringung bei der bisherigen Herstellung von Zuleitungen oder Verteilerleitungen.
Nach dem gleichen Prinzip wie vorbeschrieben können auch Y- förmige Verzweigungen hergestellt werden. Ein solches Y-förmiges Verzweigungsstück, welches in Korn- bination mit einem erfindungsgemäßen Fluidverteilung- selement eingesetzt werden kann bzw. an dieses angeschlossen werden kann, findet Anwendung, wenn beispielsweise ein Mehrkanalrohr in zwei parallele Mehr- kanalrohre aufgeteilt werden muss (beispielsweise zwecks der Druckabfallreduzierung bei gleicher Übertragungsfläche in Kombiverdampfern) . Um ein solches Y- förmiges Element herzustellen, kann beispielsweise ein Trennmedium auf den Lagenebenen gemäß der Form und Anordnung der Verzweigung aufgetragen werden. Wie bei dem erfindungsgemäßen Verbindungsstück können dann die beispielsweise vier Einzellagen walzenge- presst und die Kanäle anschließend aufgebläht werden.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verteilerverbindungsstück aus Metall oder Kunststoff für ineinander verschachtelte bzw. überlagerte mehrkanalar- tige Fluidführungsapparate zur Verfügung, welches im Wesentlichen aus separaten Zuleitungen auf der einen Seite (erste Stirnseite) und aus ineinander verschachtelten Kanälen auf der anderen Seite (zweite, der ersten Stirnseite gegenüberliegende Stirnseite) besteht, wobei sich die Kanäle nicht durchdringen, sondern sich in separate Teilkanäle (schließend an das Mehrkanalrohr) öffnen, wobei sich diese Teilkanäle kreuzen und zum Teil oder komplett überlagern, so dass eine Kontaktfläche für Wärme- oder Stofftrans- port über eine zwischenliegende Kanalwand entsteht. Hierbei kann die Zu- oder Abfuhr der Fluide zu bzw. aus dem Wärmeüberträger in getrennten, nicht überlagerten Kanälen erfolgen, damit die Zuleitung auf einer Seite mit konventionellen Einrohrleitungen angeschlossen werden kann. Das erfindungsgemäße Element kann durch Roll -Bonding bzw. Pressschweißen aus meh- reren Einzellagen (vorteilhafterweise mindestens drei oder vier Einzellagen) hergestellt werden. Die kanal- artigen Strukturen können durch Aufblähen erzeugt werden. Die kanalartigen Strukturen können alternativ jedoch auch durch vorgeprägte Kanalstrukturen in den einzelnen Lagen zur Verfügung gestellt werden. Die einzelnen Lagen können auch gegossen werden oder durch Kleben miteinander verbunden werden. Mehrere erfindungsgemäße Fluidverteilungselemente lassen sich, bevorzugt senkrecht zur Lagenebene übereinander und beabstandet zueinander aufstapeln, wodurch ein Wärmeüberträger mit mehreren Mehrfachkanalrohren bzw. mehreren Zügen innerhalb des Fluidführungsaggregats entsteht. Zwischen jedem einzelnen Fluidverteilungse- lement eines solchen Fluidführungsaggregats kann dann ein weiteres Fluid durch entsprechende fluidführende Strukturen fließen. Bei der Festlegung des Kanalwegs der einzelnen Kanäle im Fluidführungsaggregat können dann bionische Ansätze (beispielsweise Harfenform) zwecks Druckverlustminderung realisiert werden. Mit den beschriebenen Herstellungsverfahren lassen sich auch Rohrverzweigungen (z.B. Y- förmige Verzweigungen) realisieren. Im Falle eines Phasenwechsels können die Querschnitte von ineinander geführten Kanälen zum Zweck eines konstanten Volumenstroms aneinander ange- passt werden.
Nachfolgend wird nun die vorliegende Erfindung anhand einzelner Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 ein erstes erfindungsgemäßes Fluidvertei- lungselement in Aufsicht auf die Lagenebene L (Figur Ia) und in Schnittansicht senkrecht zur Lagenebene L (Figur Ib) . Figur 2 eine isometrische Ansicht des in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Fluidver- teilungselements .
Figur 3 ein zweites erfindungsgemäßes Fluidver- teilungselement , welches analog zu dem in Figur 1 gezeigten aufgebaut ist, jedoch einen verzweigten Innenkanal ausbildet.
Figur 4 eine Anordnung von mehreren übereinander gestapelten erfindungsgemäßen Fluidver- teilungselementen .
Figur 5 ein Y- förmiges Fluidverteilungsstück, welches an ein erfindungsgemäßes Fluid- verteilungselement angeschlossen werden kann.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidverteilungselements . Figur Ia zeigt eine Aufsicht auf die Lagenebene L des Fluidverteilungselements, Figur Ib zeigt verschiedene Schnittansichten senkrecht zur Lagenebene und im Wesentlichen senkrecht zur Kanallängsrichtung K (vgl. Figur 2) . Die Kanallängsachsrichtung ist hierbei diejenige Richtung in der Lagenebene L, welche im Wesentlichen der Strömungsrichtung des Fluids durch den Innenkanal I bzw. den Außenkanal A entspricht.
Das Fluidverteilungselement besteht aus vier einzelnen Lagen bzw. Einzellagen 1 bis 4, welche jeweils aus flächigen Metallkörpern, hier Zinkblechen oder Alublechen, bestehen. Die einzelnen Alublechlagen o- der Zinkblechlagen 1 bis 4 sind senkrecht zur Lagenebene L übereinander gestapelt. Teile der Oberflächen bzw. der Oberseiten und/oder Unterseiten der einzel- nen Lagen 1 bis 4 sind jeweils durch das vorbeschriebene Roll -Bonding-Verfahren bzw. Walzenpressen mit Teilen der gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Einzellagen druckdicht verbunden. Zwischen diesen verbundenen Teilflächenbereichen zweier Lagen sind jeweils, wie nachfolgend noch näher beschrieben, nicht verbundene Bereiche ausgebildet, in welchen durch Aufwölbung einer oder beider der benachbarten Einzellagen Hohlräume entstehen, welche dann als FIu- idführungskanäle (Innenkanal I und Außenkanäle A, ASp, siehe nachfolgend) ausgebildet sind.
Wie Figur 1 zeigt, ist in der obersten Einzellage 1 eine erste in Richtung senkrecht zur Lagenebene L nach oben (vgl. Figur Ib) ausgewölbte Kanalstruktur IS ausgeformt. In der benachbart zur obersten Lage 1 angeordneten ersten Zwischenlage (obere Zwischenlage 2) ist eine weitere, senkrecht zur Lagenebene L nach oben ausgewölbte Kanalstruktur, die zweite Kanal- struktur 2S ausgeformt. In Richtung der Kanallängsrichtung K gesehen (in Figur Ia die Richtung von unten nach oben, vgl. Figur 2) sind nun die beiden Kanalstrukturen IS und 2S in unterschiedlichen Bereichen der Einzellagen, wie nachfolgend noch näher be- schrieben, so ausgebildet, dass sich zunächst zwei separat verlaufende Kanäle, der Innenkanal I und der Außenkanal A, ausbilden, welche sich in Kanallängsrichtung K gesehen zunehmend annähern, schließlich kreuzen und teilweise überlappen und schließlich im wesentlichen parallel zueinander und vollständig ü- bereinander überlappend zueinander verlaufen.
Figur Ia links unten zeigt hierzu den Anschlussbereich AB, an dessen außenseitiger Stirnseite (die in Figur Ia unten gezeigte Seite) der Innenkanal I und der Außenkanal A vollständig separat zueinander und seitlich versetzt zueinander verlaufen, so dass an dieser Stirnseite zwei getrennte Einzelrohre an den erfindungsgemäßen Fluidverteiler angeschlossen werden können. Wie die Schnittansicht A-A' (Figur Ib rechts unten) zeigt, ist an der außenseitigen Stirnseite des Anschlussbereichs AB die Kanalstruktur IS der obersten Lage 1 in Form von zwei seitlich versetzt zueinander gebildeten Auswölbungen ausgeformt. Im Bereich der einen Auswölbung (die in Figur Ib ganz unten links gezeigte Auswölbung) weist die darunterliegende Einzellage 2 ebenfalls eine Auswölbung (welche die Kanalstruktur 2S ausbildet) auf, welche so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie sich formschlüssig in die Auswölbung IS der ersten Lage 1 einschmiegt. Im Bereich des zweiten Auswölbungsteils der Kanal - Struktur IS (Figur Ib ganz unten rechts) weist die darunterliegende Einzellage 2 jedoch keine Auswölbung auf, sondern ist als ebene Fläche ausgebildet: Hierdurch wird zwischen den Einzellagen 1 und 2 ein im gezeigten Querschnitt trapezförmiger, sich nach oben verjüngender Hohlraum ausgebildet, welcher als erstes Außenkanalteilstück Al eines zum Fluidtransport ausgebildeten Außenkanals A ausgeformt ist.
Die angrenzend an die zweite Einzellage 2 und unterhalb derselben angeordnete dritte Einzellage 3 ist nun in Bezug auf die Lagenebene L gesehen spiegelsymmetrisch zur zweiten Einzellage 2 ausgeformt. Die vierte Einzellage, welche angrenzend an diese dritte Einzellage 3 und unterhalb derselben angeordnet ist, ist spiegelsymmetrisch (in Bezug auf die Lagenebene L gesehen) zur obersten Einzellage 1 ausgeformt. Aufgrund dieser spiegelsymmetrischen Ausformung (und einer entsprechenden spiegelsymmetrischen Anordnung) entsteht im Anschlussbereich AB durch die ausgewölbte Kanalstruktur 2S der zweiten Einzellage 2 und durch ihr Ebenbild in der dritten Einzellage 3 ein im Querschnitt annähern doppeltrapezförmiger Hohlraum zwischen der zweiten Einzellage 2 und der dritten Einzellage 3, welcher als Innenkanal I (im Bereich AB als erstes Innenkanalteilstück II) ebenfalls zur FIu- idführung ausgebildet ist. Aufgrund der vorbeschriebenen symmetrischen Ausgestaltung ergibt sich darü- berhinaus in Bezug auf die Lagenebene L gesehen gegenüberliegend des ersten Außenkanalteilstücks Al des Außenkanals A zwischen der vierten Lage und der dritten Lage ein ebenfalls im Querschnitt annähern trapezförmiger Hohlraum, welcher als weiterer Außenkanal ASP (SP steht hierbei für spiegelsymmetrisch) ausgebildet ist.
Wie nun die weiteren Querschnitte B-B' und C-C , welche beabstandet vom Querschnitt A-A' in Kanallängsrichtung K gesehen aufgenommen wurden, zeigen, verringert sich in Kanallängsrichtung K gesehen der Ab- stand der Kanalmitten des ersten Innenkanalteilstücks Il und des ersten Außenkanalteilstücks Al des Innenkanals I bzw. des Außenkanals A sukzessive, so dass sich die beiden Kanäle I und A (bzw. ASp) sukzessive annähern, bis sie in dem sich an den Anschlussbereich AB in Kanallängsrichtung K anschließenden Kreuzungsbereich KB beginnen, sich zu kreuzen.
Im Kreuzungsbereich KB sind nun die erste Kanalstruktur IS der obersten Lage und die zweite Kanalstruktur 2S der oberen Mittellage 2 so ausgebildet (dies gilt ebenso für die ihnen spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden dritten Kanalstrukturen 3S und 4S der unteren Mittellage 3 und der unteren Lage 4) , dass sich der Überlappungsbereich zwischen der ersten Kanalstruktur IS und der zweiten Kanalstruktur 2S zunehmend vergrößert, und zwar solange, bis (aufgrund der größeren Breite der Kanalstruktur IS im Vergleich zur Kanalstruktur 2S; die Breite ist hierbei die Ausdehnung senkrecht zur Richtung K in der Lagenebene L) die erste Kanalstruktur IS die zweite Kanalstruktur 2S vollständig überlappt. Im Kreuzungsbereich KB schiebt sich somit in Kanallängsachsrichtung K nach oben (vgl. Figur Ia) gesehen die erste Kanalstruktur IS sukzessive über die zweite Kanalstruktur 2S, so dass sich sukzessive übereinanderschiebende zweite Kanal - teilstücke (Teilstück A2 des Außenkanals A und Teilstück 12 des Innenkanals) ausbilden. Am oberen Rand des Kreuzungsbereichs KB überdeckt die erste Kanal - struktur IS die zweite Kanalstruktur 2S vollständig. Einen Schnitt im Bereich einer noch teilweisen Über- lappung zeigt die Schnittansicht D-D' .
Am oberen Ende des Kreuzungsbereichs KB schließt sich dann der Überlappungsbereich ÜB an, in dem dritte Kanalteilstücke (drittes Innenkanalteilstück 13 und drittes Außenkanalteilstück A3) so ausgebildet sind, dass der Innenkanal I bzw. die zweite Kanalstruktur 2S vollständig vom Außenkanal A bzw. von der ersten Kanalstruktur IS überlappt wird bzw. überdeckt ist. Am oberen Rand des Überlappungsbereichs ÜB (obere Stirnseite des Fluidverteilungselements) überlappt die erste Kanalstruktur IS die zweite Kanalstruktur 2S beidseitig symmetrisch, so dass der Innenkanal I, 13 mittig unterhalb des Außenkanals A, A3 verläuft bzw. von diesem halbseitig umschlossen ist. Eben sol- ches gilt natürlich entsprechend für den symmetrisch dazu angeordneten weiteren Außenkanal ASp.
An der oberen Stirnseite weist das gezeigte Fluidver- teilungselement somit einen im wesentlichen konzen- trisch innerhalb zweier Außenkanäle A, ASP laufenden Innenkanal I auf, so dass auf einfache Art und Weise an dieser oberen Anschlussseite ein entsprechend ausgebildetes Mehrfachkanalrohr angeschlossen werden kann (vgl. auch Schnittansicht F-F') -
Wie dem Fachmann klar ist, lässt sich das gezeigte Ausführungsbeispiel eines Fluidverteilungselements auf vielgestaltige Art und Weise im Rahmen der vorliegenden Erfindung variieren: So kann im Bereich der oberen Anschlussseite statt der Ausbildung eines An- Schlussstücks für ein Mehrfachkanalrohr das Fluidver- teilungselement integriert mit einem solchen Mehrkanalrohr ausgebildet sein bzw. weitergeführt werden. Verschiedendste Fluidführungsstrukturen können zusätzlich in das gezeigte Fluidverteilungselement in- tegriert werden, so z.B. ein Y-förmiges Verzweigungselement (vgl. auch Figur 5) , bei dem sich der konzentrisch innerhalb der beiden Außenkanäle A, AΞp geführte Innenkanal I samt der ihn umgebenden Außenkanäle in zwei separate Stränge verzweigt.
Ebenso ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Fluidverteilungselement aus lediglich drei Einzellagen 1 bis 3 auszugestalten, so dass sich lediglich ein Außenkanal A und ein Innenkanal I ergeben (Wegfall des zweiten Außenkanals ASP) . Die weiteren Lagenelemente 3 und 4 müssen auch nicht symmetrisch zu den Lagenelementen 1 und 2 ausgeformt sein, sondern können auch als ebene Flachplatten ausgeführt sein. In diesem Fall ergibt sich dann lediglich ein hier im Bei- spiel einfach trapezförmiger (es sind im allgemeinen jedoch auch andere Formen möglich) Innenkanal I und ein Außenkanal A.
Alternativ zur Ausbildung aus mehreren ursprünglich getrennten Elementen können die Einzellagen (beispielsweise durch ein Extrudierverfahren) auch gleich einstückig ausgebildet sein. Dies muss nicht alle Einzellagen betreffen, sondern kann auch nur einzelne der gezeigten Einzellagen betreffen (so könnten beispielsweise unter Verzicht auf die Einzellage 4 die beiden Einzellagen 2 und 3 als einstückiger, extru- dierter Formkörper hergestellt sein, welchem eine weitere Lage (oberste Lage 1) überlagert wird) .
Im gezeigten Beispiel bildet somit die Unterseite der obersten Lage 1 sowie die Oberseite der oberen Mittellage 2 die Wandung des Außenkanals A, die Unterseite des Lagenelementes 2 sowie die Oberseite des Lagenelementes 3 die Außenwandung des Innenkanals I sowie die Unterseite des Lagenelementes 3 sowie die Oberseite des Lagenelementes 4 die Wandung des unteren Außenkanals ASp.
Figur 2 zeigt eine isometrische Ansicht des in Figur 1 dargestellten Fluidverteilungselementes . Im unten- seitig gezeigtem vorderen Schnitt sind deutlich die beiden getrennten Außenkanäle A und ASP (halbkreisförmig) sowie der Innenkanal I (kreisförmig) zu erkennen .
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fluidverteilungselement (hier nur die Aufsicht auf die Lagenebene L gezeigt) . Dieses ist grundsätzlich ebenso aufgebaut wie das in Figur 1 gezeigte Lagenelement, so dass hier nur die Un- terschiede beschrieben werden. Im in Figur 3 gezeigten Beispiel sind die beiden Kanalstrukturen IS und 2S so ausgebildet, dass im Anschlussbereich AB und im Kreuzungsbereich KB der Innenkanal I sich in zwei separate Innenkanalteilstücke auftrennt: Im Anschluss- bereich AB werden somit zwei separate, versetzt zueinander und versetzt zum Außenkanal A, Al ausgebil- dete erste Innenkanalteilstücke IIa und IIb ausgebildet, welche an der außenseitigen Stirnseite den An- schluss von zwei separaten Einzelrohr-Zufuhrleitungen für den Innenkanal I erlauben. Die beiden separaten Innenkanalteilstücke kreuzen sich im Kreuzungsbereich KB somit beiderseits des Außenkanals A und unterhalb desselben in diesen ein, was durch eine entsprechende Konstruktion, wie sie bereits zu Figur 1 beschrieben worden ist, realisiert werden kann. Wie in Figur 1 gezeigtem Fall verlaufen im Überlappungsbereich ÜB dann der Innenkanal I, 13 und der Außenkanal A, A3 übereinander überlappend.
Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung aus mehreren (hier drei) Fluidverteilungselementen Fl bis F3. Die drei Fluidverteilungselemente Fl bis F3 sind hierbei senkrecht zur Lagenebene bzw. in Stapelrichtung S beabstandet voneinander und übereinander angeordnet. Die Lagenebenen L der einzelnen Fluidvertei- lungselemente verlaufen hierbei parallel zueinander. Die einzelnen Fluidverteilungselemente werden durch Abstandshalter Abs voneinander beabstandet gehalten. Vorderseitig in Figur 4 gezeigt ist die Anschlussseite für die Einzelrohr-Zuleitungen für die Fluidver- teilungselemente . Die einzelnen Rohrzuleitungen sind hier so realisiert, dass von einer ersten, in Stapelrichtung S angeordneten Anschlussleitung 3 auf Höhe der einzelnen Fluidverteilungselemente jeweils Einzelrohrkanäle abzweigen, welche dann jeweils mit ei- nem Innenkanal I eines Fluidverteilungselementes verbunden sind. Parallel zur ersten Anschlussleitung 3 und seitlich versetzt davon ist ebenfalls in Stapelrichtung S eine zweite Anschlussleitung 4 angeordnet, aus welcher ebenfalls auf Höhe der einzelnen Fluid- Verteilungselemente Einzelrohrkanäle abzweigen, welche dann jeweils mit den einzelnen Einzelrohran- Schlüssen der Außenkanäle A der Fluidverteilungsele- mente verbunden sind.
Die gezeigte Anordnung ist hier aufgrund des durch die Abstandshalter Abs realisierten Abstandes der einzelnen Fluidverteilungselemente Fl bis F3 so realisiert, dass zwischen zwei benachbarten Fluidvertei- lungselementen ein Volumen entsteht, welches ebenfalls durch ein Fluid (drittes Fluid außerhalb der Innenkanäle I und der Außenkanäle A) durchströmt werden kann. Um hier eine optimale Wärmeübertragung zwischen diesem dritten Fluid und dem durch die Innen- und die Außenkanäle durchströmenden Fluiden zu gewährleisten, ist die äußere Oberfläche (Oberseite der Einzellagen 1 und Unterseite der Einzellagen 4) mit einer Vielzahl von einzelnen, parallel zueinander und versetzt zueinander verlaufenden Rippenstrukturen 5 versehen. Diese Rippenstrukturen sind sowohl seitlich neben den KanalStrukturen IS bzw. 4S, als auch außen- seitig auf diesen angeordnet und sorgen für eine Ver- wirbelung des durch die Zwischenräume zwischen den Fluidverteilungselementen hindurch strömenden dritten Fluids, wodurch der Wärmeaustausch optimiert wird.
Figur 5 skizziert schließlich ein aus den Einzellagen 1 bis 4 beispielsweise durch Rollbonding hergestelltes Y-Verzweigungsstück, welches in Kombination mit einem erfindungsgemäßen Fluidverteilungselement eingesetzt werden kann, um den Fluidstrom des Innenka- nals I und des Außenkanals A jeweils in zwei separate Fluidströme aufzuspalten (das gezeigte Y- Verzweigungsstück kann beispielsweise an der oberen Stirnseite des Überlappungsbereiches ÜB des in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Fluidverteilungselemen- tes, siehe dort Schnittansicht F-F') angedockt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Fluidverteilungselement für eine fluidführende Vorrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher oder eine Vorrichtung zum Austausch von Stoffen zwischen Fluidströmen, aufweisend mehrere übereinander gestapelt angeordnete Einzellagen, wobei zumindest ein Teilbe- reich der Oberfläche jeder der mehreren Einzellagen angrenzend an zumindest einen Teilbereich der Oberfläche einer anderen Einzellage der mehreren Einzellagen angeordnet ist und wobei mindestens in einer ersten Einzellage (1) der meh- reren Einzellagen eine erste, senkrecht zur Lagenebene (L) ausgewölbte Kanalstruktur (IS) und in einer zweiten, zur ersten Einzellage benachbarten Einzellage (2) der mehreren Einzellagen eine zweite, senkrecht zur Lagenebene ausgewölb- te Kanalstruktur (2S) ausgebildet ist, und wobei die beiden Kanalstrukturen (IS, 2S) in Kanallängsrichtung (K) gesehen
• zunächst in einem Anschlussbereich (A-A' , B- B', C-C, AB) zwei in der Lagenebene seitlich versetzt zueinander und beabstandet voneinander separat verlaufende erste Kanalteilstücke (erstes Innenkanalteilstück II, erstes Außen- kanalteilstück Al) eines zum Fluidtransport ausgebildeten Innenkanals (I) und eines zum Fluidtransport ausgebildeten Außenkanals (A) ausformen,
• anschließend in einem sich an den Anschlussbereich anschließenden Kreuzungsbereich (D- D' , KB) zwei sich in der Lagenebene kreuzende und zunehmend übereinander schiebende zweite, mit den ersten Kanalteilstücken verbundene Kanalteilstücke (zweites Innenkanalteilstück 12, zweites Außenkanalteilstück A2) des In- nenkanals (I) und des Außenkanals (A) ausformen und
• schließlich in einem sich an den Kreuzungsbereich anschließenden Überlappungsbereich (E- E' , F-F' , ÜB) zwei in der Lagenebene im we- sentlichen parallel zueinander verlaufende dritte, mit den zweiten Kanalteilstücken verbundene Kanalteilstücke (drittes Innenkanalteilstück 13, drittes Außenkanalteilstück A3) des Innenkanals (I) und des Außenkanals (A) ausformen, wobei im Überlapppungsbereich das dritte Innenkanalteilstück (13) vom dritten Außenkanalteilstück (A3) überlappend überdeckt ist.
2. Fluidverteilungselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass in zumindest einem Teil des Anschlussbereichs die erste Kanalstruktur (IS) einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) und einen einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) umhüllenden Abschnitt ausbildet und/oder dass in zumindest einem Teil des Anschlussbereichs die zweite Kanalstruktur (2S) einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) ausbildet.
3. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass in zumindest einem Teil des Kreuzungsbereichs die erste Kanalstruktur (IS) einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) und einen einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) umhüllenden Abschnitt ausbildet und/oder
dass in zumindest einem Teil des Kreuzungsbereichs die zweite Kanalstruktur (2S) einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) und einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) ausbildet.
4. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass
in zumindest einem Teil des Überlappungsbereichs die erste Kanalstruktur (IS) einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) ausbildet und/oder
dass in zumindest einem Teil des Überlappungsbe- reichs die zweite Kanalstruktur (2S) einen Teil der Wandung des Innenkanals (I) und einen Teil der Wandung des Außenkanals (A) ausbildet.
5. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
mindestens drei, bevorzugt genau drei übereinander angeordnete Einzellagen: Die erste Einzellage (1) als oberste Lage, die zumindest teilweise daran angrenzend angeordnete zweite Einzellage (2) als mittlere Lage und eine auf der gegenüberliegenden Seite der obersten Lage zumindest teilweise angrenzend an die mittlere Lage als untere Lage, bevorzugt als unterste Lage ange- ordnete dritte Einzellage (3) , in welcher bevorzugt eine dritte, senkrecht zur Lagenebene aus- gewölbte Kanalstruktur (3S) ausgebildet ist.
6. Fluidverteilungselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass die dritte Einzellage (3) in Bezug auf eine Ebene parallel zur Lagenebene gesehen im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur zweiten Einzellage (2) ausgeformt und/oder angeordnet ist.
7. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens vier, bevorzugt genau vier Einzellagen: Die erste Einzellage (1) als oberste Lage, die zumindest teilweise daran angrenzend angeordnete zweite Einzellage (2) als erste mittlere Lage, eine auf der gegenüberliegenden Seite der obersten Lage zumindest teilweise angrenzend an die erste mittlere Lage als zweite mittlere Lage angeordnete dritte Einzellage (3) und eine auf der gegenüberliegenden Seite der ersten mittleren Lage (2) zumindest teilweise angrenzend an die zweite mittlere Lage (3) als untere Lage, bevorzugt als unterste Lage angeordnete vierte Einzellage (4), in welcher bevorzugt eine vierte, senkrecht zur Lagenebene ausgewölbte Kanal - Struktur (4S) ausgebildet ist.
8. Fluidverteilungselement nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet , dass
die vierte Einzellage (4) in Bezug auf eine Ebe- ne parallel zur Lagenebene gesehen im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur ersten Einzellage (1) ausgeformt und/oder angeordnet ist.
9. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kanalstrukturen (IS, 2S) im Anschlussbereich mehrere in der Lagenebene seitlich versetzt zueinander und zum ersten Außenkanalteilstück (Al) des Außenkanals (A) und beabstandet voneinander und vom ersten Außenkanalteilstück (Al) des Außenkanals (A) separat verlaufende erste Innenkanalteilstücke (IIa, IIb) des Innenkanals (I) ausformen, wobei sich die mehreren ersten Innenkanalteilstücke (IIa, IIb) im sich anschließenden Kreuzungsbereich in das zweite Innenkanalteilstück 12 vereinigen.
10. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilabschnitt einer durch die erste und/oder die zweite Kanalstruktur (IS, 2S) ausgebildeten Wandung selektiv stoffdurchlässig ausgebildet ist zum Stoffaustausch zwischen dem Innen- und dem Außenkanal und/oder zum Stoffaus- tausch zwischen dem Innen- und/oder dem Außenkanal und der Umgebung.
11. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle der Einzellagen einstückig, insbesondere als einstückiger Formkörper, ausgebildet sind.
12. Fluidverteilungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine der Einzellagen zumindest teilweise aus Metall ausgebildet ist oder dieses aufweist und/oder dass mindestens eine der Einzellagen zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist oder dieses aufweist.
13. Anordnung aus mehreren im Wesentlichen senkrecht zur Lagenebene übereinander gestapelten Fluid- verteilungselementen (Fl, F2, ...) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine erste Anschlussleitung (3) , welche jeweils im Anschlussbereich mit mehreren ersten Innenka- nalteilstücken von Innenkanälen unterschiedlicher Fluidverteilungselemente (Fl, F2 , ...) verbunden ist und/oder eine zweite Anschlussleitung (4), welche jeweils im Anschlussbereich mit mehreren ersten Außenka- nalteilstücken von Außenkanälen unterschiedli- eher Fluidverteilungselemente (Fl, F2 , ...) verbunden ist.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anordnungsansprüche , gekennzeichnet durch
mindestens ein Mehrkanalrohr, welches im Überlappungsbereich mindestens eines Fluidvertei- lungselementes (Fl, F2 , ...) mit dessen Außenkanal und dessen Innenkanal verbunden ist.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anord- nungsansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine äußere Oberfläche mindestens eines der Fluidverteilungselementes (Fl, F2 , ...) zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstruk- turierung (5), welche bevorzugt rippen- und/oder gratförmig ausgebildet ist, aufweist.
17. Verfahren zur Herstellung eines Fluidverteilung- selements nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei mehrere übereinander zu stapelnde
Einzellagen des Fluidverteilungselements durch Druckpressung mittels Walzen (Rollbonden) miteinander verschweißt werden dadurch gekennzeichnet , dass mindestens ein Innenkanal (I) und mindestens ein Außenkanal (A) des Fluidverteilungselements durch Druckanwendung, insbesondere mittels Druckluft, aufgebläht wird oder dass mindestens ein Innenkanal (I) des Fluidverteilungselements durch Druckanwendung, insbesondere mittels Druckluft, aufgebläht wird und dass zur Ausbildung mindestens eines Außenkanals (A) mindestens eine mit einer vorgefertigten Kanalstruktur versehene Einzellage eingesetzt wird.
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass zunächst mindestens ein Innenkanal aufgebläht wird bevor anschließend zumindest ein Außenkanal aufgebläht wird oder umgekehrt.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass ein bereits aufgeblähter Innenkanal und/oder ein bereits aufgeblähter Außenkanal unter Druck belassen wird, während ein weiterer Innenkanal und/oder Außenkanal aufgebläht wird.
20. Verwendung eines Fluidverteilungselements oder einer Anordnung aus mehreren Fluidverteilungse- lementen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche in einem Wärmetauscher oder in einer Vorrichtung zum Austausch von Stoffen zwischen Fluidströmen.
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