Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
COOLER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/156995
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooler comprising individual cooling elements (1) which are assembled so as to be stacked and have channels (25) extending in parallel with one another, each of which channels delimits a flow chamber (29) so that a liquid medium to be cooled can flow therethrough, between which at least two layers (3, 5) of individual rows of meandering fins (34) extend, each of which together delimit a further flow chamber (26, 28) so that air can flow therethrough. The cooler is characterised in that: the particular flow chamber (29), which is free from obstructions, allows a laminar flow of the liquid medium through the allocatable channel (25) in a through-flow direction; the height (H1) of each fin (34), viewed transversely to the through-flow direction of the liquid medium, is at least the same height as the free flow cross-section of the flow chamber (29) of the adjacent channel (25), viewed in parallel with the extension of the particular fin (34); and in each layer (3, 5) a plurality of rows of a plurality of fins (34) is arranged one behind the other, which are offset from one another, in each case viewed in the through-flow direction of the channel (25).

Inventors:
WOLFANGER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/051906
Publication Date:
August 06, 2020
Filing Date:
January 27, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HYDAC COOLING GMBH (DE)
International Classes:
F03D80/60; F28D1/053; F28F1/12
Domestic Patent References:
WO2003076860A12003-09-18
WO2003076860A12003-09-18
Foreign References:
DE202011000831U12011-08-05
US20120024510A12012-02-02
US20130068438A12013-03-21
US20090020260A12009-01-22
DE102014001703A12015-08-13
DE102011107013A12013-01-10
DE2163951B21978-09-28
DE102012017462A12014-05-15
Attorney, Agent or Firm:
BARTELS UND PARTNER, PATENTANWÄLTE (DE)
Download PDF:
Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1 . Kühler, mit einzelnen Kühlelementen (1 ) in Stapelbauweise mit pa rallel zueinander verlaufenden Kanälen (25), die für die Durchströ mung mit zu kühlendem, flüssigem Medium jeweils einen Strö mungsraum (29) begrenzen, zwischen denen sich mindestens zwei Lagen (3, 5) einzelner Reihen (36) mäandernder Finnen (34) erstre cken, die für die Durchströmung von Luft je einen weiteren Strö mungsraum (26, 28) miteinander begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils eine Strömungsraum (29) frei von Hindernissen eine laminare Durchströmung des zuordenbaren Kanals (25) mit dem flüssigen Medium in einer Durchströmungsrichtung ermöglicht, dass die Höhe (H 1 ) einer jeden Finne (34) quer zur Durchströmungs richtung des flüssigen Mediums gesehen mindestens dieselbe Höhe (H2) hat wie der freie Durchströmungsquerschnitt des Strömungs raums (29) des benachbart angeordneten Kanals (25), parallel zur Er streckung der jeweiligen Finne (34) gesehen, und dass in jeder Lage (3, 5) eine Mehrzahl von Reihen (36) mehrerer Finnen (34) hinterei nander angeordnet ist, die jeweils in Durchströmungsrichtung des Kanals (25) gesehen einen Versatz (P) zueinander aufweisen.

2. Kühler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Finnen (34) einer jeden Lage (3, 5) aneinander anschlie ßend sich jeweils stegartig unter Bildung einer Wellenform zwischen zwei jeweils gegenüberliegenden Umlenkstellen (38) erstreckt und dass in einer gemeinsamen, an die benachbart angeordneten Kanäle (25) eines Kühlelements (1 ) sich anschließenden Ebene (E) an dieser anliegend Umlenkstellen (38) zweier einander benachbarter Lagen (3, 5) deckungsgleich aufeinander zugewandt sind.

3. Kühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Ebene (E) eine Trennwand (27) parallel zur Durchströ mungsrichtung des flüssigen Mediums in den Kanälen (25) verläuft.

Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die jeweilige Trennwand (27) dieselbe Materialstärke aufweist wie die die Wellenform ausbildenden Finnen (34).

5. Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Höhe (H1 ) einer einzelnen, stegartigen Finne (34), vorzugsweise das Drei- bis Sechsfache, besonders bevorzugt das Fünffache, der Höhe (H2) des Strömungsraumes (29) für einen Kanal

(25), beträgt.

6. Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Strömungsraum (29) eines jeden Kanals (25) einen freien Öffnungsquerschnitt aufweist, der ausschließlich rechteckför- mig von umfangsseitigen Kanalwänden (23, 23', 24) begrenzt ist, de ren Materialdicke vorzugsweise der Wandstärke einer jeweiligen Finne (34) entspricht.

7. Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Versatz (P) derart gewählt ist, dass eine zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden, zueinander versatzfreien Finnenreihen (36) angeordnete weitere Finnenreihe (36) mit ihrer jeweiligen Finne (34) um einen vorgebbaren axialen

Abstand, parallel zu dem jeweiligen Kanal (25), in dessen

Durchströmungsrichtung gesehen, zu den benachbarten Finnen (34) der beiden angrenzenden Finnenreihen (36) versetzt verläuft.

8. Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Versatz (P) zwischen 3 mm und 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm bis 6 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 mm und 5,9 mm, beträgt.

9. Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Höhe (H1 ) einer einzelnen Finne (34), quer zur Durchströmungsrichtung eines Kanals (25) gesehen, zwischen 5 mm und 1 5 mm, vorzugsweise 12 mm, beträgt und dass die

Gesamttiefe eines jeden Kühlerelements (1 ) mit mehreren

hintereinander angeordneten Finnenreihen (36) zwischen 60 mm und 90 mm, vorzugsweise bei 63 mm und 82 mm, Tiefe liegt.

10. Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Wandstärke der aus einem Blechmaterial geformten Finnen (34) 0,1 5 mm bis 0,4 mm, bevorzugt 0,2 mm, beträgt und die Wandstärke einer aus Blechmaterial bestehenden Platte als Trennwand (27) zwischen den Finnenreihen (36) 0,2 mm bis 0,8 mm, bevorzugt 0,4 mm, beträgt.

1 1 . Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Mäanderform der jeweiligen Finnenreihe (36) parallel zueinander verlaufende, stegartige Finnen (34) aufweist und dass zwei benachbarte Finnen (34) der Finnenreihen (36) jeweils über die Umlenkstellen (38) in Form von Verbindungsstegen miteinander einstückig verbunden sind, die parallel zu den Kanälen (25) mit deren Begrenzungswänden (24), in deren Durchströmungs richtung verlaufen.

12. Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass sich die Finnenreihen (36) und die Kanäle (25) zwischen zwei medienführenden Hauptholmen (20) erstrecken, die die Fluidverbindungen mit den Kanälen (25) bilden und eine rechteckförmige Stirnseite (16) als Kühlerfläche aufspannen, und dass 20 bis 48, vorzugsweise 25 bis 63, besonders bevorzugt 54 Kanäle (25) die wirksame Kühlerfläche bilden.

1 3. Windkraftanlage, bei der mindestens ein Kühler nach einem der vorstehenden Ansprüche einer Gondel (4) der Anlage räumlich zugeordnet ist, zwecks lüfterfreien Durchströmens der

Strömungsräume (26, 28) mittels des Flügelluftstroms und/oder der windgetriebenen Umgebungsluft.

Description:
K ü h l e r

Die Erfindung betrifft einen Kühler, mit einzelnen Kühlelementen in Stapel bauweise mit parallel zueinander verlaufenden Kanälen, die für die Durch strömung mit zu kühlendem, flüssigem Medium jeweils einen Strömungs raum begrenzen, zwischen denen sich mindestens zwei Lagen einzelner Reihen mäandernder Finnen erstrecken, die für die Durchströmung von Luft je einen weiteren Strömungsraum miteinander begrenzen.

Kühler dieser Art, die als Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher arbeiten, sind Stand der Technik, siehe beispielsweise DE 10 2014 001 703 A1 . Um die für die jeweiligen Einsatzzwecke erforderlichen Kühlleistungen zu errei- chen, werden Luft-Flüssigkeits-Kühler üblicherweise als aktive Kühler mit Kühlgebläsen betrieben, die in den Strömungsräumen die für den effektiven Wärmeaustausch erforderliche Luftströmung erzeugen. Um die mit dem Einsatz von Gebläsen verbundenen Einrichtungs- und Energiekosten zu ver meiden, ist es, siehe DE 10 201 1 107 01 3 A1 , bekannt, bei Kühlern, die für die Abfuhr der bei Windkraftanlagen anfallenden Verlustwärme an die Um gebung vorgesehen sind, für die Erzeugung der Kühlluft die die Gondel oder den Turm umströmende Windströmung auszunutzen. Wie in dem ge nannten Dokument gezeigt, ist im Bestreben, eine ausreichend hohe Strö mungsgeschwindigkeit in den Strömungsräumen zu erreichen, der jeweilige Wärmetauscher an der Windkraftanlage an einer Stelle angeordnet, an der die Luftströmung durch die aus der Geometrie der Windkraftanlage resultie rende Verdrängungswirkung beschleunigt ist.

Diese Lösung ist insofern nicht optimal, als der Zwang zur Anordnung des Wärmetauschers an bestimmter Stelle die freie Gestaltung der Geometrie von Gondel und/oder Turm behindert. Auch lässt die Effektivität des Wär meaustausches trotz spezieller Lageanordnung des Kühlers zu wünschen übrig, so dass ein zusätzlicher Ventilator als aktiver Strömungsverstärker er forderlich sein kann.

Durch DE 21 63 951 B2 ist ein gattungsgemäßer Wärmetauscher bekannt mit einem im Inneren eines von Fluid durchströmten Rohres angeordneten Störelement, welches aus einem dünnen Metallband mit in Reihen angeord neten, aus Durchbrechungen abgebogenen, vorspringenden Laschen be steht, deren abgebogene Enden an der Rohrinnenwand anliegen, wobei die Laschen jeweils mit einem Fenster versehen sind, und wobei in dem Metall band zusätzlich zwischen den Durchbrechungen quer angeordnete Ausneh mungen vorgesehen sind. Hierdurch soll eine bessere Durchwirbelung des Strömungsmittels erfolgen und dadurch ein guter Wärmeübergang sicherge stellt werden. Aufgrund der eingebrachten Hemmung mittels des genannten Störelements kommt es aber in jedem Fall zu Druckverlusten, auch wenn diese als gering bezeichnet werden, und es kommt zu einer längeren Ver weildauer des zu kühlenden Fluids im Wärmetauscher, was den Durchsatz an zu kühlendem Fluid verringert und somit die Gesamt-Energiebilanz des Wärmetauschers verschlechtert.

Durch WO 03/076860 A1 ist ein weiterer Kühler in Form eines Wärmetau schers bekannt, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Flachrohren, die innen von einem ersten Fluid durchströmbar sind, die außen mit einem zweiten Fluid beaufschlagbar sind, die im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids und parallel zueinander angeordnet und voneinander beabstandet sind und dabei den Wärmetauscher durchdringende Strö mungswege für das zweite Fluid ausbilden, wobei in den Strömungswegen Kühlrippen angeordnet sind, die sich jeweils zwischen benachbarten Flach rohren erstrecken, wobei als Kühlrippen mehrere in Strömungsrichtung des zweiten Fluids hintereinander angeordnete Wellrippen vorgesehen sind, die zueinander seitlich versetzt sind. Die Flachrohre sind zur Strömungsführung mit Strömungsleitelementen versehen und endseitig an Sammelleitungen oder Sammelrohre fluidführend angeschlossen. Die Wellrippen bilden je weils einzelne, nur eine Lage einer Reihe mäandernder Finnen aus, die in Hintereinanderanordnung, quer zur Durchströmungsrichtung der Flach rohre gesehen, einen Versatz zueinander aufweisen und die für eine verbes serte Wärmeübertragung des zu führenden zweiten Fluids kiemenartige Schlitze in den Rippenwänden aufweisen, was auch zur Erhöhung der Sta bilität des Wärmetauschers mit beiträgt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Auf gabe, einen Kühler der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stel len, der einen hohen Wirkungsgrad hat, eigenstabil und kostengünstig in der Realisierung ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Kühler gelöst, der die Merk male des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 der jeweils eine Strömungsraum frei von Hindernissen eine laminare Durchströmung des zuordenbaren Kanals mit dem flüssigen Medium in ei ner Durchströmungsrichtung ermöglicht, ist ein hoher Durchsatz an zu küh lendem, flüssigem Medium erreicht, was einen energetisch günstigen Be trieb mit hoher Kühlleistung ergibt.

Dadurch, dass ferner die Höhe einer jeden Finne quer zur Durchströmungs richtung des flüssigen Mediums gesehen mindestens dieselbe Höhe hat wie der freie Durchströmungsquerschnitt des Strömungsraums des benachbart angeordneten Kanals, parallel zur Erstreckung der jeweiligen Finne gese hen, und dass in jeder Lage eine Mehrzahl von Reihen mehrerer Finnen hintereinander angeordnet ist, die jeweils in Durchströmungsrichtung des Kanals gesehen einen Versatz zueinander aufweisen, ist aufgrund der un mittelbar übereinander angeordneten Stapellagen des jeweiligen Kühlele mentes ein sehr hoher Luftdurchsatz gegenüber einlagigen Systemen er reicht, woraus sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt, so dass sich der erfin dungsgemäße Kühler als passiver, die umgebende Luftströmung ausnutzen der Wärmeaustauscher mit besonderem Vorteil bei Windkraftanlagen, bei spielsweise nach der DE 10 2012 01 7 462 A1 , gemäß der Merkmalsausge staltung des Patentanspruchs 1 3 einsetzen lässt. Ohne Wandschwächung durch zusätzliche Kühlleitelemente, wie kiemenartige Schlitze, ist hierdurch eine störungsfreie Strömungsführung bei hohem Wärmeaustausch erreicht, die darüber hinaus besonders eigenstabil und kostengünstig realisiert wer den kann.

Die von Luft angeströmten Finnen aufeinanderfolgender Etagen der Strö mungsräume in Stapelbauweise stehen jeweils mit einem zugeordneten Kühlmedienkanal in Wärmekontakt. Dies ermöglicht eine wesentlich er höhte Wärmeabfuhr aus dem zu kühlenden flüssigen Medium, so dass sich der erfindungsgemäße Kühler durch eine hohe Kühlleistung auch bei be grenzten Strömungsgeschwindigkeiten der Kühlluft auszeichnet und dadurch mit besonderem Vorteil und bei frei wählbarer Lageanordnung an Windkraftanlagen einsetzbar ist. Finnen mit entsprechend großer Steghöhe ermöglichen dabei einen hohen Durchsatz an Kühlluft mit entsprechend hohem Wärmeübertrag zwischen den Finnen des Kühlers und der Kühlluft.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Finnen einer jeden Lage aneinander anschließend sich jeweils stegartig unter Bildung einer Wellenform zwischen zwei jeweils gegenüber liegenden Umlenkstellen in der Art von Verbindungsstegen erstreckt und dass in einer gemeinsamen, an die benachbart angeordneten Kanäle eines Kühlelements sich anschließenden Ebene an dieser anliegend Umlenkstel len zweier benachbarter Lagen deckungsgleich aufeinander zugewandt sind.

Miteinander, in einer vertikalen Ebene bei aufgestelltem Kühler gesehen, deckungsgleiche Finnenbauteile ermöglichen eine vereinfachte Herstellung, da stets dieselbe Form der Blechteile für den Gesamtkühler verwendet wer den kann. Als Werkstoff kann ein Blechmaterial, vorzugsweise aus gut wär meleitendem Aluminiummaterial, vorgesehen sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlers ist vorgesehen, dass in der jeweiligen Ebene eine Trennwand parallel zur Durchströmungsrichtung des flüssigen Mediums in den Kanälen verläuft. Die im Betrieb des Kühlers jeweils horizontal angeordnete Trennwand erhöht die Stabilität der Lagen der Finnen innerhalb der Gesamtanordnung und vergrößert zugleich den Wärmeübertrag.

Mit Vorteil weist die jeweilige Trennwand dabei dieselbe Materialstärke auf wie die die Wellenform ausbildenden Finnen. Die Verwendung von ein heitlichen Blechwanddicken vereinfacht die Herstellung und reduziert de ren Kosten.

Mit Vorteil beträgt dabei die Steghöhe einer einzelnen, stegartigen Finne vorzugsweise das Drei- bis Sechsfache, besonders bevorzugt das Fünffache, der Höhe des Strömungsraumes für einen die zu kühlende Flüssigkeit füh renden Kanal. Ein Vielfaches an Steghöhe bedeutet zugleich den Erhalt ei nes Mehrfachen an luftgekühlter Oberfläche der Finnen relativ zum Volu men des zu kühlenden Mediums im jeweils medienführenden Kanal.

Dadurch ist ein hoher Durchsatz an Kühlluft und ein großer Wärmeübertrag je einzelnes Kühlelement erreicht, aus denen sich der Kühler in Stapelbau weise zusammensetzt. Insoweit ist ein Optimum des Mengenverhältnisses zwischen zu kühlendem Medium und Kühlmedium (Luft) erreicht. Mit Vorteil weist der Strömungsraum eines jeden Kanals einen freien Öff nungsquerschnitt auf, der ausschließlich rechteckförmig von umfangsseiti gen Kanalwänden begrenzt ist, deren Materialdicke vorzugsweise der Wandstärke einer jeweiligen Finne entspricht.

Mit Vorteil ist ferner der Versatz derart gewählt, dass eine zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden, zueinander versatzfreien Finnenreihen angeordnete weitere Finnenreihe mit ihrer jeweiligen Finne um einen vor- gebbaren axialen Abstand, parallel zu dem jeweiligen Kanal, in dessen Durchströmungsrichtung gesehen, zu den benachbarten Finnen der beiden angrenzenden Finnenreihen versetzt verläuft. Durch den Versatz entsteht eine Art Luftteiler für die Kühlluft mit verbesserter, vergleichmäßigter Strö mungsführung, was zu einem besonders effektiven Wärmeübergang führt. Der Lamellenversatz ist auch in stirnseitiger Frontansieht auf den Kühler zu sehen, in dem die versetzte Reihe gegenüber den benachbarten Reihen, in Flüssigkeits-Durchströmungsrichtung gesehen, um den genannten axialen Abstand vorsteht oder eben zurückversetzt ist.

Mit Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass der Versatz zwischen 3 mm und 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm bis 6 mm, be sonders bevorzugt zwischen 5 mm und 5,9 mm, beträgt. Bevorzugt sind hierbei bei Finnen, die zwischen den angrenzenden jeweiligen Kanälen eine größere Höhe oder Länge aufweisen, für den Versatz gleichfalls höhere Werte vorgesehen.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen beträgt die Höhe einer einzelnen Finne, quer zur Durchströmungsrichtung eines Kanals gesehen, zwischen 5 mm und 1 5 mm, vorzugsweise 12 mm, wobei die Gesamttiefe des Küh lers mit mehreren, in einer horizontalen Ebene hintereinander angeordne ten Finnenreihen zwischen 60 mm und 90 mm, vorzugsweise bei 63 mm und 82 mm, Tiefe liegt. Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen beträgt die Dicke oder Wandstärke der aus einem Blechmaterial geformten Finnen 0,15 mm bis 0,4 mm, bevorzugt 0,2 mm, und die Dicke einer aus Blechmaterial beste henden Platte als Trennwand zwischen den Finnenreihen beträgt 0,2 mm bis 0,8 mm, bevorzugt 0,4 mm. Mit Vorteil ist Aluminium als Blechmaterial sowohl für die Finnen als auch für den jeweiligen Kanal vorgesehen.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Mäanderform der jeweiligen Finnenreihen parallel zueinander verlaufende Finnen auf, und zwei benachbarte Finnen der Finnenreihen sind jeweils über die Um lenkstellen respektive die Verbindungsstege miteinander einstückig verbun den, die parallel zu den Kanälen mit deren Begrenzungswänden in deren Durchströmungsrichtung verlaufen. Durch den Parallelverlauf der Verbin dungsstege an den Umlenkstellen sind diese mit den Begrenzungswänden der Kanäle vollflächig in Anlage, so dass ausgedehnte Kontaktflächen für die Wärmeleitung von den Finnen zu dem jeweiligen Kanal gebildet sind. Während des Betriebes auftretende Wärmespannungen durch thermisch be dingte Ausdehnung werden über diese Umlenkstellen der mäandernden Finnen ausgeglichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Kühlers erstrecken sich die Fin nenreihen und die Kanäle zwischen zwei medienführenden Hauptholmen, die die Fluidverbindungen mit den Kanälen bilden und eine rechteckför mige Stirnseite als Kühlerfläche aufspannen, wobei 20 bis 48, vorzugsweise 25 bis 63, besonders bevorzugt 54 Kanäle die wirksame Kühlerfläche bil den. Die Vielzahl an Kanälen ermöglicht ein günstiges Verhältnis von Ka naloberfläche zum Volumen des zu kühlenden Mediums und eine beson ders effektive Kühlung, insbesondere in Verbindung mit der sonstigen geo metrischen Gestaltung des Kühlers. Weiterer Gegenstand der Erfindung gemäß Patentanspruch 13 ist auch eine Windkraftanlage, bei der mindestens ein Kühler nach einem der Patentan sprüche 1 bis 12 einer Gondel der Anlage räumlich zugeordnet ist, zwecks freien Durchströmens der Strömungsräume ohne Füfterantrieb nur mittels des Flügelluftstroms und/oder der sonstigen rein windgetriebenen Umge bungsluft. Der erfindungsgemäße Kühler ermöglicht eine wesentlich er höhte Wärmeabfuhr aus dem zu kühlenden, flüssigen Medium, so dass er sich durch eine hohe Kühlleistung, auch bei begrenzten Strömungsge schwindigkeiten der Kühlluft, auszeichnet und dadurch mit besonderem Vorteil und bei frei wählbarer Fageanordnung an der Gondel von Wind kraftanlagen, der Umgebung zugewandt, einsetzen lässt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine stark schematisch vereinfacht und abgebrochen darge stellte perspektivische Schrägansicht des der Gondel benach barten Endbereichs einer Windkraftanlage, die mit zwei erfin dungsgemäßen Kühlern versehen ist;

Fig. 2 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kühlers;

Fig. 3 und 4 eine Stirnansicht bzw. Draufsicht des Ausführungsbeispiels des Kühlers;

Fig. 5 eine gegenüber einer praktischen Ausführungsform in etwa zweifacher Vergrößerung gezeichnete Darstellung des in Fig. 3 mit V bezeichneten Teilbereichs des Ausführungsbei spiels; Fig. 6 eine Stirnansicht eines Abschnittes zweier in Luftströmungs richtung aufeinanderfolgender Reihen von Finnen;

Fig. 7 und 8 eine perspektivische Schrägansicht bzw. Draufsicht dreier Rei hen von in Luftströmungsrichtung aufeinanderfolgenden Fin- nen; und

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung auf einen Teil eines nicht an einen Hauptholm angeschlossenen Kanals für das zu küh lende Medium in frontseitiger Stirnansicht, wobei die Wand stärken der besseren Darstellung wegen größer dargestellt sind.

Die Fig. 1 zeigt von einer Windkraftanlage 2 in stark vereinfachter Darstel lung lediglich die Gondel 4, die auf einem nur andeutungsweise gezeigten T urm 6 drehbar angeordnet ist. Von einem an der Vorderseite 8 der Gondel 4 befindlichen Rotor sind lediglich eine Nabe 10 mit Blattwurzeln 12 von ansonsten nicht dargestellten Rotorblättern sichtbar. Auf der Oberseite 14 der Gondel 4 sind zwei Kühler 1 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Er findung derart nebeneinanderstehend angeordnet, dass ihre Stirnseiten 16 der entlang der Gondeloberfläche 14 verlaufenden Windströmung ausge- setzt sind. Nähere Einzelheiten der Kühler 18 sind den Fig. 2 bis 9 ent nehmbar.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist die dem Windstrom ausgesetzte Stirnseite 1 6 des Kühlers 1 8 im Umriss quadratisch. Beidseits schließen sich an die Stirnseite 1 6 eine Tragstruktur bildende Hauptholme 20 an, die jeder die Form eines stegartigen Hohlkastens mit beliebig geformtem, beim gezeigten Ausführungsbeispiel quadratischem Querschnitt besitzen und jeweils einen Sammelraum für das zu kühlende, flüssige Medium bilden. Bei diesem kann es sich um ein Wasser-Glykol-Gemisch handeln, das durch beim Be trieb der Windkraftanlage anfallende Verlustwärme erhitzt ist, die an die Umgebungsluft abzugeben ist. Für den Zu- und Ablauf des Mediums sind Anschlüsse 22 an den Holmen 20 angeordnet, die einen Mediendurchgang zum Inneren des jeweiligen Sammelraums bilden. Während in Fig. 2 bis 4 die Anschlüsse an den oberen Enden der Holme 20 dargestellt sind, ver steht sich, dass bei Anbau der Kühler 1 8 an der Oberseite 14 der Gondel 4 die Anschlüsse 22 zweckmäßig an der der Gondeloberseite 14 zugewand ten Unterseite vorgesehen sind.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Sei tenlänge des quadratischen Umrisses und damit die zur Ebene der Stirnseite 1 6 senkrecht gemessene Tiefe des Kühlers 63 mm. Die in der Zeichnungs ebene von Fig. 3 gemessene Höhe der Holme 20 und der Abstand der Holme 20 sind so bemessen, dass die Stirnseiten 1 6 eine dem Umgebungs wind ausgesetzte rechteckige Stirnseite 1 6 als Kühlerfläche aufspannen. Zwischen den Holmen 20 verlaufen Begrenzungswände 24, die in Fig. 2 und 3 nur teilweise beziffert sind und die aus dünnen, ebenflächigen Alu miniumplatten gebildet sind, deren Breite der Seitenlänge der quadrati schen Umrissform der Holme 20 entspricht, s. Fig. 4. Die Begrenzungs wände 24 sind, s. Fig. 5 und 9, jeweils zu Zweier-Gruppen zusammenge fasst, bei denen die Wände 24 in gleichen Abständen voneinander parallel verlaufen und mit einer vorderseitigen Wand 23 und einer rückseitigen Wand 23' zwischen sich einen Kanal 25 für das zu kühlende Medium, ins besondere in Form von Flüssigkeit, bilden. Die in gleichen Abständen von einander parallel verlaufenden Zweier-Gruppen der Begrenzungswände 24 begrenzen zwischen sich jeweils einen Verbund aus zwei durch eine wei tere, als Trennwand (27) dienende Platte getrennten Strömungsräumen 26 und 28, die von der die Kühlfläche bildenden Stirnseite 16 her von der Um gebungsluft durchströmbar sind. Die zwischen den Begrenzungswänden 24 gebildeten Kanäle 25 sind mit ihren Enden jeweils mit dem Sammelraum im Inneren der Holme 20 in Fluidverbindung und sind im Betrieb von dem zu kühlenden, flüssigen Medium durchströmt. Bei dem vorliegenden Bei spiel beträgt die zur Kanallängsrichtung quer gemessene Weite der Kanäle 25 jeweils 3 mm. Der in den Figuren gezeigte Kühler 1 8 ist aus einzelnen Kühlelementen 1 in Stapelbauweise mit den parallel zueinander verlaufenden Kanälen 25 gebil det. Dabei weist ein einzelnes Kühlelement 1 auf jeden Fall einen Verbund mit zwei Lagen 3, 5 der mäandernden Finnen 34 auf, wobei die beiden La gen 3, 5 eines Kühlelementes 1 von der Trennwand 27 separiert sind, die jeweils in einer horizontalen Ebene E verläuft.

Wie insbesondere die Fig. 9 zeigt, ist der jeweilige Kanal 25 mit rechteck förmigem, insbesondere quadratischem Querschnitt auf der Ober- und Un terseite von den Wänden 24 begrenzt sowie von einer vorderseitigen Wand 23 und einer rückseitigen Wand 235 Der angesprochene Kanal 25 spannt insoweit eine Art Strömungsraum 29 auf, der frei von Hindernissen gehalten eine laminare Durchströmung des Kanals 25 mit dem zu kühlenden, flüssi gen Medium in einer Durchströmungsrichtung erlaubt.

Die vertikale Höhe H1 einer jeden Finne 34, quer zur Durchströmungsrich tung des flüssigen Mediums gesehen, hat mindestens dieselbe Höhe H2 wie der freie Durchströmungsquerschnitt des Strömungsraums 29 des benach bart angeordneten Kanals 25, parallel zur Erstreckung der jeweiligen Finne 34 in deren Höhenausrichtung gesehen. In jeder Lage 3, 5 existiert wiede rum eine Mehrzahl von Reihen 36 mehrerer Finnen 34, die in horizontaler Richtung hintereinander angeordnet sind (s. Fig. 7 und 8), und jeweils in Durchströmungsrichtung des Kanals 25 gesehen, einen Versatz P (s. Fig. 6) zueinander aufweisen. In horizontaler Richtung auf die Stirnseite des Küh lers 1 8 gesehen ist dieser axiale Versatz P der hintereinander angeordneten Reihen 36 zu sehen. Wie den Fig. 5 bis 9 entnehmbar ist, befinden sich für die Übertragung der Wärme des die Kanäle 25 durchströmenden, flüssigen Mediums auf die die Strömungsräume 26 und 28 durchströmende Luft in den Strömungsräumen 26, 28 Finnen 34, deren Oberflächen von der durchströmenden Kühlluft angeströmt sind. Wie am deutlichsten die Fig. 7 und 8 zeigen, sind die in den Figuren nur teilweise bezifferten Finnen 34 in den Finnenreihen 36 an geordnet, wobei sich die Reihen 36 in zur Ebene der Stirnseite 1 6 paralleler Richtung erstrecken und die Reihen 36 in Strömungsrichtung gesehen hin tereinander angeordnet sind. Die gleich ausgebildeten Finnen 34 sind je weils durch Blechteile aus Aluminiumblech mit rechteckförmigem Umriss gebildet, wobei die Blechstärke beim vorliegenden Ausführungsbeispiel 0,2 mm beträgt. Die Finnen 34 verlaufen in zur Luftströmungsrichtung pa ralleler und zur Längsrichtung der Kanäle 25 senkrechter Richtung und be sitzen die Höhe H 1 , die der Höhe des zugehörigen Strömungsraums 26 oder 28 entspricht. Beim vorliegenden Beispiel beträgt die Höhe der Strö mungsräume 26 sowie 28 und dementsprechend die Höhe H 1 der Linnen 34 10,3 mm. An den an die Begrenzungswände 24 angrenzenden Enden sind die Linnen 34 über das Blechmaterial einstückig fortsetzende, Umlenk stellen 38 bildende Verbindungsstege (in den Liguren ebenfalls nicht sämt lich beziffert), verbunden, die ebenflächig an der zugewandten Begren zungswand 24 anliegen und daran durch Kleben oder Schweißen festgelegt sind. Durch die ebenflächige Anlage der Umlenkstellen 38 ist jede Linne 34 in gutem wärmeleitendem Kontakt mit einem Kanal 25. Dies gilt ebenfalls für die Anlenkung der Linnen 34 an die eine Trennwand 27 aufspannende Platte, die jeweils in horizontaler Richtung verläuft.

Wie die Lig. 7 und 8 zeigen, sind die Reihen 36 der Linnen 34 in der Luft strömungsrichtung mit den Strömungsräumen 26 abstandsfrei hintereinan der angeordnet, wobei aufeinanderfolgende Reihen 36 jeweils um die halbe Breite der Verbindungsstege oder Umlenkstellen 38 alternierend nach der einen und der anderen Seite in Längsrichtung der Kanäle 25 und damit, in deren Durchströmungsrichtung gesehen, axial verschoben sind. Wie in Fig. 8 mit gestrichelter Linie 40 angedeutet ist, sind dadurch für den Luft- durchstrom durch die Strömungsräume 26 mittels der Strömungsteilung zickzackartig verlaufende Strömungswege gebildet. Die in Strömungsrich- tung gemessene Breite der Finnen 34 respektive deren Tiefe entspricht beim vorliegenden Beispiel der Höhe H 1 der Finnen 34, wobei die Anzahl der Finnenreihen 36 in Strömungsrichtung gemessen so gewählt ist, dass die Tiefe des vorliegenden Ausführungsbeispiels des Kühlers 63 mm beträgt.

Die in Längsrichtung der Kanäle 29 gemessene Breite der Verbindungsstege 38 ist so gewählt, dass der in Fig. 6 mit P bezeichnete Versatz der Finnen

34 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel 5 mm beträgt.

Die bei der Erfindung vorgesehene Anordnung der Finnenreihen 36 und de ren geometrische Gestaltung mit über die Verbindungsstege 38 gebildeten Kontaktflächen als Umlenkstellen an den Begrenzungswänden 24 ermög- licht eine besonders wirksame Wärmekopplung für den Wärmeübergang vom erwärmten Medium in den Kanälen 25 zu den Finnen 34, die mit großflächigen Oberflächen von Luft angeströmt sind. Dadurch, dass zudem die Finnenreihen 36 jedes Strömungsraums sowohl mit luftführenden Kanä len 26 als auch mit den Kanälen 28 in Wärmeaustausch sind, stellen die er- findungsgemäßen Kühler eine Kühlleistung zur Verfügung, die es ermög licht, die Kühler 1 8 bei freier Wahl der Anbringlage an der Gondel 4 einer Windkraftanlage für die Abfuhr der im Betrieb anfallenden Verlustwärme ohne unterstützende, motorgetriebene Hilfsgebläse einzusetzen. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.