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Title:
HEAT EXCHANGER DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING SUCH A HEAT EXCHANGER DEVICE, AND SHIP COMPRISING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND/OR A HEAT EXCHANGER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/050433
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat exchanger device (5) for an internal combustion engine (3), comprising a heat exchanger region (9). A deposit prevention device (13) is provided and configured to electrically and/or magnetically supply at least one part of the heat exchanger region (9).

Inventors:
LICHT ANDREAS (DE)
RALL HELMUT (DE)
SPEETZEN RALF (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/001589
Publication Date:
March 30, 2017
Filing Date:
September 22, 2016
Export Citation:
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Assignee:
MTU FRIEDRICHSHAFEN GMBH (DE)
International Classes:
F28F19/00; F28D9/00
Domestic Patent References:
WO2009051735A22009-04-23
WO2002018861A12002-03-07
Foreign References:
EP2372292A22011-10-05
US20020108849A12002-08-15
JP2004176088A2004-06-24
DE112007001061T52009-06-10
DE102009051768A12011-05-12
US5820737A1998-10-13
JP2004176088A2004-06-24
DE102011007386A12012-10-18
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Wärmetauschereinrichtung (5) für eine Brennkraftmaschine (3), mit

- einem Wärmetauschbereich (9), und mit

- einer Ablagerungsverhinderungseinrichtung (13), die eingerichtet ist, um zumindest einen Teil des Wärmetauschbereichs (9) elektrisch und/oder magnetisch zu beaufschlagen, wobei

- die Ablagerungsverhinderungseinrichtung (13) wenigstens ein Felderzeugungsmittel (17) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Wärmetauschereinrichtung (5) eine Mehrzahl von Platten (19) aufweist, welche über wenigstens eine Ausrichtausnehmung (21) zueinander ausgerichtet sind, wobei

- das Felderzeugungsmittel (17) der Ablagerungsverhinderungseinrichtung (13) in der Ausrichtausnehmung (21) angeordnet ist.

2. Wärmetauschereinrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der

Wärmetauschbereich (9) einen ersten Fluidpfad (7) für ein Wärmetauschmedium aufweist, wobei vorzugsweise ein zweiter Fluidpfad (11) für ein Betriebsmedium einer

Brennkraftmaschine (3) vorgesehen ist, wobei bevorzugt der erste Fluidpfad (7) und der zweite Fluidpfad (11) fluidisch voneinander getrennt und thermisch miteinander verbunden sind.

3. Wärmetauschereinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Felderzeugungsmittel (17) ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Spule, einem Permanentmagnet, einer Elektrode, insbesondere einer isolierten Elektrode, und einem Kondensator.

4. Wärmetauschereinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (5) an einer Oberfläche (27) ein elektrisch leitfähiges Gitter (29) als Felderzeugungsmittel (17) aufweist. Wärmetauschereinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (29) einen Grundkörper (28) der

Wärmetauschereinrichtung (5) zumindest entlang einer Richtung umgreift.

Wärmetauschereinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (5) als Seewasserkühler ausgebildet ist.

Brennkraftmaschine (3), mit einer Wärmetauschereinrichtung (5) nach einem der Ansprüche I bis 6.

Schifffahrzeug (1), mit einer Brennkraftmaschine (3) nach Anspruch 7, und/oder mit einer Wärmetauschereinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

Description:
Wärmetauschereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einer solchen Wärmetauschereinrichtung, und Schifffahrzeug mit einer

Brennkraftmaschine und/oder einer Wärmetauschereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Wärmetauschereinrichtung und ein Schifffahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine und/oder einer solchen Wärmetauschereinrichtung.

Bei Wärmetauschereinrichtungen, welche einen Fluidpfad für ein insbesondere flüssiges

Wärmetauschmedium aufweisen, besteht grundsätzlich das Problem, dass sich entlang des Fluidpfads, insbesondere auf einer Wärmetauscherinnenseite, und ganz besonders bei längerem Stillstand einer Brennkraftmaschine, welcher die Wärmetauschereinrichtung zugeordnet ist, Ablagerungen bilden können. Dies ist ganz besonders der Fall bei Wärmetauschereinrichtung, welche in Schifffahrzeugen vorgesehen sind, und welche mit Seewasser als

Wärmetauschmedium beaufschlagt werden. Hier können insbesondere organische, anorganische, insbesondere mineralische, und/oder biologische Ablagerungen gebildet werden, welche in der Folge die Kühlleistung des Seewasserkühlers reduzieren.

Aus der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 2002/ 018 861 AI geht ein Wärmetauscher hervor, der eine Vorrichtung zum Erzeugen eines

elektromagnetischen Wechselfeldes umfasst, welche ein erstes Medium während zumindest eines Teils eines Erwärmungsschrittes im Bereich einer Kontaktfläche mit einem

elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagbar macht.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 11 2007 001 061 T5 geht ein Wärmetauscher hervor, der wenigstens eine mit einer Spannungsquelle verbundene Elektrode aufweist, wobei die

Spannungsquelle während eines Einsatzes des Wärmetauschers eine Spannung an die wenigstens eine Elektrode anlegt, wobei die Spannung von ausreichender Größe ist, um zu veranlassen, dass die wenigstens eine Elektrode ein thermisches Plasma in einem Fluiddurchgang erzeugt.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 051 768 AI geht ein elektrochemisches Antifoulingsystem zur Bekämpfung des Anheftens von Foulingorganismen an

seewasserbenetzten Bauwerken hervor, welches einen Gleichstromkreis zur Erzeugung von Elektrolyse im Seewasser umfasst.

Aus der US-amerikanischen Patentschrift US 5 820 737 A geht eine marine Struktur hervor, die gegenüber Fouling durch marine Organismen resistent ist, wenn sie im Meerwasser

untergetaucht ist, wobei die Struktur einen Gitterstoff aufweist, der leitfähige Fasern umfasst und als elektrisches Gitter ausgebildet ist, welches eine Anode bildet. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, welche eine Kathode definieren. Auch sind Mittel vorgesehen, die eingerichtet sind, um eine Gleichspannung zwischen der Kathode und der Anode zu erzeugen.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 2004- 176 088 A geht ein Plattenwärmetauscher hervor, der eine Antifouling- Vorrichtung aufweist, die ihrerseits eine Spannungsquelle zum Beaufschlagen von Wärmetauscherplatten mit einem Gleichstrom aufweist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 007 386 AI geht eine Brennkraftmaschine mit einer Wärmetauschereinrichtung hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauschereinrichtung für eine

Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Wärmetauschereinrichtung und ein Schifffahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine und/oder einer solchen

Wärmetauschereinrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Wärmetauschereinrichtung für eine

Brenrdo-aftmaschine geschaffen wird, welche einen Wärmetauschbereich aufweist, der vorzugsweise einen ersten Fluidpfad für ein Wärmetauschmedium aufweist, insbesondere von dem ersten Fluidpfad durchsetzt wird. Dabei ist eine Ablagerungsverhinderungseinrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, um den Wärmetauschbereich zumindest bereichsweise elektrisch und/oder magnetisch zu beaufschlagen. Mittels der Ablagerungsverhinderungseinrichtung, welche den Wärmetauschbereich zumindest bereichsweise elektrisch oder magnetisch

beaufschlagt, ist es möglich, beispielsweise durch in dem Wärmetauschbereich erzeugte oder vorhandene elektrische oder magnetische Felder eine Ausbildung von Ablagerungen in dem Wärmetauschbereich, das heißt insbesondere entlang des Fluidpfads, zu reduzieren,

vorzugsweise ganz zu verhindern. Auf diese Weise wird eine Reduzierung der Kühlleistung der Wärmetauschereinrichtung mit fortschreitender Betriebsdauer und insbesondere auch bei längerem Stillstand einer Brennkraftmaschine, welcher die Wärmetauschereinrichtung zugeordnet ist, vermindert, vorzugsweise verhindert. Bevorzugt ist die

Ablagerungsverhinderungseinrichtung eingerichtet, um den gesamten Wärmetauschbereich elektrisch und/oder magnetisch zu beaufschlagen. Die Ablagerungsverhinderungseinrichtung weist zumindest ein Felderzeugungsmittel auf, das insbesondere eingerichtet ist zur Erzeugung oder Bereitstellung eines elektrischen und/oder magnetischen Felds und/oder zur Leitung eines elektrischen Stroms. Die Wärmetauschereinrichtung weist eine Mehrzahl von Platten auf, welche über wenigstens eine Ausrichtausnehmung zueinander ausgerichtet sind. Dabei ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Felderzeugungsmittel der Ablagerungsverhinderungseinrichtung in der Ausrichtausnehmung angeordnet ist.

Mithilfe der Ablagerungsverhinderungseinrichtung ist es insbesondere möglich, Ablagerungen in sogenannten toten Ecken des ersten Fluidpfads, indem eine Strömungsgeschwindigkeit des Wärmetauschmediums minimal ist, zu verhindern. Dabei kann die elektrische und/oder magnetische Beaufschlagung des Wärmetauschbereichs insbesondere so erfolgen, dass sich Feldüberhöhungen in solchen Ecken ergeben.

Unter einem Fluidpfad ist hier und im Folgenden insbesondere ein Pfad, beispielsweise ein Leitungsabschnitt, eine Verrohrung, ein System von Hohlräumen, oder ähnliches zu verstehen, wobei entlang des Pfades ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, strömen kann.

Unter einem Wärmetauschmedium ist insbesondere eine Substanz oder ein Substanzgemisch zu verstehen, welches geeignet ist, Wärme aus seiner Umgebung aufzunehmen und/oder Wärme an die Umgebung abzugeben. Das Wärmetauschmedium ist bevorzugt eine Flüssigkeit,

insbesondere mit einer hohen Wärmekapazität, besonders bevorzugt mit einer Wärmekapazität im Bereich der Wärmekapazität von Wasser unter Normalbedingungen, insbesondere also bei 25 °C oder 298 K und 1013 mbar, wobei das Wärmetauschmedium ganz bevorzugt Wasser ist.

Unter einem Wärmetauschbereich ist insbesondere ein Bereich der Wärmetauschereinrichtung zu verstehen, in dem ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmetauschmedium und einem weiteren Medium, mit dem Wärme auszutauschen ist, beispielsweise einem Betriebsmedium einer Brennkraftmaschine, stattfindet, insbesondere also ein Bereich, in dem oder entlang dessen sich der erste Fluidpfad erstreckt.

Unter einer Ablagerungsverhinderungseinrichtung ist generell eine Einrichtung zu verstehen, die eingerichtet und geeignet ist, um Ablagerungen in dem Wärmetauschbereich, insbesondere auf einer Innenseite der Wärmetauschereinrichtung und ganz besonders in dem ersten Fluidpfad, zu verringern oder zu verhindern.

Vorzugsweise weist die Ablagerungsverhinderungseinrichtung ein Ansteuermittel, eingerichtet zur Ansteuerung des wenigstens einen Felderzeugungsmittels, auf. Durch geeignete Ansteuerung des wenigstens einen Felderzeugungsmittels durch das Ansteuermittel ist es möglich, den Wärmetauschbereich zumindest bereichsweise elektrisch und/oder magnetisch zu beaufschlagen.

Unter dem Begriff„elektrisch und/oder magnetisch beaufschlagen" wird insbesondere die Erzeugung oder Bereitstellung wenigstens eines elektrischen und/oder magnetischen Phänomens verstanden, insbesondere die Erzeugung eines elektrischen Felds, eines magnetischen Felds, sowohl eines elektrischen als auch eines magnetischen Felds, und/oder die Erzeugung eines elektrischen Stromfiusses. Die Felder können dabei zeitlich konstant sein oder zeitlich variieren, also als Wechselfelder ausgebildet sein. Ein Strom kann als Gleichstrom oder als Wechselstrom erzeugt werden. Wird ein Gleichstrom erzeugt, ist dieser insbesondere in der Lage,

Elektrolyseerscheinungen in dem Wärmetauschbereich und insbesondere in dem

Wärmetauschmedium zu verursachen, was sehr effizient Ablagerungen verhindern kann. Es ist aber auch möglich, dass wenigstens ein elektrisches und/oder magnetisches Feld stromlos erzeugt wird, insbesondere durch Anlegen eines Potentials in der Nähe des

Wärmetauschbereichs oder durch Anlegen des Potentials an den Wärmetauschbereich, ohne dass Strom fließt. Ein elektrisches Feld kann stromlos beispielsweise auch durch einen Kondensator erzeugt werden. Ein magnetisches Feld kann stromlos auch durch einen Permanentmagnet bereitgestellt werden. Elektrische und/oder magnetische Felder sind insbesondere in der Lage, biologische Organismen von einem Besiedeln des Wärmetauschbereichs abzuhalten und so biologische Ablagerungen zu vermeiden. Zugleich können durch elektrische und/oder

magnetische Felder auch Bedingungen geschaffen werden, unter denen organische oder anorganische, insbesondere mineralische Ablagerungen, nicht mehr auskristallisieren.

Unter dem Begriff„Ablagerung" wird generell eine unerwünschte Beschichtung einer bestimmungsgemäß vorgesehenen Oberfläche der Wärmetauschereinrichtung, insbesondere des Fluidpfads und/oder des Wärmetauschbereichs, verstanden, wobei es sich bei den Ablagerungen insbesondere um Fouling und/oder um Mineralakkretion handeln kann. Dabei wird unter dem Begriff Fouling, was teilweise auch als Biofouling bezeichnet wird, ein biologischer Be- und Aufwuchs verstanden, insbesondere eine unerwünschte Anlagerung von Feststoffen in Form mariner Organismen, beispielsweise Bakterien, Algen, Muscheln, Seepocken, und anderer Organismen, insbesondere an starren Grenzflächen. Unter dem Begriff Mineralakkretion wird insbesondere ein Niederschlag von Mineralien verstanden, wobei hierunter beispielsweise hartes Aragonit (Polymorph von Calcit, Calciumcarbonat CaC0 3 ) und weiches Brucit

(Magnesiumhydroxid Mg(OH) 2 ) verstanden wird. Auch andere organische, anorganische, insbesondere mineralische, oder biologische Ablagerungen können vorzugsweise mittels der Ablagerungsverhinderungseinrichtung reduziert oder sogar ganz verhindert werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmetauschereinrichtung einen zweiten Fluidpfad für ein Betriebsmedium einer Brennkraftmaschine aufweist, wobei der erste Fluidpfad und der zweite Fluidpfad fluidisch voneinander getrennt und thermisch miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist es möglich, einen Wärmetausch zwischen dem Betriebsmedium einerseits und dem Wärmetauschmedium andererseits in der

Wärmetauschereinrichtung zu bewirken. Insbesondere ist die Wärmetauschereinrichtung bevorzugt als Kühler ausgebildet, sodass das Betriebsmedium gekühlt wird, wobei diesem Wärme entzogen und dem Wärmetauschmedium zugeführt wird. Dass der erste und der zweite Fluidpfad voneinander getrennt sind, bedeutet insbesondere, dass diese nicht fluidisch miteinander in Kontakt sind, sodass ein Überströmen des Betriebsmediums in den ersten Fluidpfad und/oder ein Überströmen des Wärmetauschmediums in den zweiten Fluidpfad bestimmungsgemäß - also außerhalb eines etwaigen Fehlerfalls - ausgeschlossen ist. Dass der erste Fluidpfad und der zweite Fluidpfad thermisch miteinander verbunden sind bedeutet, dass ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluidpfad und dem zweiten Fluidpfad möglich ist. Dabei stehen die beiden Fluidpfade vorzugsweise über thermisch leitfähige Wandungen miteinander in Fluidverbindung, wobei die thermisch leitfähigen Wandungen zugleich eine fluidische Trennung der beiden Fluidpfade bewirken. Für die Wandungen wird bevorzugt ein thermisch gut leitfähiges Material verwendet, insbesondere ein Metall.

Unter einem Betriebsmedium der Brennkraftmaschine wird insbesondere eine Substanz oder ein Substanzgemisch verstanden, welches der Brennkraftmaschine für deren Betrieb zugeführt, von der Brennkraftmaschine im Betrieb erzeugt oder ausgestoßen wird, oder welches für einen störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine in oder an derselben erforderlich ist. Das Betriebsmedium kann insbesondere ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus Abgas, insbesondere rückgeführtem Abgas, Ladeluft, worunter Verbrennungsluft und/oder ein

Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zu verstehen ist, ein Schmiermittel, insbesondere Ol, oder ein Kühlmittel zur Kühlung zumindest eines Bereichs der Brennkraftmaschine. Die

Wärmetauschereinrichtung kann also insbesondere als Abgasrückführkühler, als Ladeluftkühler, als Ölkühler, oder als Rückkühler für einen Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine ausgebildet sein.

Besonders bevorzugt ist die Wärmetauschereinrichtung als Gegenstromkühler ausgebildet, wobei das Wärmetauschmedium und das Betriebsmedium im Gegenstrom zueinander geführt werden. Hierdurch ist ein besonders effizienter Wärmetausch möglich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Platten der

Wärmetauschereinrichtung über ein sogenanntes Führungsrohr zueinander ausgerichtet sind. Die Platten weisen bevorzugt Bohrungen auf, die bei der Montage der Wärmetauschereinrichtung dazu verwendet werden, um die Platten relativ zueinander auszurichten. Hierbei ist es

beispielsweise möglich, die Platten mit ihren Bohrungen auf einem Dorn anzuordnen, sodass die Bohrungen der verschiedenen Platten miteinander fluchten. Anschließend können die Platten miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Kleben, Löten, Schweißen, Nieten, Schrauben, oder in anderer geeigneter Weise, wobei nach erfolgter fester Verbindung der Platten miteinander der Dorn entfernt oder die Platten von dem Dorn heruntergenommen werden können. Es bleibt dann an der Wärmetauschereinrichtung eine rohrförmige, durchgehende Bohrung, welche aus den miteinander fluchtenden, einzelnen Bohrungen der Mehrzahl von Platten gebildet ist. Diese Bohrung wird auch als Ausrichtausnehmung oder Führungsrohr bezeichnet. Es ist möglich, dass in dieser Bohrung tatsächlich ein Rohr eingesetzt ist,

insbesondere um die relative Ausrichtung der Platten zueinander zu stabilisieren. In diesem Fall kann der Begriff„Führungsrohr" dieses in die Bohrung eingesetzte Rohr und/oder ein Inneres dieses Rohres bezeichnen. Vorzugsweise weist jede Platte eine Mehrzahl solcher Ausricht- Bohrungen, insbesondere zwei Ausricht-Bohrungen auf, sodass die Wärmetauschereinrichtung insgesamt wenigstens zwei Ausrichtausnehmungen aufweist. Es ist vorgesehen, dass wenigstens ein Felderzeugungsmittel der Ablagerungsverhinderungseinrichtung in wenigstens einer

Ausrichtausnehmung der Wärmetauschereinrichtung angeordnet ist. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Unterbringung eines Felderzeugungsmittels an der

Wärmetauschereinrichtung in unmittelbarer Nähe zu dem Wärmetauschbereich, insbesondere zu dem ersten Fluidpfad, ohne dass es hierfür konstruktiver Änderungen oder zusätzlicher baulicher Maßnahmen bedarf.

Unter einem Felderzeugungsmittel wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, die geeignet ist, um - insbesondere bei geeigneter Ansteuerung - den Wärmetauschbereich zumindest bereichsweise elektrisch und/oder magnetisch zu beaufschlagen, insbesondere durch Erzeugen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Felderzeugungsmittel ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Spule, einem Permanentmagnet, einer Elektrode, vorzugsweise einer isolierten Elektrode, und einem Kondensator. Durch

Beaufschlagen einer Spule mit einem elektrischen Strom ist es möglich, ein Magnetfeld zu erzeugen, welches insbesondere bei Anordnung des Felderzeugungsmittels in der

Ausrichtausnehmung den Wärmetauschbereich zumindest bereichsweise durchsetzen kann. Mittels eines Permanentmagnet kann stromlos ein Magnetfeld erzeugt werden. Mittels einer

Elektrode ist es möglich, einen Stromfluss oder ein elektrisches Feld, insbesondere ein statisches elektrisches Feld oder ein elektrisches Wechselfeld, zu erzeugen, indem die Elektrode auf ein Potential gelegt wird, nämlich insbesondere auf ein konstantes Potential oder auf ein

Wechselpotential. Ist die Elektrode dabei gegenüber einer Wandung der

Wärmetauschereinrichtung, insbesondere einer Wandung der Ausrichtausnehmung oder des Führungsrohrs, nicht isoliert, kann die Wärmetauschereinrichtung selbst mit einem Potential beaufschlagt werden, oder es kann ein Stromfluss durch die Wärmetauschereinrichtung bewirkt werden. Ist die Elektrode isoliert, wird ein Stromfluss durch die Wärmetauschereinrichtung verhindert, wobei sich jedoch elektrische Feldlinien durch die Isolierung fortpflanzen können, sodass der Wärmetauschbereich mit einem elektrischen Feld, insbesondere einem konstanten elektrischen Feld oder einem elektrischen Wechselfeld, beaufschlagt werden kann. Auch mittels eines Kondensators ist es ohne weiteres möglich, ein elektrisches Feld, insbesondere stromlos, zu erzeugen. Die Beaufschlagung des Wärmetauschbereichs mit einem elektrischen Feld ohne Stromfluss hat den Vorteil, dass der sonstige Betrieb der Brennkraftmaschine nicht durch einen Stromfluss entlang der Wärmetauschereinrichtung gestört wird, oder dass zusätzliche

Sicherheitsmaßnahmen im Hinblick auf eine versehentliche Berührung der

Wärmetauschereinrichtung durch eine Bedienperson ergriffen werden müssten. Weist die Wärmetauschereinrichtung zwei oder mehr Ausrichtausnehmungen auf, ist es möglich, eine Mehrzahl von Elektroden in der Mehrzahl von Ausrichtausnehmungen anzuordnen, wobei bevorzugt jeder Ausrichtausnehmüng eine Elektrode zugeordnet wird. Auf diese Weise können sehr effizient elektrische Felder zwischen den Elektroden erzeugt werden, insbesondere indem diese auf verschiedene Potentiale gelegt werden, wobei der Verlauf der elektrischen Feldlinien durch die Anordnung der Ausrichtausnehmungen zumindest mitbestimmt ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmetauschereinrichtung an einer Oberfläche eines Grundkörpers der Wärmetauschereinrichtung, insbesondere eines

Gehäuses der Wärmetauschereinrichtung, ein elektrisch leitfähiges Gitter als

Felderzeugungsmittel aufweist. Dabei ist unter einem elektrisch leitfähigen Gitter insbesondere eine Struktur aus elektrisch leitfähigen Drähten oder Stäben zu verstehen, die zumindest schräg, vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen, wobei das Gitter insbesondere nach Art eines Maschendrahts oder nach Art eines Kreuzgitters ausgebildet sein kann. Das Gitter kann starr, oder aber flexibel ausgebildet sein. Vorzugsweise erstreckt sich das Gitter flächig zumindest bereichsweise entlang der Oberfläche der Wärmetauschereinrichtung. Es ist möglich, dass das Gitter insgesamt isoliert ist, oder dass die einzelnen Drähte oder Stäbe des Gitters isoliert sind. Ein Stromfluss von dem Gitter ausgehend zu Oberflächenbereichen, die gegebenenfalls mit dem Gitter Kontakt haben, ist dann in vorteilhafter Weise ausgeschlossen. Es ist aber auch möglich, dass das Gitter nicht isoliert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gitter von der Oberfläche der Wärmetauschereinrichtung beabstandet angeordnet ist. In diesem Fall wird ein Kontakt mit der Oberfläche bereits durch die Beabstandung vermieden, wobei das Gitter zusätzlich isoliert sein kann. Alternativ ist es aber auch möglich, dass das Gitter direkt auf der Oberfläche aufliegt, sodass diese in Kontakt miteinander, insbesondere in elektrischem Kontakt sind.

Mithilfe des Gitters kann in ebenso einfacher wie effizienter Weise - je nach Ansteuerung des Gitters - eine elektrische und/oder magnetische Beaufschlagung des Wärmetauschbereichs durchgeführt werden, indem insbesondere entweder ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld, nämlich insbesondere ein konstantes Feld oder ein Wechselfeld, erzeugt wird. Dabei kann ein solches Gitter insbesondere vorgesehen sein bei Wärmetauschereinrichtungen, welche keine Ausrichtausnehmüng aufweisen. Dabei bedarf es keiner baulichen Veränderungen der Wärmetauschereinrichtung selbst, sondern es muss lediglich zusätzlich das Gitter vorgesehen werden.

Sowohl die Möglichkeit, ein Gitter vorzusehen, als auch die Möglichkeit, ein

Felderzeugungsmittel in einer Ausrichtausnehmung anzuordnen, sind ideal für eine Nachrüstung einer bestehenden Wärmetauschereinrichtung mit einer Ablagerungsverhinderungseinrichtung. Es bedarf nämlich in beiden Fällen keiner Veränderungen an der Grundstruktur der

Wärmetauschereinrichtung selbst. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gitter den Grundkörper der Wärmetauschereinrichtung, insbesondere das Gehäuse, zumindest entlang einer Richtung umgreift. Auf diese Weise kann ein besonders günstiger Feldverlauf im Inneren der

Wärmetauschereinrichtung erzeugt werden. Vorzugsweise umgreift das Gitter die

Wärmetauschereinrichtung vollständig zumindest entlang einer Richtung, besonders bevorzugt entlang einer Mehrzahl von Richtungen, insbesondere entlang von zwei Richtungen. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper quasi vollständig von dem Gitter umgeben.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die

Ablagerungsverhinderungseinrichtung eingerichtet ist, um stromlos ein elektrisches und/oder magnetisches Feld zu erzeugen. Dies bedeutet insbesondere, dass kein Strom durch den

Grundkörper der Wärmetauschereinrichtung, insbesondere nicht durch den Wärmetauschbereich, fließt. Demgegenüber ist es sehr wohl möglich, dass - insbesondere bei der Erzeugung eines elektrischen und/oder magnetischen Wechselfelds - Strom durch ein Felderzeugungsmittel fließt. Es ist aber auch möglich, dass höchstens initial zum Aufbauen des elektrischen und/oder magnetischen Feldes ein Stromfluss stattfindet, wobei dann das Feld im Betrieb statisch erzeugt wird, wobei kein Strom mehr fließt. Eine stromlose Felderzeugung hat insbesondere den Vorteil, dass ein Betrieb einer Brennkraftmaschine, welcher der Wärmetauschereinrichtung zugeordnet ist, nicht durch fließende Ströme gestört wird. Alternativ ist es aber auch möglich, dass gezielt ein Stromfluss durch die

Wärmetauschereinrichtung, insbesondere durch einen Grundkörper der

Wärmetauschereinrichtung und ganz besonders durch den Wärmetauschbereich, erzeugt wird, beispielsweise um elektrolytische Vorgänge in dem ersten Fluidpfad zu erzeugen, die sehr effizient Ablagerungen entgegenwirken können. Dabei ist es insbesondere möglich, auf elektrolytische Weise einen pH-Wert des Wärmetauschmediums entlang des ersten Fluidpfads zu beeinflussen, und so insbesondere eine Besiedelung durch biologisches Material zu verhindern. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmetauschereinrichtung als Seewasserkühler ausgebildet ist. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens, weil gerade bei der Verwendung von Seewasser als Wärmetauschmedium eine vergleichsweise große Gefahr einer Ablagerung von organischem, anorganischem, insbesondere mineralischem, und/oder biologischem Material besteht.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche eine Wärmetauschereinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Dabei ergeben sich in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine insbesondere die Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit der Wärmetauschereinrichtung erläutert wurden.

Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer

Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb,

Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der

Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im

Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.

Besonders bevorzugt ist die Brennkraftmaschine als Motor für ein Schifffahrzeug ausgebildet, wobei die Wärmetauschereinrichtung bevorzugt als Seewasserkühler ausgebildet ist.

Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise ein Steuergerät auf, welches insbesondere als Teil der Ablagerungsverhinderungseinrichtung eingerichtet ist und insbesondere der Ansteuerung wenigstens eines Felderzeugungsmittels dient, wobei es hierzu mit dem Felderzeugungsmittel wirkverbunden ist, insbesondere elektrisch verbunden. Bevorzugt ist das Steuergerät als zentrales Steuergerät (Engine Control Unit - ECU) der Brennkraftmaschine ausgebildet, oder das zentrale Motorsteuergerät übernimmt die Funktion des Steuergeräts der

Ablagerungsverhinderungseinrichtung, insbesondere die Funktion der Ansteuerung des wenigstens einen Felderzeugungsmittels. Es ist auf diese Weise einfach möglich, die

Ablagerungsverhinderungseinrichtung in vorbestimmten Betriebszuständen der

Brennkraftmaschine anzusteuern. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die

Ablagerungsverhinderungseinrichtung und insbesondere das wenigstens eine

Felderzeugungsmittel dann - vorzugsweise nur dann - angesteuert wird, wenn die

Brennkraftmaschine stillsteht. Auf diese Weise kann eine Störung des Betriebs der

Brennkraftmaschine durch die elektrische oder magnetische Beaufschlagung des

Wärmetauschbereichs vollständig vermieden werden, wobei zugleich in den für die Ausbildung von Ablagerungen besonders kritischen Stillstandsphasen der Brennkraftmaschine, wenn keine Strömung in dem Wärmetauschbereich stattfindet, eine wirksame Maßnahme gegen

Ablagerungen ergriffen werden kann.

Es ist auch möglich, dass die Ablagerungsverhinderungseinrichtung und insbesondere das wenigstens eine Felderzeugungsmittel zyklisch - insbesondere in vorbestimmten Zeitabständen - angesteuert wird/werden. Ein solcher vorbestimmter Zeitabstand kann 1 Tag, 2 Tage, 1 Woche, 2 Wochen, oder einen anderen Wert betragen, wobei der Zeitabstand bevorzugt abhängig von einer Wasserqualität oder -Zusammensetzung von als Wärmetauschmedium verwendetem Wasser, insbesondere Seewasser, bestimmt oder eingestellt wird. Auch eine permanente Ansteuerung, eine bedarfsabhängige Ansteuerung - insbesondere in Abhängigkeit von einem mittels einer geeigneten Sensorik ermittelten tatsächlichen Ablagerungszustand -, und/oder eine Ansteuerung in Abhängigkeit von einer - vorzugsweise mittels einer geeigneten Sensorik ermittelten - Wasserqualität oder -Zusammensetzung, insbesondere von als Wärmetauschmedium eingesetztem Wasser, insbesondere Seewasser, ist möglich.

Die Ansteuerung kann bevorzugt automatisch und/oder manuell, insbesondere durch eine Bedienperson, erfolgen.

Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Schifffahrzeug geschaffen wird, welches eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, insbesondere als Antriebsmotor, und/oder eine Wärmetauschereinrichtung gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Dabei verwirklichen sich in

Zusammenhang mit dem Schifffahrzeug insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Wärmetauschereinrichtung und der Brennkraftmaschine beschrieben wurden.

Unter einem Schifffahrzeug wird generell ein Fahrzeug verstanden, welches zumindest auch in der Lage ist, auf oder in Wasser zu fahren. Ein solches Schifffahrzeug kann insbesondere als Schiff, als Yacht, als Unterseeboot, als Tragflügelboot, als wasserlandefähiges Flugzeug, als Amphibienfahrzeug, als Fährschiff, als Luftkissenfahrzeug, oder in anderer geeigneter Weise ausgestaltet sein. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines

Schifffahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine und einer Wärmetauschereinrichtung, und

Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer

Wärmetauschereinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines

Schifffahrzeugs 1, welches eine Brennkraftmaschine 3 mit einer Wärmetauschereinrichtung 5 aufweist. Die Wärmetauschereinrichtung 5 ist hier als Seewasserkühler ausgebildet,

insbesondere als Rückkühler für einen Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine 3. Die

Wärmetauschereinrichtung 5 weist dabei einen hier nur partiell dargestellten, ersten Fluidpfad 7 auf, in dem ein Wärmetauschmedium, hier insbesondere Seewasser, strömen kann. Der erste Fluidpfad 7 durchsetzt einen Wärmetauschbereich 9. Es ist ein zweiter Fluidpfad 11 für ein Betriebsmedium der Brennkraftmaschine 3, hier insbesondere für ein Kühlmittel derselben, vorgesehen, wobei der erste Fluidpfad 7 und der zweite Fluidpfad 11 fluidisch voneinander getrennt, aber thermisch miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt ist die

Wärmetauschereinrichtung 5 als Gegenstromkühler ausgebildet.

Die Wärmetauschereinrichtung 5 weist eine Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um den Wärmetauschbereich 9 zumindest bereichsweise elektrisch und/oder magnetisch zu beaufschlagen. Dabei umfasst die Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 hier ein Ansteuermittel 15 und ein Felderzeugungsmittel 17, wobei das Ansteuermittel 15 mit dem Felderzeugungsmittel 17 zu dessen Ansteuerung, insbesondere zu dessen elektrischer

Beaufschlagung, wirkverbunden ist. Insbesondere ist das Ansteuermittel 15 mit dem

Felderzeugungsmittel 17 elektrisch verbunden. Das Ansteuermittel 15 ist hier bevorzugt als zentrales Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine 3 ausgebildet.

Die Wärmetauschereinrichtung 9 ist hier als Plattenwärmetauscher ausgebildet, welcher eine Mehrzahl von Platten 19 aufweist, die über eine Ausrichtausnehmung 21 relativ zueinander ausgerichtet sind. Dabei sind hier noch Distanzstücke 23 zwischen den Platten 19 angeordnet, um die Platten 19 voneinander zu beabstanden und so die Fluidpfade 7, 11 auszubilden. Sowohl die Platten 19 als auch die Distanzstücke 23 weisen zueinander fluchtende Bohrungen auf, die insgesamt eine Durchgangsbohrung 25 bilden, die als Ausrichtausnehmung 21 oder

Führungsrohr verwendet werden kann, oder - wie hier dargestellt - in die ein als physikalisches, materielles Rohr eingesetztes Führungsrohr eingesetzt ist.

Das Felderzeugungsmittel 17 ist in der Ausrichtausnehmung 21 angeordnet.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Felderzeugungsmittel 17 als elektrische Spule ausgebildet. Mittels dieser ist es insbesondere möglich, ein magnetisches Feld in dem

Wärmetauschbereich 9 zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann in der Ausrichtausnehmung 21 auch eine Elektrode, insbesondere eine isolierte Elektrode, ein Permanentmagnet oder ein Kondensator angeordnet werden. Bevorzugt weist die Wärmetauschereinrichtung 5 eine Mehrzahl solcher Ausrichtausnehmungen 21 auf, wobei bevorzugt einer Mehrzahl von Ausrichtausnehmungen, insbesondere jeder Ausrichtausnehmung, jeweils ein Felderzeugungsmittel zugeordnet ist. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer

Wärmetauschereinrichtung 5. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen

Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei ist hier die Wärmetauschereinrichtung 5 als Ladeluftkühler für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei explizit lediglich der zweite Fluidpfad 1 1 für Ladeluft dargestellt ist, wobei der erste Fluidpfad 7 nicht explizit dargestellt ist, aber in dem hier angedeuteten Wärmetauschbereich 9 verläuft. Dabei ist hier an einer Oberfläche 27 eines Grundkörpers 28, nämlich eines Gehäuses der Wärmetauschereinrichtung 5 ein elektrisch leitfähiges Gitter 29 als Felderzeugungsmittel 17 vorgesehen, wobei das Gitter 29 von der Oberfläche 27 beabstandet oder aber in Kontakt mit der Oberfläche 27 sein kann. Das Gitter 29 kann starr oder flexibel ausgebildet sein. Es kann insbesondere flächig ausgebildet sein. Es kann nach Art eines Maschendrahts, oder nach Art eines Stabgitters, insbesondere eines Kreuzgitters, ausgebildet sein. Es ist möglich, dass das Gitter 29 isoliert ist.

Vorzugsweise umgreift das Gitter 29 den Grundkörper 28 zumindest entlang einer Richtung, besonders bevorzugt vollständig.

Das Gitter 29 ist in hier nicht explizit dargestellter Weise insbesondere mit dem Ansteuermittel 15 wirkverbunden, insbesondere elektrisch verbunden, sodass das Gitter 29 elektrisch

beaufschlagbar ist.

Anhand der Figuren 1 und 2 wird ohne weiteres deutlich, dass es insbesondere möglich ist, in einfacher und kostengünstiger Weise bestehende Wärmetauschereinrichtungen 5 mit der

Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 nachzurüsten. Dabei müssen vorhandene Bauteile nicht überarbeitet werden.

Die Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 weist insbesondere in Form der

Felderzeugungsmittel 17 einfache Bauteile auf, die kostengünstig sind. Die Lösungen sind außerdem bauraumneutral, es ist also kein zusätzlicher Bauraum für die Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 erforderlich. Eine Gewichtszunahme ist aufgrund der relativ kleinen und leichten Bauteile der Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 minimal.

Aufgrund der Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 ergeben sich insgesamt eine verbesserte Betriebssicherheit und verlängerte Wartungsintervalle für die Wärmetauschereinrichtung 5 und damit zugleich bevorzugt auch für die Brennkraftmaschine 3 und/oder das Schifffahrzeug 1.

Darüber hinaus ist der Leistungsbedarf der Ablagerungsverhinderungseinrichtung 13 gering, insbesondere wenn diese stromlos arbeitet, beispielsweise bei Erzeugung statischer elektrischer Felder mittels Elektroden und/oder Kondensatoren.

Insgesamt zeigt sich, dass mittels der Wärmetauschereinrichtung 5, der Brennkraftmaschine 3 und dem Schifffahrzeug 1 kühlleistungsreduzierende Ablagerungen insbesondere an

Seewasserkühlern wirksam verringert, vorzugsweise verhindert werden können.




 
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