DE102010008396A1

DE102010008396A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102010008396A1
Application number: DE201010008396
Authority: DE
Inventors: Christian 01309 Michel; Sven 01309 Schröder-Iserhagen; Mario 01728 Günzler; Markus 01309 Köhler
Original assignee: Cooolcase 01139 GmbH; COOOLCASE GmbH
Current assignee: Cooolcase 01139 GmbH; COOOLCASE GmbH
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2011-08-11

Abstract

Wärmetauscher werden zwischen abgeschlossenen Teilgehäusen und mit der Außenatmosphäre verbundenen Teilgehäusen angebracht, um die Wärme aus dem abgeschlossenen Gehäuseteil in den mit der Außenatmosphäre verbundenen Gehäuseteil und von dort in die Außenatmosphäre abzuleiten. Bekannte Wärmetauscher sind als Doppellamellen-Wärmetauscher oder als Zwischenwände mit vergrößerter Oberfläche bekannt. Diese Wärmetauscher sind entweder kostenintensiv oder wenig effektiv. Der neuartige Wärmetauscher soll mit wenig Kostenaufwand einen guten Wärmeaustausch bewirken. Der Wärmetauscher (1) wird aus Blech durch mehrfaches Falten hergestellt. Die Enden (7) der Falten (2) werden an den Stirnseiten (3 und 6) des Wärmetauschers (1) durch Abdeckungen (8 und 9) verschlossen. Zum Befestigen in einer Zwischenwand (TR) besitzt der Wärmetauscher Flansche (4). Mehrere Wärmetauscher lassen sich miteinender verbinden. Der Wärmetauscher lässt sich in jede Zwischenwand eines Gehäuses mit zwei Kammern einbauen, von denen eine Kammer gekühlt werden soll. Er ist insbesondere für Gehäuse der Informationsverarbeitung und der Nachrichtentechnik geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Blechgehäuse, das zur Aufnahme von elektrischen oder elektronischen Bauteilen dient, insbesondere ein Computergehäuse, wobei das Blechgehäuse aus mindestens einem geschlossenen Teilgehäuse für Wärme erzeugende, gegen Umwelteinflüsse (insbes. Verschmutzung) zu schützende elektrische oder elektronische Baugruppen und einem Kühlgehäuse zum Abführen nach außen der mittels des Wärmetauschers aus dem geschlossenen Gehäuse ins Kühlgehäuse geleiteten Wärme, besteht und der Wärmetauscher Teil der Zwischenwand zwischen beiden Teilgehäusen ist.
Ein Wärmetauscher, der in eine Zwischenwand eingebaut werden kann, ist bereits durch die US Patentschrift 2,932,953 bekannt. Der Wärmetauscher ist in Doppel-Lamellenform aufgebaut, wobei die Lamellen der einen Seite in des Innere des einen Teilgehäuses ragt und die Lamellen der anderen Seite in das Innere des anderen Teilgehäuses.
Die Kühlluft des mit der Außenatmosphäre in Verbindung stehenden Teilgehäuses wird mittels eines Lüfters durch die abstehenden Lamellen bewegt und zwar in Gegenrichtung zu dem Luftstrom, der sich in dem anderen Teilgehäuse aufgrund von Konvektion durch die Lamellen bewegt.
Die Kühlwirkung wird außerdem durch zwischen den beiden Lamellenpaaren angeordnete Peltierelemente verstärkt.
Dieser Wärmetauscher ist teuer und störanfällig und benötigt außerdem elektrische Energie für den Betrieb der Peltierelemente.
In der DE 40 35 213 wird ein mäanderförmiger Wärmetauscher beschrieben, der sich jedoch nicht in der Zwischenwand, sondern in einem separaten Kühlluftkanal befindet. Dadurch ergibt sich eine aufwändige Konstruktion für die Kühlkanäle.
In der DE 10 2007 058 458 wird eine Zwischenwand beschrieben, in die eine Struktur zur Oberflächenvergrößerung eingeprägt ist. Diese Zwischenwand aus Blech lässt sich durch Tiefziehen oder Prägen auf einfache Weise herstellen. Der Nachteil besteht aber in der technologischen Begrenzung der möglichen Tiefe des Profils.
Das Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll ist ein Wärmetauscher mit sehr großer Oberfläche für den Wärmeaustausch, der sich in eine Zwischenwand einbauen lässt und kostengünstig herzustellen ist.
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher aus vielfach gefaltetem Blech besteht und dass die Stirnseiten des Wärmetauschers an den über die Zwischenwand in das jeweils andere Teilgehäuse ragenden Faltenenden abgedeckt sind.
Die Form der Falten kann dreieck-, mäander-, trapez-, sinusförmig oder ähnlich sein. Dieser Wärmetauscher lässt sich mit einem einfachen Biegewerkzeug herstellen.
Je nach Größe der Zwischenwand des Gehäuses und dem zur Verfügung stehenden Platz in dem Teilgehäuse für die elektrischen oder elektronischen Baugruppen, kann die Größe des Wärmetauschers gewählt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich durch die in den Unteransprüchen genannten Merkmale. So kann der Luftstrom, der sich durch die Falten des Wärmetauschers bewegt durch Lüfter an den Stirnseiten des Wärmetauschers verstärkt und damit die Kühlwirkung verbessert werden.
Weiterhin lässt sich eine höhere Kühlleistung durch Anbringen von Luftleitblechen in den Falten des Wärmetauschers erreichen. Die Luftleitbleche sorgen für eine Verwirbelung der Kühlluft bzw. der zu kühlenden Luft, wodurch die gesamte Oberfläche für den Wärmeaustausch genutzt wird.
Weiterhin lässt sich eine zusätzliche Vergrößerung der Oberfläche durch Einprägen von beliebigen Konturen (z. B. Sicken, Noppen o. a.) in das Blech des Wärmetauschers oder durch Aufrauen der Oberfläche erreichen, wodurch ebenfalls eine Verwirbelung entsteht.
Die Länge des Wärmetauschers wird durch die handelsüblichen Blechbreiten, die Tiefe und Dichte der Falten und durch das zur Verfügung stehende Werkzeug begrenzt. Größere Längen können durch Zusammensetzen von zwei oder mehr Einzel-Wärmetauschern erzielt werden.
Die Abdeckungen für die Stirnseite der Faltenenden werden aus Blech oder Kunststoff hergestellt und besitzen im einfachsten Fall Befestigungsnasen an ihren Enden zur Befestigung am Wärmetauscher. Je nach Stabilität der Abdeckung können kleine Luftspalte vorhanden sein, durch die ein geringer, die Kühlung störender Luftaustausch zwischen beiden Teilgehäusen erfolgt. In einer verbesserten Ausführung weisen Kunststoffabdeckungen daher über die gesamte Länge eine Nut auf, mit der selben Kontur, wie sie die Stirnseite des Wärmetauschers besitzt, so dass sie passgerecht auf die Stirnseite des Wärmetauschers aufgesetzt werden können.
Vorteilhaft ist, dass beide Abdeckungen gleich sind und nur ein Werkzeug für die Herstellung benötigt wird.
Die Erfindung wird nachträglich an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen
1a einen einfachen Wärmetauscher mit Abdeckungen in Explosivdarstellung
1b einen Ausschnitt A der oberen Stirnseite des Wärmetauschers nach 1a vergrößert
2 eine Wand mit eingebautem, aus zwei Teilen zusammengesetztem, Wärmetauscher, Lüftern und Luftleitblechen in leicht perspektivischer Draufsicht (2a) und in der Seitenansicht (2b)
3 eine Abdeckung für den zusammengesetzten Wärmetauscher nach 2
Der Wärmetauscher 1 nach 1 besteht aus mehreren dreieckförmigen Falten 2. Er lässt sich aus Blech mit einem einfachen Biegewerkzeug herstellen. Die Trennlinie TR gibt die Position der Wand an, in die der Wärmetauscher 1 eingebaut werden soll.
Die in den 1 und 2 dargestellten Wärmetauscher 1 sind symmetrisch bezüglich der Zwischenwand 15. Das ist jedoch nicht zwingend. Je nach Platzbedarf kann auch ein unsymmetrischer Einbau vorteilhaft sein.
Obere und untere Wärmetauscherabdeckung 8 und 9 sind so gestaltet, dass deren Teilabdeckungen die überstehenden Faltenenden verschließen, z. B. die Teilabdeckungen 11 die Faltenenden 5 und 7 (schraffiert gezeichnet).
Befestigungsnasen 10 dienen der Befestigung der Abdeckungen 8 und 9 an den Stirnseiten 3 und 6 des Wärmetauschers 1. Die aus Blech gestanzten Abdeckungen 8 und 9 sind gleich.
Der in 2 dargestellte Wärmetauscher ist aus zwei Teilen 1.1 und 1.2 zusammengesetzt, enger gefaltet und in die Zwischenwand 15 eingebaut. Durch das Zusammensetzen zweier Teilwärmetauscher 1.1 und 1.2 oder auch weiterer, lassen sich beliebig große Gehäusewände 15 in ihrer ganzen Breite mit Wärmetauschern versehen.
Der aus zwei Teilwärmetauschern 1.1 und 1.2 bestehende Wärmetauscher 1 nach 2 ist außerdem mit vier Reihen 12, 18, 21 und 22 von je sechs Radiallüftern (z. B. 12.1 bis 12.6) an seinen Stirnseiten ausgestattet, wodurch ein maximaler Luftdurchsatz entlang beider Seiten des Wärmetauschers 1 erzielt wird. Statt der Radiallüfter können auch Axial- oder Diagonallüfter zum Einsatz kommen. Wenn es zur Kühlung ausreicht, können zwei entgegen gesetzt angeordnete Lüfter 21 und 12 oder 22 und 18 oder auch nur einer der Lüfter 12; 18; 21 oder 22 weggelassen werden. Die Lüfter werden in jedem Fall so betrieben, dass die Luft rechts und links der Zwischenwand 15 in entgegen gesetzter Richtung bewegt wird. Außerdem sind die Radiallüfter schräg angeordnet und Luftleitbleche 13 und 14 oben und 16 und 17 unten angebracht. Dadurch wird die Luft optimal zwischen die Falten 2 des Wärmetauschers 1 geleitet.
Eine weitere Verbesserung ergeben kleine Luftleitbleche (nicht dargestellt) in den Falten 2 des Wärmetauschers 1, die eine Verwirbelung der Luft bewirken, so dass die gesamte Oberfläche von bewegter Luft überstrichen wird.
Einen ähnlichen Effekt können Sicken oder Noppen im Blech der Falten 2 bewirken oder auch eine aufgeraute Blechoberfläche der Falten 2.
Zwischen der Stirnseite 6 und den Lüftern 12 und 22 befindet sich die obere Abdeckung 20 – ebenso zwischen der Stirnseite 3 und den Lüftern 18 und 21 die untere Abdeckung 19. In einer verbesserten Ausführung nach 3 sind die Abdeckungen 19 (und 20) als Spritzgussteil aus Plaste hergestellt, wobei die der Stirnseite 3 des Wärmetauschers 1 zugewandte Seite eine Nut 24 aufweist, die die Form der Stirnseite 3 des Wärmetauschers 1 aufweist und geringfügig breiter als die Blechstärke des Wärmetauschers 1 ist. Diese Abdeckung 19 lässt sich auf die Stirnseite 3 des Wärmetauschers 1 aufschieben und dichtet die abzudeckenden Enden 5 und 7 der Falten 2 des Wärmetauschers 1 vollständig ab. Außerdem ist diese Abdeckung 19 durch den Formschluss mit dem Wärmetauscher 1 sehr gut an diesem befestigt. Eine zusätzliche Befestigung ermöglicht der Flansch 23.
Obere und untere Abdeckung unterscheiden sich spiegelbildlich. Wird die Abdeckung 19 auf beiden Seiten mit einer Nut versehen, dann ist sie universell als obere oder untere Abdeckung 20 und 19 einsetzbar. Es wird nur ein Werkzeug zur Herstellung der Abdeckungen benötigt
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscher
2: eine Falte des Wärmetauschers
3: untere Stirnseite des Wärmetauschers
4: Befestigungsflansch
5: linkes abzudeckendes Ende einer Falte des Wärmetauschers
6: obere Stirnseite des Wärmetauschers
7: rechtes abzudeckendes Ende einer Falte des Wärmetauschers
8: obere Wärmetauscherabdeckung
9: untere Wärmetauscherabdeckung
10: Befestigungsnase
11: Abdeckung für überstehendes Faltenende 7
12: sechs Lüfter oben, rechte Seite
13: Luftleitblech
14: Luftleitblech
15: Zwischenwand
16: Luftleitblech
17: Luftleitblech
18: sechs Lüfter unten, rechte Seite
19: untere Wärmetauscherabdeckung für zusammengesetzten Wärmetauscher
20: obere Wärmetauscherabdeckung für zusammengesetzten Wärmetauscher
21: sechs Lüfter unten, linke Seite
22: sechs Lüfter oben, linke Seite
23: Befestigungsflansch
24: Nut in der Wärmetauscherabdeckung 19
TR: Position der Trennwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2932953 [0002]
DE 4035213 [0006]
DE 102007058458 [0007]

Claims

Wärmetauscher (1) für ein Blechgehäuse, das zur Aufnahme von elektrischen oder elektronischen Bauteilen dient, insbesondere ein Computergehäuse, wobei das Blechgehäuse aus mindestens einem geschlossenen Teilgehäuse für Wärme erzeugende, gegen Umwelteinflüsse (insbes. Verschmutzung) zu schützende Baugruppen und einem Kühlgehäuse zum Abführen der mittels des Wärmetauschers (1) aus dem geschlossenen Gehäuse ins Kühlgehäuse geleiteten Wärme, besteht und der Wärmetauscher (1) Teil der beide Teilgehäusen trennenden Zwischenwand (15) ist, dadurch gekennzeichnet dass der Wärmetauscher (1) aus vielfach gefaltetem Blech besteht und dass die Stirnseiten (3; 6) des Wärmetauschers (1) an den über die Zwischenwand (15) in das jeweils andere Teilgehäuse ragenden Faltenenden (5; 7) abgedeckt sind (10; 11).
Wärmetauscher für ein Blechgehäuse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten des Wärmetauschers an mindestens zwei gegenüberliegenden Stirnseiten Lüfter (18; 22); angebracht sind.
Wärmetauscher für ein Blechgehäuse gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Luftleitbleche (13; 14; 16; 17) über den Stirnseiten (3; 6) des Wärmetauschers (1) bzw. bei Vorhandensein von Lüftern (12; 14; 18; 21) über diesen vorhanden sind.
Wärmetauscher für ein Blechgehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Falten (2) des Wärmetauschers (1) Luftleitbleche angeordnet sind und/oder dass die Oberfläche des Wärmetauschers Konturen (z. B. Sicken, Noppen o. a.) aufweist und/oder aufgeraut ist.
Wärmetauscher für ein Blechgehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) aus zwei oder mehr Einzelelementen (1.1; 1.2) zusammen gesetzt ist.
Wärmetauscher für ein Blechgehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) Befestigungsflansche (4) zum Befestigen an der Zwischenwand (15) besitzt und dass die Abdeckungen (8; 9 oder 19; 20) für die Stirnseiten (3; 6) der Faltenenden (5; 7) aus Blech oder Kunststoff hergestellt sind und Befestigungsnasen (10) oder Befestigungsflansche (23) an ihren Enden zur Befestigung am Wärmetauscher (1) besitzen.
Wärmetauscher für ein Blechgehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffabdeckungen (19; 20) für die Stirnseite (3; 6) der Faltenenden (5; 7)) über die gesamte Länge eine Nut (24) aufweisen mit der selben Kontur wie die Stirnseite (3; 6) des Wärmetauschers (1), so dass sie passgerecht auf dessen Stirnseiten (3; 6) aufgesetzt werden können.
Wärmetauscher für ein Blechgehäuse gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass obere und untere Kunststoffabdeckung (19; 20) beidseitig eine Nut (24) von der Kontur der Stirnseiten (3; 6) aufweisen.