DE102011077838A1

DE102011077838A1 - Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers

Info

Publication number: DE102011077838A1
Application number: DE201110077838
Authority: DE
Inventors: Martin Engelhardt; Stefan Hirsch; Lars Ludwig; Florian Moldovan
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-12-20
Also published as: CN202938666U; US20130014924A1; US9316450B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1) mit einem Rohrblock mit einer Mehrzahl von im wesentlichen parallel ausgerichteten Rohren (2) zur Führung eines Temperierungsfluids, wobei zumindest die Enden der Rohre (2) miteinander verbunden sind. Ferner umfasst der Wärmetauscher (1) zumindest einem Sammelkasten (4) der zur Aufnahme eines Temperierungsfluids aus dem Rohren (2) ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Sammelkasten (4) im Inneren eine Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe der Enden der Rohre (2) entspricht und wobei der Sammelkasten (4) über die Enden der Rohre (4) gesteckt und stoffschlüssig mit diesen verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß den Hauptansprüchen.
Elektrische, elektronische und elektrochemische Komponenten wie beispielsweise Batterien unterliegen wie nahezu alle technischen Objekte einer Einsatztemperaturbeschränkung. Je nach Bauform und Ausprägung der Komponenten können mitunter beachtliche Temperaturbereiche abgedeckt werden, jedoch zumeist unter Anfall großer Kosten.
Elektrochemische Speichermedien erweisen sich gegenüber thermischer Beanspruchung als besonders empfindlich; es werden eng begrenzte Bauteiltemperaturen angestrebt, um ausreichende Standzeit und Funktionalität auf bei widrigen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten – insbesondere Li-Ion Batteriezellen können bei zu hohen Betriebstemperaturen in ihrer Lebensdauer deutlich beeinträchtigt werden, so dass vorzugsweise Kerntemperaturen angestrebt werden sollten, die eine Kühlung mit einem Kühlmedium erfordern, dessen Temperatur deutlich unterhalb gängiger Umgebungstemperaturen liegt.
Für eine Kühlung von Komponenten eines Fahrzeugs, insbesondere einer Batterie in einem Kraftfahrzeug, sollte ein Wärmetauscher verwendet werden. Um optimal in einem Fahrzeug verbaut werden zu können, sollte der Wärmetauscher einen möglichst geringen Bauraumbedarfs und eine homogene Temperaturverteilung an der Kühlfläche aufweisen.
In der Regel werden die Batterie-Kühlplatten vorwiegend im Schichtblech- oder zwei Layer-Design gebaut, wo das Kühlmedium durch Kanalplatten, in einem bestimmten Flow Field fließt.
Sowohl bei Schichtblech- als auch bei zwei Layer-Design ist die Serien-Fertigung nur mittels Stanz- oder Prägewerkzeuge möglich, die wiederum nur für eine bestimmte Werkteil-Größe geeignet sind. Wenn man eine andere Kühlergröße fertigen soll, muss man dafür neue Stanz- oder Prägewerkzeuge verwenden, also gibt es keine Flexibilität in der Fertigung und dadurch keine günstige Kosten für kleine bis mittleren Stückzahlen.
In der US 6,619,557 B1 ist ein hoch-effizientes System für die Thermoregulation eines Raumes durch eine stilles strahlendes Paneel offenbart, das insbesondere ausgerüstet ist, um um als Türen zu arbeiten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Wärmetauscher und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Wärmetauscher mit folgenden Merkmalen:

– einem Rohrblock mit einer Mehrzahl von im wesentlichen parallel ausgerichteten Rohren zur Führung eines Temperierungsfluids, wobei zumindest die Enden der Rohre miteinander verbunden sind; und
– zumindest einem Sammelkasten der zur Aufnahme eines Temperierungsfluids aus dem Rohren ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Sammelkasten im Inneren eine Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe der Enden der Rohre entspricht und wobei der Sammelkasten über die Enden der Rohre gesteckt und stoffschlüssig mit diesen verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, wobei das Verfahren die folgenden Merkmale aufweist:

– Bereitstellen eines Rohrblocks mit einer Mehrzahl von im wesentlichen parallel ausgerichteten Rohren zur Führung eines Temperierungsfluids, wobei zumindest die Enden der Rohre miteinander verbunden sind und zumindest eines Sammelkastens der zur Aufnahme eines Temperierungsfluids aus dem Rohren ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Sammelkasten im Inneren eine Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe der Enden der Rohre entspricht; und
– Einstecken der Enden der Rohre in den Sammelkasten und stoffschlüssiges Verbinden der Enden der Rohre mit dem Sammelkasten.

Unter einer ersten Größe, die innerhalb eines Toleranzbereichs einer zweiten Größe entspricht kann dabei eine erste Größe verstanden werden, die eine Abweichung um beispielsweise nicht mehr als 20%, günstigerweise jedoch nicht mehr als 5% von der zweiten Größe aufweist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich ein Wärmetauscher technisch sehr einfach herstellen lässt, wenn die Enden von Rohren eines Rohrblockes direkt in einem Sammlerkasten aufgenommen werden, der eine innere Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereiches gleich der Höhe der Enden der Rohre ist. Auf diese Weise kann auf das Vorsehen von Böden verzichtet werden. Vielmehr kann der Sammlerkasten direkt auf die Enden der Rohre gesteckt oder geschoben werden und mit diesen verlötet oder verschweißt, also stoffschlüssig verbunden werden, so dass einerseits eine Materialeinsparung durch den Entfall der Böden und andererseits auch eine technisch einfache Herstellung der Wärmetauscher durch die Verwendung von standardisierten Komponenten möglich wird. Insbesondere können der Rohrblock und/oder die Sammlerkästen als Meterware ausgestaltet sein, die je nach Bedarf und Größe des herzustellenden Wärmetauschers auf Maß geschnitten und zum Wärmetauscher verbaut werden.
Die vorliegende Erfindung bietet daher den Vorteil, einer besonders preisgünstigen Herstellung von Wärmetauschern, da einerseits einfache Ausgangskomponenten verwendet werden können und andererseits nur ein geringer Materialaufwand zur Herstellung der neuartigen Wärmetauscher erforderlich ist.
Besonders günstig ist es, wenn der zumindest eine Sammelkasten ein Blechbiegeteil ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass einerseits ein derartiger Sammelkasten durch einen technisch einfach auszugestaltenden Biegevorgang bereitgestellt werden kann und andererseits ein solches Blechbiegeteil als Meterware zur Verfügung gestellt werden kann, das je nach Größe und Form des herzustellenden Wärmetauschers auf Maß geschnitten werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zumindest ein zweiter Sammelkasten zur Einleitung des Temperierungsfluids in die Rohre vorsehen sein, wobei der zweite Sammelkasten im inneren eine Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe der Enden der Rohre entspricht und wobei der zweite Sammelkasten über den Enden der Rohre gegenüberliegenden weiteren Enden der Rohre gesteckt und stoffschlüssig mit diesen verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bei der Wahl von entsprechend ausgestalteten Sammelkästen an beiden Seiten des Rohrblocks eine besonders günstige Herstellung des Wärmetauschers möglich ist.
Um einen definierte Abschluss an einer Seite des Rohrblocks zu erreichen und zugleich auch einen seitlichen Verschluss des zumindest einen Sammelkastens sicherzustellen kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest ein Seitenteil vorgesehen sein, das eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen einer Höhe der Rohre entspricht, wobei das zumindest eine Seitenteil an einer Seite des Rohrblocks angeordnet und parallel und/oder in einer Ebene zu den Rohren ausgerichtet ist und sich über die Enden der Rohre hinaus erstreckt und mit dem zumindest einen Sammelkasten stoffschlüssig verbunden ist, derart, dass das zumindest eine Seitenteil eine seitliche Abdichtung des Sammelkastens bildet. Dabei kann das Ende des Seitenteil, das die seitliche Abdichtung des Sammelkastens bildet, im Wesentlichen die Höhe des Inneren des Sammelkastens aufweisen, so dass sich der Sammelkasten sehr einfach über dieses Ende des Seitenteils schieben oder stecken lässt und somit die Herstellung des Wärmetauschers vereinfacht wird.
Um eine flexible Kühlung des Temperierungsfluids, das beim Betrieb des Wärmetauschers in den Rohren fließen wird, zu ermöglichen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Kühlungsblech an einer Seite des Rohrblocks vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kühlungsblech beweglich und/oder schwimmend an dem Rohrblock befestigt ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer flexiblen Einbaumöglichkeit des Wärmetauschers, so dass über das beweglich gelagerte Kühlungsblech eine hohe Wärmeabfuhrrate ermöglicht werden kann.
Um beispielsweise eine elektrische Kontaktierung von Sensoren an Rohren in dem Rohrblock zu ermöglichen kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Kühlungsblech zumindest eine Öffnung aufweist und/oder der Rohrblock zumindest eine Öffnung aufweisen, die der einen Öffnung des Kühlungsblechs gegenüberliegt, wobei die Öffnung im Kühlungsblech und/oder die Öffnung im Rohrblock ausgebildet ist, um eine Kabeldurchführung zu realisieren.
Eine besonders einfache Herstellung des Wärmetauscher wird dann möglich, wenn zwischen den Rohren des Rohrblocks im Bereich der Enden der Rohre ein Zwischenraum sowie in dem Kühlungsblech ein Ausschnitt vorgesehen ist, in dem ein Abstandshalter angeordnet ist, wobei der Abstandshalter im Bereich zwischen den Rohren eine Dicke aufweist, die im wesentlichen der Dicke der Rohre entspricht und wobei der Abstandshalter im Bereich der Enden der Rohre in dem zumindest einen Sammelkasten angeordnet ist und eine Dicke aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe im Inneren des Sammelkastens entspricht. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch den Verbau des Abstandshalters ein zusammenfügen des Wärmetauschers aus den einzelnen Komponenten erleichtert wird und zugleich die jeweils erforderliche Positionierung der einzelnen Komponenten vor dem stoffschlüssigen Verbinden sichergestellt werden kann.
Eine sehr flexible Möglichkeit der Einstellung der Temperatur eines durch den Wärmeübertrager zu tempertierenden Elementes wie einer Batterie kann dadurch erreicht werden, wenn der Wärmeübertrager ferner die Möglichkeit bietet, auch eine Erhitzung des betreffenden Elementes durchzuführen. Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann somit ein Heizelement an einer Seite des Rohrblocks, insbesondere einer dem Kühlungsblech gegenüberliegenden Seite angeordnet sein, insbesondere wobei das Heizelement ein Blech aufweist, das in thermischem Kontakt zu den Rohren steht sowie einen Heizdraht umfasst, der zur Aufheizung des Blechs ausgebildet ist.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Wärmetauscher;
2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3A eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Blick auf eine Kühlungsseite;
3B eine Ansicht von unten auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Rohrblock oder das Rohrbündel sichtbar ist;
4A eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei eine Ansicht der Kühlungsseite zu sehen ist;
4B eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teilbereichs aus 4A gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
5 eine Detailansicht auf einen Teilbereich der Kühlungsseite gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
6 eine Seitenansicht im Detail gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
7A eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
7B eine weitere perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
8A eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Teilbereichs aus 7A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8B eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Teilbereichs aus 7B gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
9 eine Querschnittsansicht durch einen Teilbereich eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in der Herstellung eines kompakten, einfachen und preiswerten Wärmetauschers in modularer Bauweise zu sehen, bei dem man mit wenigen Bauteilen und einen geringen Werkzeug-Einsatz, eine breite Fertigungspallete abdecken kann.
1 zeigt hierzu eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Wärmetauscher 1 in Rohrbündelsystem dargestellt, jedoch ohne Böden was es weiterhin ermöglicht eine modulare und preiswerte Konstruktion zu gestalten, die so kompakt wie eine Kühlplatte ist. Der Wärmetauscher gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht aus folgenden Teilen:

– Block 2 (oder Netz bzw. Rohrbündel) aus extrudierten Rohren (wobei diese Rohrbündel beispielsweise auch durch Mehrkammerrohre gebildet sein kann) und Seitenteilen 3 als Extrusionsprofile. Sowohl das Rohrbündel 2 als auch die Seitenteile sollten dieselbe Höhe haben. Sowohl die Rohre 2 als auch die Seitenteile 3 werden je nach Bedarf (bzw. Kühlerlänge) in der Länge modular geschnitten.
– Kühlmittel- oder Sammelkästen 4 (mit oder ohne Trennwände, je nach Bedarf) die als Abkantteile, je nach Einsatzfall bzw. Kühlerbreite in einer bestimmten Länge modular gefertigt werden können. Die Lichtweite des Kastens 4 sollte mit der Höhe der Rohre 2 bzw. der Seitenteile 3 abgestimmt werden.
– Kühlungsseite bestehend aus einem Kühlblech 5 oder zwei, je nach Kundenwunsch oder Einsatzfall die als Blechzuschnitt je nach Kühlerlänge H bzw. Kühlerbreite B geschnitten werden kann.
– Heizungsseite (optional und in der 1 nicht dargestellt) bestehend aus einem Aufnahmeblech und Heizdraht; in diesem Fall kann das Kühlblech nur auf der gegenüber liegenden Seite eingebaut werden.

Der Wärmetauscher 1 wird komplett gelötet, der Heizdraht wird anschließend auf das Aufnahmeblech montiert.
In wichtiger Aspekt besteht gemäßdem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel darin, dass die Rohre 2 und die Seitenteile 3 die gleiche Höhe T haben und die lichte Weite des Kastens 4 ebenfalls die selbe Höhe T hat, so dass der Kasten 4 über die Enden der Rohre 2 geschoben oder gesteckt und mit den Rohren 2 verlötet oder verschweißt werden kann.
Der Block 2 könnte auch aus einer einzigen extrudierten Platte gefertigt werden, dadurch würde das Kühlblech entfallen. Der Nachteil einer solchen Lösung wäre jedoch darin zu sehen, dass für jede Kühlerbreite (d. h. Blockbreite) B eine extrudierte Platte gefertigt werden muss. Die Seitenteile 3 müssten trotzdem eingebaut werden, wegen des Abdichtens des Kastens in den seitlichen Endbereichen 6.
Der Wärmetauscher 1 besteht aus einfachen Teilen, die flexibel an verschiedenen Einbausituationen schnell angepasst werden können:
Der Block 2 besteht aus extrudierten Rohren, so dass man die Blocklänge durch die Rohrlänge und die Blockbreite durch die Anzahl der Rohre flexibel gestaltet werden kann; die extrudierten Rohre sind in der Regel billig in der Anschaffung.
Die Seitenteile 3 sind als 4-kantige Extrusionsprofile konstruiert (also auch billig in der Anschaffung), die vorzugsweise genau so hoch wie die Rohre sind; diese Rohre könnten beispielsweise von demselben Hersteller wie die Rohre beziehen und dadurch sämtliche Toleranzabstimmungen vermeiden. Die Seitenteile 3 sollten lediglich je nach Blocklänge auf einer bestimmten Maß geschnitten werden. Die Länge der Seitenteile 3 bestimmen die Länge H der Kühlplatte 4. Die Radien im Schneidewerkzeug zur Herstellung der Seitenteile 3 sollten mit den Abkantradien vom Kasten 3 abgestimmt werden. Die Endbereiche der Seitenteile 3 könnten mit demselben Messer geschnitten werden und deren Länge wird vorzugsweise durch das Einstellen des Einschubes variabel gestaltet.
Die Kühlmittelkästen 4 können hier vorzugsweise als Abkantteile aus Blech gestaltet werden, so dass sie sehr einfach, je nach Blockbreite, in der Länge angepasst werden können. Die Schnittgeometrie bleibt dabei immer gleich. Das zum Schneiden der Kästen 4 auf Länge verwendete Werkzeug sollte so ausgelegt werden, dass man den längsten herzustellenden Kasten 4 damit anfertigen kann.
Der Wärmetauscher 1 kann durch den Einsatz von Trennwänden in einer oder mehreren Umlenkungen geflutet werden. Für die Herstellung der Trennwände kann man dieselben Extrusionsprofile wie bei den Seitenteilen verwendet.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist zu ersehen, dass die Seitenteile 3, Rohre 2 wie die Kästen 4 im Wesentlichen eine gleiche Höhe T aufweisen.
3A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung von der Kühlungsseite. In dieser Ansicht ist im Wesentlichen das Kühlungsblech 5 sowie die Kästen 4 zu erkennen.
3B zeigt eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers 1 von der dem Kühlungsblech 5 abgewandten Seite. Hierbei ist im Wesentlichen der Rohrblock 2 sowie die Sammelkästen 4 zu erkennen, so dass sich ein Wärmetauscher der Länge H und der Breite B ergbit.
In der 4A ist eine perspektivische Ansicht von der Kühlungsseite vor der Kästen-Montage aus zu sehen, wobei die Kühlungsseite diejenige Seite ist, auf der das Kühlungsblech vorgesehen ist. In der 4A ist dabei zu erkennen, dass die Rohre 2 und die Seitenteile 3 schon in der Endposition verbaut sind und auf den Block gedrückt sind, wobei die Seitenteile die Kühlerhöhe im Wesentlichen bestimmen. Das Kühlblech liegt „schwimmend” über dem Rohrbündel und den Seitenteilen.
In der 4B ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teilberelches aus 4A dargestellt. In 4B ist ersichtlich, dass der Abstand der Seitenteilenden zum Block 2 die Höhe des Sammlers 4 bestimmt.
In der 5 ist eines Detailansicht auf die Kühlungsseite hin dargestellt. Es ist aus der 5 ersichtlich, dass das Seitenteil 3 zum Kühlungsblech 5 und zum Kasten 3 hin leicht erhaben ist, wodurch die Rohre 2 während des Lötens auf Block gehalten werden. Das Kühlungsblech 5 liegt dabei schwimmend auf dem Bündel aus Rohren 2 und den Seitenteilen 3 auf und hat zum Ende des Kastens 3 hin Luft, insbesondere damit das sich hieraus ergebende System nicht überbestimmt wird.
6 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers 1 im Detail. Der Kasten wird zum Seitenteil hin auf Block geschoben. Dabei sollte zur mögliche einfachen Montage eine Abstimmung der Radien sowohl des Kastens als auch der Seitenteile 3 erfolgen. Die Radien von Seitenteil 3 und die Biegeradien vom Kasten 4 sollten daher aufeinander abgestimmt werden.
Es gibt in der Praxis Anwendungsfälle bei denen in der Kühlplatte 5 Durchgangslöcher 8 (in verschiedenen Ausführungen) für Befestigungselemente oder Kabeldurchführungen usw. gefertigt werden sollen, ohne dass dadurch die Funktion der Platte beeinträchtigt wird. Dies ist in der 7A, 7B, 8A, 8B und 9 näher dargestellt.
7A zeigt eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers 1 von der Kühlungsseite, wobei die Löcher 8 bzw. Aussparungen in dem Kühlungsblech 5 für Befestigungselemente oder für Kabeldurchführungen dargestellt sind. 7B zeigt eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers 1 von der Rückseite her, d. h. vom Bereich, in dem das Heizblech angeordnet werden kann. Aus der 7A und der 7B ist ersichtlich, dass im Bereich des Kühlungsblechs 5, in dem Löcher 8 oder Aussparungen vorgesehen sind, der Rohrblock 2 unterbrochen sein sollte. Hierzu gibt es für diese Art von Wärmetauscher 1 zwei Möglichkeiten. Es können einerseits „Blindrohre” als Extrusionsprofile verwendet werden. Diese sollten lediglich nur in der Länge an die vorhandene Rohre 2 angepasst werden. Natürlich sollten sie die gleiche Höhe wie die Rohre 2 haben, die Breite ist jedoch beliebig zu gestalten. Als Nachteile hier wären zu nennen, dass diese Blindrohre ein unnötiges Gewicht verursachen und andererseits das gesamte Lochbild sowohl im Kühlblech als auch im „Blindrohr” identisch sein sollte, was eine aufwendige Toleranzabstimmung erfordert und folglich sehr teuer ist. Zweitens kann eine Verwendung von sogenannten „Spacern” erfolgen, die als Abstandshalter 9 zwischen den Rohren 2, im Bereich des Kastens 4 mitgelötet werden.
Diese Abstandshalter 9 sind in den 8A und 8B zu erkennen, wobei die 8A eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers 1 aus der Kühlungsseite und 8B eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers 1 aus der Rückseite zeigt. Es sollten auch hier für die Abstandshalter Extrusionsprofile verwendet werden, beispielswiese in T-Form, wie dies in der Darstellung aus 9 ersichtlich ist. In der 9 ist dabei ein Schnitt durch den im Wärmetauscher verbauten Spacer 9 oder Abstandshalter mit den entsprechenden angrenzenden Komponenten dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass der Spacer 9 in einer in der 7A gezeigten Aussparung 8 im Kühlblech 5 montiert ist. Dabei ist eine kleine Breite 9.1 des Abstandshalters 9 für die Lichteweite im Kasten ausgelegt worden, während eine größere Breite 9.2 an die Höhe der Rohre 2 angepasst werden sollte. Die Länge der T-Profile der Abstandshalter 9 wird je nach Einsatzfall beliebig geschnitten. Als Vorteile wären hier anzuführen, dass es zu einer Gewichtseinsparung kommt und das Lochbild nur im Kühlblech 5, bzw. in der Aufnahme für die Heizung gefertigt werden braucht. Aus diesem Grund ist keine Toleranzabstimmung nötig.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscher
2: Rohre, Rohrblock
3: Seitenteile
4: Sammelkästen, Kästen
5: Kühlungsblech, Kühlblech
6: Enden der Kästen 4
8: Löcher, Aussparungen im Kühlblech
9: Abstandshalter, Spacer
9.1: Bereich des Abstandshalters 9 mit der kleineren Dicke
9.2: Bereich des Abstandshalters 9 mit der größeren Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6619557 B1 [0007]

Claims

Wärmetauscher (1) mit folgenden Merkmalen: – einem Rohrblock mit einer Mehrzahl von im wesentlichen parallel ausgerichteten Rohren (2) zur Führung eines Temperierungsfluids, wobei zumindest die Enden der Rohre (2) miteinander verbunden sind; und – zumindest einem Sammelkasten (4) der zur Aufnahme eines Temperierungsfluids aus dem Rohren (2) ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Sammelkasten (4) im Inneren eine Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe der Enden der Rohre (2) entspricht und wobei der Sammelkasten (4) über die Enden der Rohre (4) gesteckt und stoffschlüssig mit diesen verbunden ist.
Wärmetauscher (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sammelkasten (4) ein Blechbiegeteil ist.
Wärmetauscher (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Sammelkasten (4) zur Einleitung des Temperierungsfluids in die Rohre (2) vorsehen ist, wobei der zweite Sammelkasten (4) im Inneren eine Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe der Enden der Rohre (2) entspricht und wobei der zweite Sammelkasten (4) über den Enden der Rohre (2) gegenüberliegenden weiteren Enden der Rohre (2) gesteckt und stoffschlüssig mit diesen verbunden ist.
Wärmetauscher (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Seitenteil (3) vorgesehen ist, das eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen einer Höhe der Rohre (2) entspricht, wobei das zumindest eine Seitenteil (3) an einer Seite des Rohrblocks (2) angeordnet und parallel und/oder in einer Ebene zu den Rohren (2) ausgerichtet ist und sich über die Enden der Rohre (2) hinaus erstreckt und mit dem zumindest einen Sammelkasten (4) stoffschlüssig verbunden ist, derart, dass das zumindest eine Seitenteil (3) eine seitliche Abdichtung des Sammelkastens (4) bildet.
Wärmetauscher (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlungsblech (5) an einer Seite des Rohrblocks (2) vorgesehen ist.
Wärmetauscher (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlungsblech (5) beweglich und/oder schwimmend an dem Rohrblock (2) befestigt ist.
Wärmetauscher (1) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlungsblech (5) zumindest eine Öffnung (8) aufweist und/oder der Rohrblock (2) zumindest eine Öffnung aufweist, die der einen Öffnung (8) des Kühlungsblechs (5) gegenüberliegt, wobei die Öffnung (8) im Kühlungsblech (5) und/oder die Öffnung im Rohrblock (2) ausgebildet ist, um eine Kabeldurchführung zu realisieren.
Wärmetauscher (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren (2) des Rohrblocks im Bereich der Enden der Rohre (2) ein Zwischenraum sowie in dem Kühlungsblech (5) ein Ausschnitt (8) vorgesehen ist, in dem ein Abstandshalter (9) angeordnet ist, wobei der Abstandshalter (9) im Bereich zwischen den Rohren (8) eine Dicke (9.2) aufweist, die im wesentlichen der Dicke der Rohre (2) entspricht und wobei der Abstandshalter (9) im Bereich der Enden der Rohre (2) in dem zumindest einen Sammelkasten (4) angeordnet ist und eine Dicke (9.1) aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe im inneren des Sammelkastens (4) entspricht.
Wärmetauscher (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement an einer Seite des Rohrblocks (2), insbesondere einer dem Kühlungsblech (5) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, insbesondere wobei das Heizelement ein Blech aufweist, das in thermischem Kontakt zu den Rohren (2) steht sowie einen Heizdraht umfasst, der zur Aufheizung des Blechs ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers (1), wobei das Verfahren die folgenden Merkmale aufweist: – Bereitstellen eines Rohrblocks mit einer Mehrzahl von im wesentlichen parallel ausgerichteten Rohren (2) zur Führung eines Temperierungsfluids, wobei zumindest die Enden der Rohre (2) miteinander verbunden sind und zumindest eines Sammelkastens (4) der zur Aufnahme eines Temperierungsfluids aus dem Rohren (2) ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Sammelkasten (4) im Inneren eine Höhe aufweist, die innerhalb eines Toleranzbereichs der Höhe der Enden der Rohre (2) entspricht; und – Einstecken der Enden der Rohre (2) in den Sammelkasten (4) und stoffschlüssiges Verbinden der Enden der Rohre (2) mit dem Sammelkasten (4).