DE102012217874A1

DE102012217874A1 - Vorrichtung zur Führung eines Fluids

Info

Publication number: DE102012217874A1
Application number: DE201210217874
Authority: DE
Inventors: Stefan Hirsch; Achim WIEBELT
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-17
Also published as: CN103717038A; US20140090824A1; US10222137B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1, 21) zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Kühlfluids zur Kühlung von zu kühlenden Komponenten, insbesondere zur Kühlung von Elektronikkomponenten und/oder Batteriezellen und/oder Batteriemodulen, mit einer ersten Deckplatte (3, 23) und einer zweiten Deckplatte (4, 24) und mit einem Strukturgitter (2,25) zwischen den beiden Deckplatten (3, 4, 23, 24) zur Definition eines durchströmbaren Raumbereichs (6, 26), wobei zur zumindest teilweisen Abdichtung des Raumbereichs gegenüber einem Außenraum und/oder zur Unterteilung des Raumbereichs in bestimmbare Strömungskanäle eine Unterteilung (9, 29) durch Umformung des Strukturgitters und/oder durch Einbringen eines Dichtstoffs vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Fluids, wie eines Kühlfluids zur Kühlung von zu kühlenden Komponenten, insbesondere zur Kühlung von Elektronikkomponenten und/oder Batteriezellen und/oder Batteriemodulen.
Stand der Technik
Eine Vorrichtung zur Führung eines Kühlfluids zur Kühlung von zu kühlenden Komponenten sind im Stand der Technik beispielsweise durch die DE 10 2010 013 025 A1 bekannt geworden. Dabei ist zwischen zwei Deckplatten eine Rohrleitung angeordnet, die mäanderartig geformt ist und die in einer Nut der bodenseitigen Deckplatte aufgenommen ist und der Durchströmung des Kühlfluids dient.
Solche Vorrichtungen sind aufwändig in der Herstellung.
Darstellunq der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Führung eines Fluids zu schaffen, die eine gute Wärmeabfuhr von zu kühlenden Komponenten aufweist und die dennoch einfach herzustellen ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Führung eines Fluids mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Kühlfluids zur Kühlung von zu kühlenden Komponenten, insbesondere zur Kühlung von Elektronikkomponenten und/oder Batteriezellen und/oder Batteriemodulen, mit einer ersten Deckplatte und einer zweiten Deckplatte und mit einem Strukturgitter zwischen den beiden Deckplatten zur Definition eines durchströmbaren Raumbereichs, wobei zur zumindest teilweisen Abdichtung des Raumbereichs gegenüber einem Außenraum und/oder zur Unterteilung des Raumbereichs in bestimmbare Strömungskanäle eine Unterteilung durch Umformung des Strukturgitters und/oder durch Einbringen eines Dichtstoffs vorgesehen ist.
Dies hat den Vorteil, dass das Strukturgitter sehr flexibel gestaltbar ist. So kann es beispielsweise einteilig zwischen einer oberen und einer unteren Deckplatte angeordnet werden. Trotzdem können dabei auf sehr einfache Weise Strömungskanäle durch das Einbringen des Dichtstoffs und/oder eine Randabdichtung geschaffen werden. Dabei besteht somit der allgemeine Vorteil, dass mittels nur dreier verschiedener Komponenten ein Wärmeübertrager geschaffen werden kann, nämlich mit dem Strukturgitter, Deckplatten und einen Dichtstoff.
Vorteilhaft ist es, wenn das Strukturgitter ein dreidimensionales Gitter ist, welches aus Draht und/oder Blech aus Metall, Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Kunststoff gebildet ist. Dabei kann ein Drahtgitter oder ein Blechgitter leicht gefertigt werden. Auch ist ein solches Gitter gut umformbar. Ein Kunststoffgitter wäre einfach durch Spritzgussmethoden herstellbar, was eine einfache Herstellung bewirken würde. Das Vorsehen von Glasfasern oder Kohlenstofffasern würde die Wärmeleitungseigenschaften verbessern,
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Strukturgitter ein geprägtes und/oder gestanztes und/oder umgeformtes Drahtmaterial oder Metallblech ist. Dies lässt sich einfach durch Stanzen oder Prägen umformen.
Auch ist es zweckmäßig, wenn zumindest eine der Deckplatten aus Metall, Kunststoff, Kunststoffverbundfolie und/oder aus Kunststoffverbundplatte ausgebildet ist. Bei einer Deckplatte aus Kunststoff kann ein Klebe- oder Verschmelzprozess vorteilhaft sein. Bei einem Metallblech kann auch ein Lötprozess vorgesehen sein.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Strukturgitter mit zumindest einer der Deckplatten verbunden ist, wie verklebt und/oder verschmolzen und/oder verlötet ist. Vorteilhaft sind beide Deckplatten mit dem Strukturgitter verbunden. Dabei kann aber auch eine Deckplatte aus Metall verlötet sein, wohingegen die zweite Deckplatte auch aus Kunststoff verschmolzen und/oder verklebt sein kann. Auch kann eine Deckplatte aus Metall oder Kunststoff verklebt und/oder verschmolzen sein, wohingegen die zweite Deckplatte aus Metall oder Kunststoff verklebt und/oder verschmolzen sein kann. Alternativ können beide Deckplatten verlötet oder verklebt sein. Auch können beide Platten aus Kunststoff verklebt und/oder verschmolzen sein.
Die Deckplatte aus Kunststoff kann dabei als massivem Kunststoff bestehen oder als Folio gebildet sein, wobei sie auch als Kunststoffverbundplatte mit einer Metallschicht, wie Alufolie etc. gebildet sein kann oder mit einer faserverstärkten Schicht.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Fluideinlass und ein Fluidauslass vorgesehen sind, wobei ein Fluidauslass an einer der Deckplatten und ein Fluidauslass an einer der Deckplatten vorgesehen sind, wobei der Fluideinlass und der Fluidauslass an der gleichen Deckplatte oder an unterschiedlichen Deckplatten vorgesehen sein können.
Vorteilhaft ist dabei, wenn der Fluideinlass und/oder der Fluidauslass als Stutzen ausgebildet ist, der an einer der Deckplatten vorgesehen ist. Dadurch kann ein günstiger Anschluss an ein Leitungssystem vorgesehen sein.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Stutzen in einer Öffnung einer Deckplatte aufgenommen ist oder an die Deckplatte angespritzt ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Dichtstoff eine Dicht- und/oder Klebemasse ist, vorteilhaft eine hydrolysebeständige Dicht- und/oder Klebemasse ist. Dadurch wird ein Einspritzen des dicht- oder Klebestoffs als Dicht- bzw. Klebebahn oder Dicht- bzw. Kleberaupe möglich, so dass eine Wand gebildet wird, die den Außenraum vom Innenraum trennt oder die einen Fluidkanal als Wand definieren kann.
Vorteilhaft ist, wenn der Dichtstoff zumindest in einen Tell des Raumbereichs einspritzbar ist, wobei dieser Teilbereich ganz oder teilweise ausfüllbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein durchgängiger Strömungskanal oder mehrere voneinander getrennte oder miteinander verbundene Strömungskanäle vorgesehen sind zur Durchsträmung eines Fluids.
Auch ist es zweckmäßig, wenn zumindest zwei voneinander getrennte Strömungskanäle vorgesehen sind zur getrennten Durchsträmung zweier Fluide. Dadurch kann auch ein Wärmetauscher gebildet werden, die in der Vorrichtung Wärme austauschen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Führung eines Fluids, und
2 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Vorrichtung zur Führung eines Fluids.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Kühlfluids 2 zur Kühlung von zu kühlenden Komponenten. Die Vorrichtung 1 ist mit einer ersten Deckplatte 3 und einer zweiten Deckplatte 4 und mit einem Strukturgitter 5 zwischen den beiden Deckplatten 3, 4 versehen. Durch das Auflegen der Deckplatten 3, 4 auf das Strukturgitter 5 wird ein durchsträmbaren Raumbereich 6 definiert.
Der durchsträmbare Raumbereich 6 wird zur Abdichtung des Raumbereichs 6 von einem Außenraum 7 und/oder zur Unterteilung des Raumbereichs in Strömungskanäle 8 mit einer Unterteilung 9 versehen. Die Unterteilung 9 kann als eine Umformung des Strukturgitters 5 und/oder die Vorsehung eines Dichtstoffs vorgesehen sein.
Im Ausführungsbeispiel der 1 kann eine zu kühlende Komponenten beispielsweise eine Elektronikkomponenten und/oder eine Batteriezellen und/oder ein Batteriemodul sein, das mit einer der Deckplatten in thermischem Kontakt steht.
Das Strukturgitter 5 weist dabei ebene Bereiche 10, 11 auf, die im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Deckplatten 3, 4 ausgerichtet sind. Zwischen diesen ebenen Bereichen 10, 11 sind Stege 12 vorgesehen, welche diese ebenen Bereiche 10, 11 miteinander verbinden.
Die Vorrichtung 1 zur Führung zumindest eines Fluids, auch als Wärmetauscher zur Führung zweier Fluide geeignet, weist vorteilhaft ein Strukturgitter 5 auf, das bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielswiese aus einem Drahtgewebe oder einem strukturiertem Blech hergestellt ist. Dieses weist vorteilhaft eine hohe Festigkeit auf, so dass es Zugkräften Widersteht, die an dem Strukturgitter aufgrund von Innendruck in der Vorrichtung oder Außendruck auf die Vorrichtung 1 wirkt.
Die Deckplatten 3, 4 bestehen bevorzugt aus Kunststoff oder Metall. Diese sind mit dem Strukturgitter 5 verbunden.
Die seitliche Abdichtung der Einheit Deckplatte 3, Strukturgitter 5, Deckplatte 4 sowie die Gestaltung der Fluidführung, wie einer Stromtrennungen, parallele Fluten und/oder Umlenkungen wird dabei entweder durch ein gezieltes Einbringen von Umformungen in das Strukturgitter und/oder durch gezieltes Einbringen von Dichtstoff und/oder Klebstoff erreicht. Dieser kann beispielsweise ein hydrolysebeständiger Kleb- oder Dichtstoff sein, der in das Strukturgitter oder in eine Kombination von Strukturgitter und Umformung eingebracht wird. Dabei wird eine fluiddichte Kammer hergestellt, zur Aufnahme eines Kühl- oder Heizmediums, z. B. Kühlmittel. Dabei ist es vorteilhaft vorgesehen, dass zumindest eine der Deckplatten in thermischem Kontakt mit zumindest einer zu kühlenden oder zu erwärmenden Komponente, wie einer elektrischen Komponente, z. B. Batteriezelle, steht.
Die Deckplatten 3, 4 bestehend aus Kunststoff oder aus einem Material-Verbund, z. B. ein Kunststoff-Aluminium-Kunststoff-Verbund oder aus einem Kunststoff, der mit Fasern oder Geweben, z. B. Glas- oder Kohlenstofffasern, verstärkt ist, z. B. ein Organoblech, wobei die Materialdicke mindestens einer Platte im Bereich von 0,2 bis 1 mm liegt und der Kunststoff einen möglichst hohen Wärmeleitwert, z. B. durch geeignete Füllstoffe aufweist. Vorteilhaft ist jedoch eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit zur sicheren elektrischen Isolierung.
Das Strukturgitter und zumindest eine Deckplatte können über ein thermisches Verfahren gefügt werden, beispielsweise in dem das Strukturgitter partiell in die Deckplatten eingeschmolzen wird oder diese miteinander verschweißt werden.
Das Strukturgitter und zumindest eine der Deckplattenkönnen über ein Klebeverfahren miteinander gefügt werden. Das Strukturgitter 5 ist bevorzugt aus einem metallischen Blech durch Stanzen und Umformen hergestellt.
Dabei ist das Strukturgitter bevorzugt als dreidimensionales Gitter aus einem metallischen Draht hergestellt. Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 21 zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Kühlfluids 22 zur Kühlung von zu kühlenden Komponenten. Die Vorrichtung 21 ist mit einer ersten Deckplatte 23 und einer zweiten Deckplatte 24 und mit einem Strukturgitter 25 zwischen den beiden Deckplatten 23, 24 versehen. Durch das Auflegen der Deckplatten 23, 24 auf das Strukturgitter 25 wird ein durchströmbaren Raumbereich 26 definiert.
Der durchströmbare Raumbereich 26 wird zur Abdichtung des Raumbereichs 26 von einem Außenraum 27 und/oder zur Unterteilung des Raumbereichs in Strömungskanäle 28 mit einer Unterteilung 29 versehen. Die Unterteilung 29 kann als eine Umformung des Strukturgitters 25 und/oder die Vorsehung eines Dichtstoffs vorgesehen sein. Das Strukturgitter 25 ist als Drahtstruktur gebildet.
Die Vorrichtung weist Anschlussstutzen auf, die mit einer Deckplatte einteilig ausgebildet sind oder in eine Öffnung eingesteckt sind oder an mindestens eine Deckplatte angespritzt sind oder als separate Bauteile in mindestens eine Deckplatte eingeklebt sind.
Die Vorrichtung 1, 21 ist bevorzugt ein Batteriekühler. Auch kann die Vorrichtung ein Wärmeübertrager zur Führung zweier Fluide sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010013025 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (1, 21) zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Kühlfluids Zur Kühlung von zu kühlenden Komponenten, insbesondere zur Kühlung von Elektronikkomponenten und/oder Batteriezellen und/oder Batteriemodulen, mit einer ersten Deckplatte (3, 23) und einer zweiten Deckplatte (4, 24) und mit einem Strukturgitter (2, 25) zwischen den beiden Deckplatten (3, 4, 23, 24) zur Definition eines durchströmbaren Raumbereichs (6, 26), wobei zur zumindest teilweisen Abdichtung des Raumbereichs gegenüber einem Außenraum und/oder zur Unterteilung des Raumbereichs in bestimmbare Strömungskanäle eine Unterteilung (9, 29) durch Umformung des Strukturgitters und/oder durch Einbringen eines Dichtstoffs vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturgitter (5, 25) ein dreidimensionales Gitter ist, welches aus Draht und/oder Blech aus Metall, Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Kunststoff gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturgitter (5, 25) ein geprägtes und/oder gestanztes und/oder umgeformtes Drahtmaterial oder Metallblech ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Deckplatten (3, 4, 23, 24) aus Metall, Kunststoff, Kunststoffverbundfolie und/oder aus Kunststoffverbundplatte ausgebildet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturgitter (5, 25) mit zumindest einer der Deckplatten (3, 4, 23, 24) verbunden ist, die damit verklebt und/oder verschmolzen und/oder verlötet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluideinlass und ein Fluidauslass vorgesehen sind, wobei ein Fluidauslass an einer der Deckplatten und ein Fluidauslass an einer der Deckplatten (3, 4, 23, 24) vorgesehen sind, wobei der Fluideinlass und der Fluidauslass an der gleichen Deckplatte oder an unterschiedlichen Deckplatten vorgesehen sein können.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass und/oder der Fluidauslass als Stutzen ausgebildet ist, der an einer der Deckplatten vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen in einer Öffnung einer Deckplatte (3, 4, 23, 24) aufgenommen ist oder an die Deckplatte (3, 4, 23, 24) angespritzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstoff eine Dicht- und/oder Klebemasse ist, vorteilhaft eine hydrolysebeständige Dicht- und/oder Klebemasse ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstoff zumindest in einen Teil des Raumbereichs einspritzbar ist, wobei dieser Teilbereich ganz oder teilweise ausfüllbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein durchgängiger Strömungskanal oder mehrere voneinander getrennte oder miteinander verbundene Strömungskanäle vorgesehen sind zur Durchströmung eines Fluids.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei voneinander getrennte Strömungskanäle vorgesehen sind zur getrennten Durchströmung zweier Fluide.