DE102012217875A1

DE102012217875A1 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE102012217875A1
Application number: DE201210217875
Authority: DE
Inventors: Achim WIEBELT; Stefan Hirsch
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-03
Also published as: CN103715475B; US20140090807A1; US9513066B2; CN103715475A

Abstract

Wärmeübertrager (1) mit einem Gehäuse, mit einem ersten Fluidanschluss (8, 9, 10, 10a) und einem zweiten Fluidanschluss (8, 9, 10, 10a), worüber das Gehäuse mit einem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation steht und von einem Fluid durchströmbar ist, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil (2) und ein Gehäuseunterteil (3), wobei das Gehäuseunterteil (3) mit dem Gehäuseoberteil (2) durch ein Verbindungselement (17, 18, 19, 20) über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17, 18, 19, 20) eine Vielzahl von noppenartigen Elementen (4) aufweist, die über Verbindungsstege (5) miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement (17, 18, 19, 20) einen zumindest teilweise umlaufenden Rand (7) aufweist und zumindest die noppenartigen Elemente (4) und/oder der Rand (7) mit dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil in Kontakt steht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem Gehäuse mit einem ersten Fluidanschluss und einem zweiten Fluidanschluss, worüber das Gehäuse mit einem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation steht und das Gehäuse von einem Fluid durchströmbar ist, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweist, wobei das Gehäuse zwei flächig ausgedehnte Flächen aufweist, die durch schmale Flächen miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuseunterteil mit dem Gehäuseoberteil direkt und/oder durch ein Verbindungselement über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbindbar ist.
Stand der Technik
Moderne Hochleistungsbatterien sind aus einer Mehrzahl einzelner Batteriezellen aufgebaut. Diese werden zur Energiespeicherung in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt. Als Energiespeicher kommen dabei Akkumulatoren auf Lithium-Ionen Basis oder Nickel-Metallhybrid-Akkumulatoren zum Einsatz. Alternativ dazu finden auch Hochleistungskondensatoren sogenannte Super-Caps Verwendung.
Allen oben genannten Energiespeichern ist gemein, dass sie für einen optimalen Betrieb stets in einem gewissen Temperaturintervall gehalten werden müssen. Dies ist notwendig, um die Effizienz, die Funktionstüchtigkeit und die Sicherheit der Energiespeicher zu gewährleisten.
Insbesondere ist darauf zu achten, dass innerhalb der einzelnen Batteriezellen oder der einzelnen Batteriestacks, welche aus einer Mehrzahl einzelner Batteriezellen bestehen, eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung vorliegt, um eine ungleichmäßige Alterung der Batteriezellen zu vermeiden.
Zur Batteriekühlung wird vorzugsweise ein Kühlmedium eingesetzt, das über eine thermische Anbindung Wärmeenergie mit der Batterie austauschen kann. Hier können sowohl Flüssigkeiten als auch Gase, wie beispielsweise Luft, als Kühlmedium eingesetzt werden.
Da das Verhältnis von Energieinhalt zu Eigengewicht selbst bei modernen Lithium-Ionenbatterien noch weit von dem Verhältnis flüssiger Verbrennungskraftstoffe entfernt ist, ist eine möglichst gewichtsoptimierte Auslegung der Energiespeicher, sowie des gesamten Elektrofahrzeugs, zu wählen.
Batteriekühler nach dem Stand der Technik weisen aufgrund ihrer Bauweise oft ein erhöhtes Eigengewicht auf. Zur Batteriekühlung eingesetzte Wärmeübertrager bestehen regelmäßig aus einem metallischen Werkstoff, wie etwa aus Aluminium. Zum Einsatz zur Batteriekühlung ist außerdem zusätzlich eine elektrische Isolierung vorzusehen.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wärmeübertrager bereitzustellen, der hinsichtlich seines Gewichts optimiert ist und bei dem auf eine zusätzliche elektrische Isolation verzichten kann. Weiterhin soll der Wärmeübertrager auf einfache Weise und kostengünstig herstellbar sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem Gehäuse, mit einem ersten Fluidanschluss und einem zweiten Fluidanschluss, worüber das Gehäuse mit einem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation steht und von einem Fluid durchströmbar ist, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil, wobei das Gehäuseunterteil mit dem Gehäuseoberteil durch ein Verbindungselement über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbindbar ist, wobei das Verbindungselement eine Vielzahl von noppenartigen Elementen aufweist, die über Verbindungsstege miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement einen zumindest teilweise umlaufenden Rand aufweist und zumindest die noppenartigen Elemente und/oder der Rand mit dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil in Kontakt steht.
Ein Wärmeübertrager mit einem Verbindungselement ist vorteilhaft, da das Verbindungselement eine zusätzliche Stabilisierung des Wärmeübertragers darstellt. So können beispielsweise das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil aus einem dünnwandigeren Material ausgeführt werden. Auf diese Weise kann der gesamte Wärmeübertrager leichter werden, ohne die Stabilität des Wärmeübertragers zu beeinträchtigen.
Der zumindest teilweise umlaufende und abragende Rand des Verbindungselementes ist vorteilhaft, um das Verbindungselement innerhalb des Wärmeübertragers zu fixieren. Auch kann der Rand eine abdichtende Wirkung haben.
Es ist zu bevorzugen, dass Gehäuseoberteil ein Deckblech und das Gehäuseunterteil ein Bodenblech ist
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungselement aus einem Kunststoff oder einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
Eine Ausführung des Verbindungselementes aus Kunststoff ist besonders leicht und damit im Hinblick auf das Gesamtgewicht des Wärmeübertragers besonders vorteilhaft. Weiterhin bietet der Aufbau aus einem Kunststoff die Möglichkeit, auch komplexe Formgebungen durch Verfahren zu erzeugen, die für die Großserienherstellung tauglich sind.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn das Verbindungselement durch ein Spritzgießverfahren erzeugbar ist.
Spritzgießverfahren sind unter dem Gesichtspunkt der Kosteneffizienz besonders vorteilhaft. Auch bietet das Spritzgießen sehr hohe Freiheitsgrade bezüglich der Formgebung und es ist für die Großserienproduktion vorteilhaft einsetzbar.
Auch kann es zweckmäßig sein, wenn das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil an ihrer flächig ausgedehnten Innenfläche Aufnahmebereiche aufweisen, welche mit der Außenkontur der noppenartigen Elemente und/oder der Außenkontur des Randes korrespondieren.
Über Aufnahmebereiche an den Innenflächen der Gehäuseteile, kann das Verbindungselement im Gehäuse des Wärmeübertragers fixiert werden. Insbesondere während des Montageprozesses ist es weiterhin durch die Aufnahmebereiche besonders einfach möglich, das Verbindungselement im Gehäuse des Wärmeübertragers zu positionieren.
Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Querschnittsflächen der noppenartigen Elemente und/oder der Verbindungsstege in Fluidströmungsrichtung eine strömungsgünstige Ausgestaltung aufweisen.
Neben einer kreisrunden Ausführung sind hier insbesondere Querschnitte, wie etwa Ovale, abgerundete Rechtecke oder Tragflächenprofile vorteilhaft. Auch die Querschnitte der noppenartigen Elemente können beispielsweise durch ovale, tragflächenartige oder rechteckige Querschnitte angenähert oder gebildet sein. Durch eine Strömungsoptimierung der Verbindungsstege wird der im Inneren des Gehäuses entstehende Druckverlust reduziert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement einteilig mit dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil ausgeführt ist.
Vorteilhaft kann das Verbindungselement einteilig mit einem oder mit beiden Gehäuseteilen ausgeführt sein. Insbesondere wenn eines der Gehäuseteile aus einem Kunststoff besteht, kann die Herstellung des Gehäuseteils und des Verbindungselementes voreilhaft miteinander kombiniert werden. Hierdurch lässt sich der Herstellprozess insgesamt vereinfachen, was zu einer Kostenreduktion führen kann.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass das Verbindungselement zweiteilig ausgebildet ist, wobei die noppenartigen Elemente mit dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil verbunden sind und eine gitterartige Struktur, welche im Wesentlichen aus den Verbindungsstegen gebildet ist, in das Gehäuse einlegbar und über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung mit den Noppen und/oder dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil verbindbar ist.
Durch die Aufteilung der noppenartigen Elemente an die Innenflächen des Gehäuseoberteils und/oder des Gehäuseunterteils ist die Positionierung des Verbindungselementes besonders einfach.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn zumindest einer der Fluidanschlüsse einteilig mit dem Verbindungselement ausgeführt ist, wobei das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil eine mit dem zumindest einen Fluidanschluss korrespondierende Öffnung aufweist.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da so der Fluidanschluss mit dem Verbindungselement zusammen in einem Prozessschritt gefertigt werden kann. Vorteilhafterweise ist der Fluidanschluss dann aus dem gleichen Material gefertigt, wie das Verbindungselement. Das Gehäuse ist dadurch in seinem Aufbau ebenfalls weniger komplex, da es nur eine mit dem Fluidanschluss korrespondierende Öffnung aufweisen muss, durch welche der Fluidanschluss nach außen geführt werden kann.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass das die Verbindungsstege und/oder die gitterartige Struktur und/oder der Rand ein oder mehrere Heizelemente enthalten.
Die Heizelemente können dabei beispielsweise als Widerstandsheizelemente oder als PTC-Heizelemente ausgeführt sein. Die Anordnung der Heizelemente erfolgt dabei entweder auf den Verbindungsstegen oder innerhalb der Verbindungsstege. Um die Heizelemente innerhalb der Verbindungsstege anzuordnen, können die Heizelemente beispielsweise bereits während des Spritzgießens des Verbindungselementes in dieses eingebracht werden. Dies ist insbesondere voreilhaft, da die Heizelemente so zusätzlich vor Beschädigungen durch mechanische Einwirkungen von außen geschützt sind.
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 Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 einen Schnitt durch einen Wärmeübertrager mit einem im Wärmeübertrager angeordneten Verbindungselement,
2 eine schematische Ansicht eines Verbindungselementes, mit unterschiedlichen Ausführungsformen der noppenartigen Elemente und der Verbindungsstege,
3 zeigt sechs schematische Darstellungen des Verbindungselementes, mit jeweils unterschiedlichen Anordnungen der noppenartigen Elemente und der Verbindungsstege,
4 zeigt zwei Schnittansichten durch einen Wärmeübertrager, wobei in der oberen Ansicht ein Fluidanschluss am Gehäuseoberteil angeordnet ist, und in der unteren Ansicht ein Fluidauslass am Verbindungselement angeordnet ist,
5 zeigt zwei Ansichten eines Verbindungselementes, wobei sich die linke Ansicht von der rechten Ansicht durch einen abweichenden Fluidanschluss unterscheidet,
6 zeigt eine Ausführung eines Verbindungselementes, wobei die Verbindungsstege Heizelemente aufweisen,
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes, wobei anstelle der noppenartigen Elemente Öffnungen an den Knotenpunkten der Verbindungsstege vorgesehen sind, mit welchen das Verbindungselement in einem Gehäuse eines Wärmeübertragers positioniert und fixiert werden kann, und
8 zeigt einen Schnitt durch einen Wärmeübertrager mit einem Verbindungselement gemäß 7.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Wärmeübertrager 1. Der Wärmeübertrager 1 ist durch Gehäuseoberteil 2 und ein Gehäuseunterteil 3 gebildet. Im Inneren des Wärmeübertragers 1 ist ein Verbindungselement 17 angeordnet, welches aus einer Vielzahl von noppenartigen Elementen 4 besteht, die mit einer Vielzahl von Verbindungsstegen 5 miteinander verbunden sind. Der Randbereich 7 des Verbindungselements 17 ist durch den innerhalb des Wärmeübertragers 1 umlaufenden und abragenden Rand 7 gebildet. Der Rand 7 steht ebenfalls über Verbindungsstege 5 mit den noppenartigen Elementen 4 in Kontakt.
Das Verbindungselement 17 ist so gestaltet, dass es sowohl mit dem Gehäuseoberteil 2 als auch mit dem Gehäuseunterteil 3 über die noppenartigen Elemente 4 in Kontakt steht.
Der umlaufende Rand 7 kann zusätzlich zu einer abstützenden Funktion gegenüber dem Gehäuse des Wärmeübertragers 1 auch eine abdichtende Funktion hinsichtlich des im Wärmeübertrager 1 strömenden Fluids haben.
Im rechten Teil der 1 ist eine Detailansicht eines Noppenelements 4 und der Verbindungsstelle mit dem Gehäuseoberteil 2 und dem Gehäuseunterteil 3 dargestellt. In der Detailansicht ist zu erkennen, dass das Gehäuseoberteil 2 und Gehäuseunterteil 3 jeweils einen Aufnahmebereich 6 aufweisen, welcher mit der Außenkontur des noppenartigen Elementes 4 korrespondiert. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Aufnahmebereich 6 jeweils durch zwei Erhebungen auf der Innenfläche des Gehäuseoberteils 2 beziehungsweise des Gehäuseunterteils 3 gebildet. Die in 1 gezeigte Ausführung des Aufnahmebereichs 6 beziehungsweise die Formgebung des noppenartigen Elementes 4 ist nur beispielhaft und kann in alternativen Ausführungen auch anderen Formgebungen folgen.
Die 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Verbindungselementes 17, wie es in 1 bereits gezeigt ist. Das Verbindungselement 17 besteht ebenfalls aus noppenartigen Elementen 4, welche über eine Vielzahl von Verbindungsstegen 5 miteinander verbunden sind. Der umlaufende Rand 7 ist ebenfalls über Verbindungsstege 5 mit den noppenartigen Elementen 4 verbunden. Im rechten Teil der 2 sind verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten für das noppenartige Element 4 und die Verbindungsstege 5 gezeigt. Im oberen rechten Teil der 2 sind verschiedene Formgebungen für das noppenartige Element 4 gezeigt. So kann neben der dargestellten kreisrunden Form beispielsweise auch eine ovale, eine oval schräg gestellte, eine rechteckige oder auch eine rechteckige abgerundete Form gewählt werden. Auch weitere Formgebungen darüber hinaus sind möglich.
Im unteren rechten Teil der 2 sind verschiedene Ausgestaltungen für die Querschnitte der Verbindungsstege 5 dargestellt. Auch hier können beispielsweise neben kreisrunden Querschnitten ovale, rechteckige mit abgerundeten Ecken oder oval quergestellte Profile verwendet werden. Auch Formgebungen darüber hinaus sind möglich.
Vorteilhafterweise sind die Verbindungsstege 5 so gewählt, dass sie in Strömungsrichtung des Fluids, welches den Wärmeübertrager 1 durchströmen kann, möglichst strömungsgünstig ausgelegt sind. Hierzu können die Verbindungsstege 5 beispielsweise auch tragflächenprofilähnliche Formgebungen aufweisen.
Die 3 zeigt weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verbindungselementes 17. Die Verbindungselemente 17 der 3 bestehen auch aus einer Vielzahl noppenartiger Elemente 4, welche über Verbindungsstege 5 miteinander verbunden sind. Eingefasst ist das Verbindungselement 17 ebenfalls durch einen umlaufenden Rand 7. In der oberen linken Figur sind jeweils die noppenartigen Elemente 4 sowohl über horizontale, vertikale, als auch diagonale Verbindungsstege 5 miteinander verbunden. Auf diese Weise entsteht ein engmaschiges Verbindungselement 17. Die noppenartigen Elemente 4 sind so angeordnet, dass jeweils in einem von vier noppenartigen Elementen 4 aufgespannten Quadrat ein fünftes noppenartiges Element 4 im Zentrum angeordnet ist.
Die Ausführungsform in der Mitte oben zeigt eine Anordnung bei der jeweils vier noppenartige Elemente 4 im Quadrat angeordnet sind und durch horizontale, vertikale und diagonale Stege 5 miteinander verbunden sind.
Die Ausführungsform oben rechts zeigt ein Verbindungselement 17, wobei die noppenartigen Elemente 4 jeweils nur über horizontale und vertikale Verbindungsstege miteinander verbunden sind.
Die Ausführungsvariante unten links zeigt eine weitere Ausführung, wobei wieder horizontale, vertikale und diagonale Verbindungsstege 5 vorgesehen sind. Im Vergleich zur Ausführung oben links sind jedoch mehrere vertikale Verbindungsstege 5 weggelassen, so dass ein grobmaschiges Verbindungselement 17 entsteht.
Das Ausführungsbeispiel unten in der Mitte zeigt ein Verbindungselement 17, wobei die noppenartigen Elemente 4 jeweils durch diagonale und vertikale Verbindungen miteinander verbunden sind. Im Unterschied zu den anderen Ausführungen weist das Verbindungselement 17 keine horizontalen Verbindungsstege 5 auf.
Das Ausführungsbeispiel unten rechts zeigt ein Verbindungselement 17, wobei die noppenartigen Elemente nur mit diagonalen Verbindungsstegen 5 verbunden sind.
Die 4 zeigt zwei Schnittansichten durch einen Wärmeübertrager 1. In der oberen Ansicht ist ein Fluidanschluss 8 dargestellt, welcher am Gehäuseoberteil 2 angeordnet ist. Hierzu weist das Gehäuseoberteil 2 eine Öffnung auf, in welche der Fluidanschluss 8 eingreift. Das Gehäuseunterteil 3 weist eine Sicke auf, welche gegenüber dem Fluidanschluss 8 angebracht ist. Über diese soll das Fluid vorteilhaft innerhalb des Wärmeübertragers 1 verteilt werden.
Das Verbindungselement 17 steht in oberen Teil der 4 nur mit den Gehäuseoberteil 2 beziehungsweise Gehäuseunterteil 3 im direkten Kontakt. Der Fluidanschluss 8 steht seinerseits nur mit dem Gehäuseoberteil 2 in Kontakt.
Der untere Teil der 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Fluidanschluss 9 direkt in das Verbindungselement 17 integriert ist. Die Verbindungsstege 5, welche die noppenartigen Elemente 4 miteinander verbinden, sind auch mit dem Fluidanschluss 9 verbunden. Das Gehäuseoberteil 2 weist eine Öffnung auf, welche vom Fluidanschluss 9 durchdrungen wird. Die Verbindungsstelle zwischen dem Fluidanschluss 9 und dem Gehäuseoberteil 2 kann durch eine Klebeschicht oder ein anderweitiges Dichtmittel fluiddicht abgedichtet werden. Wie auch im oberen Teil der 4 weist das Gehäuseunterteil 3 eine gegenüber dem Fluidanschluss 9 angeordnete Sicke auf, welche die Fluidverteilung innerhalb des Wärmeübertragers 1 begünstigen soll.
Darüber hinaus sind die Verbindungselemente 17 im oberen Teil und auch im unteren Teil der 4, wie in 1 dargestellt, mit dem Gehäuseoberteil 2 beziehungsweise mit dem Gehäuseunterteil 3 verbunden.
Der Fluidanschluss 8, 9 kann vorteilhafterweise aus einem metallischen Werkstoff ausgeführt werden, jedoch ist auch eine Ausführung aus einem Kunststoff denkbar. Dies ist insbesondere für den Fluidanschluss 9 vorteilhaft, da das Verbindungselement 17 im Inneren des Wärmeübertragers 1 ebenfalls aus einem Kunststoff gebildet ist. Auf diese Weise kann das Verbindungselement 17 einteilig mit dem Fluidanschluss 9 hergestellt werden.
Die 5 zeigt eine schematische Ansicht zweier Verbindungselemente 18, welche jeweils unterschiedliche Fluidanschlüsse 10a, 10 aufweisen. Im linken Teil der Figur ist ein Fluidanschluss 10a gezeigt, welcher direkt einteilig mit dem Verbindungselement 18 ausgeführt ist. Der Fluidanschluss 10a weist dabei einen Fluideinlass 11a sowie einen Fluidauslass 12a auf.
Das Verbindungselement 18 ist im Gegensatz zu den vorher gezeigten Ausführungen derart weitergebildet, dass eine Trennwand 9 innerhalb des Verbindungselementes 18 angeordnet ist, welche das Innere des Wärmeübertragers 1 in zwei Kammern trennt.
Der Fluidanschluss 10a beziehungsweise der Fluideinlass 11a und Fluidauslass 12a sind in der Ausführungsform im linken Teil der 5 kreisrund ausgeführt.
Sowohl der Fluidanschluss 10 als auch der Fluidanschluss 10a können ähnlich der Ausführung in der 4 entweder am Gehäuseoberteil 2 oder direkt am Verbindungselement 18 angeordnet sein.
Der rechte Teil der 5 zeigt eine Ausführung eines Verbindungselementes 18 analog zum linken Teil der 5, der Fluidanschluss 10 beziehungsweise der Fluideinlass 11 und Fluidauslass 12 sind hier jedoch abweichend ausgeführt. Der Fluideinlass 11 und Fluidauslass 12 weisen hier im Wesentlichen eine rechteckige Grundform auf.
Auch von den Ausführungsbeispielen der 5 abweichend können andere Formgebungen für den Fluidanschluss 10, 10a beziehungsweise für die Fluideinlässe 11, 11a beziehungsweise Fluidauslässe 12, 12a gewählt werden. In beiden Ansichten stellt die Trennwand 9 jeweils eine Trennung des Innenvolumens in zwei Kammern dar. In der 5 nicht dargestellt ist ein Bereich in der Trennwand 9, über welchen die beiden Kammern miteinander in Fluidkommunikation stehen.
Die 6 zeigt eine weitere Weiterbildung des Verbindungselementes 19. Zusätzlich zu den noppenartigen Elementen 4, den Verbindungsstegen 5 und dem umlaufenden Rand 7 weist das Verbindungselement 19 Heizelemente 14 auf, welche an oder innerhalb der Verbindungsstege 5 verlaufen.
Diese Heizelemente können vorteilhafterweise Widerstandsheizelemente sein oder auch PTC-Heizelemente.
Im umlaufenden Rand 7 ist eine Anschlussleitung 13 angeordnet, über welche die Heizelemente 14 im Verbindungselement 19 mit Strom versorgt werden.
Im unteren Teil der 6 ist eine Detailansicht dargestellt, aus der hervorgeht, dass die Heizelemente 14 beziehungsweise die Leitungen mit denen die einzelnen Heizelemente 14 verbunden sind nicht durch die noppenartigen Elemente 4 verlaufen sondern um diese herumgeführt sind, um die strukturelle Integrität der noppenartigen Elemente 4 nicht zu schwächen.
Die Heizelemente 14 können dabei entweder auf den Außenumfang der Verbindungsstege 5 aufgebracht sein oder aber auch in einem Herstellprozess mit dem Verbindungselement 19 zusammen in die Verbindungsstege 5 eingegossen sein. Dies kann vorteilhafterweise durch einen Herstellvorgang mittels Spritzgießen erfolgen.
Die 7 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung eines Verbindungselementes 20. Abweichend zu dem Verbindungselement 19 der 6 weist das Verbindungselement 20 keine noppenartigen Elemente 4 auf. Dadurch entsteht ein Verbindungselement 20, welches anstelle der noppenartigen Elemente 4 Öffnungen 15 an den Knotenpunkten der Verbindungsstege 5 aufweist. Diese Öffnungen 15 dienen der Positionierung und Fixierung des Verbindungselementes 20 innerhalb des Wärmeübertragers 1 an seinem Gehäuseoberteil 2 beziehungsweise Gehäuseunterteil 3.
Wie auch in 6 weist das Verbindungselement 20 Heizelemente 14 auf und eine im Rand 7 verlaufende Anschlussleitung 13.
Die 8 zeigt eine Schnittansicht durch einen Wärmeübertrager 1. In dem Wärmeübertrager 1 der 8 ist nun das Verbindungselement 20 gemäß 7 integriert. Wie im rechten Teil der 8 zu erkennen ist, weist nun das Gehäuseoberteil 2 beziehungsweise das Gehäuseunterteil 3 jeweils einen Vorsprung 16 auf, welcher zur Positionierung des Verbindungselementes 20 gemäß 7 dient. Die Vorsprünge 16 sind dabei so ausgeführt, dass die Öffnungen 15 des Verbindungselementes 20 gemäß 7 passgenau die Vorsprünge 16 umgreifen können. Der weitere Aufbau des in 8 gezeigten Wärmeübertragers 1 entspricht denen in den vorherigen Figuren beschriebenen Aufbau.
Alle in den 1 bis 8 gezeigten Verbindungselemente 17, 18, 19, 20 können beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen, welcher dem Verbindungselement 17, 18, 19, 20 insbesondere eine hohe Festigkeit verleiht. Dabei kann das Verbindungelement 17, 18, 19, 20 vorteilhafterweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Alternativ ist es auch vorsehbar das Verbindungselement 17, 18, 19, 20 aus einem metallischen Werkstoff zu fertigen.
Das Gehäuseoberteil 2 sowie das Gehäuseunterteil 3 können wahlweise aus einem Kunststoff oder einem Leichtmetall, wie zum Beispiel Aluminium, bestehen. Auch ist eine Herstellung aus einem Materialverbund, wie zum Beispiel einer Kunststoff-Aluminium-Kunststoff-Verbindung oder einem Kunststoff, welcher mit Fasern oder Geweben, wie zum Beispiel Glas- oder Kohlestofffasern, verstärkt ist, vorstellbar. Ebenso sind sogenannte Organobleche vorsehbar.
Der Wärmeübertrager 1 kann durch eine Vielzahl verschiedener Verfahren hergestellt werden. Je nach Materialwahl für das Gehäuseoberteil 2 beziehungsweise Gehäuseunterteil 3 können beispielsweise Schweißverfahren, Klebverfahren oder andere mechanische Fügungsverfahren verwendet werden.

Claims

Wärmeübertrager (1) mit einem Gehäuse, mit einem ersten Fluidanschluss (8, 9, 10, 10a) und einem zweiten Fluidanschluss (8, 9, 10, 10a), worüber das Gehäuse mit einem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation steht und von einem Fluid durchströmbar ist, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil (2) und ein Gehäuseunterteil (3), wobei das Gehäuseunterteil (3) mit dem Gehäuseoberteil (2) durch ein Verbindungselement (17, 18, 19, 20) über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17, 18, 19, 20) eine Vielzahl von noppenartigen Elementen (4) aufweist, die über Verbindungsstege (5) miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement (17, 18, 19, 20) einen zumindest teilweise umlaufenden Rand (7) aufweist und zumindest die noppenartigen Elemente (4) und/oder der Rand (7) mit dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil in Kontakt steht.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil ein Deckblech und das Gehäuseunterteil ein Bodenblech ist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17, 18, 19, 20) aus einem Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17, 18, 19, 20) durch ein Spritzgießverfahren herstellbar ist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das Gehäuseoberteil (2) und/oder das Gehäuseunterteil (3) an ihrer flächig ausgedehnten Innenfläche Aufnahmebereiche (6) aufweisen, welche mit der Außenkontur der noppenartigen Elemente (4) und/oder der Außenkontur des Randes korrespondieren.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Querschnittsflächen der noppenartigen Elemente (4) und/oder der Verbindungsstege (5) in Fluidströmungsrichtung eine strömungsgünstige Ausgestaltung aufweisen.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (17, 18, 19, 20) einteilig mit dem Gehäuseoberteil (2) und/oder dem Gehäuseunterteil (3) ausgebildet ist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (20) zweiteilig ausgebildet ist, wobei die noppenartigen Elemente (4) mit dem Gehäuseoberteil (2) und/oder dem Gehäuseunterteil (3) verbunden sind und eine gitterartige Struktur, welche im Wesentlichen aus den Verbindungsstegen (5) gebildet ist, in das Gehäuse einlegbar und über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung mit den Noppen und/oder mit dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil verbindbar ist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest einer der Fluidanschlüsse (9, 10, 10a) einteilig mit dem Verbindungselement (17, 18, 19, 20) ausgebildet ist, wobei das Gehäuseoberteil (2) und/oder das Gehäuseunterteil (3) eine mit dem zumindest einen Fluidanschluss (9, 10, 10a) korrespondierende Öffnung aufweist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (2) und/oder das Gehäuseunterteil (3) zumindest einen der Fluidanschlüsse (8) aufweist.
Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (5) oder die gitterartige Struktur und/oder der Rand ein oder mehrere Heizelemente (14) enthalten.