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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem ersten Sammelkasten und einem zweiten Sammelkasten, mit zumindest einem zwischen den beiden Sammelkästen angeordneten Rohr, wobei ein Fluideinlass und ein Fluidauslass vorgesehen sind, wobei das Rohr endseitig in jeweils einem der Sammelkästen in einer Öffnung aufgenommen ist und mit dem Sammelkasten in Fluidkommunikation steht, wobei das Rohr mit dem Sammelkasten über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbunden ist, wobei die Öffnung von einem Öffnungsrand umgeben ist.
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Stand der Technik
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In Elektrofahrzeugen werden Energiespeicher eingesetzt um einen Elektromotor zu betreiben. Als Energiespeicher kommen dabei oft Akkumulatoren auf Lithium-Ionen Basis oder Nickel-Metallhybrid-Akkumulatoren zum Einsatz. Alternativ dazu finden auch Hochleistungskondensatoren sogenannte Super-Caps Einsatz.
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Bei alle genannten Energiespeichern kommt es während des Betriebs, insbesondere beim schnellen Laden und Entladen der Energiespeicher, zu einer starken Wärmeentwicklung.
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Temperaturen von ca. 50°C und mehr können jedoch die Energiespeicher beschädigen und ihre Lebensdauer maßgeblich reduzieren. Ebenso schädigen zu niedrige Temperaturen die Energiespeicher nachhaltig.
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Um die Leistungsfähigkeit der Energiespeicher zu erhalten, müssen diese daher aktiv temperiert werden. Hierbei überwiegen die Anteile der Kühlung deutlich. Die Kühlung kann beispielsweise durch das Einbringen von fluiddurchströmten Wärmeübertragern erfolgen. Bei den Wärmeübertragern handelt es sich nach Lösungen im Stand der Technik oft um fluiddurchströmte Elemente, die zwischen zwei flächigen Deckplatten ein oder mehrere Fluidkanäle aufweisen, welche von einem Fluid durchströmbar sind.
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Vorteilhafterweise werden dabei alle Zellen der Energiespeicher auf einem gleichmäßigen Temperaturniveau gehalten. Ebenso sollten starke Temperaturgradienten innerhalb der Zellen vermieden werden.
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Die Platten der Wärmeübertrager können im Falle der Kühlung von einem kalten Fluid durchströmt werden, zum Zwecke der Aufheizung können sie jedoch auch von einem warmen Fluid durchströmt werden.
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Um eine möglichst hohe Energieeffizienz zu erreichen, ist insbesondere in Elektrofahrzeugen eine möglichst gewichtsoptimierte Bauweise vorteilhaft.
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Im Stand der Technik sind Lösungen bekannt, welche Wärmeübertrager verwenden, die vollständig aus Aluminium gefertigt sind. Dies ist beispielsweise in der unveröffentlichten Anmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2011 079 091.8 der Fall.
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Nachteilig an den Lösungen nach dem Stand der Technik ist insbesondere, dass die Wärmeübertrager vollständig aus Aluminium gebaut sind. Diese sind im Vergleich zu Ausführungen aus Kunststoff oder aus einer Mischung aus Aluminium und Kunststoff deutlich schwerer. Weiterhin ist insbesondere bei Wärmeübertragern aus Kunststoff die Verbindung der Rohre mit den Sammelkästen nicht optimal gelöst.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wärmeübertrager bereitzustellen, der eine optimierte konstruktive Gestaltung der Füge- und Klebestellen aufweist, wobei dessen Herstellung weniger energie- und kostenintensiv sein soll.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit einem ersten Sammelkasten und einem zweiten Sammelkasten, mit zumindest einem zwischen den beiden Sammelkästen angeordneten Rohr, wobei ein Fluideinlass und ein Fluidauslass vorgesehen sind, wobei das Rohr endseitig in jeweils einem der Sammelkästen in einer Öffnung aufgenommen ist und mit dem Sammelkasten in Fluidkommunikation steht, wobei das Rohr mit dem Sammelkasten über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbunden ist, wobei die Öffnung von einem Öffnungsrand umgeben ist, wobei zumindest ein Sammelkasten zweiteilig ausgebildet ist und ein Oberteil und ein Unterteil aufweist, wobei das Rohr in die Öffnung einlegbar ist und an einem seiner Endbereiche eine erste Aussparung und/oder einen ersten Vorsprung aufweist und/oder der Öffnungsrand eine zweite Aussparung und/oder einen zweiten Vorsprung aufweist, wobei die erste Aussparung und/oder der erste Vorsprung mit der zweiten Aussparung und/oder dem zweiten Vorsprung derart korrespondieren, dass zwischen dem Rohr und dem Sammelkasten eine formschlüssige Verbindung erzeugbar ist.
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Durch einen zumindest zweiteiligen Sammelkasten können formschlüssige Verbindungen zwischen den Rohren und den Sammelkästen einfacher erzeugt werden. insbesondere im Fall von ineinandergreifenden Vorsprüngen und Aussparungen. Die durch die Vorsprünge und Aussparungen entstehenden Hintergreifungen von Rohren und Sammelkästen können beispielsweise ein Herausziehen der Rohre aus den Öffnungen verhindern.
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Auch kann durch die Ausrichtung der Vorsprünge und Aussparungen am Rohr und am Sammelkasten auf einfache Art und Weise eine genaue Positionierung der Rohre, relativ zum Sammelkasten, erzeugt werden. Zusätzlich kann über eine solche formschlüssige Verbindung eine stoffschlüssige Verbindung, wie sie beispielsweise durch Kleben erzeugbar ist, unterstützt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass eine Trennlinie zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Sammelkastens derart verläuft, dass die Öffnung durch ein Trennen des Oberteils vom Unterteil teilbar ist.
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Durch die Teilung des Sammelkastens in zumindest zwei Teile, kann das Einlegen der Rohre in die Sammelkästen erleichtert werden. Vorteilhafterweise verläuft die Trennlinie zwischen dem Oberteil des Sammelkastens und dem Unterteil des Sammelkastens dabei durch die Öffnung selbst, so dass die Öffnung durch das Trennen des Oberteils vom Unterteil geteilt wird. Das Rohr ist dadurch besonders einfach in einen Teil der Öffnung im Oberteil oder Unterteil einlegbar.
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Gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels kann es vorgesehen sein, dass das Rohr an zwei sich gegenüberliegenden Seiten eines seiner Endbereiche jeweils eine Aussparung aufweist, wobei der Öffnungsrand zwei sich gegenüberliegende Vorsprünge aufweist, die durch ein Einlegen des Rohres in die Öffnung in die Aussparungen des Rohres eingreifen.
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Durch zwei Aussparungen an einem der Endbereiche des Rohres und dazu korrespondierenden Vorsprüngen im Öffnungsrand der Öffnung des Sammelkastens kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr und dem Sammelkasten erzeugt werden.
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Durch die Vorsprünge des Öffnungsrandes, welche in die Aussparungen an dem Rohr eingreifen, entsteht eine Hintergreifung. Diese verhindert ein Herausgleiten des Rohres entlang seiner Haupterstreckungsrichtung aus dem Sammelkasten. Durch das Aufsetzen entweder des Oberteils oder des Unterteils wird das Rohr durch die Hintergreifung fest in der Öffnung fixiert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil und/oder das Oberteil an einer Stoßstelle zwischen dem Oberteil und dem Unterteil einen zumindest teilweise umlaufenden Rand aufweist, welcher mit einer Ausnehmung im jeweils anderen Teil korrespondiert.
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Ein zumindest teilweise umlaufender Rand an zumindest einem der beiden Teile aus denen der Sammelkasten im Wesentlichen gebildet ist, dient der einfacheren Positionierung der beiden Teile zueinander. Zusätzlich geht von dem Rand eine abdichtende Wirkung aus.
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An dem Rand kann in einer vorteilhaften Ausführung auch ein zusätzliches Dichtmittel angeordnet sein. Dies kann beispielsweise eine Elastomerdichtung sein, welche zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist und den Sammelkasten an der Stoßstelle zusätzlich abdichtet.
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Für den Fall, dass beispielsweise zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Ränder an einem der Teile des Sammelkastens angeordnet sind, kann vorteilhafterweise ein Dichtmittel zwischen die beiden Ränder eingebracht werden. Mögliche Dichtmittel sind dabei beispielsweise Elastomerdichtungen oder Klebemittel.
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Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel, kann es vorgesehen sein, dass der Öffnungsrand der Öffnung des Oberteils und/oder des Unterteils eine zumindest teilweise umlaufende Nut aufweist.
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Eine Nut, welche am oder im Öffnungsrand verläuft, kann vorteilhafterweise als Reservoir für beispielsweise ein Klebemittel verwendet werden. Auch ist es vorsehbar das Rohr entsprechend mit einem Vorsprung zu versehen, welcher mit der in dem Öffnungsrand verlaufenden Nut korrespondiert. Auf diese Weise kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr und der Nut erzeugt werden.
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Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn auf den Öffnungsrand und/oder in die Nut des Oberteils und/oder des Unterteils vor dem Einlegen des Rohres ein Klebemittel auf- und/oder einbringbar ist.
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Ein Klebemittel in der Nut oder auf dem Öffnungsrand kann zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung des Rohres mit dem Sammelkasten eine stoffschlüssige Verbindung erzeugen. Die Verbindung wird dadurch insgesamt verbessert. Zusätzlich kann insbesondere von einem Klebemittel eine zusätzliche abdichtende Wirkung ausgehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn das Oberteil und/oder das Unterteil eine Bohrung aufweisen, über welche der jeweiligen Nut im endmontierten Zustand des Wärmeübertragers ein Klebemittel zuführbar ist.
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Über eine Bohrung im Oberteil oder im Unterteil ist das Einbringen eines Klebemittels auch nach dem Zusammenführen des Unterteils und des Oberteils möglich. Dies kann beispielsweise für die Fertigung in einem Massenfertigungsprozess vorteilhaft sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr den Öffnungsrand im endmontierten Zustand zumindest teilweise hintergreift.
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Durch eine Hintergreifung zwischen dem Rohr und dem Öffnungsrand wird sichergestellt, dass das Rohr nicht aus dem Sammelkasten herausrutschen kann. Über die Hintergreifung können weiterhin Kräfte abgeleitet werden, die sonst eine zusätzliche Belastung der Verbindung verursachen würden. Im Falle einer zusätzlichen Klebeverbindung kann diese beispielsweise optimaler gestaltet werden, da sie nicht die gesamten Kräfte aufnehmen muss.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Öffnungsquerschnitt der Öffnung im Wesentlichen der Außenkontur des Rohres folgt.
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Durch eine möglichst große Übereinstimmung des Öffnungsquerschnittes und der Außenkontur des Rohres ist ein passgenauer Sitz des Rohres in der Öffnung zu erreichen. Dies ist auch hinsichtlich der notwendigen Fluidabdichtung vorteilhaft.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das Rohr eine Mehrzahl von Strömungskanälen in seinem Inneren aufweist.
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Ein Rohr mit einer Mehrzahl von inneren Strömungskanälen ist vorteilhaft, das das Rohr so insgesamt eine höhere Stabilität aufweist. Weiterhin ist der Wärmeübergang vom Fluid, welches in den Rohren strömt, an die Umgebung begünstigt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers mit einer Mehrzahl von Rohren, die endseitig in zwei Sammelkästen aufgenommen sind und mit diesen in Fluidkommunikation stehen, wobei einer der beiden Sammelkästen einen Fluideinlass und einen Fluidauslass aufweist,
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2 eine perspektivische Ansicht des Endbereichs eines Rohres, wobei das Rohr eine Mehrzahl innerer Strömungskanäle aufweist und an zwei sich gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Aussparung aufweist,
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3 eine perspektivische Ansicht eines Sammelkastenunterteils mit einem eingelegten Rohr und einem über einer der Öffnungen positionierten Rohr, und
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4 eine Aufsicht auf das in 3 gezeigte Sammelkastenunterteil mit den beschriebenen Rohren.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers 1. Der Wärmeübertrager 1 besteht im Wesentlichen aus einer Vielzahl von Rohren 6 sowie zwei Sammelkästen 2, 3 welche jeweils eine Mehrzahl von Öffnungen 7 aufweisen, in welche die Rohre 6 eingesteckt sind. Die Rohre 6 stehen mit den Sammelkästen 2, 3 in Fluidkommunikation.
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Der in 1 gezeigte Sammelkasten 3 weist weiterhin einen Fluideinlass 4 und einen Fluidauslass 5 auf. Über den Fluideinlass 4 und den Fluidauslass 5 steht der Wärmeübertrager 1 mit einem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation.
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Der in 1 gezeigte Wärmeübertrager 1 weist ein U-Durchströmungsprinzip auf. Das Fluid tritt über den Fluideinlass 4 in den Sammelkasten 3 ein, durchströmt einen Teil der Rohre 6 und tritt in den Sammelkasten 2 über. Dort verteilt es sich über die gesamte Breite des Sammelkastens 2 und strömt über die übrigen Rohre 6 zurück in den Sammelkasten 3 und durch den Fluidauslass 5 aus dem Wärmeübertrager 1 hinaus. Um dieses Durchströmungsprinzip zu ermöglichen, weist der Sammelkasten 3 in seinem Inneren eine in 1 nicht gezeigte Trennwand auf, welche den Sammelkasten 3 in eine linke und eine rechte Kammer unterteilt. Genaueres zu diesem Aufbau folgt in den weiteren Figuren.
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Die in 1 gezeigten Rohre 6 weisen im Wesentlichen zwei sich gegenüberliegende lange Seiten auf, die von zwei sich im Wesentlichen gegenüberliegenden kurzen Seiten verbunden werden. Diese langen Seiten liegen im Fall der 1 nach oben und nach unten gerichtet. Alternativ zu den hier gezeigten Rohren 6 ist auch der Einsatz von herkömmlichen Rohren mit runden oder rechteckigen Querschnitten vorsehbar.
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Darüber hinaus ist die Anzahl der Rohre 6 ebenso variabel. Im Falle eines U-durchströmten Wärmeübertragers 1 sind mindestens zwei Rohre 6 vorzusehen, um zumindest einen Hinströmweg zwischen dem Sammelkästen 3 und 2 und einem Rückströmweg zwischen dem Sammelkästen 2 und 3 zu bilden. Im Falle eines I-durchströmten Wärmeübertragers 1 würde jeweils einer der Sammelkästen 2, 3 einen Fluideinlass 4 und der andere den Fluidauslass 5 aufweisen. In diesem Falle wäre ein einziges Rohr ausreichend.
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Die Rohre 6 des Wärmeübertragers 1 sind alle in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Das heißt, die nach oben gerichtete lange Seiten der Rohre liegt in einer Ebene mit den nach oben gerichteten langen Seiten der jeweils benachbarten Rohre 6 des Wärmeübertragers 1, wodurch bei baugleichen Rohren 6 auch die untere lange Seite der Rohre 6 in einer Ebene liegt. In alternativen Ausführungen ist ebenso eine Versetzung der Rohre in unterschiedliche Ebenen vorsehbar.
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Die Sammelkästen 2, 3 können sowohl aus einem thermisch gut leitenden Material, wie etwa einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt werden.
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Die Rohre 6 sind vorteilhafterweise aus einem gut thermisch leitenden Material, wie etwa Aluminium, hergestellt. Die Ausführung der Rohre 6 ist jedoch nicht auf diesen Werkstoff beschränkt. Alternativ ist auch eine Ausführung der Rohre aus einem Kunststoff vorsehbar.
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Der Fluideinlass 4 und der Fluidauslass 5 sind am Sammelkasten 3 so angeordnet, dass sie nach oben vom Sammelkasten 3 wegweisen. Diese Darstellung ist lediglich eine beispielhafte Darstellung des Fluideinlasses 4 und des Fluidauslasses 5 und ist in keiner Weise als beschränkend anzusehen. Die Anordnung des Fluideinlasses beziehungsweise Fluidauslasses 4, 5 an einer anderen Seitenfläche des Sammelkastens 3 ist ebenso vorsehbar. Auch ist die Anordnung des Fluideinlasses beziehungsweise Fluidauslasses am gegenüberliegenden Sammelkasten 2 vorsehbar oder die Verteilung eines Fluideinlasses auf einen der beiden Sammelkästen und des Fluidauslasses auf den jeweils anderen der Sammelkästen.
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Durch eine solche Anordnung des Fluideinlasses beziehungsweise Fluidauslasses würde der Wärmeübertrager entweder mit einer I-Durchströmung durchströmt oder aber für den Fall, dass eine Mehrzahl von Trennwänden innerhalb der Sammelkästen angeordnet sind, in einer mehrfach umgelenkten Strömung.
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Ein besonderer Vorteil eines Wärmeübertragers 1, wie in der 1 gezeigt, ist, dass durch eine entsprechende Variierung der Länge der Rohre 6 die Gesamtbaulänge des Wärmeübertragers 1 jederzeit einfach anpassbar ist. Somit ist sichergestellt, dass über die grundsätzliche Bauform des Wärmeübertragers 1 unterschiedlich große Komponenten gekühlt oder erwärmt werden können, ohne den Aufbau des Wärmeübertragers 1 grundlegend zu verändern.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rohres 6. Das in 2 gezeigte Rohr 6 ist durch ein Flachrohr gebildet. Das Rohr 6 weist in seinem Inneren eine Mehrzahl von Strömungskanälen 8 auf, welche benachbart zueinander parallel entlang der Haupterstreckungsrichtung des Rohres 6 verlaufen.
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Das Rohr 6 weist dabei zwei lange Seiten 10a, 10b auf, welche sich gegenüberliegen und zwei kurze Seiten 11a, 11b, welche die langen Seiten 10a, 10b miteinander verbinden und sich im Wesentlichen ebenfalls gegenüberliegen.
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Die beiden kurzen Seiten 11a, 11b weisen jeweils einen Wulst auf, welcher entlang der Haupterstreckungsrichtung des Rohres 6 verläuft.
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Die Beschreibung des Wulstes an den kurzen Seiten 11a, 11b beschränkt sich im Folgenden auf die Beschreibung des Wulstes an der kurzen Seite 11a. Für die kurze Seite 11b gilt die Beschreibung analog.
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Der Wulst ist durch die Aussparung 9a in zwei Bereiche 12a, 12b unterteilt. Der Abschnitt 12b des Wulstes ist dabei dem Endbereich des Rohres 6 zugewandt. Der zweite Wulstbereich 12a verläuft im Anschluss an die Aussparung 9a entlang des restlichen Rohres 6 bis zum gegenüberliegenden Endbereich. Je nach Ausgestaltung des Rohres 6 kann auch der in 2 nicht gezeigte Endbereich eine oder mehrere Aussparungen ähnlich denen in 2 gezeigten Aussparungen 9a beziehungsweise 9b aufweisen.
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Das Rohr 6 ist vorteilhafterweise aus einem gut wärmeleitenden Material gebildet, so dass der Wärmeübergang vom Fluid, welches im Inneren des Rohres strömen kann, zur Umgebung möglichst begünstigt wird. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Kunststoffes, da diese besonders leicht sind, wodurch das Gesamtgewicht des Wärmeübertragers reduziert werden kann. Besonders für Kunststoffe, die schlecht oder gar nicht schweiß- oder lötbar sind ist eine formschlüssige Verbindung mit dem Sammelkasten vorteilhaft.
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Die in 2 gezeigte Darstellung des Rohres 6 ist beispielhaft und weist keinen beschränkenden Charakter auf. In alternativen Ausführungsformen ist etwa eine abweichende Rohrform vorsehbar aber auch eine abweichende Gestaltung beispielsweise der kurzen Seiten des Rohres. Anstelle eines Wulstes kann auch die Materialstärke der zweiten Wandung soweit erhöht sein, dass sie eine Aussparung aufweisen kann.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Oberteils beziehungsweise Unterteils 20 eines Sammelkastens. Der in der 3 gezeigte Sammelkasten ist dabei mindestens zweiteilig ausgeführt, wobei nur eines dieser beiden Teile des Sammelkastens in 3 gezeigt ist. Für die weitere Beschreibung der 3 und 4 bezeichnet das mit dem Bezugszeichen 20 versehen Bauteil stets das Unterteil 20 des Sammelkastens. Das zugehörige Oberteil ist in den 3 und 4 nicht dargestellt. Die Ausführungen können analog auch für das Oberteil des Sammelkastens gelten.
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Das Unterteil 20 weist an seiner nach oben gerichteten Stoßstelle 25, an welcher das Unterteil 20 mit dem Oberteil im endmontierten Zustand in Kontakt tritt, einen ersten zumindest teilweise umlaufenden Rand 26a sowie einen zweiten zumindest teilweise umlaufenden Rand 26b auf. Diese Ränder 26a, 26b stehen über die nach oben stehende Fläche der Stoßstelle 25 hinaus. Sie dienen der Positionierung des Oberteils zum Unterteil 20 beziehungsweise umgekehrt. Das jeweils andere Teil weist zur Aufnahme dieser Ränder 26a, 26b entsprechende Ausnehmungen auf, die eine sichere Positionierung der Teile zueinander ermöglichen.
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Zwischen den Rändern 26a, 26b entsteht eine Rille. In diese kann beispielsweise ein Dichtelement, wie etwa eine Elastomerdichtung eingelegt werden. Diese unterstützt die Abdichtung zwischen dem Unterteil 20 und dem Oberteil. Das Oberteil könnte vorteilhafterweise eine Ausnehmung aufweisen, die sowohl die Ränder 26a, 26b aufnehmen kann als auch eine eingelegte Elastomerdichtung.
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Auch eine von der gezeigten Anzahl abweichende Anzahl von Rändern ist sowohl am Unterteil 20 als auch am Oberteil möglich. Vorteilhafterweise weist das jeweils andere Teil des Sammelkastens entsprechende Ausnehmungen auf, welche die am jeweils anderen Teil angeordneten Ränder passgenau aufnehmen können.
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In das Unterteil 20 des Sammelkastens ist in 3 ein erstes Rohr 21 in eine Öffnung 30 eingelegt. Ein zweites Rohr 21 ist über einer weiteren Öffnung 30 positioniert und stellt den Zustand kurz vor dem Einlegen des Rohres 21 in die Öffnung 30 dar.
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Die Rohre 21 weisen hierbei jeweils eine Aussparung 22 an einer ihrer kurzen Seiten 23 auf. Diese Aussparung 22 unterteilt die kurze Seite jeweils in einen ersten Bereich 23a und einen zweiten Bereich 23b. Ähnlich dem Wulst 12a, 12b in 2 bildet in der 3 der Bereich 23a der kurzen Seite 23 den dem Endbereich des Rohres 21 zugewandten Bereich. Der Bereich 23b bezeichnet die restliche kurze Seite 23 des Rohres 21, welche sich entlang der Haupterstreckungsrichtung des Rohres 21 erstreckt.
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Die Öffnungen 30 im Unterteil 20 des Sammelkastens weisen einen Öffnungsrand 28 auf, welcher wiederum eine Nut 29 aufweist. Diese Nut 29 unterteilt den Öffnungsrand 28 in zumindest zwei Bereiche. Weiterhin ragen Vorsprünge 27 in die Öffnungen 30 hinein.
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Die Vorsprünge 27 sind dabei so gestaltet, dass sie mit den Aussparungen 22 an den kurzen Seiten der Rohre 21 korrespondieren. Die Rohre 21 können von oben in die Öffnungen 30 eingelegt werden, wodurch die Vorsprünge 27 mit den Aussparungen 22 in Eingriff kommen und eine formschlüssige Verbindung zwischen den Rohren 21 und dem Unterteil 20 des Sammelkastens erzeugt wird.
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Der dem Endbereich des Rohres 21 zugewandte Bereich 23a der kurzen Seite 23 hintergreift dabei den Vorsprung 27 und verhindert so ein Herausgleiten des Rohres aus dem Unterteil 20 des Sammelkastens. Das Rohr 21 kommt dabei mit seinen Außenflächen auf dem Öffnungsrand 28 zu liegen. Dabei überdeckt das Rohr 21 im montierten Zustand zumindest teilweise auch die Nut 29.
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Die in 3 gezeigten Vorsprünge 27 sind durch die umlaufenden Ränder 26a, 26b, welche auf der oberen Stoßstelle 25 des Unterteils 20 verlaufen, gebildet. Diese Ränder 26a, 26b sind lediglich im Bereich der Öffnungen 30 entlang eines Abschnittes unterbrochen, so dass die Rohre 21 in die Öffnungen 30 eingelegt werden können.
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Um die Verbindung zwischen den Rohren 21 und dem Unterteil 20 weiter zu erhöhen, kann in die Nut 29 vor dem Einlegen der Rohre 21 beispielsweise ein Klebemittel eingebracht werden, welches zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Rohren 21 und dem Unterteil 20 schafft.
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Durch ein Klebemittel wird neben einer stoffschlüssigen Verbindung auch eine Abdichtung zwischen dem Rohr 21 und dem Unterteil 20 erreicht.
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Ebenso kann es vorgesehen werden, ein Klebemittel in den Bereich zwischen den Rändern 26a, 26b einzubringen. Hierdurch kann die Verbindung des Unterteils mit dem nicht gezeigten Oberteil verbessert werden. Zusätzlich kann durch ein Klebemittel auch eine Abdichtung des Sammelkastens entlang seiner Stoßstelle 25 erzeugt werden.
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Die Nut 29 verläuft im endmontierten Zustand der Rohre 21 nicht nur entlang der langen Seite, sondern auch entlang der kurzen Seite 23 des Rohrs 21. Ein in die Nut 29 eingebrachtes Klebemittel kann damit das Rohr 21 vollständig umschließen.
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Das nicht gezeigte Oberteil stimmt vorteilhafterweise im Wesentlichen mit dem Aufbau des Unterteils 20 überein. Dies trifft insbesondere auf die Ausgestaltung der Öffnungen 30 zu, welche die Rohre 21 aufnehmen. Die bis zur Stoßstelle 25 verlaufende Nut 29 wird dementsprechend von dem nicht gezeigten Oberteil fortlaufend fortgeführt, so dass in dem endmontierten Sammelkasten die Nut 29 vollständig um das Rohr 21 verläuft. Wesentlicher Unterschied zwischen dem Unterteil 20 und dem Oberteil ist, dass das Oberteil vorteilhafterweise keine Ränder 26a, 26b aufweist, sondern zu diesen Rändern passende Ausnehmungen.
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Die Verbindung des Unterteils 20 und des Oberteils kann über eine Vielzahl von Verbindungsverfahren erfolgen. Neben Klebemitteln, können auch mechanische Verbindungen wie beispielsweise Verschraubungen oder Verklemmungen verwendet werden. Des Weiteren können thermische Fügeverfahren wie beispielsweise Löten oder Schweißen Verwendung finden. Die Aufzählung ist nicht abschließend und besitzt keinen beschränkenden Charakter.
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Die 4 zeigt eine Aufsicht auf die in 3 gezeigte Anordnung des Unterteils 20 sowie zweier Rohre 21. In der 4, welche eine Aufsicht auf die Stoßstelle 25 zeigt, ist insbesondere die Rille zwischen den Rändern 26a und 26b zu erkennen. Dieser wird lediglich im Bereich der Öffnungen 30 unterbrochen, um dort die Rohre 21 aufnehmen zu können.
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Ebenso ist die Nut 29, welche im Bereich der Öffnung 30 angeordnet ist, aus der Aufsicht zu erkennen. Insbesondere zeigt die 4, dass die Nut 29 rechts und links über den Öffnungsrand 28, welcher den Aufnahmebereich für das Rohr 21 im Wesentlichen bildet, hinaussteht. Dies ermöglicht es, wie schon in 3 beschrieben, dass durch das Aufsetzen des im Wesentlichen dem Unterteil 20 nachempfundenen Oberteils eine vollständig um das Rohr 21 umlaufende Nut 29 entsteht, welche eine umlaufende Klebeverbindung zwischen dem Unterteil 20, dem Oberteil und den Rohren 21 ermöglicht.
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Weiterhin weist die Nut 29 eine Bohrung 31 auf, welche das Einfüllen eines Klebemittels in die Nut 29 nach dem Endmontieren des Sammelkastens ermöglicht. Die Bohrung durchstößt dabei ausgehend von der Nut 29 die Außenfläche des Unterteils 20. Nach dem Einlegen der Rohre 21 in das Unterteil 20 und dem Aufsetzen des Oberteils kann der Nutbereich 29 mit einem Klebemittel befüllt werden. Vorteilhafterweise weist das nicht gezeigte Oberteil ebenfalls eine Bohrung im Nutbereich auf, so dass entweder Luft, welche von dem Klebemittel verdrängt wird, aus dieser zweiten Bohrung entweichen kann oder von beiden Seiten gleichzeitig ein Klebemittel eingespritzt werden kann.
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Der durch die Nut 29 in zwei Bereiche 28a, 28b geteilte Öffnungsrand 28 der Öffnung 30 stellt im Wesentlichen die Anlagefläche für die Außenseite des Flachrohres 21 dar. Ausgehend vom Inneren des Unterteils 20 bildet der Bereich 28b im Wesentlichen die Außenform des Rohres 21 in dem Bereich nach, in dem das Rohr 21 die beiden Aussparungen 22 aufweist. Der Bereich 28b wird durch die Vorsprünge 27, welche in den Bereich 28b hineinragen verschmälert. Der Bereich 28b ist dadurch schmäler, als der Bereich 28a oder die Nut 29.
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An den Bereich 28b schließt sich nach außen hin die Nut 29 an. Die Nut 29 ist breiter, als der Bereich 28a welcher wiederum breiter ist, als der Bereich 28b. über der Nut 29 kommt das Rohr 21 zu liegen. Die Nut 29 steht dabei rechts und links über die Rohr 21 hinaus.
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Der sich anschließende Bereich 28a bildet im Wesentlichen die Außenform des Rohres 21 in dem Bereich nach, in dem das Rohr 21 keine Aussparungen aufweist.
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Die Gestaltung des Öffnungsrandes 28 und der Nut 29 sind beispielhaft. Auch abweichende Ausgestaltungen des Öffnungsrandes 28 und der Nut 29 sind vorsehbar. Beispielsweise kann der Öffnungsrand auch einteilig ausgeführt sein, mit einer sich an den Öffnungsrand anschließenden Nut. Alternativ kann eine Ausführung ohne eine zusätzliche Nut vorgesehen sein. Ein Klebemittel würde dann direkt auf den Öffnungsrand selbst aufgebracht werden.
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Im Verbindungsbereich 32, welcher den Eingriff des Vorsprungs 27 in eine Aussparung 22 des Rohres 21 darstellt, ist zu erkennen, dass zum einen die Nut 29 in der Aufsicht seitlich über das Rohr 21 hinaussteht aber auch, dass der Vorsprung 27 passgenau in die Aussparung 22 des Rohres 21 eingreift. Der dem Endbereich des Rohres 21 zugewandte Bereich 23a der kurzen Seite 23 hintergreift dabei im Inneren des Unterteils 20 den Vorsprung 27, so dass ein Herausziehen der Rohre 21 verhindert wird.
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Die in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungen der Rohre sowie die Ausführung des Sammelkastens sind lediglich als beispielhaft zu verstehen. Insbesondere die Gestaltung der Aussparungen sowie der Vorsprünge an den Rohren sowie den Sammelkästen dient lediglich der Verdeutlichung des Verbindungsprinzips. In alternativen Ausführungsformen ist es ebenso vorsehbar, dass die Rohre Vorsprünge aufweisen und die Sammelkästen entsprechende Aussparungen, welche mit den Vorsprüngen der Rohre korrespondieren.
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Ebenso kann es vorgesehen sein, dass eines der Rohre auf einer seiner Seiten einen Vorsprung aufweist und auf der gegenüberliegenden Seite eine Aussparung und der Sammelkasten entsprechende Vorsprünge und Aufnahmen, die mit diesem Rohr korrespondieren. Wesentlich ist, dass die Öffnung im Sammelkasten mit der Geometrie des Endbereichs des Rohres derart übereinstimmt, dass ein sicherer Sitz des Rohres in der Öffnung des Sammelkastens gewährleistet ist.
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Zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung können stoffschlüssige Verbindungen über das Einbringen von Klebemitteln erzeugt werden. Zur Verbindung des Unterteils und des Oberteils eines Sammelkastens können Klebemittel verwendet werden, welche zum einen das Unterteil mit dem Oberteil verbinden und zusätzlich eine Abdichtung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil erzeugen.
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Die gezeigten Ausführungsformen haben keinen beschränkenden Charakter und dienen lediglich zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
