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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers. Außerdem betrifft die Erfindung einen Wärmeübertrager.
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Stand der Technik
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Wärmeübertrager werden eingesetzt, um Wärme zwischen unterschiedlichen Fluiden zu übertragen. Hierzu sind im Stand der Technik Wärmeübertrager unterschiedlicher Bauart bekannt.
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Zu den bekannten Bauarten zählen beispielsweise Wärmeübertrager in Rohr-Rippen-Bauweise, Rohrbündelwärmeübertrager oder Wärmeübertrager in Stapelscheibenbauweise. Diesen Wärmeübertragern ist gemein, dass sie von Fluiden durchströmt und/oder umströmt werden und so ein Wärmeübertrag zwischen den beteiligten Fluiden entsteht. Diese bekannten Wärmeübertrager werden unter anderem als Ladeluftkühler, Kühlmittelkühler, Ölkühler oder als Heizkörper etc. verwendet.
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Wärmeübertrager werden aus metallischen und/oder nichtmetallischen Werkstoffen gefertigt, welche beispielsweise mittels Lötverfahren, Schweißverfahren, formschlüssiger Verbindung oder Klebeverfahren miteinander verbunden werden. Zu den Elementen, welche durch Löten, Schweißen oder Kleben miteinander verbunden werden, gehören beispielsweise Rohre, Plattenelemente, Rippenelemente, Rohrböden und Deckelelemente.
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Zur Verbindung einzelner Elemente mittels eines Lötverfahrens kann entweder nach der Fügung der Elemente ein Lotmaterial aufgebracht werden oder es können bereits mit einem Lot beschichtete Elemente verwendet werden. Unter Einwirkung von Wärme wird das Lotmaterial aufgeschmolzen und durch das anschließende Erstarren des Lotmaterials wird eine dauerhafte Verbindung erzeugt.
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Die
DE 103 28 274 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtwärmeübertragers, wobei mehrere Plattenelemente aufeinandergestapelt werden und mit einem Lot versehen werden. Dieser Plattenstapel wird anschließend mechanisch fixiert, bevor schließlich die Plattenelemente miteinander verschweißt und/oder verlötet werden.
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Die
DE 10 2005 048 452 A1 offenbart einen Wärmeübertrager in Stapelscheibenbauweise, wobei der Wärmeübertrager aus einer Mehrzahl von Scheibenelementen besteht, welche aufeinander gestapelt sind. Der Scheibenstapel ist oben und unten durch jeweils eine Grundplatte abgeschlossen. Die einzelnen Scheibenelemente sind miteinander verlötet und bilden innerhalb des Scheibenstapels Strömungskanäle aus, welche von einem oder mehreren Fluiden durchströmbar sind.
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Alternativ können einzelne Elemente auch durch Klebeverfahren miteinander verbunden werden.
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Die
DE 10 2008 019 556 A1 offenbart beispielsweise ein als Wärmeübertrager fungierendes Bauteil, welches aus einem Stapel stoffschlüssig gefügter Platten erzeugt ist. Außerdem ist ein Verfahren zur Erzeugung des Bauteils offenbart. Die einzelnen Elemente werden zur Verbindung mit einem polymeren Klebstoff beaufschlagt. Anschließend werden sie aufeinandergepresst bis der Klebstoff ausgehärtet ist.
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Die
DE 102 28 697 A1 offenbart ein Verfahren zur Verbindung eines Rohrs aus Metall mit umfangsseitigen Rippen aus einem Nichteisen-Metall als Bestandteil eines Wärmeübertragers. Die Rippen sind mit dem Rohr durch Kleben verbunden.
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Nachteilig an den Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik ist insbesondere, dass für die Fixierung der Elemente gegeneinander zum Verlöten und Verschweißen aufwändige Gestelle gefertigt werden müssen, welche jeweils auf einen speziellen Wärmeübertrager ausgelegt sind. Weiterhin müssen die Gestelle den hohen Temperaturen beim Löten beziehungsweise Schweißen standhalten.
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Die Lötvorgänge für einen Wärmeübertrager dauern oftmals mehrere zehn Minuten bis hin zu mehreren Stunden an und sind zudem sehr energieintensiv. Außerdem sind die verwendeten Lotmaterialien sehr teuer. Vor dem Aufbringen des Lotmaterials ist darüber hinaus eine Reinigung der Oberfläche notwendig. Im Anschluss an das Lötverfahren kann auch eine Reinigung des Wärmeübertragers notwendig werden, um überschüssiges Lotmaterial zu entfernen. Lötverfahren und Schweißverfahren sind außerdem nicht zur Verbindung beliebiger Materialien geeignet, wodurch die Materialauswahl für die Elemente des Wärmeübertragers und die möglichen Materialkombinationen stark eingeschränkt werden.
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Beim Einsatz von Klebstoffen ist nachteilig, dass die Klebstoffe aufwändig auf die zu verklebenden Elemente aufgetragen werden müssen, was beispielsweise durch Spritzvorrichtungen und/oder Sprühvorrichtungen erfolgen kann. Weiterhin sind die so erzeugten Klebeflächen entweder ungleichmäßig mit dem Klebstoff beaufschlagt oder es ist eine sehr große Menge des Klebstoffes aufgetragen, da die Schichtdicken der Klebstoffe teilweise oberhalb von 2 mm liegen. Dadurch wird auch die benötigte Aushärtezeit vergrößert, wodurch die Herstellung aufwändiger und kostenintensiver wird.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers zu schaffen, welches gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung einen vorteilhaften Wärmeübertrager zu schaffen.
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Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers mit einer Verbindung zwischen zwei Elementen eines Wärmeübertragers, wobei die beiden Elemente an jeweils zumindest einer Kontaktfläche miteinander verbindbar sind, wobei zumindest eines der Elemente im Bereich der jeweiligen Kontaktfläche mit einer Klebstofffolie beaufschlagt ist, wobei die beiden Elemente unter Aufbringung einer Druckkraft miteinander in Anlage gebracht werden und durch die Klebstofffolie eine Klebeverbindung zwischen den Elementen erzeugt wird.
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Es ist besonders vorteilhaft eine Klebstofffolie zu verwenden, da diese einfach handhabbar ist und auf einfache Weise an das jeweilige Element beziehungsweise die Kontaktfläche zwischen den Elementen anpassbar ist. Die Klebstofffolie kann manuell oder automatisiert auf eines der Elemente aufgetragen werden. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Klebstofffolie bereits auf das Ausgangsmaterial der Elemente aufgetragen wird und die Elemente anschließend unter Verwendung von formgebenden Verfahren, wie beispielsweise Prägeverfahren, Schneidverfahren oder Stanzverfahren, erzeugt werden.
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Zwischen den Elementen wird vorteilhafterweise durch die Klebstofffolie eine Klebeverbindung erzeugt, welche die gewöhnliche Lötverbindung ersetzt. Das sonst verwendete Lotmaterial wird somit in diesem Verfahren durch die Klebstofffolie ersetzt. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Klebstofffolie auch auf unreine Oberflächen, welche beispielsweise mit Fetten, Ölen oder Schmutzpartikeln beaufschlagt sein können, aufgebracht werden kann. Damit kann der sonst beim Einsatz von Lötverfahren übliche Schritt der Reinigung und Entfettung der Oberflächen der Elemente eventuell entfallen.
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Eine Klebstofffolie ist weiterhin besonders vorteilhaft, da sich besonders einfach sehr einheitliche und leicht reproduzierbare Schichtdicken erzeugen lassen. Dies ist insbesondere hinsichtlich eines automatisierten Herstellprozesses im Rahmen einer Großserienfertigung vorteilhaft.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Klebstofffolie berührtrocken ist, wobei die Klebewirkung der Klebstofffolie durch das Aufbringen einer Druckkraft und/oder durch das Erwärmen der Klebstofffolie aktiviert und/oder hochviskos wird. Eine berührtrockene oder in Fachsprache tackfreie Klebstofffolie ist besonders vorteilhaft, da die Handhabung der Klebstofffolie deutlich erleichtert wird. Es müssen keine besonderen Vorkehrungen gegen ein Berühren der Klebstofffolie auf den Elementen während des Verfahrens getroffen werden. Die Klebewirkung der Klebstofffolie wird erst durch das Aufbringen einer Druckkraft und/oder durch das Erwärmen aktiviert und/oder hochviskos, so dass die Klebewirkung erst während des Verfahrens erzeugt wird. Dies erleichtert auch die Positionierung der Elemente relativ zueinander, da ein unbeabsichtigtes Verkleben vermieden wird.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Klebstofffolie eine Schichtdicke zwischen 10 μm und 250 μm aufweist. Eine besonders dünne Klebstofffolie ist besonders vorteilhaft, da die verwendete Materialmenge dadurch sehr gering gehalten werden kann. Insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Klebeverfahren, in welchen der Klebstoff mittels einer Düse in Raupen aufgetragen wird, kann so ein deutlich reduzierter Klebstoffeinsatz erreicht werden. Die besonders dünnen Schichtdicken lassen sich insbesondere durch füllstofffreie Klebstoffe erzeugen. In verbundenem Zustand ist die Klebeschicht zwischen den beiden Elementen besonders dünn und beträgt vorzugsweise wenige Nanometer bis ca. 250 μm.
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Sehr dünne Schichtdicken des Klebstoffes sind außerdem vorteilhaft, um sehr kurze Aushärtezeiten für die Klebeverbindungen zu erzeugen. Für thermoplastische Klebstoffe kann die Aushärtezeit bevorzugt in einem Bereich von 1 Minute bis zu 20 Minuten liegen. Besonders bevorzugt sind Aushärtezeiten von unter 5 Minuten, um ein möglichst hohes Prozesstempo zu gewährleisten.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Klebstofffolie auf eines der Elemente aufkaschiert und/oder in eine Aussparung in einem der Elemente eingelegt ist. Die Klebstofffolie kann hierzu vorteilhaft mit einem der Elemente unter Zuhilfenahme eines weiteren Haftmittels verklebt werden oder einfach auf dieses aufgelegt werden. Durch das Aufbringen der Druckkraft und/oder durch das Erwärmen wird schließlich eine Klebeverbindung mit beiden Elementen erzeugt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Klebstofffolie vollflächig im Bereich der Kontaktfläche auf eines der Elemente aufgetragen ist oder, dass die Klebstofffolie passgenau auf die jeweilige Kontaktfläche zugeschnitten auf eines der Elemente aufgetragen ist.
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Je nach Ausgestaltung der Elemente und der tatsächlichen Kontaktfläche zwischen den zu verbindenden Elementen kann die Klebstofffolie vollflächig auf einen Bereich eines Elementes aufgetragen sein oder speziell auf die Kontaktfläche zugeschnitten sein. Elemente mit vollflächiger Klebstofffolie lassen sich besonders einfach in einem für Großserien geeigneten Maßstab herstellen. Durch speziell zugeschnittene Klebstofffolien kann der Materialeinsatz weiter verringert werden.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn auf die miteinander in Anlage gebrachten Elemente zur Verbindung eine Druckkraft von 0,005 N/mm2 und 15 N/mm2 aufgebracht wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Druckkraft in einem aufgeheizten Zustand aufgebracht wird. Durch die Aufheizung ist die Klebstofffolie bereits erweicht, wodurch ein Eintauchen der Elemente in die Klebstoffschicht ermöglicht wird.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:
- – Beschichten zumindest eines Elementes mit einer Klebstofffolie,
- – In Anlage bringen der Elemente miteinander,
- – Aufbringen einer Druckkraft auf die Elemente,
- – Erhitzen der Elemente und der in der Kontaktfläche angeordneten Klebstofffolie,
- – Abkühlen der Elemente und der Klebstofffolie,
- – Prüfen der Dichtheit der erzeugten Verbindung zwischen den Elementen,
wobei die Klebstofffolie durch das Aufheizen erweicht wird, wobei die Klebstofffolie von zumindest einem der Elemente zumindest teilweise verdrängt wird, wodurch die Schichtdicke zwischen den Elementen nach dem Erhitzen geringer ist als vor dem Erhitzen.
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Das Verfahren orientiert sich besonders an dem bereits bekannten Verfahren zum Verlöten von Wärmeübertragern. Im Unterschied zu Lötverfahren wird jedoch kein Lotmaterial aufgebracht, sondern lediglich eine Klebstofffolie, welche bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als das Lotmaterial aufschmilzt. Es können alle Verbindungen zwischen den Elementen eines Wärmeübertragers, die bislang durch Löten erzeugt wurden, auch durch das vorgeschlagene Klebeverfahren erzeugt werden.
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Hierbei können insbesondere unterschiedliche Materialien auf einfache Weise miteinander verbunden werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei Materialien, welche stark unterschiedliche Längenausdehnungen bei Temperatureinwirkung aufweisen oder bei Materialien, welche durch die elektrisch leitende Lötverbindung als galvanisches Element wirken können.
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Die Aufgabe hinsichtlich des Wärmeübertragers wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager mit zumindest zwei Elementen, wobei der Wärmeübertrager nach einem bereits beschriebenen Verfahren hergestellt ist, wobei die Elemente durch Rohre und/oder Rohrböden und/oder Plattenelemente und/oder Deckelelemente und/oder Rohrstutzten und/oder Rippenelemente gebildet sind.
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Mittels des Klebeverfahrens können alle bekannten Bauformen von Wärmeübertragern erzeugt werden. Die Klebstofffolie wirkt hierbei als vollständiger Ersatz für ein beim Löten verwendetes Lotmaterial. Die Klebefolie kann vorteilhafterweise auch auf stark unterschiedlich ausgeformte Elemente aufgebracht werden, so dass praktisch keine geometrischen Einschränkungen für die mittels der Klebstofffolie zu verbindenden Elemente existiert.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Klebstofffolie aus einem Klebstoff gebildet ist, welcher aus mindestens einer Komponente oder nur einer Komponente besteht und gefüllt sein kann bzw. füllstofffrei ist. Als Füllstoffe eignen sich hierbei wärmeleitfähige Flocken oder Partikel. Dabei können vorzugsweise Materialien, wie Bornitrid, Aluminium, Kupfer, Stahl, Mesung, Graphit etc. zum Einsatz kommen. Ein füllstofffreier Klebstoff ist besonders vorteilhaft, um eine möglichst geringe Schichtdicke der Klebstofffolie zu erzeugen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Wärmeübertrager zumindest einen Strömungskanal aufweist, welcher von einem Fluid durchströmbar ist, wobei der Strömungskanal gegenüber der Umgebung durch die zwischen den einzelnen Elementen des Wärmeübertragers angeordnete Klebstofffolie fluiddicht abgedichtet ist.
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Durch die Klebeverbindung können auf einfache Weise Strömungskanäle erzeugt werden, welche an ihren Schnittsteilen zu anderen Elementen des Wärmeübertragers durch die erzeugte Klebeverbindung abgedichtet sind. Auch kann der Strömungskanal selbst durch die Klebeverbindung abgedichtet werden, indem beispielsweise der Strömungskanal durch das Verkleben zweier Elemente erst erzeugt wird. Die Abdichtung gegenüber der Umgebung kann beispielsweise an der Verbindungsstelle zwischen einem Rohr und einem Rohrboden erfolgen, an der Verbindungsstelle zwischen zwei Plattenelementen oder der Verbindungsstelle zwischen einem Rohrboden und einem einen Sammelkasten bildenden Deckelelement.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Wärmeübertrager zumindest ein Rohr aufweist, wobei das Rohr an zumindest einem seiner nach außen gerichteten Endbereiche mit einer Klebstofffolie beaufschlagt ist, wobei der mit der Klebstofffolie beaufschlagte Bereich in eine Aussparung eines Rohrbodens eingesteckt ist und die Klebstofffolie die Kontaktfläche zwischen dem Rohr und dem Rohrboden zumindest teilweise bedeckt und eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Rohr und dem Rohrboden bildet.
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Durch den Einsatz von Klebstofffolien zur Erzeugung der Verbindungen zwischen den Elementen eines Wärmeübertragers kann unter anderem vorteilhafterweise ein Wärmeübertrager in Rohr-Rippen-Bauweise oder ein Rohrbündelwärmeübertrager erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist, dass durch die Klebeverbindung Elemente aus unterschiedlichen Materialien miteinander verbunden werden können. So können beispielsweise die Rohre aus einem metallischen Werkstoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet sein, während der Rohrboden beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet ist, welcher besonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Aufnahme von entstehenden Kräften aufweist. Durch den Einsatz von Klebstofffolien können Verbindungen mit einer hohen Dichtheit erzeugt werden. Durch die besonders niedrige Schichtdicke der Klebstofffolie können die Elemente ähnlich den lotplattierten Elementen bei einem Lötverfahren montiert werden.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Wärmeübertrager aus einer Mehrzahl von aufeinandergestapelten Plattenelementen gebildet ist, wobei die Plattenelemente an ihrem Randbereich miteinander in Anlage sind und im Anlagebereich eine Klebstofffolie zwischen den einzelnen Plattenelementen angeordnet ist und eine fluiddichte Abdichtung zwischen den Plattenelementen bildet.
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Auch ein Wärmeübertrager in Stapelscheibenbauweise lässt sich durch die Verwendung von Klebstofffolien auf einfache Weise erzeugen. Die Plattenelemente weisen hierzu insbesondere in ihrem Kontaktbereich zueinander eine Klebstofffolie auf.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Wärmeübertrager einen Sammelkasten aufweist, wobei der Sammelkasten aus einem Rohrboden und einem in einen Aufnahmebereich des Rohrbodens eingesetzten Deckelelement gebildet ist, wobei in dem Aufnahmebereich des Rohrbodens eine Klebstofffolie angeordnet ist, welche die Kontaktfläche zwischen dem Deckelelement und dem Rohrboden zumindest teilweise bedeckt und eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Deckelelement und dem Rohrboden bildet.
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Ein solcher Wärmeübertrager ist besonders vorteilhaft, da der Sammelkasten mit dem gleichen Verbindungsverfahren erzeugt werden kann, wie der Rest des Wärmeübertragers. Auf diese Weise lassen sich einzelne Prozessschritte während der Herstellung einsparen, wodurch die Herstellung einfacher und kostengünstiger wird. Trotzdem kann an den verschiedenen Verbindungsstellen eine gleichmäßige Verbindungsqualität erzeugt werden.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der Wärmeübertrager zumindest ein Rohr aufweist, welches von einem ersten Fluid durchströmbar und von einem zweiten Fluid umströmbar ist, wobei an einer nach außen gerichteten Fläche des Rohres und/oder an einer nach innen gerichteten Fläche des Rohres zumindest ein Rippenelement angeordnet ist, welches durch die Klebstofffolie mit dem Rohr verbunden ist.
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Besonders vorteilhaft können auch Rippenelemente im Inneren des Rohres oder an der Außenfläche des Rohres unter Verwendung der Klebstofffolie mit dem Rohr verbunden werden. Dies ist besonders vorteilhaft, um einen verbesserten Wärmeübertrag zu ermöglichen. Die geringen Schichtdicken der Klebstofffolie sind dabei besonders vorteilhaft, um eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit zu erzeugen.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Klebstofffolie unter Einwirkung von Wärme zerstörbar ist. Dies ist besonders vorteilhaft, um die erzeugten Wärmeübertrager nach ihrer Nutzung auf einfache Weise zerlegen zu können und die einzelnen verwendeten Materialien einem Recyclingkreislauf zuführen zu können. Das benötigte Temperaturniveau zur Zerstörung der Klebeschicht liegt dabei bevorzugt deutlich oberhalb des Temperaturniveaus, welches im regelmäßigen Betrieb der Wärmeübertrager auftritt. Dennoch liegt das benötigte Temperaturniveau deutlich unterhalb des Temperaturniveaus, welches zur Erzeugung einer Lötverbindung benötigt wird.
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Lötverbindungen werden bei Temperaturen von ungefähr 650°C erzeugt. Die zur Zerstörung der Klebstofffolie benötigte Temperatur liegt deutlich unterhalb dieses Temperaturniveaus. Das Aufschmelzen der Klebstofffolie kann bevorzugt in einem Temperaturbereich von ca. 100°C bis ca. 380°C erfolgen. Die zur Zerstörung der Klebstofffolie ausreichende Temperatur liegt daher bevorzugt oberhalb der Aufschmelztemperatur der Klebstofffolie und unterhalb der gewöhnlichen Löttemperatur.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Wärmeübertrager aus metallischen Materialien und/oder aus nichtmetallischen Materialien gefertigt Ist.
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Dies ist vorteilhaft, da insbesondere auch Kombinationen von unterschiedlichen Materialien ermöglicht werden. Hier können beispielsweise Materialien mit stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden, da die zur Erzeugung der Verbindung benötigten Temperaturen deutlich unterhalb der Temperaturen liegen, die während eines Lötverfahrens auftreten. Dies führt zu einer besseren Dichtwirkung an den Verbindungsstellen, da die wärmeinduzierten Spannungen im Wärmeübertrager deutlich geringer ausfallen.
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Zu den vorzugsweise verwendeten nichtmetallischen Materialien zählen insbesondere Kunststoffe oder Aktivkohle. Zu den metallischen Materialien gehören unter anderem insbesondere Kupfer, Aluminium, Stahl und Titan. Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass sich durch die Verwendung von Klebstofffolien auch Materialien miteinander verbinden lassen, die sich über gewöhnliche Lötverfahren nicht miteinander verbinden lassen. Dadurch wird die Vielfalt der zur Verfügung stehenden Materialien deutlich erhöht.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die Klebstofffolie aus einem thermoplastischen Material gebildet ist.
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Ein thermoplastisches Material ist besonders vorteilhaft, da es im Vergleich zu anderen Klebstoffen sehr umweltfreundlich ist und einfach recyclebar ist. Außerdem müssen für thermoplastische Klebstoffe nur geringe Mindestanforderungen hinsichtlich der Lagerung und Verarbeitung eingehalten werden. So müssen beispielsweise keine Luftabsaugungen beim Verarbeiten von thermoplastischen Klebstoffen vorgesehen werden, da diese nicht oder nur in sehr geringem Maße ausgasen. Da es sich nicht um einen Gefahrenstoff handelt, können die Klebstoffe oder die mit einem Klebstoff beschichteten Teile auch mit geringen Sicherheitsvorkehrungen gelagert werden.
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Ein thermoplastisches Material ist außerdem vorteilhaft, da es eine hohe Medienbeständigkeit aufweist, was die Lebensdauer und die Ausfallsicherheit des erzeugten Bauteils erhöht. Insbesondere hinsichtlich der teilweise korrosiven Medien in den Wärmeübertragern ist dies besonders vorteilhaft.
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Es ist weiterhin insbesondere vorteilhaft, wenn alle Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen des Wärmeübertragers unter Verwendung der Klebstofffolie erzeugt werden. Dies macht eine einheitliche Verarbeitung möglich und erlaubt einen Herstellprozess, der sehr ähnlich zu dem gewöhnlichen Herstellprozess von verlöteten Wärmeübertragern ist. Dies macht es einfacher eine bestehende Produktionsanlage an die neue Technologie anzupassen.
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Weiterhin können zumindest teilweise auch durch ein Lötverfahren erzeugte Elemente in die ansonsten verklebten Wärmeübertrager integriert werden. Da die Löttemperaturen deutlich oberhalb der Temperaturen zur Erzeugung einer Klebeverbindung liegen, werden bereits verlötete Elemente während des Klebevorgangs nicht beschädigt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in 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 zeigt:
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1 eine Schnittansicht durch ein Rohr eines Wärmeübertragers und ein Wellrippenelement, wobei das Wellrippenelement mittels eines Klebstofffilms an die Außenfläche des Rohres angebunden ist, und
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2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Wärmeübertrager 1. Der Wärmeübertrager 1 weist ein Rohr 2 auf, an welches ein Rippenelement 3 angebunden ist. Das Rippenelement 3 ist mittels einer Klebstoffschicht 4 an das Rohr 2 angebunden, wobei die Klebstoffschicht 4 durch eine Klebstofffolie 4 gebildet ist, welche an der Außenfläche des Rohres 2 angeordnet ist.
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Die Klebstofffolie 4 kann auf das Rohr 2 aufkaschiert sein, also unter Zuhilfenahme eines Haftmittels mit dem Rohr 2 verbunden sein, oder einfach auf die Außenfläche des Rohres 2 aufgelegt sein.
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Das Rippenelement 3 ist im Ausführungsbeispiel der 1 durch ein Wellrippenelement 3 gebildet, In alternativen Ausführungsformen können auch anderweitig ausgebildete Rippenelemente vorgesehen werden, um die zum Wärmeübertrag wirksame Außenfläche des Rohres zu erhöhen.
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In 1 ist nur eine begrenzte Teilansicht des Wärmeübertragers 1 dargestellt. Über die in 1 abgebildeten Elemente kann der Wärmeübertrager 1 auch weitere Rohre und Rippenelemente aufweisen. Auch können die Rohre endseitig vorteilhaft in Rohrböden und/oder Sammelkästen aufgenommen sein.
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In 1 ist ein Zustand dargestellt, bei welchem das Rippenelement 3 auf der Klebstofffolie 4 aufliegt. Zur Verbindung wird die Klebstofffolie 4 erhitzt, wodurch diese aufschmilzt. Da zum Zeitpunkt der Erhitzung eine Druckkraft auf das Rohr 2 und das Rippenelement 3 wirkt, wird ein Teil der Klebstofffolie 4 durch das Rippenelement 3 und/oder durch das Rohr 2 verdrängt, wodurch die Schichtdicke der Klebstofffolie 4 verringert wird.
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Die 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung des zur Herstellung eines Wärmeübertragers verwendeten Verfahrens.
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In Block 20 wird die Klebstofffolie auf zumindest eines der Elemente, welche miteinander verklebt werden sollen aufgetragen. Dies kann durch ein automatisiertes Verfahren oder manuell erfolgen. Die Klebstofffolie kann insbesondere aufkaschiert werden oder in eine Aussparung eines Elementes eingelegt werden.
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In Block 21 werden die Elemente miteinander in Anlage gebracht. Hierzu werden sie entsprechend des später gewünschten Aussehens des Wärmeübertragers relativ zueinander positioniert. Hierbei können entweder nur jeweils zwei Elemente gegeneinander positioniert werden oder es kann analog den bekannten Lötverfahren eine vollständige Anordnung aller den Wärmeübertragerblock beziehungsweise den Wärmeübertrager bildenden Elemente vorgenommen werden.
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In Block 22 wird auf die relativ zueinander angeordneten Elemente eine Druckkraft aufgebracht. Dies kann vorzugsweise in einer dafür ausgelegten Vorrichtung geschehen.
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In Block 23 werden die Elemente und die Klebstofffolie erhitzt, wodurch ein Aufschmelzen der Klebstofffolie erreicht wird. Die Elemente werden über einen vorgegebenen Zeitraum auf einem vorgegebenen Temperaturniveau gehalten, um ein Setzen der Elemente in die Schicht der Klebstofffolie hinein zu ermöglichen und schließlich ein Aushärten der Klebstoffschicht zu gewährleisten.
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Anschließend erfolgt im Block 24 das Abkühlen der Elemente. Im darauffolgenden Block 25 erfolgt die Dichtheitsprüfung der erzeugten Bauteile. Gegebenenfalls erfolgt hier auch eine notwendige Nacharbeit.
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Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ist beispielhaft und zeigt einen Ausschnitt aus einem Wärmeübertrager in Rohr-Rippen-Bauweise. Das Ausführungsbeispiel weist insbesondere hinsichtlich der Anwendbarkeit des Verfahrens auf einen bestimmten Wärmeübertrager keinen beschränkenden Charakter auf. Auch das Blockdiagramm der 2 ist lediglich beispielhaft und schließt alternative Lösungsmöglichkeiten und Variationen nicht aus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10328274 A1 [0006]
- DE 102005048452 A1 [0007]
- DE 102008019556 A1 [0009]
- DE 10228697 A1 [0010]
