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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren von zylindrischen Bauteilen.
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Insbesondere im Zuge der Elektromobilität gewinnt das Thema der Batteriekühlung an immer größerer Bedeutung. Derzeit werden zylindrische Batteriezellen zumeist in Kontakt mit metallischen Kühlkörpern gebracht, über welche die durch die Batteriezellen erzeugte Wärme abgeführt werden kann. Metallkühlkörper haben jedoch den Nachteil, dass sie einerseits material- und herstellungsbedingt verhältnismäßig teuer sind und andererseits das Gewicht der Batterieeinheit merklich erhöhen. Metall weist jedoch einen guten Wärmeleitkoeffizienten auf.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kühlkörper bereitzustellen, welcher aus Kunststoff hergestellt werden kann und welcher verbesserte Kühlungseigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem ersten Aspekt durch eine Vorrichtung zum Temperieren von zylindrischen Bauteilen gelöst, umfassend ein längliches Grundprofil, welches eine erste und eine zweite Hauptfläche aufweist, welche sich jeweils, in einer longitudinalen Richtung betrachtet, zwischen den beiden longitudinalen Enden des Grundprofils und, in einer transversalen Richtung betrachtet, zwischen zwei Seitenflächen erstrecken, wobei das Grundprofil in seinem Inneren eine Mehrzahl von mindestens zwei Fluidströmungskanälen definiert, welche jeweils von einem longitudinalen Ende des Grundprofils zu dem anderen longitudinalen Ende des Grundprofils verlaufen, wobei die Fluidströmungskanäle in der transversalen Richtung in Reihe angeordnet und durch Stege getrennt sind, wobei die Hauptflächen jeweils eine alternierende Abfolge von konkaven Bereichen und geraden Bereichen aufweisen, wobei ein konkaver Bereich der ersten Hauptfläche, in einer Dickenrichtung des Grundprofils betrachtet, welche sowohl orthogonal zu der longitudinalen Richtung als auch orthogonal zu der transversalen Richtung verläuft, zumindest abschnittsweise von einem geraden Bereich der zweiten Hauptfläche überlagert ist, wobei ein gerader Bereich im Wesentlichen eine Ebene definiert, welche sich in der longitudinalen Richtung und der transversalen Richtung erstreckt.
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Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass ein gerader Bereich im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht perfekt gerade ausgebildet sein muss, um den erfinderischen Gedanken zu erfüllen, sondern auch leicht gekrümmt sein kann. Es können also innerhalb eines geraden Bereichs auch Vertiefungen und/oder Erhöhungen angeordnet sein, welche beispielsweise fertigungstechnisch oder aufgrund von thermisch bedingten Materialveränderungen entstehen können.
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Demenentsprechend stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Kühlkörper dar, welcher ein längliches Grundprofil aufweist, welches wiederum von zwei Hauptflächen sowie von zwei Seitenflächen begrenzt wird. Sowohl die beiden Hauptflächen als auch die beiden Seitenflächen erstrecken sich vollkommen über das gesamte Grundprofil der Vorrichtung, wobei sich jeweils die beiden Hauptflächen und jeweils die beiden Seitenflächen gegenüberliegen. Des Weiteren ist die Oberfläche der beiden Hauptflächen signifikant größer als die Oberfläche der beiden Seitenflächen ausgebildet.
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Erfindungsgemäß umfassen die beiden Hauptflächen in einer alternierenden Abfolge konkave Bereiche sowie gerade Bereiche, während die beiden Seitenflächen insbesondere entlang deren longitudinaler Erstreckungsrichtung im Wesentlichen einheitlich ausgebildet sind, wobei die Seitenflächen beispielsweise entweder planar oder konvex ausgebildet sein können. Falls die Seitenflächen konvexe Fläche aufweisen, so können diese mit einem Krümmungsradius zwischen 1 mm und 2 mm, bevorzugt mit einem Radius von 1.5 mm, von einer Hauptfläche zu der anderen Hauptfläche verlaufen. Insofern die Seitenflächen planar angeordnet sind, verlaufen die Normalvektoren der Seitenflächen parallel zu der transversalen Richtung des Grundprofils. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die konkaven Hauptflächenbereiche in Bezug auf das längliche Grundprofil der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach innen gewölbt sind. Die geraden Bereiche der Hauptflächen weisen Normalvektoren auf, welche parallel zu der Dickenrichtung des Grundprofils der Vorrichtung verlaufen.
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Die Hauptflächen und Seitenflächen definieren ein Inneres des Grundprofils, welches eine Mehrzahl von longitudinalen Fluidströmungskanälen aufweist, wobei zwei benachbarte Fluidströmungskanäle durch jeweils einen in longitudinaler Richtung und parallel zur Dickenrichtung des Grundprofils verlaufenden Steg voneinander getrennt sind. Dementsprechend wird insbesondere jeder Kanal durch einen Steg, die erste und die zweite Hauptfläche und entweder eine Seitenfläche oder einen weiteren Steg definiert, wodurch je nach gewünschter Anzahl der Fluidströmungskanäle, beispielsweise sechs Fluidströmungskanäle, eine Mehrzahl von Stegen, im voranstehenden Beispiel fünf Stege, bereitgestellt sein kann. Die Stege können sich im Inneren der Vorrichtung insbesondere geradlinig von der ersten Hauptfläche zu der gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche erstrecken, wobei ein Querschnitt eines Fluidströmungskanals dementsprechend im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein kann.
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Das Grundprofil kann in der transversalen Richtung eine Breite von 50 mm bis 100 mm, bevorzugt 75 mm, und in der Dickenrichtung eine Höhe von 2 mm bis 6 mm aufweisen. Dabei kann die Höhe des Grundprofils bedingt durch die alternierende Abfolge von konkaven und geraden Bereichen der ersten Hauptfläche und der dazu versetzt angeordneten Abfolge von konkaven und geraden Bereichen der zweiten Hauptfläche variieren. So kann ein kürzester Abstand der beiden Hauptflächen zueinander an einer Stelle des Grundprofils, an welcher, in Dickenrichtung betrachtet, zwei konkave Bereiche einander überlappend angeordnet sind, 3 mm betragen und an einer Stelle, an welcher, ebenfalls in Dickenrichtung betrachtet, ein gerader Bereich der ersten Hauptfläche einem konkaven Bereich der zweiten Hauptfläche gegenüberliegt, 4.5 mm betragen.
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Die Kühlung des zylindrischen Bauteils wird durch ein Kühlfluid, zum Beispiel eine Wasser-Glycol-Mischung, erzielt, welches durch die Fluidströmungskanäle im Inneren der erfindungsgemäßen Vorrichtung strömt. Hierfür können sich die Dimensionen der Vorrichtung, insbesondere der konkaven Bereiche der Hauptflächen, an den Dimensionen des zu kühlenden Bauteils orientieren, wobei dieses einen Durchmesser von 30 mm bis 60 mm und eine Länge von 60 mm bis 100 mm, insbesondere einen Durchmesser von 45.6 mm und eine Länge von 79.6 mm, aufweisen kann, so dass hieraus die entsprechenden Abmessungen der konkaven Bereiche der Hauptflächen abgeleitet werden können.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung hierin als Kühlvorrichtung beschrieben wird, obwohl die Vorrichtung ebenso zum Erwärmen von Bauteilen genutzt werden könnte. Hierzu ist lediglich ein Fluid einer höheren Temperatur zu verwenden.
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Durch die alternierende Abfolge der konkaven und geraden Bereiche der beiden Hauptflächen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der longitudinalen Erstreckungsrichtung im Wesentlichen eine wellenartige Struktur auf, deren Wellentäler durch die konkaven Bereiche und deren Wellenberge durch die geraden Bereiche ausgebildet ist. Die Wellenberge sind jedoch durch die geraden Bereiche der Hauptflächen abgeflacht ausgebildet. Außerdem sind die geraden Bereiche der beiden Hauptflächen in deren longitudinaler Erstreckungsrichtung kürzer ausgestaltet als die konkaven Bereiche, wodurch ein konkaver Bereich der ersten bzw. zweiten Hauptfläche nur teilweise von einem geraden Bereich der gegenüberliegenden zweiten bzw. ersten Hauptfläche, in Dickenrichtung betrachtet, überlagert wird.
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Vorteilhafterweise sind, in der longitudinalen Richtung betrachtet, die zwei Enden eines konkaven Bereichs, welche jeweils an einem Übergang zu einem angrenzenden geraden Bereich der selben Hauptfläche angeordnet sind, nicht von einem geraden Bereich der anderen gegenüberliegenden Hauptfläche, in Dickenrichtung betrachtet, überlagert. In der longitudinalen Betrachtungsrichtung kann ein konkaver Bereich einer Hauptfläche an dessen Enden in einen geraden Bereich selbiger Hauptfläche übergehen, wobei insbesondere eine Kante entsteht. Es sei aber hinzugefügt, dass diese Kante natürlich auch einen Radius oder eine Fase ausweisen kann, um ein Entnehmen des Grundprofils nach dem Thermoverformen zu erleichtern. Im Vergleich zu einem Grundprofil mit einer wellenartigen Struktur mit gleichbleibender Dicke (bzw. Höhe, wie weiter oben verwendet), bei welchem ein konkaver Bereich tangential in eine Flanke und diese anschließend tangential in einen konvexen Bereich übergeht, hat das erfindungsgemäß ausgebildete Grundprofil den Vorteil, dass eine Kontaktfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem zu kühlenden zylindrischen Bauteil dadurch vergrößert werden kann, dass die konkaven Bereiche mit gleichbleibendem Krümmungsradius bis zu dem Übergang in einen jeweiligen geraden Bereich verlängert werden, was sich vorteilhaft auf die Kühleigenschaften der Vorrichtung auswirkt. Insbesondere im Fall einer Mehrzahl zu kühlender zylindrischer Bauteile kann durch die beschriebene Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine verbesserte Kühlung jener Bauteile ermöglicht werden. Außerdem kann das zu kühlende Bauteil durch diese Anordnung effizient in dessen Position gesichert werden.
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In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Überlagerung eines konkaven Bereichs der ersten Hauptfläche mit einem geraden Bereich der zweiten Hauptfläche symmetrisch ausgebildet sein. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Scheitelpunkt (eine Mitte) eines konkaven Bereichs einer Hauptfläche einer longitudinalen Mitte eines geraden Bereichs der anderen Hauptfläche, in Dickenrichtung betrachtet, gegenüberliegen. Durch die symmetrische Ausbildung kann eine optimierte und einheitliche Anordnung der zu kühlenden zylindrischen Bauteile erzielt werden. Außerdem können so die Strömungseigenschaften über die Länge des Grundprofils hinweg im Wesentlichen gleichbleibend gehalten werden.
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Ferner kann das Grundprofil der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Kunststoff durch Extrusion hergestellt sein. Obwohl Kunststoffe im Vergleich zu Metallen einen niedrigeren Wärmeleitkoeffizienten aufweisen, kann die Verwendung von Kunststoff im Zuge der erfindungsgemäßen Vorrichtung als besonders vorteilhaft angesehen werden. Insbesondere das geringe Gewicht von Kunststoffen kann zu einer deutlichen Reduzierung des Gesamtgewichts der Vorrichtung und dementsprechend auch eines Fahrzeugs führen, beispielsweise eines Elektroautos, in welchem durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu kühlende zylindrische Batteriezellen aufgenommen sind. Folglich müssen die Batterien des Elektroautos zum Antrieb des Elektroautos weniger Energie aufbringen, was sich insbesondere positiv auf die maximale Reichweite des Elektroautos auswirken kann. Des Weiteren können durch die Verwendung von Kunststoff Kosten reduziert werden, da dieses Material im Vergleich zu Metall deutlich günstiger in der Beschaffung und Verarbeitung ist. Ferner weist Kunststoff elektrische Isolationseigenschaften auf, welche eine Weiterleitung von Strom zum Beispiel im Falle einer Fehlfunktion einer Batteriezelle verhindern kann.
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In Bezug auf die spezifische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann trotz des niedrigen Wärmeleitkoeffizienten von Kunststoff eine gewünschte Kühlung der zu kühlenden zylindrischen Bauteile gewährleistet werden, da die Wandstärke der Hauptflächen des Grundprofils ausreichend gering ausgebildet sein kann, dass ein effizienter Wärmeaustausch zwischen Kühlfluid, welches durch die Fluidströmungskanäle strömt, und den zylindrischen Bauteilen erzielt werden kann. Die Wandstärke der Fluidströmungskanäle kann daher eine möglichst geringe Stärke aufweisen, zum Beispiel eine Wandstärke von 0.4 mm bis 0.8 mm, vorzugsweise eine Wandstärke von 0.5 mm bis 0.6 mm.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Material, aus welchem das Grundprofil gefertigt ist, Polyketone und/oder Polyamid, insbesondere PA6, umfassen. Sowohl Polyketone als auch Polyamid weisen vorteilhafterweise eine hohe Chemikalienbeständigkeit und Formbeständigkeit auf, was sich positiv auf die Langlebigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auswirken kann.
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Optional kann an einem jeweiligen longitudinalen Ende des Grundprofils der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Anschlussabschnitt angeordnet sein, welcher dazu eingerichtet ist, in den Anschlussabschnitt einströmendes Fluid in das Grundprofil einzuleiten bzw. aus dem Grundprofil kommendes Fluid aus dem Anschlussabschnitt auszuleiten. Folglich können an einem Grundprofil bis zu zwei Anschlussabschnitte vorgesehen sein, wobei die Anschlussabschnitte insbesondere dazu eingerichtet sind, an dem einen longitudinalen Ende des Grundprofils das Fluid in die jeweiligen Fluidströmungskanäle einzuleiten und an dem anderen longitudinalen Ende des Grundprofils aus sämtlichen in dem Grundprofil bereitgestellten Fluidströmungskanälen aufzunehmen. Dabei kann ein Anschlussabschnitt mit dem jeweiligen longitudinalen Ende des Grundprofils fluiddicht unlösbar verbunden, insbesondere verschweißt, sein, wobei sich der Begriff „unlösbar“ insbesondere auf eine Verbindung bezieht, welche ggf. nur durch irreversible Trennung bzw. Zerstörung gelöst werden kann. Durch eine fluiddichte Verbindung zwischen Grundprofil und Anschlussabschnitt kann gewährleistet werden, dass kein Fluid auf eine unerwünschte Weise austreten kann, wodurch eine unvorteilhafte Beeinträchtigung der Kühlleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Anschlussabschnitt drei Öffnungen aufweisen, nämlich einen Einlass, einen Auslass und eine Abzweigungsöffnung, an welcher Abzweigungsöffnung der Anschlussabschnitt mit dem Grundprofil fluidisch verbunden ist. Dementsprechend kann Fluid zuerst durch den Einlass in den Anschlussabschnitt und anschließend teilweise durch die Abzweigungsöffnung in das Grundprofil und teilweise aus dem Auslass strömen. Zum Ableiten des durch die Kühlung eines zylindrischen Bauteils erwärmten Fluids kann dieses an dem anderen longitudinalen Ende des Grundprofils über die Abzweigungsöffnung in den Anschlussabschnitt und durch den Auslass aus dem Anschlussabschnitt abgeleitet werden. Der Fluidströmungsweg durch aufeinander folgende Anschlussabschnitte bzw. Grundprofile wird weiter unten mit Bezug auf ein Kühlsystem beschrieben werden.
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In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können der Einlass und der Auslass eines Anschlussabschnitts zueinander passend ausgebildet sein, so dass ein Einlass eines ersten Anschlussabschnitts mit einem Auslass eines zu dem ersten Anschlussabschnitt gleichen zweiten Anschlussabschnitts fluiddicht verbindbar ist. Um die beiden Anschlussabschnitte fluiddicht miteinander zu verbinden, kann an dem Einlass und/oder dem Auslass eine Nut vorgesehen sein, in welcher eine Dichtung, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen sein kann. Eine Verbindung zwischen dem ersten Anschlussabschnitt und dem zweiten Anschlussabschnitt zur Erzeugung eines Fluiddurchgangs kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen kombiniert bzw. in Reihe angeordnet werden soll. Hierzu kann an dem Einlass sowie dem Auslass entweder ein männliches oder ein weibliches Verbindungsstück bereitgestellt sein, wobei am männlichen und/oder am weiblichen Verbindungsstück ein Anschlag vorgesehen sein kann, damit das männliche Verbindungsstück mit dem weiblichen Verbindungsstück in einer vorbestimmten Position verbunden werden kann. Durch den Anschlag kann gewährleistet werden, dass ein Fluidstrom über die Abzweigungsöffnung des Anschlussabschnitts nicht durch das Einschieben des männlichen Verbindungsstücks (z.B. dem Auslass des ersten Anschlussabschnitts) in das weibliche Verbindungsstück (z.B. dem Einlass des zweiten Anschlussabschnitts) blockiert wird und somit in den / aus dem zwischen Einlass und Auslass eines Anschlussabschnitts strömenden Fluidstrom eingespeist/abgezweigt werden kann. Je nachdem, an welchem Ende des Grundprofils ein Anschlussabschnitt angeordnet ist, kann durch die Abzweigungsöffnung, welche insbesondere parallel zu der longitudinalen Erstreckungsrichtung des länglichen Grundprofils verläuft, ein einströmendes Fluid oder ein abzuleitendes Fluid strömen.
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Ferner können der Einlass und der Auslass eines Anschlussabschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung dazu eingerichtet sein, miteinander zu verrasten, so dass ein ungewolltes Lösen eines Einlasses eines ersten Anschlussabschnitts von einem Auslass eines zu dem ersten Anschlussabschnitt gleichen zweiten Anschlussabschnitts voneinander verhindert werden kann. Hierzu kann an dem Einlass und/oder dem Auslass eines ersten Anschlussabschnitts wenigstens ein Rasthaken bereitgestellt sein, welcher in wenigstens ein gegenüberliegendes Gegenstück, zum Beispiel einen Hinterschnitt, an dem Auslass und/oder dem Einlass eines zweiten Anschlussabschnitts eingreift und damit sowohl den Einlass als auch den Auslass in deren jeweiliger Position zueinander sichert. Insbesondere in dem Fall, in welchem die longitudinalen Enden des Grundprofils, in Dickenrichtung betrachtet, nicht mittig angeordnet sind, das heißt ein Abstand in Dickenrichtung von einer Hauptfläche eines longitudinalen Endes zu den geraden Bereichen derselben Hauptfläche, kann es vorteilhaft sein, wenn ein Anschlussabschnitt wenigstens zwei Rastpositionen aufweist. Diese Rastpositionen können beispielsweise durch zueinander versetzte Hinterschnitte ausgebildet sein, mit welchen Rasthaken selektiv eingreifen können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann wenigstens eines der longitudinalen Enden des Grundprofils aufgeweitet sein, so dass sich ein Strömungsquerschnitt der Fluidströmungskanäle vergrößert. Dies kann insbesondere bei der Verwendung eines Zwischenstücks vorteilhaft sein, welches dazu eingerichtet ist, ein Ende eines Grundprofils mit einem Anschlussabschnitt zu verbinden, und welches anschließend in der Vorrichtung verbleibt, da so eine Reduktion des Strömungsquerschnitts an dieser Verbindungsstelle vermieden werden kann. Dazu kann auch der Anschlussabschnitt zur Verbindung mit dem Zwischenstück nach außen aufgeweitet ausgebildet sein. Diese Vermeidung der Reduktion des Strömungsquerschnitts an der Verbindungsstelle kann sich insbesondere vorteilhaft auf die Fluiddynamik in dem entsprechenden Bereich auswirken.
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In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Kühlsystem gelöst, umfassend wenigstens zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen, wobei jede der Vorrichtungen an den longitudinalen Enden des jeweiligen länglichen Grundprofils mit jeweils einem Anschlussabschnitt (wie in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben), insbesondere durch Schweißen, verbunden ist, wobei der Auslass des Anschlussabschnitts der ersten Vorrichtung fluiddicht mit dem Einlass der zweiten Vorrichtung und/oder der Einlass des Anschlussabschnitts der ersten Vorrichtung fluiddicht mit dem Auslass der zweiten Vorrichtung verbunden sind/ist.
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Zur Sicherung der Verbindung zwischen den Einlässen und den Auslässen können zusätzliche Rasthaken dienen, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde. Im Allgemeinen kann das Kühlsystem durch Verbindung zweier Vorrichtungen über deren Einlässe bzw. Auslässe der jeweiligen Anschlussabschnitte beliebig oft erweitert werden, wodurch das Kühlsystem je nach Anzahl der zu kühlenden zylindrischen Bauteile effizient und aufwandslos angepasst werden kann.
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Im Folgenden soll der Strömungsweg eines Kühlfluids durch das erfindungsgemäße Kühlsystem beschrieben werden. Kühlfluid kann durch einen Einlass eines ersten Anschlussabschnitts, welcher mit einem ersten longitudinalen Ende einer ersten Vorrichtung verbunden ist, in das Kühlsystem einströmen und gelangt in dem ersten Anschlussabschnitt teilweise durch dessen Abzweigungsöffnung in das Grundprofil der ersten Vorrichtung. Ein Großteil des Kühlfluids strömt durch den ersten Anschlussabschnitt, insbesondere geradlinig, hindurch und verlässt den ersten Anschlussabschnitt über dessen Auslass. Anschließend wird das Kühlfluid in den Einlass eines zweiten Anschlussabschnitts einer zweiten Vorrichtung geleitet, zweigt dort wieder teilweise über dessen Abzweigungsöffnung in das Grundprofil der zweiten Vorrichtung ab, strömt über den Auslass des zweiten Anschlussabschnitts in den Einlass eines dritten Anschlussabschnitts einer dritten Vorrichtung usw. bis zu einem in Bezug auf die aneinandergereihten Anschlussabschnitte letzten Anschlussabschnitt einer in dem Kühlsystem umfassten letzten Vorrichtung. Das Fluid strömt dann durch die Fluidströmungskanäle im Inneren eines jeweiligen Grundprofils, wodurch letztendlich die Temperierung der in konkaven Bereichen der Hauptflächen aufgenommenen zylindrischen Bauteile erzielt werden kann.
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Das durch den Wärmeaustausch mit den Bauteilen erwärmte Fluid kann an den jeweiligen zweiten longitudinalen Enden der Grundprofile durch die Abzweigungsöffnungen der entsprechenden Anschlussabschnitte in diese eintreten. Von der oben erwähnten letzten Vorrichtung aus betrachtet, strömt das Kühlfluid aus dem Auslass des letzten Anschlussabschnitts an dem zweiten longitudinalen Enden des letzten Grundprofils in den Einlass des vorletzten Anschlussabschnitts an dem zweiten longitudinalen Enden des vorletzten Grundprofils usw. Anschließend tritt das Kühlfluid über den Auslass des Anschlussabschnitts an dem zweiten longitudinalen Enden des ersten Grundprofils aus dem Kühlsystem aus. Der beschriebene Strömungsablauf hat zum einen den Vorteil, dass eine Vermischung von kühlem und erwärmtem Fluid vermieden wird und zum anderen, dass für das gesamte Kühlsystem insgesamt nur zwei Anschlüsse bereitgestellt werden müssen, nämlich ein Anschluss, der mit dem Einlass des ersten Anschlussabschnitts an dem ersten longitudinalen Ende des ersten Grundprofils verbunden werden kann und Kühlfluid liefert, und ein Auslass, der mit dem Auslass des Anschlussabschnitts an dem zweiten longitudinalen Ende des ersten Grundprofils verbunden werden kann und Kühlfluid aufnimmt. An den diesen Anschlüssen entgegengesetzten Enden können die Anschlussabschnitte der letzten Vorrichtung mit Deckeln verschlossen oder als Endstücke ausgebildet sein. Dabei können die Anschlüsse an einer gleichen Seite des Kühlsystems oder an entgegengesetzten Seiten des Kühlsystems angeordnet sein.
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Optional kann zwischen einem Auslass der ersten Vorrichtung und einem Einlass der zweiten Vorrichtung ein Zwischenstück angeordnet ist, welches den durch den Auslass und den Einlass gebildeten Fluidkanal derart verlängert, dass ein Abstand zwischen den Grundprofilen der beiden Vorrichtungen vergrößert werden kann. Somit kann das Kühlsystem auf einfache Weise dazu angepasst werden, Batteriezellen mit einem größeren Durchmesser zwischen den länglichen Grundprofilen zweier benachbarter Vorrichtungen aufzunehmen, ohne dass die entsprechenden Anschlussabschnitte an sich verändert werden müssen. Natürlich kann es hierbei notwendig sein, dass die Abmessungen der konkaven Bereiche von verwendeten Grundprofilen verändert werden müssen.
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Das Zwischenstück kann dazu analog zu dem Einlass bzw. dem Auslass, wie oben beschrieben, an einer Seite ein männliches und an der Gegenseite ein weibliches Verbindungsstück und/oder Dichtungselemente aufweisen sowie optional mit einem an dem Einlass bzw. dem Auslass angebrachten Rasthaken in Eingriff gebracht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems kann das Grundprofil der ersten Vorrichtung zu einem Grundprofil der zweiten Vorrichtung gespiegelt angeordnet sein, das heißt einem konkaven Bereich des Grundprofils der ersten Vorrichtung liegt ein konkaver Bereich des Grundprofils der zweiten Vorrichtung direkt gegenüber bzw. einem geraden Bereich des Grundprofils der ersten Vorrichtung liegt ein gerader Bereich des Grundprofils der zweiten Vorrichtung direkt gegenüber. In anderen Worten können die Hauptflächen der länglichen Grundprofile der ersten sowie der zweiten Vorrichtung derart zueinander angeordnet sein, dass die konkaven Bereiche des Grundprofils der ersten und der zweiten Vorrichtung, in der Dickenrichtung betrachtet, aufeinander zu weisen und in Bezug auf eine Mittelebene zwischen den beiden Grundprofilen spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Somit sind die konkaven Bereiche, in der longitudinalen Richtung der beiden Grundprofile betrachtet, ohne Versatz zueinander gegenüberliegend. Dabei kann die Symmetrieebene parallel zu der Haupterstreckungsrichtung der Grundprofile der beiden Vorrichtungen und normal zu der Dickenrichtung der Grundprofile der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung verlaufen. Durch diese spezifische Anordnung kann insbesondere durch einen konkaven Bereich der ersten Vorrichtung und einen gegenüberliegenden konkaven Bereich der zweiten Vorrichtung ein zylindrischer Hohlraum definiert werden, in welchem ein zylindrisches Bauteil, beispielsweise eine zylindrische Batteriezelle, zur Kühlung aufgenommen und gesichert werden kann. Durch solch ein Kühlsystem kann eine Mehrzahl von Batteriezellen in einer optimierten Raumanordnung gleichzeitig gekühlt werden, was insbesondere für ein Elektroauto von großer Bedeutung sein kann.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Temperieren von zylindrischen Bauteilen gelöst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- a) Extrudieren eines länglichen Grundprofils aus Kunststoff, welches eine erste und eine zweite Hauptfläche aufweist, welche sich jeweils, in einer longitudinalen Richtung betrachtet, zwischen den beiden longitudinalen Enden des Grundprofils und, in einer transversalen Richtung betrachtet, zwischen zwei Seitenflächen erstrecken, wobei das Grundprofil in seinem Inneren eine Mehrzahl von mindestens zwei Fluidströmungskanälen definiert, welche jeweils von einem longitudinalen Ende des Grundprofils zu dem anderen longitudinalen Ende des Grundprofils verlaufen, wobei die Fluidströmungskanäle in der transversalen Richtung in Reihe angeordnet und durch Stege getrennt sind,
- b) Verformen des Grundprofils mittels Thermoformverfahren derart, dass die Hauptflächen jeweils eine alternierende Abfolge von konkaven Bereichen und geraden Bereichen aufweisen, wobei ein konkaver Bereich der ersten Hauptfläche, in einer Dickenrichtung des Grundprofils betrachtet, welche sowohl orthogonal zu der longitudinalen Richtung als auch orthogonal zu der transversalen Richtung verläuft, zumindest abschnittsweise von einem geraden Bereich der zweiten Hauptfläche überlagert ist, wobei ein gerader Bereich im Wesentlichen eine Ebene definiert, welche sich in der longitudinalen Richtung und der transversalen Richtung erstreckt,
- c) Verbinden des länglichen Grundprofils an seinen longitudinalen Enden mit jeweils einem Anschlussabschnitt, insbesondere durch Schweißen, um eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung herzustellen,
- d) Wiederholen der Schritte a) bis c), um eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung herzustellen,
- e) Verbinden der ersten Vorrichtung mit der zweiten Vorrichtung derart, dass der Auslass des Anschlussabschnitts der ersten Vorrichtung fluiddicht mit dem Einlass der zweiten Vorrichtung und/oder der Einlass des Anschlussabschnitts der ersten Vorrichtung fluiddicht mit dem Auslass der zweiten Vorrichtung verbunden sind/ist.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Mehrzahl von Vorrichtungen hergestellt werden, welche zu einem Kühlsystem kombiniert werden können. Die Anzahl der für ein vollständiges Kühlsystem benötigten Vorrichtungen kann bei der Verfahrensdurchführung derart berücksichtigt werden, dass die Schritte d) und e) entsprechend für dritte, vierte usw. Vorrichtungen beliebig wiederholt werden, wobei die Dimensionen des Kühlsystems wiederum an die Anzahl der zu kühlenden Bauteile, beispielsweise der Batteriezellen, angepasst werden können. Somit ist es möglich, den für die Durchführung des Verfahrens benötigten Materialaufwand zu bestimmen und das Verfahren dementsprechend umzusetzen. Vorteilhafterweise vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren dadurch das Herstellungsverfahren einer Batterieeinheit, welche sowohl das Kühlsystem als auch die zu kühlenden Batteriezellen umfasst.
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Des Weiteren können aufgrund des beschriebenen Verfahrens Kosten reduziert werden, da die Herstellung einer Mehrzahl von identischen Vorrichtungen, welche über deren Anschlussabschnitte miteinander verbunden werden können, dazu führt, dass ein Kühlsystem beliebiger Größe erzeugt werden kann. Im Gegensatz zu der Herstellung eines Kühlsystems in einem einzigen komplexen Verfahrensschritt, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine schnellere Montage großer Kühlsysteme ermöglicht. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. einzelne Komponenten davon können beispielsweise in einem kosteneffizienten Spritzguss- oder Extrusionsverfahren hergestellt werden. Insbesondere kann das längliche Grundprofil in einem einzelnen Extrusionsvorgang als gerades Bauteil ausgebildet werden, um im Anschluss daran mittels Thermoverfahren die gewünschte Struktur der Hauptflächen sowie der Seitenflächen zu erzeugen.
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Es sei an dieser Stelle explizit darauf hingewiesen, dass sämtliche in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschriebenen Merkmale, Effekte und Vorteile auch auf das erfindungsgemäße Kühlsystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar sein können, und umgekehrt.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden. Es stellt dar:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Vorrichtungen, welche in Kombination ein Kühlsystem bilden;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Grundprofils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3 eine Seitenquerschnittsansicht eines Ausschnitts des Kühlsystems; und
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Anschlussabschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Temperieren von zylindrischen Bauteilen allgemein mit dem Bezugszeichen 10 stellvertretend für alle identischen Vorrichtungen versehen. Ferner sind in 1 drei identische Vorrichtungen 10 als erste Vorrichtung 10a, als zweite Vorrichtung 1b und als dritte Vorrichtung 10c bezeichnet, um deren relative Anordnung beschreiben zu können. Eine Vorrichtung 10 umfasst ein längliches Grundprofil 12 (gesondert auch in 2 dargestellt), welches sich entlang einer longitudinalen Erstreckungsrichtung L erstreckt, sowie zwei Anschlussabschnitte 14a, 14b, wobei jeweils ein Anschlussabschnitt 14a bzw. 14b an einem jeweiligen longitudinalen Ende des länglichen Grundprofils 12 bereitgestellt und damit verbunden ist. Da die Anschlussabschnitte 14a und 14b in der hier dargestellten Ausführungsform identisch ausgebildet sind, wird sich nachfolgend auf einen Anschlussabschnitt, welcher stellvertretend für alle Anschlussabschnitte beschrieben wird, auch allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezogen. Damit an dem Übergang zwischen einem Anschlussabschnitt 14a, 14b und dem Grundprofil 12 kein Fluid austreten kann, sind diese fluiddicht miteinander verbunden, insbesondere verschweißt.
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Das Grundprofil 12 weist erste und zweite Hauptflächen 16a und 16b sowie zwei Seitenflächen 18 auf, wobei in 1 aus perspektivischen Gründen jeweils nur die Fläche 16a zu erkennen ist, so dass in Bezug auf die Fläche 16b auf 3 verwiesen wird. Die zweite Hauptfläche 16b ist, in einer Dickenrichtung D betrachtet, welche zu der longitudinalen Richtung L orthogonal ist, an der der ersten Hauptfläche 16a entgegengesetzten Außenseite des Grundprofils 12 angeordnet. Analog dazu sind die beiden Seitenflächen 18, in einer transversalen Richtung T betrachtet, welche zu der longitudinalen Richtung L und der Dickenrichtung D orthogonal ist, an entgegengesetzten kurzen Außenseiten des Grundprofils 12 angeordnet. Die beiden Hauptflächen 16a und 16b definieren zusammen mit den beiden Seitenflächen 18 einen inneren Hohlraum (s. 2 und 3), welcher zum Transport eines Kühlfluids eingerichtet ist. Außerdem sind in 1 konkave Bereiche 20 sowie gerade Bereiche 22 des länglichen Grundprofils 12 dargestellt, welche entlang der longitudinalen Richtung L in einer alternierenden Abfolge an dem Grundprofil 12 angeordnet sind und die jeweilige Hauptfläche 16a bzw. 16b bilden.
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1 ist mit einer Unterbrechung versehen, welche insbesondere darstellt, dass die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10 bzw. die Grundprofile 12 der Vorrichtungen 10 nicht auf eine spezifische Länge begrenzt ist, sondern je nach Anforderungsprofil der gewünschten Anwendung, beispielsweise zur Kühlung einer bestimmten Anzahl an Batteriezellen, dimensioniert ausgebildet sein können.
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Wie in 4 zu erkennen ist, umfasst hier ein Anschlussabschnitt 14, welcher einen zentralen zylindrischen Abschnitt 24 aufweist, drei Öffnungen, welche einem Einlass 26, durch welchen das Fluid in die Vorrichtung 10 eingespeist werden kann, einem Auslass 28, durch welchen das Fluid aus der Vorrichtung 10 abgeleitet werden kann, sowie einer Abzweigungsöffnung 30 entsprechen, wobei der Einlass 26 und der Auslass 28 je nach vorliegender Fluidströmungsrichtung F definiert werden. Der zylindrische Abschnitt 24 bildet an dessen einem Ende den Einlass 26 und an dessen anderem Ende den Auslass 28. Dabei sind Einlass 26 und Auslass 28 derart ausgebildet, dass damit entweder ein weiterer Anschlussabschnitt 14 oder eine (in den Figuren nicht dargestellte) Leitungseinrichtung, beispielsweise ein Schlauch oder ein Rohr, durch welche das Kühlfluid zu- oder abgeführt werden kann, verbunden werden kann. Des Weiteren umfasst der zylindrische Abschnitt 24 eines Anschlussabschnitts 14 Rasthaken 32, welche mit einem weiteren Anschlussabschnitt 14 bzw. einer Leitungseinrichtung zur Positionssicherung verrasten können. Um einen Anschlussabschnitt 14 mit einem weiteren Anschlussabschnitt 14 verbinden zu können, sind der Einlass 26 bzw. der Auslass 28 als männliches bzw. weibliches Verbindungsstück bereitgestellt.
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Zur Temperierung eines zylindrischen Bauteils 34, beispielsweise einer Batteriezelle, wird dieses mit einem konkaven Bereich 20 der Hauptflächen 16a bzw. 16b des Grundprofils 12 in Kontakt gebracht. Da der Hohlraum im Inneren des Grundprofils 12 von Kühlfluid durchströmt wird, kann somit ein Wärmeaustausch zwischen Bauteil 34 und Vorrichtung 10 stattfinden. Zur Optimierung des Wärmeaustausches und somit des Kühlungseffekts sind die konkaven Bereiche 20 derart ausgebildet, dass eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der Hauptfläche 16a, 16b und dem Bauteil 34 entsteht, wie dies in 3 zu erkennen ist.
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Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Kühlsystem 36 beschrieben werden, wie es in 1 dargestellt ist. Das Kühlsystem 36 umfasst hier die drei erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10a, 10b und 10c, wie bereits weiter oben erwähnt. Die erste Vorrichtung 10a weist einen ersten zulaufseitigen Anschlussabschnitt 14a, die zweite Vorrichtung 10b weist einen zweiten zulaufseitigen Anschlussabschnitt 14b und die dritte Vorrichtung 10c weist einen dritten zulaufseitigen Anschlussabschnitt 14c an den ersten longitudinalen Enden der jeweiligen Grundprofile 12 auf. Entsprechend strömt Kühlfluid in den ersten Anschlussabschnitt 14a, von dort teilweise in das Grundprofil 12 der ersten Vorrichtung 10a und teilweise aus dem ersten Anschlussabschnitt 14a in den zweiten Anschlussabschnitt 14b, hier wieder teilweise in das Grundprofil 12 der zweiten Vorrichtung 10b und teilweise aus dem zweiten Anschlussabschnitt 14b in den dritten Anschlussabschnitt 14c und in das Grundprofil 12 der dritten Vorrichtung 10c. Auf der entgegengesetzten Seite strömt das Kühlfluid aus dem Grundprofil 12 der dritten Vorrichtung 10c in einen vierten Anschlussabschnitt 14d, von dort in einen fünften Anschlussabschnitt 14e, dort wird es mit Kühlfluid zusammengeführt, welches aus dem Grundprofil 12 der zweiten Vorrichtung 10b in den fünften Anschlussabschnitt 14e eintritt, anschließend wird dieses Kühlfluid wiederum mit Kühlfluid zusammengeführt, welches aus dem Grundprofil 12 der ersten Vorrichtung 10a in einen sechsten Anschlussabschnitt 14f eintritt. Am Auslass 28 des sechsten Anschlussabschnitts 14f verlässt das Kühlfluid das Kühlsystem 36.
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Dabei sei darauf hingewiesen, dass der Auslass 28 des sechsten Anschlussabschnitts 14f aufgrund der Fluidströmungsrichtung, welche im sechsten Anschlussabschnitt 14f zu der im ersten Anschlussabschnitt 14a entgegengesetzt ist, ein gleicher Abschnitt eines Anschlussabschnitts 14 ist, welcher bei dem ersten Anschlussabschnitt 14a den Einlass 26 bildet. Alternativ könnte der Hauptauslass des Kühlsystems 36, über welchen das Kühlfluid das Kühlsystem 36 verlässt, an dem vierten Anschlussabschnitt 14d ausgebildet sein, so dass der Auslass 28 an einer dem Einlass 26 entgegengesetzten Seite des Kühlsystems 36 angeordnet ist.
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Mittels der Anschlussabschnitte 14a bis 14f sind die Vorrichtungen 10a, 10b, 10c beidseitig miteinander verbunden und bilden so das Kühlsystem 36.
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Die Anzahl der in einem Kühlsystem 36 kombinierten Vorrichtungen 10 kann jedoch beliebig verändert werden und ist somit nicht auf die in 1 gezeigte Konfiguration begrenzt, wobei ein Kühlsystem 36 aus wenigstens zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10a, 10b bzw. zwei länglichen Grundprofilen 12 sowie den dazugehörigen vier Anschlussabschnitten 14 besteht. Folglich kann das Kühlsystem 36 in Bezug auf die Anzahl der zu kühlenden zylindrischen Bauteile 34 flexibel angepasst werden. In 1 wird ein Kühlfluid exemplarisch durch einen in 1 links dargestellten Einlass 26 in das Kühlsystem 36 geleitet und durch einen in 1 rechts dargestellten Auslass 28 abgeleitet. Die Pfeile F stellen den Verlauf des Kühlfluids durch das Kühlsystem 36 dar
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Aus 1 wird ebenfalls ersichtlich, dass ein zylindrisches Bauteil 34 nicht nur einseitig von einem konkaven Bereich 20 einer Vorrichtung 10 gekühlt wird, sondern beidseitig von jeweils zwei konkaven Bereichen 20 zweier Vorrichtungen 10a und 10b diametral kontaktiert ist. Dadurch wird zum einen ein verbesserter Kühlungseffekt erzielt und zum anderen werden die zylindrischen Bauteile 34 durch das Kühlsystem 36 in ihrer Position gesichert.
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2 stellt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines einzelnen Grundprofils 12 dar. Insbesondere geht daraus nochmals die Anordnung der konkaven Bereiche 20 sowie der geraden Bereiche 22 des länglichen Grundprofils 12 im Detail hervor. Im Wesentlichen stellt die alternierende Abfolge von konkaven Bereichen 20 und geraden Bereichen 22 eine wellenförmige Struktur dar, welche einen Wellenberg und ein Wellental umfasst, wobei ein jeweiliger Wellenberg durch einen geraden Bereich 22 flach ausgebildet ist. Dabei ist das tiefste Wellental, das heißt der Scheitel, eines konkaven Bereichs 20 der ersten Hauptfläche 16a zu einem geraden Bereich 22 der zweiten Hauptfläche 16b (Wellenberg) in Dickenrichtung D gegenüberliegend angeordnet. Zu einer Symmetrieebene S1 (s. 3), welche sich in transversaler Richtung erstreckt und welche durch einen Scheitelpunkt eines konkaven Bereichs 20 und eine Mitte eines gegenüberliegenden geraden Bereichs 22 verläuft, sind die einzelnen Bereiche 20 bzw. 22, in der longitudinalen Richtung L betrachtet, symmetrisch angeordnet.
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Das längliche Grundprofil 12 ist in 2 an einem Ende in einem offenen, da heißt nicht mit einem Anschlussabschnitt 14 verbundenen, Zustand dargestellt. Daraus wird insbesondere die Anordnung von Fluidströmungskanälen 38 ersichtlich, welche im Inneren des Grundprofils 12 bereitgestellt sind und dazu eingerichtet sind, das Kühlfluid zu leiten. Die Fluidströmungskanäle 38 werden durch die Hauptflächen 16a, 16b sowie die Seitenflächen 18 bzw. durch Stege 40 definiert, wobei die Stege 40 die einzelnen Kanäle 38 voneinander abgrenzen. Die Anzahl der Kanäle 38 bzw. der Stege 40 ist in 2 exemplarisch mit sechs Kanälen, das heißt fünf Stegen, angegeben.
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Die dargestellte Anordnung des Grundprofils 12 ermöglicht eine effiziente Fluidströmung durch das Innere des Grundprofils 12 bzw. durch die Fluidströmungskanäle 38, wodurch unerwünschte Verwirbelungen reduziert werden. Ferner verhindern die Stege 40, dass sich die Hauptflächen 16a, 16b in Dickenrichtung D nach innen oder außen wölben. In Kombination mit der optimierten Kontaktfläche der konkaven Bereiche 20 kann dadurch ein ausgeprägter Kühlungseffekt der zu kühlenden zylindrischen Bauteile 34 gewährleistet werden.
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Eine schematische Querschnittsansicht zweier verbundener Anschlussabschnitte 14a und 14b ist in 3 dargestellt. Ebenso geht aus dieser Ansicht die Verbindung zwischen einem Grundprofil 12 und einem Anschlussabschnitt 14a, 14b an dessen Abzweigungsöffnung 30 hervor. Fluid, welches zuvor über den Einlass 26 in den Anschlussabschnitt 14a eingetreten ist, ist in der Lage, sowohl durch den gesamten zylindrischen Abschnitt 24, und somit durch die jeweiligen Anschlussabschnitte 14 mehrerer verbundener Vorrichtungen 10, zu strömen als auch durch die Abzweigungsöffnung 30 eines jeweiligen Anschlussabschnitts 14 in das zugehörige Grundprofil 12 einzutreten. Der Auslass 28 umfasst eine Nut 42, welche dazu eingerichtet ist, eine Dichtung 44 aufzunehmen, beispielsweise einen O-Ring, um die Verbindung von zwei Anschlussabschnitten 14 an deren Einlass 26 und Auslass 28 fluidisch abzudichten.
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Des Weiteren ist in 3 zu erkennen, dass an einem jeweiligen Einlass 26 zwei Hinterschnitte 46 vorgesehen sind, mit welchen die Rasthaken 32 eingreifen können. Je nachdem, wie zwei benachbarte Grundprofile 12 zueinander angeordnet sind, kann sich ein kurzer oder ein längerer Abstand, in Dickenrichtung D betrachtet, zwischen den longitudinalen Enden dieser beiden Grundprofile 12 ergeben. Entsprechend können die Rasthaken 32 in den ersten Hinterschnitt 46 oder in den zweiten Hinterschnitt 46 einrasten.
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Der Auslass 28 ist hier (aufgrund der Fluidströmungsrichtung) als ein weibliches Verbindungsstück ausgebildet. Der Einlass 28 ist hier als ein männliches Verbindungsstück ausgebildet. Ein Anschlag 48 sorgt dafür, dass die Abzweigungsöffnung 30 dabei nicht durch den Einlass 26 bzw. den Auslass 28 verschlossen wird. Der Anschlag 48 könnte auch über eine Kopplung Rasthaken-Hinterschnitt ausgebildet sein, welche eine Positionssicherung bereitstellt. Die Anordnung des weiblichen bzw. männlichen Verbindungsstücks an einem Anschlussabschnitt 14 ist dabei in 3 lediglich exemplarisch dargestellt. Es ist durchaus möglich, dass der Einlass 26 das weibliche Verbindungsstück aufweisen kann und der Auslass 28 dementsprechend das männliche Verbindungsstück umfasst.
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Zum Anschluss des Grundprofils 12 an eine Abzweigungsöffnung 30 eines Anschlussabschnitts 14 kann ein Zwischenelement 50 verwendet werden, welches die Fluidströmungskanäle 38, insbesondere die dünnen Wandungen zu den Hauptflächen 16a, 16b, bei einem Verbindungsprozess (z.B. Laserschweißen) stützen kann. Dabei kann eine Aufweitung der Abzweigungsöffnung 30 und/oder der Fluidströmungskanäle 36 am longitudinalen Ende des Grundprofils 12 bereitgestellt sein. Diese Aufweitung kann es ermöglichen, ein Zwischenelement 50 zu verwenden, welches in seinem Inneren Fluidströmungskanäle definiert, deren Strömungsquerschnitt im Wesentlichen dem der Fluidströmungskanäle 38 des Grundprofils 12 entspricht. In anderen Worten kann das Zwischenelement 50 so in der Aufweitung aufgenommen sein, dass die Fluidströmungskanäle 38 des Grundprofils 12 durch das Zwischenelement 50 hindurch fortgesetzt werden. So kann hier eine fluiddynamisch ungünstige Engstelle vermieden werden.
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Ferner veranschaulicht 3 die Anordnung der konkaven Bereiche 20 sowie der geraden Bereiche 22 entlang der Hauptflächen 16a und 16b einer Vorrichtung 10 in Bezug auf die longitudinale Richtung L und die Dickenrichtung D. Entlang der longitudinalen Richtung L sind die konkaven Bereiche 20 und die geraden Bereiche 22 derart angeordnet, dass der Scheitelpunkt eines konkaven Bereichs der Mitte eines geraden Bereichs 22, in Dickenrichtung D durch das Grundprofil 12 hindurch betrachtet, gegenüberliegt. Betrachtet man nun die alternierende Abfolge von konkaven Bereichen 20 und geraden Bereichen 22 entlang der Hauptflächen 16a und 16b entlang der longitudinalen Richtung L, so verläuft jeweils durch den Scheitelpunkt eines konkaven Bereichs 20 und die gegenüberliegende Mitte eines geraden Bereichs 22 eine parallel zu der Dickenrichtung D und der transversalen Richtung T verlaufende Symmetrieebene S1, zu welcher ein jeweiliger Bereich 20 bzw. 22 symmetrisch ausgebildet ist.
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Eine weitere Symmetrieebene S2 kann hier durch die Anordnung zweier Vorrichtungen 10a und 10b in einem erfindungsgemäßen Kühlsystem 36 erzeugt werden, welche in der Mitte zwischen den beiden Grundprofilen 12 der beiden Vorrichtungen 10a und 10b, das heißt insbesondere durch das Zentrum einer Batteriezelle 34, und parallel zu der longitudinalen Richtung L und der transversalen Richtung T verläuft. Die Vorrichtungen 10a und 10b, welche in der Dickenrichtung D betrachtet aufeinander folgend angeordnet sind, kontaktieren an ihren zueinander weisenden konkaven Bereichen 20 jeweils zu gleichen Teilen eine gleiche Batteriezelle 34 zu deren Kühlung und Sicherung. Sowohl die konkaven Bereiche 20 als auch die geraden Bereiche 22 der beiden Vorrichtungen 10a, 10b sind folglich spiegelsymmetrisch zueinander (mit Bezug auf die Ebene S2) angeordnet. Im Allgemeinen kann der Krümmungsradius der konkaven Bereiche 20 entsprechend dem Durchmesser bzw. Radius der zu kühlenden Batteriezellen 34 angepasst werden, um die Kontaktfläche zwischen Vorrichtung 10 und Batteriezelle 34 zu vergrößern und somit den gewünschten Kühlungseffekt zu erhöhen.
