DE202007008221U1 - Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie zwischen mindestens zwei ein unterschiedliches Temperaturniveau aufweisenden Leitungen (10, 11),
die über eine Verbindungseinrichtung (20), welche mindestens eine Kopplungsfläche aufweist, miteinander koppelbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kopplung steuer- oder regelbar und zur kontinuierlich oder weitgehend sprunghaft veränderbaren Energieübertragung ausgelegt ist und
dass die Steuerung oder Regelung durch Bewegung der mindestens einen Kopplungsfläche oder mindestens einer Leitung (10, 11) erfolgt.

Description

  • Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie zwischen mindestens zwei ein unterschiedliches Temperaturniveau aufweisenden Leitungen, die über eine Verbindungseinrichtung, welche mindestens eine Kopplungsfläche aufweist, miteinander koppelbar sind.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 1 308 686 A1 bekannt. Zwei oder mehr Leitungen, insbesondere Wärmerohre, sind mechanisch und thermisch über ein Kupplungselement zur Übertragung von thermischer Energie verbunden. Thermische Energie wird dabei von einem warmen Ende eines ersten Wärmerohres an dessen kaltes Ende übertragen, welches in dem Kupplungselement aufgenommen ist. Von dem kalten Ende des ersten Wärmerohres wird die thermische Energie über das Kupplungselement an ein warmes Ende eines zweiten Wärmerohres übertragen. Von diesem warmen Ende des zweiten Wärmerohres wird die Energie weiter an dessen kaltes Ende übertragen. Die bekannte Vorrichtung ist für eine statische Anwendung konstruiert.
  • Weitere Vorrichtungen zur Kopplung von Wärmerohren sind aus den Druckschriften US 2003/0030986 A1 sowie US 5,781,409 bekannt.
  • Ein Kühlkörper zum Anschließen an ein Wärmerohr ist in der DE 20 2004 007 700 U1 beschrieben.
  • Die genannten Vorrichtungen sind hinsichtlich der Wärmeübertragung nicht flexibel einsetzbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie anzugeben, die flexibel für unterschiedliche Anwendungen und Lastfälle einsetzbar ist.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kopplung steuer- oder regelbar und zur kontinuierlich oder weitgehend sprunghaft veränderbaren Energieübertragung ausgelegt ist und dass die Steuerung oder Regelung durch Bewegung der mindestens einen Kopplungsfläche oder mindestens einer Leitung erfolgt.
  • Unter einer steuer- oder regelbaren Kopplung kann insbesondere verstanden werden, dass eine über die Verbindungseinrichtung übertragbare thermische Energiemenge oder eine Temperatur steuer- oder regelbar ist. Unter thermischer Energie wird im Folgenden Wärme oder Wärmeenergie bei beliebigen Temperaturen verstanden.
  • Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die an der Verbindungseinrichtung übertragbare thermische Energiemenge an unterschiedliche Anwendungen oder Betriebsbedingungen anzupassen. Damit ist die Vorrichtung nicht nur für einen bestimmten stationären Anwendungsfall ausgelegt, sondern kann flexibel an sich ändernde Bedingungen angepasst werden. Solche sich ändernde Bedingungen können beispielsweise darin bestehen, dass sich bei erhöhter Last eines Wärme erzeugenden Gerätes die abzuführende thermische Energie- bzw. Wärmemenge vergrößert. Umgekehrt kann die abzuführende thermische Energie- bzw. Wärmemenge verkleinert sein, beispielsweise um eine minimale Betriebstemperatur nicht zu unterschreiten.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Änderung der übertragbaren thermischen Energie durch Vergrößern oder Verkleinern einer Energieübertragungsfläche bzw. Wärmeübertragungsfläche herbeizuführen. Unter einer Energie- bzw. Wärmeübertragungsfläche wird hierbei eine Fläche verstanden, über welche Wärme übertragbar ist. Diese Fläche ist eine Berührungsfläche zwischen mindestens zwei Kopplungsflächen. Die Kopplungsflächen können auch als Kontaktflächen bezeichnet werden. Durch die Vergrößerung oder Verkleinerung der Energie- bzw. Wärmeübertragungsfläche ändert sich die an der Verbindungseinrichtung übertragene Energie- bzw. Wärmemenge. Hierdurch wird auch die über die Leitungen transportierte Energie- bzw. Wärmemenge entsprechend variiert.
  • Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung liegt darin, eine Verbindungseinrichtung zusätzlich für eine steuer- oder regelbare Energieübertragung zu nutzen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat somit neben einer reinen Kopplungs- oder Verbindungsfunktion für mindestens zwei Leitungen auch eine Steuerungs- oder Regelungsfunktion für die Energieübertragung.
  • Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, die Steuerung oder Regelung der Kopplung durch eine mechanische Bewegung herbeizuführen. Erfindungsgemäß ist hierzu entweder mindestens eine Kopplungsfläche der Verbindungseinrichtung oder mindestens eine Leitung bewegbar. Die Kopplungsfläche kann dabei eine Kontaktfläche der Verbindungseinrichtung zu einer Leitung oder eine innerhalb der Verbindungseinrichtung angeordnete Kontaktfläche sein. Durch die Bewegung wird eine Energie- bzw. Wärmeübertragungsfläche vergrößert oder verkleinert.
  • Je nach Bedarf kann die Kopplung zur kontinuierlich veränderbaren Energieübertragung oder aber zu einer weitgehend sprunghaft veränderbaren Energieübertragung ausgelegt sein. Ist eine Regelung oder Steuerung einer Temperatur oder zu übertragenden Wärmemenge angestrebt, so ist es bevorzugt, die Kopplung für eine kontinuierlich veränderbare Wärmemenge auszulegen. Sind hingegen zwei oder mehr diskrete Zustände mit unterschiedlichen Übertragungseigenschaften gewünscht, so kann die Kopplung so ausgestaltet sein, dass die übertragbare Wärmemenge sprunghaft änderbar ist. Bei einer sprunghaften Energieübertragung ist es besonders bevorzugt, dass auch eine vollständige Trennung der Wärmeübertragung möglich ist.
  • Nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, dass die Leitungen als Wärmerohre ausgelegt sind, deren geschlossene Endbereiche in der Verbindungseinrichtung formschlüssig aufgenommen sind. Ein Wärmerohr ist eine fluiddichte Leitung, die einen Verdampfungsbereich, einen Kondensationsbereich und eine Kapillarstruktur aufweist, die sich zwischen dem Verdampfungsbereich und dem Kondensationsbereich erstreckt. In dem Wärmerohr ist ein Wärmetransportmittel aufgenommen, das in dem Verdampfungsbereich verdampft und dabei thermische Energie aufnimmt. Das dampfförmige Transportmittel gelangt zu dem Kondensationsbereich, wo es unter Abgabe von thermischer Energie erneut kondensiert. Durch die Kapillarstruktur wird das flüssige Wärmetransportmittel erneut zu dem Verdampfungsbereich transportiert, wo sich der Kreislauf schließt. Die Energieübertragung durch Kondensation und Verdampfung bewirkt, das mit einem Wärmerohr besonders hohe Wärmeübertragungskoeffizienten erreicht werden. Wärmerohre sind auch unter der englischen Bezeichnung "heatpipe" bekannt.
  • Die geschlossenen Endbereiche der Wärmerohre sind bevorzugt in Bohrungen, welche als Sack- oder Durchgangsbohrungen ausgeführt sein können, in der Verbindungseinrichtung aufgenommen. Dabei sind sie über eine äußere Umfangsfläche, welche eine Kopplungsfläche darstellt, mit der Verbindungseinrichtung, insbesondere mit einer inneren Umfangsfläche der Bohrung, kontaktierbar und wärmeleitend verbindbar.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Wärmerohr in der Bohrung verschiebbar ist. Hierzu ist das Wärmerohr in axialer Richtung, d.h. parallel zu einer Längsachse des Wärmerohrs bzw. der Bohrung, in der Verbindungseinrichtung bewegbar. Durch die Bewegung wird eine Wärmeübertragungsfläche, welche eine Berührungsfläche zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Wärmerohrs und der inneren Umfangsfläche der Bohrung darstellt, vergrößert oder verkleinert.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungseinrichtung aus mindestens zwei Teilen aufgebaut ist, welche relativ zueinander bewegbar sind. Zur Übertragung der thermischen Energie können die beiden Teile entweder direkt oder indirekt über die beiden Leitungen koppelbar sein. Durch eine Bewegung mindestens eines Teils der Verbindungseinrichtung kann eine Wärmeübertragungsfläche, und damit die übertragbare Wärmemenge, variiert werden. Die Wärmeübertragungsfläche kann zwischen zwei Teilen der Verbindungseinrichtung oder zwischen Verbindungseinrichtung und mindestens einer Leitung, bevorzugt beiden Leitungen, ausgebildet sein. Durch eine Trennung der beiden Teile voneinander kann abrupt die Energieübertragung unterbrochen werden.
  • Eine besonders komfortable und präzise Steuerung oder Regelung der Kopplung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass mindestens eine Leitung oder mindestens ein Teil der Verbindungseinrichtung über eine Antriebseinrichtung bewegbar ist. Die Bewegung der Leitung erfolgt also nicht manuell. Vielmehr wird die Leitung oder ein Teil der Verbindungseinrichtung durch eine geeignete Antriebsmechanik, z.B. einen Motor oder eine Tauchspule mit Eisenkern, extern angetrieben. Durch die Antriebseinrichtung kann eine hohe Präzision hinsichtlich einer genauen Positionierung der Leitung und/oder des bewegten Teils der Verbindungseinrichtung erreicht werden. Zusätzlich ist es möglich, eine Bewegung auch dann zu realisieren, wenn die Leitung und/oder die Verbindungseinrichtung schwer zugänglich ist.
  • Für eine Unterbrechung der Energieübertragung ist vorgesehen, dass mindestens eine Leitung aus der Verbindungseinrichtung bewegbar ist. Durch die vollständige Trennung von Leitung und Verbindungseinrichtung ist sowohl die mechanische als auch die thermische Kopplung gelöst.
  • Um eine effektive Wärmeübertragung zwischen den beiden Leitungen zu erreichen, ist es bevorzugt, dass die Verbindungseinrichtung als Block mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere als Aluminiumblock, ausgelegt ist. Der Block kann beispielsweise auch als Kupferblock, Graphitblock oder als Block aus einer Legierung ausgeführt sein, die gute Wärmeleitungseigenschaften aufweist. Die Übertragung der thermischen Energie erfolgt durch Wärmeübergang an den Kontaktflächen zwischen Leitung und Verbindungseinrichtung sowie durch Wärmeleitung (Konduktion) innerhalb der Verbindungseinrichtung. Eine Verbindungseinrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit verbessert sowohl den Wärmeübergang als auch die Wärmeleitung innerhalb der Verbindungseinrichtung.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin; dass die Verbindungseinrichtung zwei relativ zueinander verfahrbare Blöcke aufweist, deren Kontaktbereiche formschlüssig und/oder mit großer Kontaktfläche zur Übertragung der thermischen Energie miteinander verbindbar oder zur Unterbrechung der Übertragung der thermischen Energie trennbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass in jedem der zueinander verfahrbaren Blöcke eine Leitung aufgenommen ist. Die Steuerung oder Regelung der Kopplung erfolgt durch eine relative Bewegung der beiden Blöcke zueinander. Im Hinblick auf eine möglichst große übertragbare Energiemenge ist es vorteilhaft, dass die Kontaktbereiche zwischen den Blöcken eine große Kontakt- bzw. Kopplungsfläche aufweisen. Für eine gute Energieübertragung ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Kontaktbereiche als komplementäre Flächen ausgebildet sind, die miteinander formschlüssig in Eingriff bringbar sind.
  • Grundsätzlich kann die relative Anordnung der beiden Blöcke zueinander beliebig gestaltet sein. Für eine kontinuierlich veränderbare Wärmeübertragung ist es jedoch bevorzugt, dass die Kontaktflächen im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung zumindest einer der Blöcke angeordnet sind. Somit wird durch die Bewegung der Blöcke der Kontaktbereich kontinuierlich zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert variiert. Die Kontaktflächen können beispielsweise durch eine Umfangsfläche eines Zapfens und eine entsprechende Innenfläche einer Bohrung gebildet sein. Für eine abrupte Unterbrechung der Wärmeübertragung ist es bevorzugt, dass die beiden Blöcke an ihren Stirnseiten derart koppelbar sind, dass durch einen kurzen Bewegungsweg eine Trennung der beiden Kontaktflächen erfolgt. Durch die Trennung wird die Übertragung der thermischen Energie vollständig unterbrochen.
  • Die Leitungen können in ihrem jeweiligen Block bewegbar oder stationär angeordnet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Endbereich mindestens einer Leitung stationär mit einem Block verbunden ist. Unter einer stationären Verbindung kann insbesondere eine feste, nicht lösbare Verbindung verstanden werden. Diese kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Leitung mittels einer Presspassung in dem Block aufgenommen ist. Durch die feste Verbindung der Leitung mit dem Block genügt es; ausschließlich den Block zu bewegen, während die Leitung passiv mit dem Block mitbewegt wird.
  • Alternativ zu der stationären Verbindung der Leitung mit dem Block kann auch vorgesehen sein, dass mindestens eine Leitung relativ zu dem Block, in dem sie aufgenommen ist, verschiebbar ist. Dadurch kann der Block verfahren werden, während die Leitung beispielsweise fest in einem Gehäuse. fixiert ist. Die Leitung ist somit fest installiert und lediglich relativ zu dem Block bewegbar. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass eine Verbindung und Trennung der beiden Blöcke realisiert werden kann, ohne die beiden Leitungen verschiebbar auszulegen. Eine konkrete Ausführungsform könnte beispielsweise darin bestehen, dass eine Leitung bei verbundenen Blöcken nicht bis zum Ende der Sackbohrung in dem Block aufgenommen ist. Somit ist eine Verschiebung des Blocks in Richtung der Leitung ohne eine Bewegung der Leitung möglich.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Verbindungseinrichtung zwei relativ zueinander bewegbare Halbschalen aufweist, dass zwischen den Halbschalen Endbereiche der Leitungen angeordnet sind, und dass die Halbschalen Kontaktflächen aufweisen, über welche sie mit beiden Leitungen verbindbar sind. Für eine gute Wärmeübertragung muss bei einer Verbindung einer Leitung an einem Aluminiumblock für besonders feste Kontaktierung gesorgt werden. Durch ein Anpressen der beiden zueinander bewegbaren Halbschalen können Zwischenräume zwischen der Leitung und der Verbindungseinrichtung wirksam vermieden werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die beiden Halbschalen durch die Antriebseinrichtung zusammengepresst und geöffnet werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Halbschalen derart gestaltet sind, dass bei geöffneten Halbschalen im Wesentlichen keine Energieübertragung und bei flächigem Kontakt der Halbschalen mit den Leitungen, insbesondere Presssitz, maximale Energieübertragung stattfindet. Diese Ausführungsform erlaubt somit eine gezielte, abrupte Unterbrechung der Energieübertragung. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Halbschalen parallel zu den Leitungen derart bewegbar zu gestalten, dass eine kontinuierliche Variation der übertragenen Energiemenge erfolgt.
  • Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die Vorrichtung als Ein-Aus-Schalter für die Energieübertragung betreibbar ist. Mit einem Ein-Aus-Schalter kann die Energieübertragung sprunghaft ein- bzw. ausgeschaltet werden. Somit kann beispielsweise die Kühlung eines Elements gezielt ein- bzw. ausgeschaltet werden. Ein gezieltes Ausschalten der Energieübertragung ist z.B. dann denkbar, wenn ein Bauelement schnell auf seine Betriebstemperatur gebracht werden soll.
  • Ein effektives Wärme- bzw. Temperaturmanagement kann dadurch erreicht werden, dass die Antriebseinrichtung mittels einer Steuerungs- oder Regelungseinrichtung für eine physikalische Größe, insbesondere eine Temperatur, betreibbar ist. Neben einer Temperatur kann jedoch auch beispielsweise eine Wärmemenge gesteuert oder geregelt sein. In Abhängigkeit von der physikalischen Größe, die gesteuert oder geregelt werden soll, wird ein Signal an die Antriebseinrichtung übermittelt, welches eine bestimmte Stellung der Antreibseinrichtung vorsieht. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Temperatur eines Bauelements bei wechselnder Betriebslast konstant gehalten werden soll. Hierzu wird in Abhängigkeit von der Betriebslast bzw. der Temperatur die Antriebseinrichtung derart betrieben, dass eine bestimmte Energiemenge zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung übertragen wird.
  • Um eine möglichst leichtgängige Bewegung der Leitungen innerhalb der Verbindungseinrichtung zu erreichen, ist es vorteilhaft, dass die Leitungen und die Verbindungseinrichtung aus einer gleitfähigen Materialpaarung ausgeführt sind.
  • Eine besonders gute Verschiebbarkeit der Leitungen in der Verbindungseinrichtung lässt sich dadurch realisieren, dass zwischen den Leitungen und der Verbindungseinrichtung ein Gleitmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist. Durch das Gleitmaterial wird zum einen die Gleitreibung zwischen Leitung und Verbindungseinrichtung herabgesetzt und gleichzeitig eine innige Verbindung der Leitung mit der Verbindungseinrichtung hergestellt, wodurch eine große Energiemenge übertragbar ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand von bevorzugten Ausführungsformen, welche schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, weiter erläutert. Es zeigt
  • 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie zwischen zwei Wärmerohren mittels einer als Aluminiumblock ausgeführten Verbindungseinrichtung, wobei eines der beiden Wärmerohre mittels einer Antriebseinrichtung relativ zu dem Aluminiumblock verfahrbar ist;
  • 2 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie zwischen zwei Wärmerohren mittels einer Verbindungseinrichtung, die als zwei Aluminiumblockhalbschalen ausgeführt ist;
  • 3 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie zwischen zwei Wärmerohren über zwei Aluminiumblöcke, wobei ein erster Aluminiumblock mit Wärmerohr über eine Antriebseinrichtung relativ zu einem zweiten Aluminiumblock verfahrbar ist;
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer Aluminiumblockhalbschale gemäß 2;
  • 5 eine perspektivische Ansicht einer aus zwei Aluminiumblockhalbschalen aufgebauten Verbindungseinrichtung gemäß 2;
  • In 1 ist schematisch in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von thermicher Energie gezeigt. Zwei als Wärmerohre ausgeführte Leitungen 10, 11 sind über eine als Aluminiumblock ausgeführte Verbindungseinrichtung 20 thermisch und mechanisch miteinander gekoppelt. Hierzu weist der Aluminiumblock zwei parallele Sackbohrungen 22 auf, in denen Endbereiche der Wärmerohre formschlüssig aufgenommen sind. Der Endbereich eines ersten Wärmerohres ist als Kondensationsbereich und der Endbereich eines zweiten Wärmerohres als Verdampfungsbereich ausgebildet. Die in dem Kondensationsbereich freiwerdende thermische Energie wird über eine Wärmeübertragungsfläche zwischen Wärmerohr und Aluminiumblock an den Aluminiumblock übertragen. Die Wärmeübertragungsfläche stellt eine Berührungsfläche zwischen einer Kopplungs- bzw. Kontaktfläche des Wärmerohres und einer Kopplungs- bzw. Kontaktfläche der Verbindungseinrichtung 20 dar. Durch Wärmeleitung wird die thermische Energie über eine zweite Wärmeübertragungsfläche zwischen Aluminiumblock und zweitem Wärmerohr an das zweite Wärmerohr, insbesondere dessen Verdampfungsbereich, übertragen. Die übertragene Energiemenge hängt dabei unter anderem von einer Temperaturdifferenz zwischen den beiden Wärmerohren sowie den Wärmeübertragungsflächen zwischen erstem Wärmerohr und Aluminiumblock und Aluminiumblock und zweitem Wärmerohr ab.
  • Das zweite Wärmerohr ist in der gezeigten Ausführungsform über eine Antriebseinrichtung 40 aktiv innerhalb der Sackbohrung 22 in dem Aluminiumblock, in welcher es aufgenommen ist, bewegbar. Selbstverständlich kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass das erste Wärmerohr bewegbar ausgeführt ist. Die Bewegung erfolgt in Richtung einer Längsachse 15 des Wärmerohres bzw. der Sackbohrung in dem Aluminiumblock. Das Wärmerohr ist zwischen einer Stellung mit maximaler Wärmeübertragungsfläche und einer Stellung mit minimaler Wärmeübertragungsfläche zwischen Wärmerohr und Aluminiumblock in der Bohrung verschiebbar. Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, dass das Wärmerohr gänzlich aus dem Aluminiumblock heraus bewegbar ist. Eine Verkleinerung der Wärmeübertragungsfläche bewirkt, dass weniger thermische Energie zwischen Aluminiumblock und Wärmerohr bzw. umgekehrt übertragbar ist.
  • Das erste Wärmerohr ist an eine Antriebseinrichtung 40 angeschlossen, welche zur axialen Bewegung des Wärmerohrs ausgebildet ist. Die Bewegung der Antriebseinrichtung 40 erfolgt parallel zur Bewegung des Wärmerohrs. Zur Übertragung der Bewegung der Antriebseinrichtung 40 auf das Wärmerohr sind Wärmerohr und Antriebseinrichtung 40 über zwei parallele Stege 30 miteinander verbunden. Wird die Antriebseinrichtung 40 an eine Regelung oder Steuerung angeschlossen, so kann die Bewegung in Abhängigkeit von einer gemessenen bzw. vorgebbaren Temperatur ausgeführt werden.
  • Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 sind in 2 die Wärmerohre nicht in Sackbohrungen in der Verbindungseinrichtung 20 aufgenommen, sondern zwischen zwei als Halbschalen ausgebildeten Aluminiumblöcken angeordnet. Die Halbschalen weisen jeweils eine als Rille 24 ausgebildete Vertiefung auf. In dieser ist ein Umfangsbereich der beiden Wärmerohre formschlüssig aufgenommen. Die Anordnung der Wärmerohre ist koaxial zueinander. Durch ein festes Anpressen der Aluminiumschalen kann eine besonders gute Verbindung zwischen Verbindungseinrichtung 20 und Wärmerohr erreicht werden, welche Voraussetzung für eine gute Wärmeübertragung ist. Wie in dem in 1 dargestellten Beispiel kann auch hier vorgesehen sein, dass zumindest eines der beiden Wärmerohre zur Veränderung der übertragenen Energiemenge axial, insbesondere durch eine Antriebseinrichtung 40 angetrieben, bewegbar ist.
  • Zusätzlich oder alternativ sind nach der dargestellten Ausführungsform die beiden Aluminiumblockhalbschalen relativ zueinander bewegbar gestaltet. Dabei kann zumindest eine Halbschale von den beiden Wärmerohren getrennt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass beide Halbschalen von den Wärmerohren trennbar sind.
  • Durch die Trennung einer Halbschale von den Wärmerohren wird die Energieübertragung zwischen erstem und zweitem Wärmerohr reduziert, da die Übertragung nur noch über eine der beiden Halbschalen erfolgt. Wird auch diese zweite Halbschale von den Wärmerohren getrennt, so ist die Energieübertragung unterbrochen. Die Vorrichtung kann in dieser Ausführungsweise auch als Schalter verwendet werden.
  • Eine Steuerung oder Regelung der übertragenen Energiemenge in Verbindung mit einer intensiven Kopplung kann dadurch realisiert werden, dass sowohl eine Bewegung zumindest einer Halbschale als auch eines Wärmerohres vorgesehen ist. Im stationären, d.h. unbewegten Zustand sind die beiden Halbschalen aneinandergepresst, wodurch eine gute Wärmeübertragung erreicht wird, gleichzeitig eine Bewegung der Wärmerohre aber nur schwer möglich ist. Um ein Wärmerohr zu bewegen, ist vorgesehen, die Pressung zu lösen und das Wärmerohr entsprechend zur Bewegung freizugeben. Nach Einstellung der neuen Position ist die Vorrichtung erneut in den Zustand mit aneinandergepressten Halbschalen überführbar.
  • Die beiden Halbschalen sind an eine geeignete Antriebseinrichtung 40 angeschlossen und können, beispielsweise, um die Wärmerohre für eine axiale Bewegung freizugeben, geöffnet werden. Für eine feste Kontaktierung der Wärmerohre mit dem aus zwei Halbschalen aufgebauten Aluminiumblock werden die Halbschalen mittels der Antriebseinrichtung 40 zusammengepresst.
  • In 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die beiden Wärmerohre jeweils in einem eigenen Aluminiumblock aufgenommen sind. Wie in dem in 1 dargestellten Beispiel sind auch hier die geschlossenen Endbereiche der Wärmerohre jeweils in einer Sackbohrung 22 in dem entsprechenden Aluminiumblock aufgenommen.
  • Einer der beiden Aluminiumblöcke ist durch eine Antriebseinrichtung 40 relativ zu dem zweiten Aluminiumblock verfahrbar. Die Aluminiumblöcke sind über formschlüssige, großflächige Kontaktflächen miteinander verbindbar. In der gezeigten Ausführungsform sind die Kontaktflächen der beiden Aluminiumblöcke in Bezug auf die Bewegungsrich tung der Blöcke zueinander jeweils stirnseitig derart angeordnet, dass durch einen geringen Bewegungsweg eines Aluminiumblocks eine Kopplung bzw. Trennung der beiden Aluminiumblöcke über deren Kontaktflächen erfolgt. Die Kontaktflächen sind dabei mit einem komplementären zackenförmigen Profil versehen.
  • Je nach Anordnung der Kontaktflächen der beiden Aluminiumblöcke kann eine Bewegung eines Aluminiumblocks bewirken, dass die beiden Blöcke abrupt voneinander getrennt werden oder die Berührungsfläche zwischen den Kontaktflächen kontinuierlich reduziert wird. Damit kann die Übertragung der thermischen Energie abrupt hergestellt bzw. unterbrochen oder kontinuierlich verändert werden. Beide Wärmerohre können fest, insbesondere durch Presspassungen, in dem jeweiligen Aluminiumblock aufgenommen sein. Durch die Bewegung eines Aluminiumblocks wird das entsprechende Wärmerohr mit diesem zusammen bewegt. Die beiden Wärmerohre sind koaxial zueinander angeordnet.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist einer der beiden Aluminiumblöcke über eine Antriebseinrichtung 40 angetrieben. Die Antriebseinrichtung 40 ist seitlich der beiden Aluminiumblöcke angeordnet und über zwei Stege 30 mit einem Aluminiumblock verbunden. Die Bewegung der Antriebseinrichtung 40 erfolgt parallel zu der Bewegung des Aluminiumblocks. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung 40 zusätzlich oder alternativ über die beiden Stege mit dem Wärmerohr verbunden ist. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass beide Aluminiumblocke mit der Antriebseinrichtung 40 – oder mit zwei Antriebseinrichtungen 40 – verfahrbar sind.
  • Ist ein Aluminiumblock fest in einem Chassis eingebaut und befindet sich der zweite Aluminiumblock in einem Einschub, so können die Aluminiumblöcke sowohl als Steckverbinder und gleichermaßen als Schalter dienen.
  • In den 4 ist eine Aluminiumblockhalbschale in perspektivischer Ansicht gezeigt. Die Aluminiumblockhalbschale ist als ein quaderförmiger Körper ausgebildet. In einer Oberfläche ist eine Rille 24 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt eingebracht, welche zur Aufnahme eines Endbereiches eines Wärmerohres dient. Seitlich der Rille 24 sind sechs Bohrungen angeordnet. Mittels einer geeigneten Schrauben- oder Stiftverbindung kann die Aluminiumblockhalbschale mit einer zweiten Aluminiumblockhalbschale verbunden werden.
  • 5 zeigt einen Endbereich eines Wärmerohres, der gemäß dem Stand der Technik zwischen zwei Aluminiumblockhalbschalen aufgenommen ist. Die Aluminiumblockhalbschalen sind über sechs Schraubenverbindungen miteinander verbunden. Durch die Schraubenverbindung ist für eine feste Kontaktierung zwischen Aluminiumblockhalbschalen und Wärmerohr gesorgt.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie zwischen mindestens zwei ein unterschiedliches Temperaturniveau aufweisenden Leitungen (10, 11), die über eine Verbindungseinrichtung (20), welche mindestens eine Kopplungsfläche aufweist, miteinander koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung steuer- oder regelbar und zur kontinuierlich oder weitgehend sprunghaft veränderbaren Energieübertragung ausgelegt ist und dass die Steuerung oder Regelung durch Bewegung der mindestens einen Kopplungsfläche oder mindestens einer Leitung (10, 11) erfolgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (10, 11) als Wärmerohre ausgelegt sind, deren geschlossene Endbereiche in der Verbindungseinrichtung (20) formschlüssig aufgenommen sind.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (20) aus mindestens zwei Teilen (21, 22) aufgebaut ist, welche relativ zueinander bewegbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitung (10, 11) oder mindestens ein Teil (21, 22) der Verbindungseinrichtung (20) über eine Antriebseinrichtung (40) bewegbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitung (10, 11) aus der Verbindungseinrichtung (20) bewegbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (20) als Block mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere als Aluminiumblock, ausgelegt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (20) zwei relativ zueinander verfahrbare Blöcke aufweist, deren Kontaktbereiche formschlüssig und/oder mit großer Kontaktfläche zur Übertragung der thermischen Energie miteinander verbindbar oder zur Unterbrechung der Übertragung der thermischen Energie trennbar sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich mindestens einer Leitung (10, 11) stationär mit einem Block verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitung (10, 11) relativ zu dem Block, in dem sie aufgenommen ist, verschiebbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (20) zwei relativ zueinander bewegbare Halbschalen aufweist, dass zwischen den Halbschalen Endbereiche der Leitungen (10, 11) angeordnet sind, und dass die Halbschalen Kontaktflächen aufweisen, über welche sie mit beiden Leitungen (10, 11) verbindbar sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen derart gestaltet sind, dass bei geöffneten Halbschalen im Wesentlichen keine Energieübertragung und bei flächigem Kontakt der Halbschalen mit den Leitungen (10, 11), insbesondere Presssitz, maximale Energieübertragung stattfindet.
  12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Ein-Aus-Schalter für die Energieübertragung betreibbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (40) mittels einer Steuerungs- oder Regelungseinrichtung einer physikalischen Größe, insbesondere einer Temperatur, betreibbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (10, 11) und die Verbindungseinrichtung (20) aus einer gleitfähigen Materialpaarung ausgeführt sind.
  15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Leitungen (10, 11) und der Verbindungseinrichtung (20) ein Gleitmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.
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