DE202010007533U1

DE202010007533U1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE202010007533U1
Application number: DE201020007533
Authority: DE
Original assignee: Tfc Cooling Products E K; TFC COOLING PRODUCTS EK
Current assignee: LOETTERS METALLWAREN GMBH, DE
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2020-06-03
Also published as: WO2011150920A2; WO2011150920A3

Abstract

Wärmetauscher, insbesondere für Personalcomputer oder für Aquarien,
aufgebaut aus einem Gehäuse (11) mit einem Strömungskanal (20) für ein flüssiges Medium zwischen einer Einströmöffnung (21) und einer Ausströmöffnung (26),
wobei im Gehäuse (11) mehrere Rohre (30, 30', 30'') aufgenommen sind,
wobei ein erstes Rohr (30') durch einen Einströmkanal (22) mit der Einströmöffnung (21) sowie ein weiteres Rohr (30'') durch einen Ausströmkanal (25) mit der Ausströmöffnung (26) verbunden ist,
wobei die Rohre (30, 30', 30'') parallel zueinander angeordnet und an einem Ende (37) mittels einer Halteplatte (50) sowie an einem anderen Ende (38) mittels einer weiteren Halteplatte (51) gehalten sind,
wobei die Rohre (30', 30, 30'') zur Bildung des Strömungskanals (20) nacheinander im Gegenstrom vom flüssigen Medium durchflossen werden und endseitig über jeweils einen Verbindungskanal (23, 24) miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
alle Rohre (30) an ihrem einen Ende (37) in von einer ersten...

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere zur Anwendung bei Personalcomputern oder in der Aquaristik.
Bei den neuen Generationen von Personalcomputern reicht eine Kühlung über Lüfter aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit der Computer und der damit entstehenden Abwärme der einzelnen Bauteile nicht aus bzw. die hierfür notwendigen Lüfter stellen eine zu große Geräuschbelastung dar. Geräuscharm demgegenüber ist eine Wasserkühlung, die bereits zur Kühlung von Personalcomputern und deren Peripheriegeräten eingesetzt wird. Bekannte Wasserkühler bei Personalcomputern bestehen aus einem Kühlkreislauf, wobei zumindest der interne Bereich des Kühlkreislaufs innerhalb des Computers vorgesehen ist. Die den Computer durchströmende Kühlflüssigkeit nimmt von den wärmeerzeugenden Bauteilen Wärme auf. Durch diesen Wärmeaustausch erwärmt sich die Kühlflüssigkeit. Diese erwärmte Kühlflüssigkeit durchströmt einen weiteren Bereich des Kühlkreislaufes im Computer oder außerhalb des Computers. Dort wird die Kühlflüssigkeit durch einen weiteren Wärmeaustausch mittels eines Wärmetauschers wieder abgekühlt. Die bekannten externen oder internen Wärmetauscher, die von dem erwärmten Kühlwasser durchströmt werden, bestehen in der Regel aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit und/oder einer großen Wärmeaustauschfläche, um eine effiziente und schnelle Abkühlung des Kühlwassers zu ermöglichen.
Bekannt sind u. a. Rohrbündelwärmeaustauscher, die im Gleichstrom oder im Gegenstrom von dem flüssigen abzukühlenden Medium durchflossen werden. Es findet dabei ein Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft statt. Durchströmt das flüssige Medium die Rohre im Gleichstrom, so sind in der Regel an den Enden der Rohre Sammelgefäße vorgesehen. Am vorderen Ende werden die Rohre mit dem warmen Medium gespeist und am hinteren Ende ist ein Sammelgefäß vorgesehen, welches das abgekühlte flüssige Medium aufnimmt, um dieses entsprechend dem Anwendungszweck weiterzuleiten. Einen verbesserten Wärmeaustausch erreicht man bei einer Medienführung im Gegenstrom, wie beispielsweise bei der Vorrichtung gemäß der DE 10 2004 002 375 B4 . Nachteilig an einer solchen Vorrichtung ist jedoch die aufwendige Verbindung der einzelnen Rohrenden beispielsweise über Schlauch- oder Rohrverbindungen, damit das flüssige Medium die einzelnen Rohre nacheinander durchströmen kann und sich ein durchgehender Strömungskanal vom Mediumeintritt bis zum Mediumaustritt ergibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Wärmeaustauschleistung besitzt und einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Wärmertauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt. In bekannter Weise besteht dieser Wärmeaustauscher aus parallel zueinander angeordneten Rohren, die in einem Gehäuse aufgenommen werden, wobei die Rohre nacheinander im Gegenstrom von dem flüssigen Medium durchflossen werden. Von der im Gehäuse vorgesehenen Einströmöffnung bis zu der im Gehäuse vorgesehenen Ausströmöffnung ist ein durchgängiger, nach außen fluiddichter Strömungskanal für das flüssige, zu kühlende Medium vorhanden. Dieser umfasst verschiedene Abschnitte. Ausgehend von der Einströmöffnung ist ein Einströmkanal bis zum ersten Rohr vorhanden. Das Medium durchfließt den zylindrischen Innenraum des ersten Rohres und fließt im zweiten Rohr im Gegenstrom zurück. Zwischen dem ersten und zweiten Rohr ist ein beide Rohrenden verbindender Verbindungskanal als Teil des Strömungskanals vorgesehen. Der Strömungskanal umfasst den Innenraum des zweiten Rohres, den Verbindungskanal zum dritten Rohr usw. bis zum letzten Rohr, das wiederum über einen Ausströmkanal mit der Ausströmöffnung verbunden ist.
Für eine besonders stabile Ausbildung eines solchen Wärmerauschers werden in dem Gehäuse für den Wärmetauscher Halteplatten für die Rohre vorgesehen. Eine solche Halteplatte wird jeweils im Endbereich der Rohre angeordnet, wobei die Halteplatten für die Enden der Rohre Öffnungen besitzen, so dass die Enden der Rohre zur Verbindung mit der Halteplatte die Öffnungen durchgreifen können oder die Enden der Rohre sind stirnseitig mit dem Rand der Öffnungen der Halteplatte verbunden.
In besonderer Weise sind die Enden der Rohre nicht durch Schlauch- oder Rohrverbindungen einzeln miteinander verbunden. In erfindungsgemäßer Weise sind die Rohre jeweils endseitig in den Öffnungen der Halteplatten gehalten, wobei im Bereich der Öffnung eine fluiddichte Verbindung zwischen den Rohren und der Halteplatte besteht. Die mit einer ersten Halteplatte verbundenen Enden der Rohre werden alle von einer ersten Verbindungsplatte und die mit weitere Halteplatte verbundenen gegenüberliegenden Enden der Rohre werden von einer weiterer zweiten Verbindungsplatten überdeckt. Beide Verbindungsplatten sind so ausgebildet, dass ihre Grundplatte zumindest bereichsweise an der jeweiligen Halteplatte anliegt. Des Weiteren besitzen die Verbindungsplatten Ausformungen, die nicht an der Halteplatte anliegen, sondern sich über der Halteplatte erheben, so dass im Bereich der Ausformungen jeweils ein Hohlraum mit der Halteplatte gebildet wird. Es ist jeweils eine Ausformung in einem Bereich von zwei Rohrenden vorgesehen und zwar jeweils dort, wo zwei Rohrenden zur Bildung des durchgängigen Strömungskanals miteinander verbunden werden sollen. Die Ausformungen einer Verbindungsplatte bilden also mit der anliegenden Halteplatte zusammen alle Verbindungskanäle auf einer Seite des Rohrbündels, d. h. mit einer Verbindungsplatte werden sämtliche Verbindungen der Einzelrohre auf der einen Seite erzielt und mit der anderen Verbindungsplatte sämtliche notwendige Verbindungen der Rohre auf der anderen Seite der Rohre. Verbindungsplatte und Halteplatte sind dabei fest und mediendicht miteinander verbunden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Verbindungsplatten aus einer ebenen Grundplatte, in die zur Bildung der Verbindungskanäle die Ausformungen in Form von Vertiefungen oder Erhebungen eingeformt sind. Diese Ausformungen können in einfachster Weise durch einen Prägevorgang erzielt werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Verbindungsplatte mit den entsprechenden Ausformungen zu gießen oder durch einen Tiefziehvorgang oder ein anderes Umformverfahren Ausformungen aus der ebenen Grundplatte heraus zu bilden. Eine ebene Grundplatte lässt sich leicht anliegend zur Halteplatte anordnen und durch eine Schweißverbindung kann eine feste, fluiddichte Verbindung zwischen der Halteplatte und der Verbindungsplatte erzielt werden. In besonders einfacher Ausgestaltung kann die Schweißverbindung randseitig vorgenommen werden.
Wird keine ebene Grundplatte verwendet, so muss sichergestellt werden, dass die Verbindungsplatte am Rande jeder Ausformung fluiddicht ist und sich kein Medienaustrittsspalt zwischen der Halteplatte und der Verbindungsplatte bilden kann.
Für das erste und letzte Rohr, das den durchgehenden Strömungskanal bildet und am vorderen Ende des Wärmetauschers über einen Einström- bzw. Ausströmkanal mit der Einström- oder Ausströmöffnung verbunden ist, wird in der am vorderen Ende des Wärmetauschers angeordneten Verbindungsplatte jeweils eine entsprechende Bohrung für die Enden der vorgenannten Rohre vorgesehen.
Bei den Rohren kann es sich um Einzelrohre aus Metall handeln, beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Edelstahl. Die Rohre sind bevorzugt identisch ausgebildet, d. h. besitzen eine gleiche Innen- wie auch Außengeometrie. Für besondere Anwendungszwecke ist es auch möglich, Rohre mit unterschiedlicher Innen- und/oder Außengeometrie im Wärmerauscher zu verwenden. Zur Erhöhung der Wärmeaustauschleistung können die Rohre eine vergrößerte innere oder äußere Wärmeaustauschoberfläche besitzen, indem die Rohre zumindest über einen wesentlichen Teil ihrer Länge Innenrippen oder Außenrippen aufweisen. Bevorzugt ist es, Rippen am äußeren Rohrmantel vorzusehen. Derartige Rippenrohre sind bekannt. Werden diese Rohre aus Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, hergestellt, lassen sich die Rippen durch einen Walzprozess in einfacher Weise einstückig mit dem Rohr herausbilden. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Rippen durch einen Knetprozess, einen Druckprozess oder über spanabhebende Verfahren zu erzeugen.
Bei einer besonderen Ausführungsform werden Bimetallrohre als Rohre für den Wärmetauscher verwendet. Das als Innenrohr oder Kernrohr verwendete Rohr kann dabei eine glatte oder strukturierte Innenoberfläche besitzen. Als Struktur sind beispielsweise Ausformungen der zylindrischen Innenrohrwandung, Rippen oder Stege, die von der Innenwandung des Rohrs abragen, möglich. Ein solches Kernrohr besteht in der Regel aus einem besonders korrosionsbeständigen Material, wie beispielsweise Edelstahl, da es ständig dem Medienfluss ausgesetzt ist. Das mit dem Kernrohr über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbundene Außenrohr besteht vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung.
Rohre aus einer Aluminiumlegierung besitzen eine gute Korrosionsbeständigkeit. Zusätzlich kann jedoch auch die Oberfläche solcher Rohre mit einer zusätzlichen korrosionsbeständigen Beschichtung versehen werden, wenn der Wärmetauscher besonderen Einflüssen, z. B. sauren oder basischen Fluiden, ausgesetzt ist. Bei der korrosionsbeständigen Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine Lack- oder eine siliziumhaltige Sol-Gel-Beschichtung handeln.
Je nach der gewünschten Wärmeaustauschleistung wird die Anzahl und Art der Rohre für den Wärmetauscher ausgewählt. Ein solcher Wärmetauscher kann als separate, externe Einheit an einen Kühlkreislauf eines Personalcomputers angeschlossen werden oder es kann eine solche Baueinheit für den Einbau in einen PC vorgesehen werden. Das erwärmte Kühlwasser des Personalcomputers durchströmt den Wärmertauscher und wird in diesem in einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft abgekühlt. Zur Erhöhung der Wärmeaustauschleistung können an dem Wärmetauscher ein oder mehrere Lüfter vorgesehen sein, die im Kreuzstrom, d. h. quer zur Strömungsrichtung der Rohre, Luft ansaugen oder ausblasen. Die Lüfter können dabei auf beiden Seiten des Gehäuses vorgesehen sein oder nur auf einer Seite. Werden Lüfter nur an einer Seite vorgesehen, so wird man diese in vorteilhafter Weise an der Seite des Gehäuses vorsehen, an der die Rohre verlaufen, die das Ende des Strömungskanals bilden, d. h. in denen das flüssige Medium bereits weitgehend abgekühlt ist.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist einfach herstellbar. Die Enden der Rohre müssen nicht in aufwendiger Weise einzeln durch Schlauch- oder Rohrverbindungen miteinander verbunden werden, sondern alle Verbindungskanäle auf einer Seite des Wärmetauschers werden durch die Festlegung einer Verbindungsplatte an einer Halteplatte gebildet und alle Verbindungskanäle auf der anderen Seite des Wärmetauschers werden durch die Festlegung einer weiteren Verbindungsplatte an der gegenüberliegenden Halteplatte gebildet.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen in der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Wärmetauschers,
2 die Vorderansicht der Halteplatte gemäß 1,
3 die Vorderansicht der einen Verbindungsplatte gemäß 1
4 die Vorderansicht der anderen Verbindungsplatte gemäß 1,
5a die Vorderansicht einer vorderen Verbindungsplatte und
5b die Vorderansicht einer hinteren Verbindungsplatte.
Der in 1 dargestellte Wärmeaustauscher 10 besteht aus einem Gehäuse 11, in dem mehrere, in diesem Fall zwanzig Rohre 30 parallel zueinander in drei Reihen angeordnet sind. Dies ist besser aus den Schnittzeichnungen, den 2 bis 4, zu ersehen. In der 1 ist nur die erste Reihe mit sieben übereinander angeordneten Rohren 30 ersichtlich. Die Rohre 30', 30, 30'' werden nacheinander im Gegenstrom von dem flüssigen Medium durchflossen werden. Von der im Gehäuse 11 vorgesehenen Einströmöffnung 21 bis zu der im Gehäuse 11 vorgesehenen Ausströmöffnung 26 ist ein durchgängiger, nach außen fluiddichter Strömungskanal 20 für das flüssige, zu kühlende Medium vorhanden. Die Einströmöffnung 21 und die Ausströmöffnung 26 sind in diesem Beispiel stirnseitig angeordnet und jeweils mit einem Anschluss 19 versehen, um einen Anschluss an einen internen Kühlkreislauf eines Personalcomputers oder an einen Kühlkreislauf einer anderen Vorrichtung mit zu kühlenden elektronischen oder sonstigen Bauteilen zu ermöglichen. Der Wärmetauscher lässt sich auch in vorteilhafter Weise an ein Aquarium anschließen, damit die Temperatur des Wasser im Aquariums nicht über einen gewünschten Wert ansteigt.
In der 1 sind die verschiedenen Abschnitte des Strömungskanals 20 des Wärmetauschers 10 angedeutet. Ausgehend von der Einströmöffnung 21 ist ein Einströmkanal 22 bis zum ersten Rohr 30' vorhanden. Das Medium durchfließt den zylindrischen Innenraum des ersten Rohres in Pfeilrichtung und fließt im zweiten Rohr 30 im Gegenstrom zurück. Zwischen dem ersten Rohr 30' und dem zweiten Rohr 30 ist ein beide Rohrenden 38 verbindender Verbindungskanal 24 als Teil des Strömungskanals 20 vorgesehen. Der Strömungskanal 20 umfasst den Innenraum des zweiten Rohres 30, den Verbindungskanal 23 zum dritten Rohr 30 usw. bis zum letzten Rohr 30'', welches in der hinteren, in 1 nicht sichtbaren Reihe ganz oben angeordnet ist. Dieses zuletzt von dem flüssigen Medium durchströmte Rohr 30'' ist wiederum über einen Ausströmkanal 25 mit der Ausströmöffnung 26 verbunden. Das ursprünglich warme fluide Medium verlässt die Ausströmöffnung 26 abgekühlt, da ein Wärmeaustausch zwischen dem Medium und den gut wärmeleitenden Rohren 30', 30, 30'' stattgefunden hat, die wiederum ihre Wärme an die Umgebungsluft abgeben.
Bei dem Wärmetauscher 10 gemäß 1 sind Rippenrohre eingesetzt, bei dem die Rippen 33 einstückig mit dem Rohrmantel 34 der Rohre 30, 30', 30'' ausgebildet sind. Die Rippen 33 sind ausschließlich in einem mittleren Bereich der Längsausdehnung der Rohre 30, 30', 30'' vorgesehen. Die Endbereiche 31, 32 der Rohre 30, 30', 30'' besitzen keine Rippen, um den Anschluss bzw. Verbindung der Rohrenden 37, 38 mit den Halteplatte 50, 51 zu erleichtern. Die Rohre 30, 30', 30'' im Beispiel von 1 sind auch Bimetallrohre. Ein vergrößerter Ausschnitt von 2 zeigt eine Öffnung 52 in der Halteplatte 51. Der Rand der Öffnung 52 liegt unmittelbar am Rohrmantel 34 des Außenrohres 36 ist. Dieses Außenrohr 36 ist mit einem Kernrohr 35 fest verbunden. Der zylindrische Innenraum des aus Bimetall bestehenden Rohres 30 ist Teil des Strömungskanals 20. Die Rohre 30, 30', 30'' besitzen ein Kernrohr aus Edelstahl, d. h. dieses Kernrohr besitzt eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Fluiden Medien, die den Wärmetauscher durchströmen. Das Außenrohr besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Aluminiumlegierung, nämlich aus einer AlMgSi0.5-Legierung, welche gute Umformeigenschaften besitzt, was zur Herstellung des Rippenrohr vorteilhaft ist. Das Kernrohr und das Rippenrohr sind durch Kaltverschweißung fest miteinander zum Rohr 30', 30, 30'' verbunden. Die Rohre 30', 30, 30'' können auch nur aus einem Werkstoff bestehen, in der Regel aus Metall, da dieses gut wärmeleitend ist. Bevorzugt sind Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen oder Edelstahl, da diese Werkstoffe eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit besitzen. In besonderen Anwendungsfällen sind auch zusätzliche Korrosionsschutzschichten möglich, wenn diese den Wärmeaustausch nicht beeinträchtigen.
Die Rohre 30', 30, 30'' sind stabil in dem Gehäuse 11 des Wärmetauscher 10 gehalten. Dafür sind an den Enden 37, 38 der Rohre 30', 30, 30'' Halteplatten 50, 51 für die Rohre 30', 30, 30'' vorgesehen, wobei die Halteplatten 50, 51 für die Enden 37, 38 der Rohre 30', 30, 30'' Öffnungen 52 besitzen. In diesem Beispiel durchgreifen die Enden 37 der Rohre 30', 30'' die Öffnungen 52 zur Verbindung mit dem Einströmkanal 22 bzw. dem Ausströmkanal 25. Alle anderen Enden 37, 38 der Rohre 30', 30, 30'' sind stirnseitig mit dem Rand der Öffnungen 52 der Halteplatte 50, 51 verbunden, d. h. die hinteren Enden 38 der Rohre 30, 30', 30'' münden in die Halteplatte 51, wie der 2 zu entnehmen ist. Beabstandet zu den Austrittsöffnungen der Enden 38 der Rohre 30, 30', 30'' ist eine Verbindungsplatte 40 angeordnet. Diese Verbindungsplatte 40 ist mit der Halteplatte 51 fest und mediendicht verbunden, in diesem Beispiel durch eine randseitige Verschweißung. Des Weiteren sind die stirnseitigen Enden 38 der Rohre 30, 30', 30'' mit der Öffnung 52 der Halteplatte 51 mediendicht verbunden, beispielsweise laserverschweißt. Der 2 ist des Weiteren zu entnehmen, dass die Halteplatte 51 in vorteilhafter Weise Einsteckschlitze 53 und abgebogene Flansche 54 für die Verbindung mit dem Gehäuse 11 besitzt.
Die Halteplatte 50 am vorderen Ende des Wärmetauschers 10 ist in gleicher Weise ausgebildet und mit dem Gehäuse 11 verbunden. Durch die Öffnungen 52 der Halteplatte 50 ragen die vorderen Enden 37 der Rohre 30, 30', 30'', die von einer Verbindungsplatte 41 abgedeckt werden.
Die Verbindungsplatten 40, 41 sind in besonderer Weise ausgebildet. Die 3 zeigt die hintere Verbindungsplatte 40 und die 4 zeigt die vordere Verbindungsplatte 41. Beide besitzen eine ebene Grundplatte 42, 43, aus der durch einen Prägevorgang Ausformungen 44, 44' als Erhebungen herausgeformt sind. Die Höhe dieser Ausformungen 44, 44' ist dabei so groß, dass ein Verbindungskanal 23, 24 zwischen zwei Rohren 30 entsteht, ohne dass es im Bereich des Verbindungskanals 23, 24 zu einer Verringerung des Strömungsquerschnitts kommt. Eine solche Querschnittsverringerung erhöht den Berstdruck, was die Verbindungen zwischen den Verbindungsplatten 41, 40 und den Halteplatte 50, 51 unnötig belastet. Die Länge der Ausformungen 44, 44' entspricht mindestens dem Abstand zweier Rohre 30, wie den 3 und 4 zu entnehmen ist, wo die Rohre 30, 30', 30'' durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Die Ausformung 44 erstreckt sich in gerader Ausrichtung zwischen zwei Enden 37, 38 der Rohre 30, 30', 30''. Die Ausformung 44' dagegen erstreckt sich bogenförmig zwischen zwei Enden 37, 38 der Rohre 30.
Wie aus der 1 ersichtlich, enden die Enden 37, 38 der Rohre 30, 30', 30'' in der Halteplatte 50, 51. Es ist auch möglich, dass die Enden 37, 38 der Rohre 30, 30', 30'' oder nur die Enden der Kernrohre die Öffnungen 52 der Halteplatten 50, 51 durchgreifen und bis in den durch die Ausformungen 44, 44' gebildeten Verbindungskanal 23, 24 ragen. In diesem Fall ist eine mediendichte Verbindung zwischen dem Rohrmantel 34 der Rohre 30, 30', 30'' im Bereich der Öffnung 52 vorzusehen und die Höhe der Ausformung entsprechend an die herausragenden Endes 37, 38 der Rohre 30, 30', 30'' anzupassen.
In den 3 und 4 sind die Rohre 30, 30', 30'' angedeutet. Es wird deutlich, dass der Wärmetauscher 10 mehrere übereinander angeordnete Rohre 30 besitzt, nämlich in der Außenreihe jeweils sieben und dazwischen in einer mittleren Reihe sechs übereinander angeordnete und parallel zueinander verlaufende Rohre 30. In den Außenreihen ist ganz oben das erste Rohr 30' des Strömungskanals 20 und das letzte Rohr 30'' des Strömungskanals 20 angeordnet. Das erste Rohr 30' und das letzte Rohr 30'' des Strömungskanals 20 wird von der Verbindungsplatte 41 nicht abgedeckt. Für die Enden 37 dieser Rohre 30', 30'' ist in der Verbindungsplatte 41, siehe 4, eine Bohrung 45, 46 vorgesehen, um das Ende 37 des Rohres 30' mit dem Einströmkanal 22 zu verbinden, der an der Einströmöffnung 21 beginnt und dort über einen Anschluss 19 mit warmen fluiden, insbesondere flüssigen Medium versorgt wird. Das Ende 37 des letzten Rohres 30'' des Strömungskanals 20 ist wiederum mit dem Ausströmkanal 25 verbunden, der in der Ausströmöffnung 26 endet. Diese Ausströmöffnung 26 besitzt ebenfalls einen Anschluss 19 zur Verbindung beispielsweise mit einem Kühlkreislauf, um das abgekühlte Medium in die zu kühlende Vorrichtung abzugeben.
Es können selbstverständlich auch kleinere Wärmertauscher 10 mit weniger Reihen oder mit weniger übereinander angeordneten Rohren vorgesehen werden. 5a und 5b zeigt ein Beispiel für einen größeren Wärmetauscher mit fünf Reihen übereinander angeordneter Rohre 30, für die entsprechende Ausformungen 44 in der Grundplatte 42, 43 der Verbindungsplatten 40', 41' angeordnet sind. Bei 5b handelt es sich um die vordere Verbindungsplatte 41'. Es sind die Bohrungen 45, 46 für die Enden 37 der Rohre 30' bzw. 30'' ersichtlich.
Die Rohre 30, 30', 30'' sind, wie in 1 dargestellt, in einem Gehäuse 11 untergebracht, welches einen Deckel 12 und einen Boden 13 umfasst. Deckel 12 und Boden 13 sind links mit einem Kopfdeckel 14 sowie rechts mit einem Kopfdeckel 15 verbunden. Der Deckel 12 und der Boden 13 besitzen seitlich nach unten bzw. seitlich nach oben abgebogene Flasche 17, die im Wesentlichen die Seitenflächen des Wärmetauschers freilassen, so dass Luft quer zu den Rohren 30, 30', 30'' durch den Wärmetauscher 10 im Kreuzstrom durchströmen kann. Zur Erhöhung des quer zu den Rohren 30, 30', 30'' durchströmenden Luftstroms können an diesen Flanschen 17 mehrere, in diesem Beispiel bis zu drei Lüfter, auf jeder Seite befestigt werden. Zur Befestigung der Lüfter sind in den Flanschen 17 Gewindehülsen 16 eingelassen. Aus der Anordnung dieser Gewindehülsen 16 ist ersichtlich, dass zwei verschiedene Größen von Lüftern mit diesem Wärmertauscher 10 verbunden werden können. Die Flansche 17 mit den Gewindehülsen 16 sind beidseitig vorgesehen, so dass auf der einen Seite, beispielsweise der Frontseite, ein bis drei Lüfter angeordnet werden können, welche die Luft durch den Wärmertauscher 10 blasen. Auf der gegenüberliegenden Seite können ein bis drei Lüfter befestigt werden, welche die Luft, die durch den Wärmertauscher 10 tritt, ansaugen. Die Lüfter sind in der Zeichnung aufgrund der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Die Kopfdeckel 14, 15 des Gehäuses stellen die Begrenzung des Wärmetauschers 10 dar. Diese Kopfdeckel 14, 15 sind kastenartig geformt, wobei der Boden dieses Kastens die äußere Begrenzungsfläche des Wärmetauschers 10 ist und dessen schmale Seitenflächen mit dem Deckel 12 bzw. dem Boden 13 verbunden sind. Die offene Seite des kastenförmigen Kopfdeckels 15, 14 ist durch die Halteplatte 50, 51 verschlossen. Der Innenraum des kastenförmigen Kopfdeckels 15, 14 bietet Raum für die Verbindungskanäle 23, 24 der Enden 37, 38 der Rohre 30, 30', 30''. Der Kopfdeckel 15 besitzt mindestens zwei Bohrungen für die Einströmöffnung 21 und die Ausströmöffnung 26. Es ist zum variablen Einsatz des Wärmetauschers 10 auch möglich diese Öffnungen 21, 26 an der Frontseite oder der Rückseite des Kopfdeckels 15 vorzusehen oder es werden an mehreren Seiten Bohrungen vorgesehen, wobei zwei Bohrungen als Einströmöffnung 21 und als Ausströmöffnung 26 dienen und mit entsprechenden Anschlüssen 19 versehen sind und die weiteren Bohrungen auf den anderen Seiten des Kopfdeckels 15 mit Blindstopfen verschlossen werden. Die Teile des Gehäuses 11 sind in diesem Beispiel Blechteile aus einer AlMg3-Legierung.
Der besondere Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass bei einer Vielzahl von Rohren 30, 30', 30'' im Wärmetauscher 10, die eine Vielzahl von endseitigen Verbindungen benötigen, um einen durchgehenden Strömungskanal 20 zu bilden, diese Verbindungen nicht einzeln montiert werden müssen, wie dies bei den bekannten Schlauch- oder Rohrverbindungen der Fall ist. Die Vielzahl von Verbindungen zwischen jeweils zwei Rohren 30 wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsplatte 41 am vorderen Ende 37 der Rohre 30 und durch eine weitere Verbindungsplatte 40 am hinteren Ende 38 der Rohre 30 erzielt wird. Dies vereinfacht die Herstellung der Wärmetauscher 10 wesentlich, ohne dass die Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers 10 beeinträchtigt wird.

10: Radiator
11: Gehäuse
12: Deckel
13: Boden
14: Kopfdeckel
15: Kopfdeckel
16: Gewindehülse
17: Verschluss
19: Anschluss
20: Strömungskanal
21: Einströmöffnung
22: Einströmkanal
23, 24: Verbindungskanal
25: Ausströmkanal
26: Ausströmöffnung
30, 30', 30'': Rohr
31: Endbereich
32: Endbereich
33: Rippen
34: Rohrmantel
35: Kernrohr
36: Außenrohr
37: vorderes Ende
38: hinteres Ende
40, 40': Verbindungsplatte
41, 41': Verbindungsplatte
42: Grundplatte
43: Grundplatte
44, 44': Ausformung
45: Bohrung
46: Bohrung
50: Halteplatte
51: Halteplatte
52: Öffnung
53: Einsteckschlitz
54: Flansch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004002375 B4 [0003]

Claims

Wärmetauscher, insbesondere für Personalcomputer oder für Aquarien, aufgebaut aus einem Gehäuse (11) mit einem Strömungskanal (20) für ein flüssiges Medium zwischen einer Einströmöffnung (21) und einer Ausströmöffnung (26), wobei im Gehäuse (11) mehrere Rohre (30, 30', 30'') aufgenommen sind, wobei ein erstes Rohr (30') durch einen Einströmkanal (22) mit der Einströmöffnung (21) sowie ein weiteres Rohr (30'') durch einen Ausströmkanal (25) mit der Ausströmöffnung (26) verbunden ist, wobei die Rohre (30, 30', 30'') parallel zueinander angeordnet und an einem Ende (37) mittels einer Halteplatte (50) sowie an einem anderen Ende (38) mittels einer weiteren Halteplatte (51) gehalten sind, wobei die Rohre (30', 30, 30'') zur Bildung des Strömungskanals (20) nacheinander im Gegenstrom vom flüssigen Medium durchflossen werden und endseitig über jeweils einen Verbindungskanal (23, 24) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rohre (30) an ihrem einen Ende (37) in von einer ersten Verbindungsplatte (41) gebildete Hohlräume münden und alle Rohre (30', 30, 30'') an ihrem gegenüberliegenden Ende (38) in von einer weiteren zweiten Verbindungsplatte (40) gebildete Hohlräume münden, wobei die Verbindungsplatte (40) zusammen mit der Halteplatte (51) die Verbindungskanäle (24) der Rohre (30', 30, 30'') und die Verbindungsplatte (41) zusammen mit der Halteplatte (50) die Verbindungskanäle (23) der Rohre (30) bildet.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatten (40, 41) aus einer ebenen Grundplatte (42, 43) bestehen, in welche zur Bildung der Verbindungskanäle (23, 24) Ausformungen (44, 44') in Form von Vertiefungen oder Erhebungen eingeformt sind, vorzugsweise eingeprägt sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatten (42, 43) der Verbindungsplatten (40, 41) an den Halteplatten (50, 51) anliegen und fest mit diesen verbunden sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Grundplatte (43) der Verbindungsplatte (41) zwei Bohrungen (45, 46) für die Enden (37) der Rohre (30', 30'') eingebracht sind, wobei die Enden (37) der Rohre (30', 30'') die Bohrungen (45, 46) durchgreifen und eine Verbindung des Rohrs (30') mit dem Einströmkanal (22) und des Rohrs (30'') mit dem Ausströmkanal (25) ermöglichen.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rohre (30', 30, 30'') identisch ausgebildet sind, nämlich eine gleiche Innen- und Außengeometrie aufweisen.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rohre (30', 30, 30'') über wenigstens einen Teil ihrer Länge mit Rippen (33) versehen sind, wobei die Rippen (33) vorzugsweise einstückig mit dem Rohrmantel (34) ausgebildet sind.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (30', 30, 30'') als Bimetallrohre ausgebildet sind, bestehend aus einem Kernrohr (35) und einem Außenrohr (36), wobei das Kernrohr (35) vorzugsweise aus Edelstahl und das Außenrohr (36) vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernrohr (35) eine glatte oder strukturierte Innenoberfläche besitzt.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (36) mit dem Kernrohr (35) über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung fest verbunden ist.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rohre (30', 30, 30'') durch eine Beschichtung vor Korrosion geschützt sind.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rohre (30', 30, 30'') mit ihren Enden (37, 38) Öffnungen (52) in den Halteplatten (50, 51) durchgreifen und eine feste, fluiddichte Verbindung zwischen den Halteplatten (50, 51) und den Endbereichen (31, 32) der Rohre (30, 30', 30'') bestehen.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rohre (30', 30, 30'') mit ihren Enden (38) in Öffnungen (52) der Halteplatten (51) münden und alle Rohre (30) mit ihren Enden (37) in Öffnungen (52) der Halteplatten (50) münden, wobei die Rohre (30', 30, 30'') jeweils stirnseitig mit dem Rand der Öffnung (52) eine feste, fluiddichte Verbindung besitzen.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatten (42, 43) der Verbindungsplatten (40, 41) randseitig mit den Halteplatten (50, 51) verschweißt sind.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) Mittel zur Verbindung mit einem oder mehreren Lüftern besitzt.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) mit Anschlüssen für das flüssige Medium versehen ist, so dass der Radiator (10) als externe Einheit an einen Kühlwasserkreislauf einer zu kühlenden Vorrichtung, wie beispielsweise eines Personalcomputer oder eines Aquariums, anschließbar ist.