DE9206997U1 - Wärmeübertrager - Google Patents

Description

Wilhelm Bader
Buchenstraße 48
W 7913 Senden

7900 Ulm, 27.03.92 Akte G/8432 pd/sr

Wärmeübertrager.

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für Schaltschränke, bestehend aus einem in einem Wärmeübertragergehäuse angeordneten, zwei gegenseitig abgedichtete Strömungskanäle aufweisenden Wärmeübertragerregister, das von im wesentlichen paketartig angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Wärmeleitblechen gebildet ist, zwischen denen jeweils ein Distanzstück angeordnet ist, wobei die Distanzstücke leistenförmige Gestalt besitzen, sich im wesentlichen parallel zu einer der Längsseiten der Wärmeleitbleche über deren gesamte Länge erstrecken, und gemeinsam eine die beiden Strömungskanäle gegeneinander 0 abgrenzende Trennwand bilden.

Derartige Wärmeübertrager kommen insbesondere in Schaltschränken mit elektrischen oder elektronischen Baugruppen zum Einsatz, die einerseits so viel Wärme erzeugen, daß sie über eine Luftströmung gekühlt werden müssen, andererseits aber empfindlich gegenüber einer Verschmutzung durch in der Luft stets vorhandene Staubpartikel oder dergl. sind. Wärmeübertrager erlauben die Kühlung solcher Baugruppen in Schaltschränken ohne die Gefahr einer Verschmutzung, indem ein innerhalb des Schaltschrankes und des Wärmeübertragers in sich geschlossenes Luftströmungssystem die Wärme von den Bauteilen abführt und im Wärmeübertrager an ein zweites, mit der Außenluft in Verbindung stehendes offenes Luftströmungssystem abgibt.

Obwohl die Luftkanäle des offenen äußeren Strömungssystems üblicherweise glatte Oberflächen aufweisen, läßt es sich nicht verhindern, daß sich in ihnen, insbes. bei öl- oder fetthaltiger Luft, Schmutzablagerungen bilden. Da diese Oberflächenverschmutzung die thermische Ankopplung der Luftströmungen an die Oberfläche der Wärmeleitbleche behindert, muß das Wärmeübertragerregister regelmäßig gereinigt werden. Bei den bekannten Wärmeübertragern, bei denen das Distanzstück aus einem losen oder bereits fest 5 am Wärmeleitblech angeschlossenen, zwischen zwei Wärmeleitblechen angeordneten Rechteckprofil besteht, ist die Demontage zur Reinigung und gegebenenfalls zum Austausch einzelner Wärmeleitbleche des Registers und insbesondere der anschließende Zusammenbau schwierig und zeitaufwendig, da das Register wechselweise aus den Wärmeleitblechen und den Rechteckprofilen zusammengesetzt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Zerlegen und erneute Zusammensetzen des Wärmeübertragerregisters schnell und einfach durchführbar ist, so daß die beiden Luftkanäle mühelos gereinigt werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Distanzstück von zwei L-förmigen Profilleisten gebildet ist, deren jeweils erste Schenkel rechtwinklig an dem Wärmeleitblech angeschlossen und deren jeweils zweite Schenkel zueinander weisend ausgerichtet und an ihren freien Enden über eine im wesentlichen U-förmige Führungsleiste miteinander verbunden sind, wobei die beiden L-förmigen Profilleisten zwischen sich eine Aufnahme für die Führungsleiste des jeweils benachbarten Wärmeleitblechs bilden.

Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht im 0 wesentlichen darin, daß das Distanzstück mit dem Wärmeleitblech eine Einheit bildet, wodurch die zusammengesteckten Wärmeleitbleche des Wärmeübertragerregisters einfach auseinandergezogen werden können und so frei zugänglich sind, so daß ihre Reinigung 5 oder aber ihr Austausch problemlos möglich ist. Der anschließende Wiederzusammenbau wird durch die selbsttätige Justierung der Wärmeleitbleche mit Hife der Distanzstücke wesentlich erleichtert. Die jeweils zweiten Schenkel sitzen dabei dem Randbereich auf, an dem die 0 Profilleisten an dem Wärmeleitblech angeschlossen sind.

Die die Strömungskanäle gegeneinander abdichtende Trennwand besteht somit aus zwei Einzelwänden, die im wesentlichen von den ersten Schenkeln der L-förmigen

Profilleisten gebildet sind.

Um eine einwandfreie Abdichtung der Strömungskanäle zu gewährleisten, muß der erste Schenkel der L-förmigen Profilleiste, der den gegenseitigen Abstand der Wärmeleitbleche bestimmt, größer oder gleich dem Schenkel der U-förmigen Führungsleiste sein. Damit die Führungsleisten beim Zusammenbau des Wärmeübertragerregisters möglichst einfach in die Distanzstücke eingesteckt werden können, sollten die Schenkel der Führungsleiste möglichst groß sein. Zweckmäßigerweise ist daher die Breite des ersten Schenkels der L-förmigen Profilleiste gleich der Breite des Schenkels der Führungsleiste.

In einer ersten zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Schenkel der Führungsleiste zueinander parallel. Dabei ist es weiter von Vorteil, wenn die effektive Breite des zweiten Schenkels der L-förmigen Profilleiste gleich der Materialdicke der Profilleiste ist. Hierdurch wird der Zusammenbau des Wärmeübertragerregisters wesentlich erleichtert, da jede Führungsleiste formschlüssig in die benachbarten L-förmigen Profilleisten greift. Dadurch werden die 5 Wärmeleitbleche selbsttätig richtig ausgerichtet. Dabei liegen der Schenkel der Führungsleiste und der erste Schenkel der L-förmigen Profilleiste über ihre gesamte Breite flächig aneinander an, was eine besonders gute gegenseitige Abdichtung der beiden Strömungskanäle bewirkt.

In einer weiteren, zweckmäßigen Ausführungsform weist die Führungsleiste eine trapezförmige Querschnittsgestalt auf, wobei die Schenkel vom Profilrücken aus divergieren. Um die Distanzstücke beim Zusammenbau des Wärmeübertragerregisters möglichst einfach ineinanderstecken zu können, sollte der Schenkel der Führungsleiste wieder möglichst groß sein. Dies wird zugleich mit einer Verbesserung der gegenseitigen Abdichtung der beiden Strömungskanäle dadurch erreicht, daß die Breite des Schenkels der Führungsleiste größer als die Breite des ersten Schenkels der L-förmigen Profilleiste ist. Durch den sich zum Profilrücken hin verjüngenden lichten Querschnitt der Führungsleiste kann diese erheblich leichter in das Distanzstück des benachbarten Wärmeleitblechs eingeschoben werden. Die korrekte Ausrichtung der Wärmeleitbleche erfolgt selbsttätig beim vollständigen Zusammenfügen der Wärmeleitbleche. Nach dem Zusammenbau sind die Führungsleisten jedenfalls in Teilbereichen ihrer Schenkel 0 formschlüssig ineinandergefügt, wobei Teile benachbarter Schenkel der Führungsleiste flächig aneinanderliegen und dadurch eine sehr gute Abdichtung der beiden Strömungskanäle gewährleisten.

Grundsätzlich können die Wärmeleitbleche ohne gegenseitige Verbindung in das Wärmeübertragergehäuse eingesetzt werden-. Zweckmäßigerweise sind aber in dem Profilrücken der Führungsleiste eine oder mehrere Bohrungen für die Wärmeleitbleche mit den Distanzstücken zum Wärmeübertragerregister miteinander verbindende Schrauben vorgesehen. Dadurch ist es möglich das ganze Wärmeübertragerregister mit allen Wärmeleitblechen gleichzeitig aus dem Wärmeübertragergehäuse

herauszunehmen. Damit beim Ausführungsbeispiel mit trapezförmigem Querschnitt der Führungsleiste die Bohrung für die Schraube ausschließlich im Profilrücken der Führungsleiste liegt, muß dieser entsprechend groß gewählt werden. Dadurch wird die Breite der zum Profilrücken divergierenden Schenkel der Führungsleiste begrenzt.

Ein eventuelles Aufspreizen der an die Distanzstücke angeschlossenen Wärmeleitbleche beim Anziehen der das Wärmeübertragerregister zusammenhaltenden Schrauben insbesondere bei trapezförmiger Gestalt der Distanzleiste - kann dadurch vermieden werden, daß die zu den Profilleisten parallel verlaufenden Längsseiten der Wärmeleitbleche eine hierzu rechtwinklig angeordnete Distanzleiste tragen, deren Breite gleich der des ersten Schenkels der L-förmigen Profilleiste ist.

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 den Wärmeübertrager mit Wärmeübertragerregister in einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B nach Fig. 1, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 das Wärmeübertragerregister in einer ersten

Ausführungsform in Draufsicht, wobei die Wärmeleitbleche im Mittelbereich nicht dargestellt sind,

Fig. 4 das Warmeubertragerregister in einer zweiten Ausführungsform, dargestellt wie in Fig. 3.

Fig. 5 den Wärmeübertrager mit Wärmeübertragerregister in einer zweiten Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-B nach Fig. in perspektivischer Darstellung.

Der in der Zeichnung dargestellte Wärmeübertrager 1 besteht außen aus einem zweigeteilten Wärmeübertragergehäuse 2, sowie einem darin eingesetzten, von einzelnen Wärmeleitblechen 3 gebildeten Wärmeübertragerregister 4, die gemeinsam zwei gegenseitig abgedichtete Strömungskanäle 5, 6 bilden. Jeder der beiden Strömungskanäle 5, 6 weist eine Gebläsekammer 7, 8 mit einem darin angeordneten Radialgebläse 9, 10 auf. Solche Wärmeübertrager 1 kommen insbesondere an Schaltschränken mit elektrischen oder elektronischen 0 Bauteilen zum Einsatz, die einerseits so viel Wärme abgeben, daß sie durch die künstlich erzeugte Luftströmung gekühlt werden müssen, andererseits aber empfindlich gegenüber einer Verschmutzung durch in der Luft stets vorhandene Staubpartikel oder dergl. sind. Das 5 Wärmeübertragergehäuse 2 steht mit dem Innenraum des Schaltschranks über eine Lufteinlaßöffnung 11 und eine Luftaustrittsöffnung 12 des inneren Luftströmungssystems 19 in Verbindung. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, tritt die durch die Bauteile erwärmte, 0 von dem einen Radialgebläse 9 angesaugte Luft aus dem Schaltschrank durch die Lufteinlaßöffnung 11 in die Gebläsekammer 7 ein und gelangt von dort in den inneren Strömungskanal 5 des Wärmeübertragerregisters 4. Nach

Abgabe der aufgenommenen Wärme an die Wärmeleitbleche 3 tritt die abgekühlte Luft durch die Luftaustrittsöffnung 12 wieder in den Schaltschrank ein. Die von den Wärmeleitblechen 3 aufgenommene Wärme wird innerhalb des Wärmeübertragerregisters 4 an ein äußeres, mit der Außenluft in Verbindung stehendes Luftströmungssystem 18 übergeben. Bei diesem tritt die von dem anderen der beiden Radialgebläse 10 angesaugte Luft aus dem Außenraum durch die Lufteinlaßöffnung 13 in die andere Gebläsekammer 8 ein. Von dort strömt sie in den äußeren Strömungskanal 6 des Wärmeübertragerregisters und durch die Luftaustrittsöffnung 14 wieder in den Außenraum zurück. Innerhalb des von den parallel zueinander ausgerichteten Wärmeleitblechen 3 gebildeten Wärmeübertragerregisters 4, sind die Luftströmungen der beiden Strömungskanäle 5, 6 entgegengesetzt gerichtet. Die Strömungskanäle 5, 6 sind durch eine Trennwand 15 gegeneinander abgegrenzt, die von leistenförmig gestalteten, jeweils zwischen den Wärmeleitblechen 3 0 angeordneten Distanzstücken 16 gebildet ist, die sich im wesentlichen parallel zu einer der Längsseiten 17 der Wärmeleitbleche 3 über deren gesamte Länge erstrecken.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Wärmeübertragerregister 4 in 5 zwei bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. Die sich beidseitig an die Distanzstücke 16 anschließenden Wärmeleitbleche 3 bilden zwischen sich den inneren und den äußeren Strömungskanal 5, 6. Die Wärmeleitbleche 3 des inneren Strömungskanals 5 nehmen die Wärme der Luft des inneren Luftströmungssystems 19 auf und leiten sie über die Distanzstücke 16 an die Wärmeleitbleche 3 des äußeren Strömungskanals 6, wo sie an die Luft des äußeren Luftströmungssystems 18 abgegeben wird. Die

Distanzstücke 16 werden jeweils von zwei L-förmigen Profilleisten 20 gebildet, deren jeweils erste Schenkel rechtwinklig an dem Wärmeleitblech 3 angeschlossen sind. Die jeweils zweiten Schenkel 22 der L-förmigen Profilleiste 20 sind zueinander ausgerichtet und an ihren freien Enden über eine im wesentlichen U-förmige Führungsleiste 23 miteinander verbunden. Die beiden L-förmigen Profilleisten 20 bilden zwischen sich eine Aufnahme für die Führungsleiste 23 des jeweils benachbarten Wärmeleitblechs 3. Die Distanzstücke 16 mit den ihnen angeschlossenen Wärmeleitblechen 3 können dadurch einfach in eineinander gesteckt werden, wobei sich die Wärmeleitbleche 3 dabei selbsttätig justieren. Die jeweils zweiten Schenkel 22 sitzen dabei dem Randbereich auf, an dem die Profilleisten 20 an dem Wärmeleitblech 3 angeschlossen sind. Die die Strömungskanäle 5, 6 gegeneinander abdichtende Trennwand 15 besteht somit aus zwei Einzelwänden 24, 25, die im wesentlichen von den ersten Schenkeln 21 der L-förmigen Profilleisten 20 0 gebildet sind.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Wärmeübertragerregisters 4 ist die Breite der ersten Schenkel 21 der L-förmigen Profilleiste 20 gleich der Breite der Schenkel 26 der Führungsleiste 23, die zueinander parallel verlaufen. Ferner ist die effektive Breite des zweiten Schenkels 22 der L-förmigen Profilleiste 2 0 gleich der Materialdicke der Profilleiste 20. Jede Führungsleiste 23 sitzt 0 formschlüssig in der benachbarten L-förmigen Profilleiste 20. Die Schenkel 2 6 der Führungsleiste 2 3 und der ersten Schenkel 21 der L-förmigen Profilleiste 20 liegen über ihre gesamte Breite flächig aneinander an.

Dadurch werden der innere und der äußere Strömungskanal 5, 6 besonders gut gegeneinander abgedichtet.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besitzt die Führungsleiste 23 eine trapezförmige Querschnittsgestalt, wobei die Schenkel 26 vom Profilrücken 27 aus divergieren. Die Breite des Schenkels 26 der Führungsleiste 23 ist größer als die Breite des ersten Schenkels 21 der L-förmigen Profilleiste 20. Die Führungsleisten 23 sind in Teilbereichen formschlüssig ineinandergefügt. Dabei liegen Teile benachbarter Schenkel 2 6 der Führungsleiste 23 flächig aneinander an, wodurch eine sehr gute Abdichtung der beiden Strömungskanäle 5, 6 gegeneinander erreicht wird.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Wärmeübertrager 1 sind in den Profilrücken 27 der Führungsleisten 23 eine oder mehrere Bohrungen 28 für 0 Schrauben 29 vorgesehen, durch die die einzelnen Wärmeleitbleche 3 zusätzlich zusammengehalten werden. Dadurch ist es möglich das Wärmeübertragerregister 4 im ganzen aus dem Wärmeübertragergehäuse 2 herauszunehmen, ohne daß sich hierbei die Wärmeleitbleche 3 voneinander 5 lösen können.

Die zu den Profilleisten 20, 23 parallel verlaufenden Längsseiten 17 der Wärmeleitbleche 3 können, wie in Fig. dargestellt, rechtwinklig zu den Wärmeleitblechen 3 0 angeordnete Distanzleisten 30 tragen, deren Breite gleich der des ersten Schenkels 21 der L-förmigen Profilleiste ist. Dadurch wird beim Anziehen der das Wärmeübertragerregister 4 zusammenhaltenden Schrauben

- insbesondere bei trapezförmiger Gestalt der Führungsleiste 23 - ein Aufspreizen der Schenkel der L-förmigen Profilleiste 20 und damit eine Lageänderung der Wärmeleitbleche 3 verhindert, so daß diese ihre zueinander parallele Ausrichtung beibehalten.

Bei einer zweiten Ausführungsform eines Wärmeübertragers 1, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, erstrecken sich die Wärmeleitbleche 3 von der Gebläsekammer 7, 8 bis zu einem längsseitigen Ende 31 des Wärmeübertragergehäuses 2. Die Abdichtung des Strömungskanals 5, 6 gegenüber der Gebläsekammer 7, 8 des anderen Luftströmungssystems 19, 18 erfolgt nicht wie im ersten Ausführungsbeispiel durch eine am Wärmeübertragergehäuse 2 angebrachte L-förmige Profilleiste 32, sondern ausschließlich durch die sich zwischen den Wärmeleitblechen 3 befindenden Distanzstücke 16, die sich bis zum Ende 31 des Wärmeübertragergehäuses 2 fortsetzen. Durch diese 0 Verlängerung der Wärmeleitbleche 3 und damit der Strömungskanäle 5, 6 ist es möglich bei gleicher Kühlleistung die Länge des Wärmeübertragers 1 so zu verkleinern, daß das Wärmeübertragergehäuse 2 auch an kleineren Schaltschränk en angebracht werden kann.

Claims (9)

Schutzansprüche:

1. Wärmeübertrager, insbesondere für Schaltschränke, bestehend aus einem in einem

Wärmeübertragergehäuse (2) angeordneten, zwei gegenseitig abgedichtete Strömungskanäle (5, 6) aufweisenden Wärmeübertragerregister (4), das von im wesentlichen paketartig angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Wärmeleitblechen (3) gebildet ist, zwischen denen jeweils ein Distanzstück (16) angeordnet ist, wobei die Distanzstücke (16) leistenförmige Gestalt besitzen, sich im wesentlichen parallel zu einer der Längsseiten (17) der Wärmeleitbleche (3) über deren gesamte Länge erstrecken, und gemeinsam eine die beiden Strömungskanäle (5, 6) gegeneinander abgrenzende Trennwand (15) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (16) von zwei 0 L-förmigen Profilleisten (20) gebildet ist, deren jeweils erste Schenkel (21) rechtwinklig an dem Wärmeleitblech (3) angeschlossen und deren jeweils zweite Schenkel (22) zueinander weisend ausgerichtet und an ihren freien Enden über eine im wesentlichen 5 U-förmige Führungsleiste (23) miteinander verbunden sind, wobei die beiden L-förmigen Profilleisten (20) zwischen sich eine Aufnahme für die Führungsleiste (3) des jeweils benachbarten Wärmeleitblechs (3) bilden.

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2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Schenkels (21) der L-förmigen Profilleiste (20) gleich der Breite des Schenkels (26) der Führungsleiste (23)

ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (26) der Führungsleiste (23) zueinander parallel verlaufen.

4. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Breite des zweiten Schenkels (22) der L-förmigen Profilleiste (20) gleich der Materialdicke der Profilleiste (20) ist.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsleiste (23) eine trapezförmige Querschnittsgestalt aufweist, wobei die Schenkel (26) vom Profilrücken (27) aus divergieren.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schenkels (26) der 0 Führungsleiste (23) größer als die Breite des ersten Schenkels (21) der L-förmigen Profilleiste(20).

7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Profilrücken (27) 5 der Führungsleiste (23) eine oder mehrere Bohrungen(29) für die Wärmeleitbleche (3) mit den Distanzstücken (16) zum Wärmeübertragerregister (4) miteinander verbindende Schrauben (29) vorgesehen sind.

8. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Profilleisten (20) parallel verlaufenden

Längsseiten (17) der Wärmeleitbleche (3) eine hierzu rechtwinklig angeordnete Distanzleiste (30) tragen, deren Breite gleich der des ersten Schenkels (21) der L-förmigen Profilleiste (20) ist.

9. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitbleche (3), die L-förmigen Profilleisten (20) und die U-förmige Führungsleiste (23) miteinander einstückig ausgebildet sind.