EP2498040B1

EP2498040B1 - Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers

Info

Publication number: EP2498040B1
Application number: EP12158321.5A
Authority: EP
Inventors: Harald Bronner; Markus Hübsch; Markus Gutjahr
Original assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: EP2498040A2; EP2498040A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher und ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß den selbständigen Ansprüchen.
Die Verbindung eines Kühlmittelkastens mit einem Rohrboden mit Rohröffnungen bzw. Durchzügen eines Wärmetauschers erfordert eine zuverlässige Dichtung zwischen den beiden genannten Elementen, wie Kasten und Boden, um ein Austreten des Kühlmittels und somit einen eventuellen Ausfall des Wärmetauschers oder des zu kühlenden Aggregates zu verhindern. Die DE 4243495 B4 zeigt zur Lösung eines solchen Problems eine Dichtung für einen Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Wärmetauscher mit einem Wasserkasten und einem Rohrboden versehen ist, mit einer rechteckigen Kontur, die als einstückiges Spritzteil ausgebildet ist und in eine umlaufenden Nut des Rohrbodens einlegbar ist, wobei an den Ecken der Dichtung jeweils eine Spannhilfe angeformt ist, die in Eckschlitzen eines Randes des Rohrbodens einhängbar ist.
Um eine solche umlaufende Nut in den Rohrboden einbringen zu können ist ein Stanzwerkzeug für eine Boden-, und Seitenteilgröße bzw. ein aufwendiges Familienwerkzeug erforderlich, insbesondere wenn die Rohrböden für mehrere unterschiedliche Wärmetauscher mit verschiedenen Abmessungen, d.h. in verschiedene Längen, gefertigt werden sollen. Eine umlaufende Bodenrinne beim Boden lässt bisher kein voll flexibles Fertigungskonzept zu. Bisher muss vielmehr für jeden Rohrboden ein eigenes Stanzwerkzeug bzw. ein Familienwerkzeug erstellt werden, welches aufwendig auf eine begrenzte Anzahl weiterer Längen umgebaut werden muss. Es wird ferner für jede Boden-, und Seitenteillänge ein Bandmaterial benötigt. Die bedeutet eine fertigungstechnisch aufwendige Herstellung der umlaufenden Bodenrinne, mit einem fertigungsbedingter Mindestabstand vom Seitenteil bzw. Rohr zur Bodenrinne. Es ist somit ein Abstand zwischen dem ersten und letzten Rohr (bzw. Seitenteil) zur Bodenrinne vorzusehen.
Ein Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der FR 2 752 929 bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Wärmetauscher sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß den Hauptansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Wärmetauscher mit folgenden Merkmalen:

einem Bodenelement das zwei voneinander getrennte, insbesondere nicht-umlaufende Aufnahmenuten aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodenelementes angeordnet sind; die Aufnahmenuten verlaufen dabei längs des Bodenelementes, wobei das Bodenelement als Meterware gefertigt ist, welches entsprechend den herzustellenden Wärmetauschern zurecht geschnitten wird.
einem Deckelelement, das Seitenvorsprünge an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aufweist, wobei sich die Seitenvorsprünge entlang der Aufnahmenuten in die Aufnahmenuten hinein erstrecken; die Seitenvorsprünge verlaufen längs des Deckels, und
einem umlaufenden Dichtelement, das zwischen dem Bodenelement und den Seitenvorsprüngen des Deckelelements in den beiden Aufnahmenuten und zwischen den beiden längs verlaufenden Aufnahmenuten und senkrecht dazu (d.h. außerhalb der Aufnahmenuten) auf einer Oberfläche des Bodenelementes angeordnet ist.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen eines Bodenelements das zwei voneinander getrennte, insbesondere nicht-umlaufende längs angeordneten Aufnahmenuten aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodenelementes angeordnet sind, wobei ferner ein Deckelelement, das längs verlaufende Seitenvorsprünge an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aufweist und ein umlaufendes Dichtelement bereitgestellt werden,
Anordnen des Dichtelementes in die beiden Aufnahmenuten und zwischen den Aufnahmenuten senkrecht dazu verlaufend (d.h. außerhalb der Aufnahmenuten) auf einer Oberfläche des Bodenelementes; und
Aufsetzen des Deckelelements auf das Dichtelement, so dass das Dichtelement sich zwischen dem Bodenelement und den Seitenvorsprüngen des Deckelelements in den Aufnahmenuten befindet und wobei sich die Seitenvorsprünge in die Aufnahmenuten hinein erstrecken,
wobei das Bodenelement als Meterware gefertigt ist, welches entsprechend den herzustellenden Wärmetauschern zurecht geschnitten wird.

Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass eine deutlich einfachere Herstellungsmöglichkeit zur Herstellung von Wärmetauschern mit unterschiedlichen Abmessungen gegeben ist. Insbesondere kann vermieden werden, dass für die unterschiedlichen Wärmetauscher jeweils separate Fertigungswerkzeuge oder schwierig umzustellende Werkzeugfamilien vorgesehen werden müssen. Auf diese Weise lässt sich auch durch die Vermeidung von Rüstzeiten bei der Umstellung der Fertigungswerkzeuge eine Verringerung der Herstellungszeit für einen solchen Wärmetauscher und somit eine Verringerung der Herstellungskosten für einen solchen Wärmetauscher realisieren.
Günstig ist es, wenn die Aufnahmenuten des Bodenelements an zwei sich gegenüberliegenden Hauptseiten angeordnet sind. Unter einer Haupt- oder Langseite kann dabei eine Seite des Bodenelements verstanden werden, die länger als eine andere Seite des Bodenelements ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass das Dichtelement über einen möglichst großen Bereich präzise gehalten und fixiert wird und somit eine hohe Dichtheit zwischen dem Deckelelement und dem Bodenelement erreicht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Bodenelement eine Mehrzahl von Öffnungen aufweisen, die zur Durchführung von Kühlungsleitungen ausgebildet sind, wobei ferner zumindest eine Seitenwand des Wärmetauschers vorgesehen ist, die sich durch eine der Öffnungen des Bodenelementes hindurch erstreckt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Seitenwand des Wärmetauschers konstruktiv sehr einfach an dem Wärmetauscher befestigt werden kann. Ferner ist auch eine feinstufige Festlegung einer Gesamtlänge des Wärmetauschers möglich, insbesondere wenn die Öffnungen im Bodenelement sehr nahe beieinander liegen.
An Vorteil ist es auch, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Seitenwand eine Bördelung aufweist, um das Deckelelement zu hintergreifen und das Deckelelement zusammen mit dem Dichtelement an eine Oberfläche des Bodenelementes zu drücken. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet eine sehr einfache Möglichkeit zur Verbindung und Fixierung des Deckelelements an dem Bodenelement, ohne dass aufwändige Herstellungsschritte wie beispielsweise ein Verschweißen von einzelnen Elementen des Wärmetauschers erforderlich sind.
Um einen konstruktiv sehr einfach herzustellenden Wärmetauscher zu schaffen, bei dem die Seitenwand einen Abschluss an einer schmalen Seite des Bodenelements bildet, kann die Seitenwand bezüglich der Aufnahmenuten winklig angeordnet sein, insbesondere kann die Seitenwand in einem rechten Winkel zu den Aufnahmenuten angeordnet sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer schnellen und einfachen Herstellung eines solchen Wärmetauschers, da die Seitenwand einen seitlichen Abschluss an den Schnittkanten des Bodenelements bietet.
Eine besonders effizient herzustellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dann realisiert werden, wenn ferner eine der Seitenwand gegenüberliegende zweite Seitenwand des Wärmetauschers vorgesehen ist, die sich durch eine andere der Öffnungen des Bodenelementes hindurch erstreckt. Auf diese Weise lässt sich das vorstehend bereits näher beschriebene Konzept in der Massenfertigung effizient einsetzen, da ein solcher Wärmetauscher an den beiden (schmalen) Seiten durch eine solche den Öffnungen des Bodenelements hindurch gesteckte Seitenwand begrenzt wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Deckelelement aus einem Material herstellt sein, das Kunststoff umfasst, insbesondere wobei das Deckelelement vollständig aus Kunststoff hergestellt ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Deckelelement verwendbar ist, dass einerseits aus einem kostengünstigen Material hergestellt sein kann, und andererseits ein zusätzlicher Herstellungsschritt wie beispielsweise das separate Verschweißen des Deckelelements mit dem Bodenelement vermieden werden kann, wodurch sich die Herstellungskosten für einen solchen Wärmetauscher weiter reduzieren lassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch zumindest eine Leitung zur Führung eines Temperierungsmediums durch eine Öffnung des Bodenelementes geführt sein, um einen Raum zwischen dem Bodenelement und dem Deckelelement fluidisch zu kontaktieren, insbesondere wobei mehrere Leitungen zur Führung des Temperierungsmediums durch unterschiedliche Öffnungen des Bodenelementes geführt sind. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil auf, dass ein Wärmetauscher mit einer hohen Wärmetauschoberfläche geschaffen werden kann, so dass eine effiziente Wärmeübertragung in Bezug auf einen vorhandenen Bauraum ermöglicht wird.
Um eine besonders sichere Verbindung zwischen dem Deckelelement und dem Bodenelement insbesondere auch in der oder den Aufnahmenut(en) zu schaffen, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest eine Aufnahmenut einen Rand aufweisen, der zumindest teilweise umgebogen ist, um einen Teil eines der Seitenvorsprünge zu hintergreifen und hierdurch das Deckelelement zusammen mit dem Dichtelement in die Aufnahmenut des Bodenelementes zu drücken. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Seitenvorsprung in einer Aufnahmenut oder die Seitenvorsprünge in den Aufnahmenuten durch eine Fixierung gehalten wird, die beispielsweise in einem Burgzinnen-Bördelungsverfahren oder in einem Wellschlitzverfahren ausgeführt sein kann. Auf diese Weise kann eine sichere und technisch einfach herzustellende Verbindung zwischen dem Deckelelement, dem Dichtelement und dem Bodenelement realisiert werden.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Stirnansicht auf einen Teil eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2: eine Seitenansicht auf einen Teil eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3: eine Draufsicht auf einen Teil eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4: eine Schnittdarstellung durch einen Teil eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entsprechend einer in Fig. 3 dargestellten Schnittlinie A-A;
Fig. 5: eine Schnittdarstellung durch einen Teil eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegenden Erfindung entsprechend einer in Fig. 3 dargestellten Schnittlinie B-B;
Fig. 6: ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 7: eine Stirnansicht eines Wärmetauschers bezüglich eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 8: eine Schnittansicht des Wärmetauschers bezüglich dieses weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 9: einen Ausschnitt eines Rohrbodens in perspektivischer Ansicht von oben,
Fig. 10: eine Ansicht des Rohrbodens von oben,
Fig. 11: eine Schnittdarstellung des Rohrbodens entlang A-A und
Fig. 12: eine Schnittdarstellung des Rohrbodens entlang B-B.

In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine Stirnansicht auf einen Wärmetauscher 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist in der Fig. 1 ein Bodenelement 110 abgebildet, das beispielsweise einen Rohrboden mit in Fig. 1 nicht dargestellten Öffnungen zur Durchführung von Leitungen für ein Kühl- und/oder Kältemittel aufweist. Das Bodenelement 110 weist an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils eine Aufnahmenut 120 auf, in welche ein Dichtelement 130 eingelegt ist. Das Dichtelement 130 ist dabei ein umlaufendes (das heißt ringförmiges) Dichtelement, wobei das Dichtelement 130 keine Kreisform, sondern annähernd eine Rechteck-Form mit abgerundeten Ecken aufweist, was in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert wird. Dabei ist das Dichtelement 130 in die Aufnahmenuten 120 eingelegt und weist einen Abschnitt 140 auf, der an einem Ende des Bodenelements 110 zwischen den Aufnahmenuten 120 auf einer Oberfläche des Bodenelements 110 verlaufen. Des Weiteren umfasst der Wärmetauscher 100 ein Deckelelement 150, das beispielsweise als Kühlmittelkasten dient. Dieses Deckelelement 150 weist an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Seitenvorsprung 160 auf, der jeweils auf einen benachbarten Abschnitt des Dichtelements 130 in der den entsprechenden Aufnahmenuten 120 drückt. Weiterhin ist aus der Fig. 1 ersichtlich, dass zumindest ein Teil eines Rands 165 beider Aufnahmenuten 120 umgebogen ist und die Seitenvorsprünge 160 von oben her hintergreift, so dass das Deckelelement 150 über die Seitenvorsprünge 160 auf die in den Aufnahmenuten 120 liegende Dichtung 130 gepresst beziehungsweise auf Druck in diesen Aufnahmenuten 120 fixiert wird. Ferner umfasst der Wärmetauscher 100 ein Seitenteil 170 (oder auch eine (Seitenwand), welches im Wesentlichen senkrecht zur der Längserstreckung der Aufnahmenoten 120 ausgerichtet ist. Dabei ist das Seitenteil durch eine in Fig. 1 nicht näher dargestellt Öffnung des Bodenelements 110 geführt und fixiert über umgebogene bzw. gebördelte Teilbereiche 175 einen Rand 180 des Deckelelements 150 auf Druck auf dem auf der Oberfläche des Bodenelements 110 zwischen den Aufnahmenuten 120 liegenden Abschnitt 140 des Dichtelements 130.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf den Wärmetauscher 100 aus Fig. 1. Dabei ist ersichtlich, dass das Seitenteil 170 (entsprechend der gestrichelten Teildarstellung) durch eine Öffnung des Bodenelements 110 geführt ist und die Teilbereiche 175 des Seitenteils 170 den Brand 180 des Deckelelements 150 von oben her hintergreifen und somit das Deckelelement 150 auf dem Bodenelements 110 (mit dazwischenliegendem, jedoch in Fig. 2 nicht dargestellten Dichtelement) fixieren. Ferner wird aus der Fig. 2 ersichtlich, dass sich die Aufnahmenuten 120 entlang einer Lang- oder Hauptseite des Bodenelements 110 erstrecken, das heißt entlang einer Seite, die länger ist als eine weitere Seite des Bodenelements 110, wie beispielsweise der Seite, an der das Seitenteil 170 angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Wärmetauscher aus Fig. 1. Aus der Fig. 3 ist dabei sichtlich, dass sowohl die Teilbereiche bei 175 des Seitenteils als auch Teilbereiche 165 des Rands der Aufnahmenuten 120 umgebogen oder gebördelt sind, wie beispielsweise unter Verwendung eines Burgzinnen-Verfahrens oder eines Wellschlitzverfahrens. Auf diese Weise können das Deckelelement 150, das Seitenteil 170 sowie das Bodenelement 110 mit der in Fig. 3 nicht dargestellten Dichtung verbunden werden, so dass ein Verbindungsbereich zwischen Deckelelement 150, den Seitenteil 170 sowie dem Bodenelement 110 dauerhaft fluiddicht hergestellt werden kann. Ferner ist in der Fig. 3 eine erste Schrittlinie A-A durch das Deckelelement 150, einen Rand 180 des Deckelelements 150, einen Teilbereich 175 des Seitenteils sowie das Bodenelements 110 dargestellt. Zusätzlich ist in Fig. 3 eine zweite Schnittlinie B-B durch die Ränder 165 von zwei gegenüberliegenden Aufnahmenuten 120, die Seitenwand 170 sowie das Bodenelement 110 dargestellt. Hierbei ist anzumerken, dass insbesondere im rechten Bildteil ein Abschluss des Wärmetauschers näher dargestellt ist. Der Wärmetauscher 100 weist am linken Bildrand aus Fig. 3 einen dem in Fig. 3 am rechten Bildrand entsprechenden Abschluss des Wärmetauschers 100 auf, auch wenn dies in der Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt ist. Dies bedeutet, dass auch auf einer dem Seitenteil 170 in Fig. 7 gegenüberliegenden Ende des Bodenelementes 110 eine Seitenwand zum Abschluss des Wärmetauschers vorgesehen ist, die ebenfalls in eine Öffnung des Bodenelementes 110 hindurchgeführt ist und durch eine Umbiegung eines Teilbereichs dieser Seitenwand einen Rand des Deckelementes 150 hintergreift und somit eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Deckelement 150 und dem Bodenelement 110 schafft. Dabei kann wiederum ein Teilbereich des Dichtelementes 130 zwischen den Aufnahmenuten 120 über eine Oberfläche des Bodenelementes 110 geführt sein und zwischen dem Rand des Deckelementes 150 und dem Bodenelement 110 eingespannt sein. Insbesondere wird somit ein Dichtelement 130 verwendet, das umlaufend ist, d.h. das neben den Abschnitten, die in die Aufnahmenuten 120 eingefügt werden auch Abschnitte, wie den in Fig. 1 dargestellten Abschnitt 140, aufweist, die die beiden Stränge, die in die Aufnahmenuten 120 eingelegt werden an beiden Enden verbinden. Auf diese Weise wird eine annähernd Rechteck-förmige Gestalt des umlaufenden Dichtelementes 130 erhalten, die
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Wärmetauscher 100 entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Schnittlinie A-A. In dieser Fig. 4. dabei deutlich zu erkennen, dass das Seitenteil 170 durch eine Öffnung 400 des Bodenelements 110 geführt ist und ein Teilbereich 175 dieses Seitenteils 170 umgebogen ist, um den Rand 180 des Deckelelements 150 von oben die hierzu hinterreifen und somit den Brand 180 des Deckelelements 150 auf die Dichtung bzw. das Dichtelement 130 zu pressen. Auf diese Weise wird eine fluiddichte Verbindung zwischen Deckelelement 150 und dem Bodenelement 110 geschaffen, so dass ein Inneres 410 zwischen dem Deckelelement 150 und dem Bodenelement 110 fluiddicht gegenüber einer Außenumgebung 420 um das Deckelelement 150 herum sichergestellt werden kann. Ferner ist aus Fig. 4 sichtlich, dass durch weitere Öffnungen 400 des Bodenelements 110 Rohrleitungen 430 geführt sind, um ein Kühl- und/oder Kältemittel durch diese Rohrleitung 430 in das Innere 410 zwischen dem Deckelelement 150 und dem Bodenelement 110 zu führen. Auf diese Weise kann das Deckelelement 150 beispielsweise als Kühlmittelkasten wirken, insbesondere wenn das durch die Rohrleitungen 430 fließende Temperierungsmedium ein Kühlmittel ist.
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Wärmetauscher 100 entsprechend einer in Fig. 3 dargestellten Schnittlinie B-B. In der Fig. 5 ist dabei wiederum zu erkennen, dass die Teilbereiche 175 des Seitenteils 170 den Rand 180 des Deckelelements 150 von oben her zu hintergreifen und auf einen Abschnitt 140 des Dichtelements 130 drücken, der über eine Oberfläche des Bodenelements 110 zwischen den beiden gegenüberliegenden Aufnahmenuten 120 verläuft.
Der vorstehend vorgestellte Ansatz bietet nun die Möglichkeit, ein einheitliches Bodenelement 110, beispielsweise als Meterware, zur Herstellung von unterschiedlichen Wärmetauschern 100 zu verwenden, ohne dass eine bestimmte Form einer umlaufenden Nut um alle Seiten des Bodenelements 110 erforderlich ist. Vielmehr kann das Bodenelement entsprechend der herzustellenden Variante des Wärmetauschers zurecht geschnitten werden, wobei zumindest eine zusätzliche Öffnung des Bodenelements auf jeder Stirnseite nicht mit Rohrleitungen besetzt sein sollte, da in diese zusätzlichen Öffnungen das Seitenteil eingefügt wird. Ferner können für die unterschiedlichen Varianten der Wärmetauscher unterschiedliche Deckelelemente verwendet werden, die beispielsweise aus preisgünstigem Kunststoffmaterial hergestellt sind oder dieses umfassen. Dabei kann durch die Verwendung des Dichtelements, welches einen Teilbereich aufweist, der über eine Oberfläche des Bodenelements geführt ist dennoch sichergestellt werden, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Deckelelement 150 und dem Bodenelement 110 ausgebildet wird. Auf einen aufwändigen Verfahrensschritt des Verschweißens des Deckelelements 150 mit dem Bodenelement 110 kann somit verzichtet werden, wodurch sich der hier vorgestellten Ansatz weiter kostensenken ausweist. Die beiden parallel an gegenüberliegenden Langseiten des Bodenelements 110 verlaufenden Aufnahmenuten 120 sind somit an den Stirnseiten offen, an denen das oder die Seitenteile 170 angeordnet werden. Dies ist jedoch nicht weiter problematisch, da durch den Abschnitt 140 des Dichtelements 130, der zwischen den gegenüberliegenden Aufnahmenuten 120 des Bodenelements über die Oberfläche des Bodenelements 110 verläuft, dennoch eine zuverlässige Abdichtung des Innenbereichs des Deckelelements 150 gegenüber dem Seitenteil 170 gewährleistet ist.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 600 zur Herstellung eines Wärmetauschers. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens 610 eines Bodenelements das zwei voneinander getrennte, insbesondere nicht-umlaufende Aufnahmenuten aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodenelementes angeordnet sind, wobei ferner ein Deckelelement, das Seitenvorsprünge an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aufweist und ein umlaufendes Dichtelement bereitgestellt werden. Ferner umfasst das Verfahren 600 einen Schritt des Anordnens 620 des Dichtelementes in die beiden Aufnahmenuten und auf einer Oberfläche des Bodenelementes zwischen den Aufnahmenuten. Schließlich umfasst das Verfahren 600 einen Schritt des Aufsetzens 630 des Deckeielements auf das Dichtelement, so dass das Dichtelement sich zwischen dem Bodenelement und den Seitenvorsprüngen des Deckelelements zwischen den Aufnahmenuten befindet und wobei sich die Seitenvorsprünge entlang der Aufnahmenuten hinein erstrecken. Das Aufsetzen des Deckelelements auf das Dichtelement kann dabei eine ferner derart erfolgen, dass auch ein Rand des Deckelelements auf einen Teilbereich des Dichtelements drückt, der auf einer Oberfläche des Bodenelements außerhalb der Aufnahmenuten angeordnet ist. Ferner kann auch ein Umbiegen von einem oder mehreren Teilbereichen des Seitenteils über einem Rand des Deckelelements zur Fixierung des Deckeielements auf dem Dichtelement und dem Bodenelement erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Umbiegen von einem oder mehreren Teilbereichen des Randes von einer oder bei den Aufnahmenuten über die Seitenvorsprünge des Deckelelements erfolgen, um ebenfalls eine Fixierung des Deckelelements auf dem Dichtelement in den Aufnahmenuten mit dem Bodenelement sicherzustellen.
Durch den hier vorgestellten Ansatz lässt sich eine Einsparung hoher Werkzeugkosten realisieren, da mit einem Stanzwerkzeug flexibel jede beliebige Bodenlänge hergestellt werden kann. Serienteile, Prototypen und Ersatzteile können mit demselben Serienwerkzeug hergestellt werden. Hierdurch kann ferner. Leistungssteigerung bei gleichem Bauraum erreicht werden, da durch Verbinden des Deckelelementes mit dem Bodenelement durch das Umbiegen der Ränder der Aufnahmenuten und/oder der Teilbereiche der Seitenteile eine gegen Materialermüdung anfällige stoffschlüssige Verbindung des Deckelelementes mit dem Bodenelement vermieden werden kann. Eine Rohrleitung kann somit sehr nahe an dem Dichtelement und der Bördelung zwischen dem Deckelelement und dem Bodenelement angeordnet werden, was im Stand der Technik einen bestimmten Mindestabstand zwischen der äußerten Rohleitung und der Verbindung zwischen dem Bodenelement und dem Deckelbereich zur Vermeidung einer zu hohen thermischen Belastung der Verbindungsnaht zwischen dem Bodenelement und dem Deckelement erfordern würde. Hierdurchlässt sich die vorstehend genannte Leistungssteigerung auf vorgegebenem Bauraum realisieren. Ferner bietet auch die Verwendung des hier vorgeschlagenen Konzeptes eine Möglichkeit zur Einsparung von Logistikkosten durch vereinfachte Lagerhaltung (je eine Bandbreite für alle Boden-, und Seitenteillänge), Rüstkostenreduzierung (OTED) dadurch die Fertigung kleinerer Losgrößen (wirtschaftlichere Lagerbestände).
Für jede Variante des herzustellenden Wärmetauschers braucht daher nur ein flexibles Bodenstanzwerkzeug gebaut werden, wodurch Werkzeugkosten und Fertigungskosten in der Serie, Ersatz sowie auch in dem Prototypenbau gespart werden können. Zugleich kann eine Erhöhung der Netzbreite bei gleicher Bodenlänge realisiert werden.
Den Boden und Seitenteil kann somit mit einem vollflexiblen Stanzwerkzeug ohne umlaufende Bodenrinne hergestellt werden, und der Wasserkasten stirnseitig mit einem durch den ersten und letzten Rohrschlitz gestecktes Seitenteil verschlossen werden. Dadurch kann trotz fehlender Stirnseite am Boden(d.h. Bodenelement) umlaufend Druck auf die Dichtung ausgeübt werden.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht somit die folgenden Vorteile:

Reduzierung von Kosten für Boden-, und Seitenteilwerkzeuge
Reduzierung von Aufwendungen für Prototypen und Ersatzteile (Aftersales), es sind keine weiteren Werkzeuge erforderlich
Reduzierung von Rüstkosten (OTED)
Reduzierung von Lager-, und Bestandskosten durch Fertigung kleinerer Losgrößen
Reduzierung von Lager-, und Bestandskosten für Bandmaterial (ein Bandmaterial ersetzt mehrere SNR).
Höhere Kühlleistung bei gleichem Bauraum.

Auf die vorstellte Weise lässt sich eine längenvariable Boden-, Seitenteilherstellung (längs- bzw. quergestanzt) und ein Dichtungskonzept bei Schließböden sowie eine gleichzeitige Leistungssteigerung bei gleicher Bauraumgröße umsetzen.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
Fig. 7 zeigt eine Stirnansicht auf einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist in der Fig. 7 ein Bodenelement, wie Rohrboden, 210 abgebildet, das in Fig. 7 nicht dargestellte Öffnungen zur Durchführung von Rohren oder Leitungen für ein Kühl- und/oder Kältemittel aufweist.
Das Bodenelement 210 weist an zwei gegenüberliegenden Seiten bzw. Enden jeweils eine Aufnahmenut 220 auf, in welche ein Dichtelement 230 eingelegt ist.
Weiterhin weist der Wärmetauscher 200 ein Halteelement 240 auf, welches im Wesentlichen senkrecht zur der Längserstreckung der Aufnahmenuten 220 ausgerichtet ist. Dabei ist das Halteelement 240 durch eine in Fig. 7 nicht näher dargestellt Öffnung des Bodenelements 110 geführt und fixiert über umgebogene bzw. gebördelte Teilbereiche 275 einen Rand 280 des Deckelelements 250 auf Druck auf dem auf der Oberfläche des Bodenelements 210 zwischen den Aufnahmenuten 220 liegenden Abschnitt 240 des Dichtelements 230.
Wie zu erkennen ist, ist das Halteelement 240 als kurzes streifenförmiges Bauteil ausgebildet, das beispielsweise als metallischer Streifen gebildet ist und mit zumindest einem Vorsprung, hier mit zwei Vorsprüngen gezeigt, versehen ist. Der zumindest eine Vorsprung ragt 275 durch eine Öffnung des Rohbodens von der Unterseite zur Oberseite hindurch und kann an der Oberseite bzw. am oberen Ende umgebogen bzw. umgebördelt werden.
Die Figur 8 zeigt das Halteelement 240 im Schnitt als schmalen Streifen, welcher in einen Durchzug einer Rohröffnung hindurch gesteckt wird. Dabei ist das Halteelement unten breiter als der Durchzug und stützt sich so von unten an dem Rand der Rohröffnung ab. Am oberen Ende wird das Halteelement 240 umgebogen, so dass der umgebogene Teil des Halteelements an einem Absatz des Deckels des Wasserkasten zu liegen kommt und diesen nach unten in Richtung auf den Rohrboden beaufschlagt.
Die Figuren 9 bis 12 zeigen einen Rohrboden 300 in einer Ansicht, Aufsicht bzw. im Schnitt entlang der Linien A-A bzw. B-B.
Die Figur 9 und die Figur 10 lassen erkennen, dass der Rohrboden 300 aus Öffnungen 310 und dazwischen liegenden Bodenbereichen 320 gebildet ist, wobei an den beiden Längsseiten Vertiefungen bzw. Nuten 330 vorgesehen sind, Die Öffnungen erstrecken sich dabei quer zu den an den Längsseiten angeordneten Vertiefungen. Vorteilhaft sind die Öffnungen auch mit hochgezogenen Durchzügen als Berandung versehen.
Der Rohrboden 300 weist dabei einen Übergang 340 auf zwischen der Ebene der Vertiefung bzw. Nut 330 bzw. des Bodens der Vertiefung und der Ebene des Bereichs 320 zwischen den Rohröffnungen auf. Wie zu erkennen ist, sind zwei Konturen realisiert, so dass erstens der Schnitt A-A der Figur 10, wie er in Figur 11 gezeigt ist, realisiert ist. Des weiteren ist die Kontur in der Nachbarschaft des Durchzugs entlang der Linie B-B realisiert, welche in Figur 12 gezeigt ist.
Der Schnitt A-A der Figur 11 zeigt, dass der Übergang 340 zwischen dem Boden der Vertiefung 330 und dem Bereich zwischen den Öffnungen 320 in einer Schräge gestaltet ist und dabei in einem Winkel ansteigt. Der Winkel ist vorzugsweise zwischen 35° und 90°.
Der Schnitt B-B der Figur 12 zeigt, dass der Übergang 340 zwischen dem Boden der Vertiefung 330 und dem Bereich am Durchzug an den Öffnungen 320 in einem Absatz gestaltet ist der etwa einem rechten Winkel entspricht.

Claims

Wärmetauscher (100) mit folgenden Merkmalen:
- einem Bodenelement (110), das zwei voneinander getrennte und nicht-umlaufende, längs verlaufende Aufnahmenuten (120) aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodenelementes (110) angeordnet sind;

- einem Deckelelement (150), das längs verlaufende Seitenvorsprünge (160) an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aufweist, wobei sich die Seitenvorsprünge (160) entlang der Aufnahmenuten (120) in die Aufnahmenuten (120) hinein erstrecken; und

- einem umlaufenden Dichtelement (130), das zwischen dem Bodenelement (110) und den Seitenvorsprüngen (160) des Deckelelements (150) in den beiden Aufnahmenuten (120) und auf einer Oberfläche (140) des Bodenelementes (110) zwischen den Aufnahmenuten (120) und senkrecht dazu verlaufend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement als Meterware gefertigt ist, welches entsprechend dem herzustellenden Wärmetauscher zurecht geschnitten wird.
Wärmetauscher (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekenntzeichnet, dass die Aufnahmenuten (120) des Bodenelements (110) an zwei sich gegenüberliegenden Hauptseiten angeordnet sind und dort längs verlaufen.
Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (110) eine Mehrzahl von Öffnungen (400) aufweist, die zur Durchführung von Kühlungsleitungen (430) ausgebildet sind, wobei ferner zumindest eine Seitenwand (170) des Wärmetauschers (100) oder ein Halteelement vorgesehen ist, die bzw. das sich durch eine der Öffnungen (440) des Bodenelementes (110) hindurch erstreckt.
Wärmetauscher (100) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (170) oder das Halteelement eine Bördelung eines Teilbereiches (175) der Seitenwand (170) oder des Halteelements aufweist, um zumindest einen Teil (180) des Deckelelements (150) zu hintergreifen und das Deckelelement (150) und das Dichtelement (130) an eine Oberfläche des Bodenelementes (110) zu drücken.
Wärmetauscher (100) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (170) oder das Halteelement bezüglich der Aufnahmenuten (120) winklig angeordnet ist, insbesondere dass die Seitenwand (170) oder das Halteelement in einem rechten Winkel zu den Aufnahmenuten (120) angeordnet ist.
Wärmetauscher (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnen, dass ferner eine der Seitenwand (170) oder dem Halteelement gegenüberliegende zweite Seitenwand des Wärmetauschers (100) oder dem gegenüberliegendes zweites Halteelement vorgesehen ist, die bzw. das sich durch eine andere der Öffnungen des Bodenelementes (110) hindurch erstreckt.
Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (150) aus einem Material hergestellt ist, das Kunststoff umfasst, wobei insbesondere das Deckelelement (150) vollständig aus Kunststoff hergestellt ist.
Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitung (430) zur Führung eines Temperierungsmediums durch eine Öffnung (400) des Bodenelementes (110) geführt ist, um einen Raum (410) zwischen dem Bodenelement (110) und dem Deckelelement (150) fluidisch zu kontaktieren, wobei insbesondere mehrere Leitungen (430) zur Führung des Temperierungsmediums durch unterschiedliche Öffnungen (400) des Bodenelementes (110) geführt sind.
Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenntzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmenut (120) einen Rand (165) aufweist, der zumindest teilweise umgebogen ist, um einen Teil eines der Seitenvorsprünge (160) zu hintergreifen und das Deckelelement (150) zusammen mit dem Dichtelement (130) in die Aufnahmenut (120) des Bodenelementes (110) zu drücken.
Verfahren (600) zur Herstellung eines Wärmetauschers (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitstellen (610) eines Bodenelements, das zwei voneinander getrennte und nicht-umlaufende, längs verlaufende Aufnahmenuten aufweist, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Bodenelementes angeordnet sind, wobei ferner ein Deckelelement, das längs verlaufende Seitenvorsprünge an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aufweist, und ein umlaufendes Dichtelement bereitgestellt werden,

- Anordnen (620) des Dichtelementes in die beiden Aufnahmenuten und auf einer Oberfläche des Bodenelementes; und

- Aufsetzen (630) des Deckelelements auf das Dichtelement, so dass das Dichtelement sich zwischen dem Bodenelement und den Seitenvorsprüngen des Deckelelements zwischen den Aufnahmenuten befindet und wobei sich die Seitenvorsprünge entlang der Aufnahmenuten in die Aufnahmenuten hinein erstrecken,

- wobei das Bodenelement als Meterware gefertigt ist, welches entsprechend dem herzustellenden Wärmetauscher zurecht geschnitten wird.