WO2016050457A1

WO2016050457A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: WO2016050457A1
Application number: PCT/EP2015/070467
Authority: WO
Inventors: Simon Jocham; Daniel Krohn
Original assignee: E E T Energie-Effizienz Technologie GmbH
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-04-07
Also published as: US20170051986A1; CN106415179A; DE102014014393A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (2) zum Übertragen von thermischer Energie zwischen einem in seiner Temperatur einzustellenden Objekt (44, 50) und einem Wärmetransportmittel (28). Der Wärmetauscher (2) hat einen thermisch leitfähigen Grundkörper (4), in dem ein Innenraum (10) zum Führen des Wärmetransportmittels (28) ausgebildet ist und im Innenraum (10) angeordnete Führungselemente (40) zum Führen mindestens einer in den Innenraum (10) einführbaren Trennwand ( 22 ) zum Trennen zweier Teilräume (26) im Innenraum (10), in denen wenigstens ein Teil des Wärmetransportmittels (28 ) führbar ist. Die Trennwand ( 22 ) weist einen die Teilräume miteinander verbindenden Durchlass (34, 48 ) auf.

Description

Wärmetauscher

Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers und eine Verwendung des Wärmetauschers .

Ein Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentan- Spruches 1 ist aus der DE 36 06 334 C2 bekannt. Bei diesem Wärmetauscher handelt es sich um einen Kreuzstromwärmetauscher , in dem eine Vielzahl von parallel verlaufenden Strömungskanälen ausgebildet ist, die durch Trennwände gegeneinander abgegrenzt sind. Bei einem Kreuzstromwärmetauscher sind die Strömungskanäle prinzipbedingt so angeordnet,, dass ein Wärmeaustausch jeweils zwischen benachbarten Strömungskanälen statt^¬ findet. Daher dürfen in einem Kreuzstromwärmetauscher die einzelnen Strömungskanäle nicht miteinander ve?:~ bunden sein, damit sich die Fluide, zwischen denen d e Wärme ausgetauscht werden soll, nicht mischen.

Die DE 60 2005 000 004 T2 zeigt einen Grundkörper f c einen Wärmetauscher, der aus einem StrangpressprofiL hergestellt ist und eine Vielzahl von zylindrischen Kanälen aufweist.

In vielen technischen Gebieten, wie der Informations-- technologie, der Elektronikindustrie, im Bereich der elektrischen Energieerzeugung, der Steuerungstechnik, im Bahn- und/oder Schiffsbau müssen Bereiche mit er^¬ höhter Temperatur, sogenannte Hotspots, dezentral mit die Temperatur von Objekten einstellenden Wärmetau- Schern als Insellösung gekühlt werden. Zum Abtransport der Wärme vom Hotspot ist ab einer gewissen Kühllei^¬ stung ei flüssiges Wärmetransportmittel , wie Wasser notwendig. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Wärmetauschern :

Bei aus der DE 197 09 176 AI bekannten Lamellenwärmetauschern; auch klassische Luft-Wasser-Wärmetauscher genannt, wird Luft in einem Raum gekühlt, um mit der gekühlten Luft Bauelemente im Raum zum Schutz vor Überhitzung zu kühlen oder in ihrer Temperatur kon^¬ stant zu halten. Die Zuluft passiert dabei einen Grundkörper, in dem das Wärmetransportmittel die Wärme aus der Luft aufnimmt und abtransportiert . Das Wärme^¬ transportmittel kann die Wärme j edoch an die Luft ab^¬ geben, so dass die Luft das Wärmetransportmittel kühlt . In dieser grundsätzlichen Weise wirken Wärme^¬ tauscher für Schaltschränke, Klimaanlagen, Autokühler und dergleichen.

Laraellenwärmetauscher unterscheiden sich grundsätzlich hinsichtlich ihrer Fertigung und der Führung der den Lamellenwärmetauscher durchströmenden Luft .

Aus der DE 20 2005 003 502 Ul ist ein Lamellenwärmetauscher bekannt, bei dem auf metallischen Rohren dün^¬ ne Metallstreifen aufgesteckt sind. Die metallischen Rohre werden dann endseitig über Rundbögen verschlossen, so dass ein das Wärmetransportmittel führendes Rohrsystem entsteht . Mit diesem Bauprinzip lässt sich zwar eine Vielzahl verschiedener Luftführungen und so ein guter thermischer Kontakt zwischen der Luft und dem Wärmetransportmittel realisieren, jedoch sind eine Vielzahl an aufwändigen Schweiß- und/oder Lötarbeiten notwendig, um das Rohrsystem zum Führen des Wärmetransportmittels zu bilden.

Aus der DE 10 2007 050 356 AI ist ein Lamellenwärmetauscher mit einem Rahmen bekannt, in dem Rilienbleche eingebettet sind. Das Bauprinzip dieses Lamellenwärmetauschers wird auch eingebettete Faltstruktur bezeichnet. Diese Einbettung lässt sich zwar mit einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand realisieren, jedoch ist die Freiheit in der Führung der Luft zur mit dem Wärmetransportmittel stark eingeschränkt, weil sich die Luft nur senkrecht zu den Rillenblechen führen lässt.

Neben Lamellenwärmetauschern sind aus der US 2013 112 383 AI und der US 2006/0017202 AI direkt auf einem zu kühlenden Objekt montierbare Kaitpiattenwärmetauscher, auch Gold Plate Wärmetauscher genannt, bekannt. Derartige Kaitpiattenwärmetauscher werden durch Einfrasen von Rillen zum Führen des Wärmetransportmitteis in ein metallisches Halbzeug hergestellt . Im Anschluss wird das gefräste metallische Halbzeug wieder verschlossen . Hierbei muss eine plane Montagefläche, die sogenannte Plattenkaltseite, ausgebildet werden, auf der ein zu kühlendes Obj ekt direkt montiert wird. Kaltplattenwär metauscher werden beispielsweise zur Kühlung von Mikroprozessoren in Computern verwendet . Der Aufwand zum Fräsen der Kühlrillen in Kaitpiattenwärmetauschern ist sehr hoch und lässt sich nur schwer in Massenfertigung sinnvoll realisieren. Zudem ist das Fräsen grundsätz^¬ lich ein spanabhebendes Herstellungsverfahren mit ei^¬ nem entsprechend hohen Abfallaufkommen . Zwar kann mit einem modularen Aufbau für Wärmetauscher, wie aus der US 2005/0128705 AI bekannt, eine gewisse Flexibilität erreicht werden, herkömmliche Wärmetauscher müssen jedoch grundsätzlich in Abhängigkeit ihres Verwendungszweckes hergestellt werden, wobei die Herstellung je nach Art des Wärmetauschers sehr aufwändig werden kann.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher vorzuschlagen, der sich nicht nur beliebig mit einem einheitlichen Herstellungsverfahren an einen bestimmten Einsatzzweck angepasst herstellen lässt , er soll auch in seiner Führung des Wärmetransportmittels beliebig anpassbar sein.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Wärmetauscher zum Übertragen von thermischer Energie zwischen einem in seiner Temperatur einzustellenden Objekt und einem Wärmetransportmittel einen thermisch leitfähigen Grundkörper in dem ein Innenraum zum Führen des Wärmetransportmittels ausgebildet ist und eine im Innenraum angeordnete Trennwand zum Trennen zweier über einen Durchlass miteinander verbundener Teilräume im Innenraum, in denen wenigstens ein Teil des Wärmetransport^¬ mittels führbar ist .

Dem angegebenen Wärmetauscher liegt die Überlegung zugrunde, dass bei den eingangs genannten Wärmetau- Schern in der Regel zunächst die Führung des Wärme- transportmittels geformt und dann erst die Außenseite des Wärmetauschers abschließend gebildet wird. Beim Lamellenwärmetauscher der ersten Bauart werden zunächst die das Wärmetransportmittel führenden Rohre angeordnet und dann die die Außenseite definierenden Metallstreifen aufgebracht. Die Lage der Rohre kann dann nicht mehr verändert werden, so dass jeder Lamellenwärmetauscher dieser Bauart stets individuell für einen speziellen Änwendungsfall gefertigt werden muss . Das ist auch beim Kaltplattenwärmetauscher der Fall , bei dem sich die eingefräste Führung des Wärmetransportmittels nicht einfach nachträglich verändern lässt .

Hier greift der Wärmetauscher nach der Erfindung mit dem Vorschlag an, zunächst einen thermisch .leitfähigen Grundkörper mit einem prinzipiell beliebig ausbildbaren, vorzugsweise jedoch möglichst rechteckigem Querschnittsprofil bereitzustellen, der im Innenraum Führungselemente aufweist . In diesem Innenraum können dann Kanäle zum Führen des Wärmetransportmittels über Trennwände nachträglich ausgebildet werden, indem die^¬ se über die Führungselemente in den Innenraum eingeschoben werden . Damit kann der Wärmetauscher zunächst in einer allgemeinen Form herstellerseitig vorgegeben und dann nachträglich in beliebiger Weise kundenspezifisch angepasst werden.

Der Grundkörper kann dabei nach ^' Art eines Lamellenwärmetauschers oder nach Art eines Cold Plate Wärmetauschers in beliebiger Weise hergestellt werden. Weil dieser Grundkörper durch die beweglich in den Innen- räum einbringbaren Trennwände bei der Ausbildung der Kanäle zum Führen des Wärmetransportmittels von außen nicht mehr beschädigt werden muss, kann der Wärmetauscher grundsätzlich nach Art eines Lamelienwärmetauschers oder nach Art eines Kaitplattenwärmetauschers mit einem einheitlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden. Lediglich das Werkzeug zum Herstellen der Lamellen beim Lamellenwärmetauscher oder der Piat- tenkaltseite beim Kaitplattenwärmetauscher ist anwendungsabhängig zu wählen. Dabei können beide Wärmetauscherarten sogar in einem einzigen Wärmetauscher vereinigt werden.

Grundsätzlich kann der Grundkörper beliebig als Gusskörper oder ähnliches ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Grundkörper jedoch ein Extrusionskörper, insbesondere ein Strangpresskörper, der ein geschlossenes Querschnittsprofil aufweist . Unter einer Extn sion soll nachstehend ein Urformverfahren verstanden werden, bei dem dickflüssige härtbare Massen unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung heraus- gepresst werden . Der dabei entstehende Grundkörper, dessen Profil von der Öffnung abhängig ist, kann theoretisch mit einer beliebigen Länge extrudiert werden . Es gibt verschiedene Extrusionsverfahren, unter denen sich das Strangpressen für den Grundkörper am besten eignet, weil hiermit thermisch leitfähige Materialen wie Metalle am besten verarbeitet werden können. Der durch ein Extrusionsverfahren hergestellte Grundkörper ist durch sein Profil gekennzeichnet, das über die gesamte Extrusionslänge konstant bleibt. Bei der Extrusion und damit beim Strangpressen kann die Außenseite des Grundkörpers in beliebiger Weise durch die zuvor genannte formgebende Öffnung vorgegeben werden. Ist das in seiner Temperatur einzustellen- de Objekt ein Luftstrom, können beim Strangpressen auch die Lamellen ausgebildet werden. Ist das in seiner Temperatur einzustellende Objekt ein Bauelement, kann der Grundkörper mit der Plattenkaitseite ohne Lamellen bereitgestellt werden. Die Öffnung kann dabei auch so ausgeführt werden, dass eine Seite des Grundkörpers mit Lamellen und die andere Seite des Grundkörpers mit einer Plattenkaitseite extrudiert wird, um den Lamellenwärmetauscher und die Kaitplattenwärmetauscher zu kombinieren.

In einer zusätzlichen Weiterbildung umfasst der Wärme^¬ tauscher die Trennwand mit einer Länge, die kleiner ist, als die Länge des Grundkörpers . Dies ist eine Möglichkeit einen verbindenden Durchlass zwischen den Teilräumen zu schaffen . Alternativ oder zusätzlich kann der Durchlass auch als Durchgangsöffnung in der Trennwand ausgeführt sein .

In einer Weiterbildung umfasst der Wärmetauscher eine weitere fest mit dem Grundkörper verbundene Trennwand, die eingerichtet ist, wenigstens einen weiteren von den beiden Teilräumen unabhängigen Teilraum im Innenraum auszubilden. Diese Trennwand kann beim Strang^¬ pressen mit ausgebildet werden . Die weitere Trennwand wird auf diese Weise mit dem Grundkörper fest verbunden, so dass die weitere Trennwand wie ein stabilisierender Steg wirkt, der die mechanische Stabilität des Grundkörpers erhöht . Um die über die weitere Trennwand ausgebildeten Teilräume miteinander zu verbinden, kann ein Teil der weiteren Trennwand im Bereich einer Stirnseite des Extru- sionskörpers ausgespart sein. Die Aussparung kann durch spanabhebende Verfahren, wie Fräsen oder Sägen sowie auch durch sonstige Bearbeitungsverfahren,, wie Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden in die weitere Trennwand eingebraucht werden»

Für eine vollständige Ausbildung der Kanäle zum Führen des Wärmetransportmittels kann der als Extrusionskör- per ausgebildete Grundkörper stirnseitig mit Abschlussplatten verschlossen sein. Eine weitere Verle- gung von Rohren oder ähnlichem zur vollständigen Aus^¬ bildung der Kanäle zum Führen des Wärmetransportmittels ist dann nicht mehr notwendig .

Zur Zuführung des Wärmetransportmittels in den Innen- räum und zur Abführung des Wärmetransportmittels aus dem Innenraum wird der Wärmetauscher in einer Weiterbildung mit einem Zuführelement zum Innenraum an einer der Abschlussplatten und mit einem Abführelement aus dem Innenraum an derselben oder der anderen Abschuss- platte versehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird einer der zuvor angegebenen Wärmetauscher als Lamellenwärmetauscher und/oder als Kaitplattenwärmetauscher verwen- det.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines der angegebenen Wärme- tauscher die Schritte Extrudieren eines Grundkörpers mit einem Innenraum und darin in Extrusionsrichtung angeordneten Führungselementen, Einführen der Trennwand in die Führungselemente, Abschließen des Grundkörpers mit zwei Abschlussplatten an seinen Stirnseiten, und Ausbilden eines Zuführelementes zum Innenraum und eines Abführelement aus dem Innenraum.

Die oben beschriebenen Eigenschaften_,, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele , die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden . Es zeigen :

Fig . 1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers in einer teilweisen Explosionsan^¬ sieht ,

Fig. 2a

bis 2f schematische Ansichten möglichen Konfigura^¬ tionen für einen Innenraum in einem Grundkörper des Wärmetauschers der Fig . 1,

Fig. 3a

bis 3c Seitenansichten möglicher Wärmetauscher,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Wand des

Grundkörpers mit Schlitzen, in die Lamellen eingesetzt sind, und Fig. 5 eine Ansicht eines möglichen Wärmetauschers im Profil.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugs zeichen versehen und nur einmal beschrieben .

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers 2 in einer teil^¬ weisen Explosionsansieht zeigt . Der Wärmetauscher 2 ist im Wesentlichen aus einem Grundkörper 4 gebildet, der in der vorliegenden Ausführung in nicht einschränkender Weise ein rechteckiges Querschnittsprofil auf^¬ weist. Nachstehend soll zunächst dieser Grundkörper 4 näher beschrieben werden, bevor auf den Wärmetauscher 2 an sich näher eingegangen wird.

Der Grundkörper 4 ist an einer ersten Stirnseite 6 und an einer der ersten Stirnseite 6 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 8, die in der in Fig. 1 dargestellten Perspektive nicht zu sehen ist, zu einem Innen^¬ raum 10 hin geöffnet.

Der Innenraum 10 ist durch eine Bodenwand 12, eine der Bodenwand 12 gegenüberliegende Deckwand 14, eine erste Seitenwand 16 und eine der ersten Seitenwand 16 gege^¬ nüberliegende zweite Seitenwand 18 im Profil gesehen begrenzt, und nur an den Stirnseiten 6, 8 geöffnet. Dabei kann die Form des Innenraums 10 im Bereich der Seitenwände 16, 18 abgerundet sein, um dem Grundkör^¬ per 4 mehr mechanische Stabilität zu verleihen. Der Innenraum 10 ist hier ferner über fünf bewegliche Trennwände in Form von Schiebern 22 und vier ortsfeste weitere Trennwände in Form von Stegen 24 in zehn Teii- räume 26 unterteilt. In diesen Teilräumen 26 kann ein in den Fig . 2a bis 2 f angedeutetes Wärmetransportmit- tel 28 geführt werden. Darauf wird an späterer Steile näher eingegangen .

Die einzelnen Teilräume 26 sind untereinander verbunden, um das Wärmetransportmittel 28 zwischen einem Zuführanschluss 30 und Abführanschluss 32 zu führen. Auch darauf wird an späterer Stelle näher eingegangen . Zur Verbindung der Teilräume 26 untereinander umfassen die Stege 24 im Bereich der ersten Stirnseite 6 des Grundkörpers 4 Freisparungen 34. Demgegenüber besitzen die beweglichen Schieber 22 eine in den Fig. 2a bis 2f dargestellte Schieberlänge 36, die kürzer ist, als eine Grundkörper1änge 38 des Grundkörpers 4 zwischen den beiden Stirnseiten 6, 8.

Zum Führen der Schieber 22 im Innenraum 10 des Grundkörpers 4 sind im Innenraum 10 Führungselemente in Form von Führungsschienen 40 angeordnet . Von diesen Führungsschienen 40 ist in Fig . 1 der Übersichtlichkeit halber nur eine mit einem Bezugs zeichen versehen .

Grundsätzlich sollen im Grundkörper 4 die Schieber 22 zum Ausbilden der Teilräume 26 vorgesehen sein, weil sich so die zuvor erwähnte Führung des Wärmetransport- mittels 28 in beliebiger Weise im Innenraum 10 ausbilden lässt. Die fest im Innenraum 10 angeordneten Ste^¬ ge 24 sollen nur in Ausnahmefällen verwenden werden, um den Grundkörper 4 mechanisch zu stabilisieren . Auf der Bodenwand 12 und der Deckwand 14 des Grundkörpers 4 der Fig. 1 sind Lamellen 42 ausgebildet, an denen ein in Fig. 3a und 3c dargestellter Luftstrom 44 als in seiner Temperatur einzustellendes Objekt angreifen kann. Von diesen Lamellen 42 sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nur drei Stück auf der Deckwand 14 mit einem Bezugszeichen versehen.

Der in Fig . 1 gezeigte Grundkörper 4 ist durch Strangpressen extrudiert , weil auf diese Weise der Innen- raum 10 mit den Stegen 22 und den Führungsschienen 40 sowie die Lamellen 42 auf der Bodenwand 12 und der Deckwand 14 in einem Arbeitsschritt mit geformt werden können . Der dem Grundkörper 4 zugrundliegende Extrusi- onskörper kann mit einer beliebigen Extrusionslänge gefertigt werden, wobei der Grundkörper 4 abschließend auf seine Grundkörperlänge 38 abgelängt werden kann . Danach brauchen prinzipiell nur noch die Freisparun- gen 34 an den Stegen 24 ausgebildet werden, und aus dem Grundkörper 4 kann der Wärmetauscher 2 hergestellt werden .

Hierzu werden zunächst die Schieber 22 in die Führungsschienen 40 im Innenraum 10 eingeschoben, um die Teilräume 26 in einer endanwenderspezifischen Form zu definieren . Mögliche endanwenderspezifische Formen werden nachstehend anhand der Fig. 2a bis 2f erläu^¬ tert .

Wie in den Fig. 2a bis 2c gezeigt, können die einzel^¬ nen durch die Schieber 22 und Stege 24 gebildeten Teilräume 26 in Reihe zueinander angeordnet werden, so dass der Weg des Wärmetransportmittels 28 durch den Innenraum 10 des Grundkörpers 4 schlangenlinienförmig verläuft. Dabei können die Schieber 22 und Stege 24, wie in den Fig. 2a und 2b gezeigt,- abwechselnd neben- einander angeordnet werden, während die Teilräume 26 im Innenraum 10 des Grundkörpers 4, wie in Fig. 2c gezeigt, auch vollständig mit den Schiebern 22 definiert werden können. In Fig. 2a weist der Grundkörper 4 aufgrund der zweifach verwendeten Stege 26 die höchste mechanische Stabilität auf, während der Grundkörper 4 im Fig . 2c ohne einen Steg 24 die niedrigste mechanische Stabilität aufweist .

Statt wie in den Fig. 2a bis 2c gezeigt , können insbe- sondere die Schieber 22 , wie in Fig . 2d und 2e gezeigt, mit Passieröffnungen 48 zwischen ihren Enden ausgebildet werden . Von diesen Passieröffnungen 48 sind in den Fig . 2d und 2e j eweils nur eine mit einem Bezugs zeichen versehen . Dabei können pro Schieber 22 mehrere Passieröffnungen 48 zweckmäßigerweise in äqui- distanten Abständen auf den einzelnen Schiebern 22 zu^¬ einander ausgebildet werden . Im eingeschobenen Zustand der einzelnen Schieber 22 können die einzelnen Passieröffnungen 48 gegeneinander versetzt oder, wie in den Fig. 2d und 2e gezeigt, nicht gegeneinander ver^¬ setzt angeordnet sein . Auch wäre es möglich die Größe der Passieröffnungen 48 über die einzelnen Schieber 22 zu verändern . Auf diese Weise wird das Wärmetransport- mittel 28 anders als in Fig . 2a bis 2c nicht in Reihe durch die einzelnen Teilräume 26 geführt . Die Schie^¬ ber 22 stellen mit ihren Passieröffnungen 48 letztlich Strömungswiderstände dar, die das Wärmetransportmit- tel 28 gleichmäßig im Innenraum 10 verteilen . Schlussendlich kann das Prinzip einer verteilten Führung des Wärraetransportmittels 28 durch den Innenraum 10 mit dem Prinzip einer seriellen Führung des Wärmetransportmitteis 28 durch einzelne Teilräume 26, wie in Fig. 2f gezeigt, auch kombiniert werden.

Ist die Führung des Wärmemittelstromes 28 im Innenraum 10 über die Schieber 22 und die Stege 24 konfigu- riert (siehe Fig. 2a bis 2f) und damit festgelegt, dann wird der Innenraum 10 nach außen hin verschlossen, sofern dies endanv/enderspezi fisch notwendig oder gewünscht ist. Hierzu werden auf die Stirnseiten 6, 8 des Grundkörpers 4 Abschlussplatten 46 aufgesetzt, die den Innenraum 10 des Grundkörpers 4 stirnseitig verschließen. In Fig. 1 ist eine mögliche Abschlussplatte 46 dargestellt, die auf die erste Stirnseite 6 des Grundkörpers 4 aufgesetzt werden kann. Sie enthält im Gegensatz zu einer nicht weiter dargestellten Ab- schlussplatte, die auf die zweite Stirnseite 8 aufgesetzt werden kann, den Zuführanschluss 30 und den Ab^¬ führanschluss 32. Diese werden dann auf der Abschluss^¬ platte 46 derart angeordnet, dass der Zuführan^¬ schluss 30 und der Abführanschluss 32 in einer der Teilräume 46 münden, wie in den Fig. 2a bis 2f ange^¬ deutet .

Nach dem. Aufsetzen werden die Abschlussplatten 46 auf den Stirnseiten 6, 8 mit dem Grundkörper 4 verbunden. Bei der Wahl der Verbindungstechnik sollte berücksichtigt werden, dass die Abschlussplatten 46 den Innenraum 10 an den Stirnseiten 6, 8 dicht verschließen sollten, um ein Austreten des Wärmetransportmittels 28 zu vermeiden. Hierzu eignet sich eine Schweißtechnik. Um die Verbindung zwischen den Abschlussplatten 46 und dem Grundkörper 4 möglichst präzise auszugestalten,, werden die Abschlussplatten 46 in Profilrichtung des Grundkörpers 4 gesehen formschlüssig an diesen angelegt_? so dass sie eine definierte Lage besitzen und die Verbindung prozesssicher durchgeführt wird.

Der so hergestellte Wärmetauscher 2 kann nun zum Übertragen von thermischer Energie zwischen dem oben genannte Luftstrom 44 und/oder einem in den Fig. 3b und 3c gezeigten Bauteil 50 und dem Wärmetransportmittel 28 verwendet werden. Hier zeigt sich der große Vorteil des Wärmetauschers 2 , denn der Innenraum 10 mit seinen Teilräumen 46 sowie die Führung des Wärmetransportmittels 28 werden völlig unabhängig von einer Form der Bodenwand 12, der Deckenwand 14 und der Seitenwände 16, 18 gebildet. Das heißt, dass der Wärmetauscher 2 mit einer beliebigen Form hergestellt und an die endanwenderspezifischen Voraussetzungen ange- passt werden kann.

In Fig. 3a ist dabei der Wärmetauscher 2 der Fig. 1 in einer Seitenansicht mit Blick auf die zweite Seitenwand 18 in einem Betriebszustand dargestellt, in dem der Wärmetauscher 2 dem Luftstrom 44 ausgesetzt ist. Der Wärmetauscher 2 in dieser Form ist ein Lamellenwärmetauscher. Hierbei passiert der Luftstrom 44 die Lamellen 42, während im in Fig. 3a nicht zu sehenden Innenraum 10 das Wärmetransportmittel 28 in Form von Wasser durch die Teilräume 26 fließt. Das Wärmetransportmittel 28 weist dabei eine Temperatur auf, die kleiner ist, als eine Temperatur der die Lamellen 42 passierenden Luft 44. Auf diese Weise wärmt die passierende Luft 44 die Lamellen 42 auf, die dann die Wärmeenergie an das entsprechend kältere Wärmetrans- portmittel 28 abgeben. Dieses transportiert die Wärme dann über den in Fig. 3a nicht zu sehenden Abführan- schiuss 32 zu einer Wärmesenke, die das Wärmetransportmittel 28 in an sich bekannter Weise wieder abkühlen und über den Zufuhranschluss 30 erneut in den In- nenraum 10 des Wärmetauschers einführen kann.

In Fig. 3b ist eine alternative Form dargestellt,- in der der Wärmetauscher 2 ebenfalls ausgeführt werden kann. Hierbei sind Bauelemente 50 direkt auf die Dek- kenwand 14 aufgesetzt, die für einen optimalen Wärmekontakt mit den Bauelementen 50 eben, also ohne Lamellen 42 ausgeführt ist. Der Wärmetauscher 2 in dieser Form ist ein Kaltplattenwärmetauscher. Um den Grundkörper 4 für den Wärmetauscher 2 der Fig. 3b herzustellen, braucht beim oben genannten Strangpressen le^¬ diglich ein E trusionswerkzeug bereitgestellt werden, bei dem der Grundkörper 4 ohne Lamellen 42 ausgebildet wird . Alle übrigen Verfahrensschritte zum Fertigen des Wärmetauschers 2 bleiben gleich.

In besonders günstiger Weise können der Lame11enwärrne- tauscher und der Kaltplattenwärmetauscher in einem einzigen, in Fig. 3c gezeigten Wärmetauscher 2 vereinigt werden.

Weiter alternativ kann der Grundkörper 4 an einer der Seiten 12 bis 18 auch mit in Fig. 4 dargestellten Schlitzen 52 ausgeführt werden, in die dann die Lamel^¬ len 42 eingepresst werden können. In Fig. 4 ist das Prinzip beispielhaft an einer den Grundkörper 4 präsentierenden Platte dargestellt, die der Übersichtlichkeit halber ebenfalls mit dem Bezugszeichen des Grundkörpers 4 versehen ist. Auch in Fig. 4 sind nicht alle Lamellen 42 sowie alle Schlitze 52 mit einem Bezugs zeichen versehen.

In Fig. 5 ist ein weiteres Aus führungsbeispiel des Wärmetauschers 2 gezeigt.

Der Wärmetauscher 2 der Fig. 5 ist eine Weiterbildung des Wärmetauschers 2 der Fig. 3c, in dem ein Lamellenwärmetauscher und ein Kaltpiattenwärmetauscher kombiniert sind. Auf der Bodenwand 12 sind Lamellen 42 aus- gebildet, von denen in Fig. 5 der Übersichtlichkeit halber nicht alle mit einem Bezugszeichen versehen sind. Auf der Deckwand 14 können die Bauelemente 50 befestigt werden. Zur Befestigung der Bauelemente 50 sind auf der Deckwand 14 Befestigungselemente in Form von Gewindebohrungen 54 ausgebildet, in denen je eine nicht gezeigte Befestigungsschraube zum mechanischen Anbinden der Bauelemente 50 an den Wärmetauscher 2 verschraubt wer- den kann. Die einzelnen Gewindebohrungen 54 besitzen je einen Bohrdurchmesser 56.

In Fig. 5 sind die Gewindebohrungen 54 in Stege 24 des Grundkörpers 4 des Wärmetauschers 2 eingeformt. Hierzu be- sitzen die Stege 24 im Profil des Grundkörpers 4 gesehen eine Stegbreite 58, die größer ist, als der Bohrdurchmesser 56 der Gewindebohrung 54, die in den jeweiligen Steg 24 eingeformt ist.

Claims

Patentansprüche

Wärmetauscher (2) zum Übertragen von thermischer Energie zwischen einem in seiner Temperatur einzustellenden Objekt ( 44 , 50) und einem Wärmetransportmittel (28) , umfassend:

einen thermisch ieitfähigen Grundkörper (4), in dem ein Innenraum (10) zum Führen des Wärmetransportmittels (28) ausgebildet ist? und

im Innenraum (10) angeordnete Führungselemente (40) zum. Führen mindestens einer in den Innenraum (10) einführbaren Trennwand (22) zum Trennen zweier Teilräume (26) im Innenraum (10), in denen wenigstens ein Teil des Wärmetransportmittels (28) führbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Trennwand (22) einen die Teilräume (26) miteinander verbindenden Durchlass (34, 48) aufweist .

Wärmetauscher (2) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet , dass

der Grundkörper (4) ein Extrusionskörper (4), insbesondere ein Strangpresskörper ist, der eingeschlossenes Querschnittsprofil aufweist . Wärmetauscher (2) nach Anspruch 2 ,

dadurch gekennzeichnet , dass die Trennwand (22) mit einer Länge (36) aufweist, die kleiner ist, als eine Länge (38) des Grundkörpers (4) in Extrusionsrichtung .

Wärmetauscher (2 ) nach einem der Ansprüche 2 od Qir 3

dadurch gekennzeichnet, dass

eine weitere fest mit dem Grundkörper (4) verbundene Trennwand (24) vorgesehen ist, die eingerichtet ist, wenigstens einen weiteren von den beiden Teilräumen (26) unabhängigen Teilraum (26) im Innenraum (10) auszubilden .

Wärmetauscher (2) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet , dass

die weitere Trennwand (24 ) Teil des Extusionskör- pers (4) ist, und ein Teil ( 34 ) der weiteren Trennwand (24) im Bereich einer Stirnseite ( 6, 8 ) des Extrusionskörpers (4) ausgespart ist .

Wärmetauscher (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet , dass

zwei den Innenraum ( 10 ) des Grundkörpers (4) an beiden Stirnseiten ( 6, 8 ) stirnseitig verschließende Abschlusselemente (46) vorgesehen sind.

Wärmetauscher (2) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet , dass

ein Zuführelement ( 30 ) zum Innenraum (10) und ein Abführelement (32) aus dem Innenraum (10) zum Zu^¬ führen beziehungsweise Abführen des Wärmetrans- portmittels (28) in den beziehungsweise aus dem Innenraum (10) orgesehen sind.

Wärmetauscher (2) nac einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

Kühllamellen (42) in wenigstens einem Teilbereich (12_? 14) auf einer Außenseite ( 12 , 14 , 16, 18) des Grundkörpers ( 4 ) angebracht sind.

Verwendung eines Wärmetauschers (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche als Lamellenwärmetauscher und/oder als Cold-Plate-Wärmetauscher .

Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte :

Extrudieren eines Grundkörpers (4) mit einem Innenraum (10) und darin in Extrusionsrich- tung angeordneten Führungselementen (40) , Einführen mindestens einer im Innenraum (10) zwei Teilräume (26) trennenden Trennwand (22), die einen die Teilräume (26) miteinander verbindenden Durchlass (34, 48) aufweist, in die Führungselemente,

Abschließen des Grundkörpers (4) mit zwei Abschlussplatten (46) an seinen Stirnseiten (6, 8),

Ausbilden eines Zuführelementes (30) zum Innenraum (10) und eines Abführelement (32) aus dem Innenraum (10) .