EP1887303A2 - Wärmeübertragung und Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmeübertragers - Google Patents
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- EP1887303A2 EP1887303A2 EP07015649A EP07015649A EP1887303A2 EP 1887303 A2 EP1887303 A2 EP 1887303A2 EP 07015649 A EP07015649 A EP 07015649A EP 07015649 A EP07015649 A EP 07015649A EP 1887303 A2 EP1887303 A2 EP 1887303A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0025—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by zig-zag bend plates
Definitions
- the invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between two or more media. Moreover, the invention relates to a method for producing such a heat exchanger and a possible use of such a heat exchanger.
- Heat exchangers for exchanging heat are known from the prior art.
- the production of such heat exchangers is usually very expensive, since a large number of parts must be joined together.
- Essential components of a heat exchanger - also called heat exchanger matrix - which form its core structure for heat exchange between at least two media, such as pipes, sheets and ribs are usually soldered together, welded together, mechanically joined together or glued together. These joining methods are very time-consuming and therefore expensive.
- heat exchangers and corresponding production methods are known in the prior art, in which the replacement matrix is produced in one step by extrusion (extrusion).
- An exchange matrix produced in this way is known, for example, from US Pat DE 10 2004 011 354 A1 known.
- the invention has for its object to provide a method for producing a heat exchanger and such a heat exchanger, which is particularly easy and inexpensive to produce.
- the object is achieved by a heat exchanger according to the features of claim 1. With regard to the manufacturing process, the object is achieved by the features of claim 17.
- the heat exchanger according to the invention comprises a base element, which is formed from a metallic strip of tape with alternating thin and thick sections, wherein the thick sections are respectively repeatedly deformed such that in the region of the thin sections cavities are formed. It is formed by simply forming a single endless metal strip or sheet metal strip several times in a single manufacturing step, a heat exchanger, which is designed in particular as a so-called micro-heat exchanger with very narrow flow channels.
- the single base element contains all components required for a heat exchange, such as flow channels, which are formed by the cavities, and adjacent exchange surfaces.
- such a trained heat exchanger is particularly variable. For example, by varying the length and width of the thin and thick portions of the tape strip, the heat exchange and thus the performance of the heat exchanger can be specified.
- the thick sections are formed such that alternately segments with thick sections and segments with thin and thick sections arise, which are arranged parallel to each other.
- the thick sections are reshaped in such a way that alternately segments with thin sections which are arranged parallel to one another are formed.
- the thick portions of the tape strip are each kinked several times and alternately by 180 °.
- the length of the thick sections is greater than the length of the thin sections.
- the thick sections completely surround the thin section, wherein the height of the flow channel corresponds to the difference between the thin and thick band region or band segment.
- the segments with thin and thick sections each have at least two thick sections, between which the thin section is arranged.
- the respective segment has a u-shape, through which cavities are formed by abutment of thick segments in the folded, folded or kinked state of the tape strip, which serve as flow channels.
- the tape strip has a varying tape thickness in a range of 0.3 mm to 1.2 mm with alternating thin and thick sections with uniformly thin tape thickness of 0.3 mm to 1.18 mm or uniformly thicker tape thickness of 0 , 32 mm to 1.2 mm.
- the cavities preferably have a height of 0.02 mm to 0.2 mm (also called channel or gap width) and a length of 3 mm to 5 mm. The width of the cavity corresponds substantially to the width of the tape strip.
- the segments with thick sections form dividing walls, which in each case separate two successive segments with thin and thick sections and resulting cavities from one another.
- additional separate partitions or dividing sheets can be omitted within a primitive.
- an exchange matrix can be formed without conventional separate partitions between the basic elements by delimiting the thin sections on both sides by thick sections. This allows a high heat transfer coefficient in conjunction with good heat conduction in the heat transfer direction.
- the tape strip on each end of several adjacent thick sections In a further embodiment, the tape strip on each end of several adjacent thick sections.
- the deformed, for example, folded state of the tape strip form the outer segments with only constant thick sections closed Ends that are provided as profiles, for example, for mounting or attachment.
- the varying strip thickness is formed by introducing a predetermined surface structure.
- the surface structure by rolling, etching, milling, punching and / or spaces can be introduced. Due to the varying strip thickness arise after forming, z. B. folding, the tape strip cavities, which have a corresponding channel height (also called channel or gap width) as flow channels.
- the base element is in the deformed state from the bottom and / or from the top fluid-solderable solderable.
- a plurality of basic elements are arranged one above the other.
- This allows in a simple manner in the counter and / or direct current direction, wherein one of the basic elements in one direction and the overlying primitives in the other direction or all in the same direction are flowed through by a medium with different temperatures or different media.
- a cross-flow heat exchanger with two or more crossed streams is possible in a simple manner.
- the superposed basic elements are fluid-tight with each other connectable.
- the respective base element is one-sided, in particular on the bottom side, or solder-coated on both sides.
- a metallic strip of tape is punched out or cut out of a metallic endless strip as the basic element.
- a predetermined surface structure is introduced, for example by etching, cross-rolling or milling, so that the tape strip alternately has thin and thick sections.
- the thick portions of the tape strip are alternately arranged segments with thick sections and segments with thin and thick sections parallel to each other, so that in the region of the thin sections cavities are formed.
- the production of the basic element takes place in one step by multiple forming a single sheet metal strip.
- a heat exchanger with particularly small channel widths or heights of 0.02 mm and larger produced.
- Such a micro-heat exchanger is due to the miniature version especially for cooling of electronic components, eg. B. for cooling a microprocessor.
- FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a base element 1 of a heat exchanger 2.
- the base element 1 is a strip of metal, for example a metal strip.
- FIG. 1 shows the base element 1 with varying strip thickness d 1,1 to d 1,2 in a range from 0.3 mm to 1.2 mm in the unfolded state.
- the basic element 1 is divided into longitudinal sections alternately into thin sections 1.1 and thick sections 1.2. Both the thin sections 1.1 and the thick sections 1.2 have an associated constant strip thickness d 1.1 or d 1.2 .
- the strip thickness d 1.1 of the thin sections 1.1 is in a range of 0.3 mm to 1.18 mm; the strip thickness d 1.2 in a range of 0.32 mm to 1.2 mm.
- the base element 1 is punched or cut, for example, from an endless belt.
- the endless belt is in particular a metal band made of a good heat-conducting metal, for.
- a collar metal such as copper or brass.
- a given surface structure is introduced on one side, for example by transverse rolling, etching, milling, broaching or in another suitable manner. That is, the base element 1 has a lower, substantially flat hinge side 1.3 and an upper hinge side 1.4 in serrated or crown shape.
- the base member 1 of the lower band side 1.3 for example, solder coated. Since the solder is applied to the lower flat hinge side 1.3 of the base member 1, a running of the cavities formed in the thin sections 1.1 on the upper hinge side 1.4 with solder is avoided.
- the base element 1 is in each case repeatedly deformed in the thick sections 1.2 at predetermined forming edges 3, in particular folded or folded.
- the forming edges 3 are folds on which the bent or folded sections 1.2 are pressed together.
- the thick sections 1.2 are formed several times such that alternately segments 4.1 with thick sections 1.2 and segments 4.2 with thin sections 1.1 and thick sections 1.2 are arranged parallel to each other and cavities 5 are formed in the region of the thin sections 1.1.
- the thick sections 1.2 are each bent several times alternately by 180 °.
- the segments 4.2 with thin and thick sections 1.1 and 1.2 each have at least two thick sections 1.2, between which the thin section 1.1 is arranged.
- the edge-side sections 1.2 and the thin section 1.1 of the segments 4.2 are designed in such a form and size that cavities 5 with a height h 5 of 0.02 mm to 0.2 mm and a length l 5 of 3 mm to 5 mm formed are.
- the cavities 5 have a width b 1 of the base element 1 and thus of the tape strip corresponding width b 5 .
- thick sections 1.2 By repeatedly forming the thick sections 1.2, these form in the formed state of the tape strip consistently thick segments 4.1, which serve as partitions between two consecutive segments 4.2 with thin and thick sections 1.1 and 1.2. Thus, the upwardly open cavities 5 are covered by the thick segments 4.1 and successive cavities 5 separated from each other.
- the base element 1 comprises at the edge in each case a plurality of adjoining thick sections 1.2. This results No accumulations of cavities 5 at the edge, which are used to hold brackets or attachments or as profiles.
- the tape strip on the edge side a plurality of sections 1.2 with the same thickness d 1.2 .
- the base element 1 can be solder-coatable in a fluid-tight manner from the underside and / or from the top in the deformed state. This allows a fluid-tight connection of stacked primitives 1, as shown in Figure 3 in more detail.
- a plurality of basic elements 1 are arranged one above the other.
- a so-called countercurrent or DC heat exchanger can be formed, in which the basic elements 1 are flowed through by fluids with alternating flow direction or with the same flow direction.
- the basic elements 1 can be arranged one above the other and offset by 90 ° to one another. As a result, a so-called cross-flow heat exchanger is formed.
- FIG. 4 and 5 show schematically a possible use of a heat exchanger 2 with a base element 1 as a cooling element for an electronic component.
- the basic element 1 is arranged in FIG. 4 in the folded state by way of example in a housing 6 and soldered or glued there, for example.
- cooling medium connecting elements 7 are provided on the edge.
- FIG. 5 shows the heat exchanger 2 according to FIG. 4 in a side view.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager zum Austausch von Wärme zwischen zwei oder mehr Medien. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmeübertragers und eine mögliche Verwendung eines solchen Wärmeübertragers.
- Wärmeübertrager zum Austausch von Wärme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Herstellung solcher Wärmeübertrager ist in der Regel sehr aufwendig, da eine Vielzahl von Teilen zusammengefügt werden muss. Wesentliche Komponenten eines Wärmetauschers - auch Wärmetauschermatrix bezeichnet - welche dessen Kernstruktur zum Wärmeaustausch zwischen wenigstens zwei Medien bilden, wie zum Beispiel Rohre, Bleche und Rippen werden meist zusammengelötet, zusammengeschweißt, mechanisch zusammengefügt oder zusammengeklebt. Diese Fügeverfahren sind sehr zeitintensiv und damit teuer.
- Zur Vereinfachung sind im Stand der Technik Wärmeübertrager und entsprechende Herstellungsverfahren bekannt, bei denen die Austauschmatrix in einem Schritt durch Extrudieren (Strangpressen) hergestellt wird. Eine derartig hergestellte Austauschmatrix ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 011 354 A1 bekannt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers und einen solchen Wärmeübertrager anzugeben, weicher besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wärmeübertrager gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 17 gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager umfasst ein Grundelement, das aus einem metallischen Bandstreifen mit alternierend dünnen und dicken Abschnitten gebildet ist, wobei die dicken Abschnitten jeweils mehrfach derart umgeformt sind, dass im Bereich der dünnen Abschnitte Hohlräume gebildet sind. Dabei ist durch einfaches mehrmaliges Umformen eines einzigen Endlosmetallbandes oder Blechstreifens in einem einzigen Herstellungsschritt ein Wärmeübertrager gebildet, der insbesondere als ein so genannter Mikro-Wärmeübertrager mit sehr engen Strömungskanälen ausgeführt ist. Das einzelne Grundelement enthält dabei alle für einen Wärmeaustausch erforderlichen Komponenten wie Strömungskanäle, die durch die Hohlräume gebildet sind, und angrenzende Austauschflächen. Darüber hinaus ist ein derartig ausgebildeter Wärmeübertrager besonders variabel. Beispielsweise kann durch Variation der Länge und Breite der dünnen und dicken Abschnitte des Bandstreifens der Wärmeaustausch und somit die Leistung des Wärmeübertragers vorgegeben werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die dicken Abschnitte derart umgeformt, dass abwechselnd Segmente mit dicken Abschnitten und Segmente mit dünnen und dicken Abschnitten entstehen, die parallel zueinander angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform sind die dicken Abschnitte derart umgeformt, dass abwechselnd Segmente mit dünnen Abschnitten entstehen, die parallel zueinander angeordnet sind.
- Zur Bildung von Strömungskanälen sind die dicken Abschnitte des Bandstreifens jeweils mehrfach und alternierend um 180° geknickt. Dabei ist die Länge der dicken Abschnitte größer ist als die Länge der dünnen Abschnitte. Hierdurch umgeben die dicken Abschnitte den dünnen Abschnitt vollständig, wobei die Höhe des Strömungskanals der Differenz zwischen dünnem und dickem Bandbereich oder Bandabschnitt entspricht. In einer möglichen Ausführungsform weisen die Segmente mit dünnen und dicken Abschnitten jeweils zumindest zwei dicke Abschnitte auf, zwischen denen der dünne Abschnitt angeordnet ist. Hierdurch weist das jeweilige Segment eine u-Form auf, durch welche durch Anliegen von dicken Segmenten im gefalzten, gefalteten oder geknickten Zustand des Bandstreifens Hohlräume gebildet sind, die als Strömungskanäle dienen.
- In einer weiteren Ausführungsform weist der Bandstreifen eine variierende Banddicke in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,2 mm mit alternierend dünnen und dicken Abschnitten mit gleichbleibend dünner Banddicke von 0,3 mm bis 1,18 mm bzw. gleichbleibend dicker Banddicke von 0,32 mm bis 1,2 mm auf. Dabei weisen die Hohlräume vorzugsweise eine Höhe von 0,02 mm bis 0,2 mm (auch Kanal- oder Spaltweite genannt) und eine Länge von 3 mm bis 5 mm auf. Die Breite des Hohlraums entspricht dabei im Wesentlichen der Breite des Bandstreifens.
- Zweckmäßigerweise bilden im umgeformten Zustand des Bandstreifens die Segmente mit dicken Abschnitten Trennwände, die jeweils zwei aufeinander folgende Segmente mit dünnen und dicken Abschnitten und daraus resultierende Hohlräume voneinander trennen. Hierdurch können zusätzliche separate Trennwände oder Trennblätter innerhalb eines Grundelements entfallen. Darüber hinaus kann bei einem mehrfachen Aufeinandersetzen von mehreren Grundelementen eine Austauschmatrix ohne übliche separate Trennwände zwischen den Grundelementen gebildet werden, indem die dünnen Abschnitte beidseitig von dicken Abschnitten begrenzt werden. Dies ermöglicht einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten in Verbindung mit einer guten Wärmeleitung in Wärmeübertragungsrichtung.
- In einer weiteren Ausführungsform weist der Bandstreifen endseitig jeweils mehrere aneinander grenzende dicke Abschnitte auf. Im umgeformten, beispielsweise gefalteten Zustand des Bandstreifens bilden die äußeren Segmente mit ausschließlich gleich bleibenden dicken Abschnitten geschlossene Enden, die als Profile beispielsweise zur Halterung oder Befestigung vorgesehen sind.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die variierende Banddicke durch Einbringen einer vorgegebenen Oberflächenstruktur gebildet. Beispielsweise ist die Oberflächenstruktur durch Walzen, Ätzen, Fräsen, Stanzen und/oder Räumen einbringbar. Durch die variierende Banddicke ergeben sich nach einem Umformen, z. B. Falzen, des Bandstreifens Hohlräume, die als Strömungskanäle eine entsprechende Kanalhöhe (auch Kanal- oder Spaltweite genannt) aufweisen.
- Für eine hinreichend gute Abdichtung der als Strömungskanäle dienenden Hohlräume nach außen und innen ist der Bandstreifen von mindestens einer Bandseite lotbeschichtet, so dass die aneinander grenzenden Segmente miteinander form- und stoffschlüssig verbindbar sind. Darüber hinaus kann eine Lotbeschichtung zumindest einseitig, z. B. auf der Unter- oder Oberseite des gefalteten Bandstreifens, der Befestigung des Grundelements im gefalteten Zustand auf einer Bodenplatte dienen. Alternativ kann das Grundelement auf die Bodenplatte geklebt oder in einer anderen geeigneten Art befestigt werden. Anstatt der Lotbeschichtung einer der Seiten des Grundelements kann die Bodenplatte mit einer Lotbeschichtung versehen sein. Vorzugsweise ist dabei das Grundelement im umgeformten Zustand von der Unterseite und/oder von der Oberseite fluiddicht lotbeschichtbar.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Grundelemente übereinander angeordnet. Dies ermöglicht in einfacher Art und Weise in Gegen- und/oder Gleichstromrichtung, wobei eines der Grundelemente in die eine Richtung und das darüber liegende Grundelemente in die andere Richtung oder alle in die gleiche Richtung von einem Medium mit unterschiedlichen Temperaturen oder verschiedenen Medien durchströmt werden. Bei einer um 90° versetzten Anordnung der übereinander angeordneten Grundelemente ist in einfacher Art und Weise ein Kreuzstrom-Warmeübertrager mit zwei oder mehr gekreuzten Stoffströmen ermöglicht. Zweckmäßigerweise sind die übereinander angeordneten Grundelemente fluiddicht miteinander verbindbar. Hierzu ist beispielsweise das jeweilige Grundelement einseitig, insbesondere bodenseitig, oder beidseitig lotbeschichtet.
- Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung des Wärmeübertragers wird aus einem metallischen Endlosband als Grundelement ein metallischer Bandstreifen ausgestanzt oder ausgeschnitten. Anschließend wird eine vorgegebene Oberflächenstruktur beispielsweise durch Ätzen, Querwalzen oder Fräsen eingebracht, so dass der Bandstreifen alternierend dünne und dicke Abschnitte aufweist. Durch mehrfaches Umformen, beispielsweise Falten oder Falzen, der dicken Abschnitte des Bandstreifens werden abwechselnd Segmente mit dicken Abschnitten und Segmente mit dünnen und dicken Abschnitten parallel zueinander angeordnet, so dass im Bereich der dünnen Abschnitte Hohlräume gebildet werden. Dabei erfolgt die Herstellung des Grundelements in einem Schritt durch mehrfaches Umformen eines einzigen Blechstreifens. Hierbei wird beispielsweise ein Wärmeübertrager mit besonders kleinen Kanalweiten bzw. -höhen von 0,02 mm und größer hergestellt. Ein derartiger Mikro-Wärmeübertrager eignet sich aufgrund der Miniaturausführung insbesondere zur Kühlung von elektronischen Bauteilen, z. B. zur Kühlung eines Mikroprozessors.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- Fig. 1
- einen Wärmeübertrager, umfassend ein bandförmiges Grundelement im ungefalteten Zustand,
- Fig. 2
- schematisch den Wärmeübertrager gemäß Figur 1 im gefalteten Zustand,
- Fig. 3
- schematisch einen Wärmeübertrager mit mehreren übereinander angeordneten Grundelementen, und
- Fig. 4,5
- schematisch eine Verwendung eines Wärmeübertragers als Kühlelement für ein elektronisches Bauteil.
- Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Grundelement 1 eines Wärmeübertragers 2. Das Grundelement 1 ist ein Bandstreifen aus Metall, z. B. ein dünnes Metallblech. Figur 1 zeigt das Grundelement 1 mit variierender Banddicke d1,1 bis d1,2 in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,2 mm im ungefalteten Zustand. Dabei ist das Grundelement 1 in Längsausdehnung alternierend in dünne Abschnitte 1.1 und dicke Abschnitte 1.2 unterteilt. Sowohl die dünnen Abschnitte 1.1 als auch die dicken Abschnitte 1.2 weisen eine zugehörige gleichbleibende Banddicke d1.1 bzw. d1.2 auf. In einem möglichen Ausführungsbeispiel liegt die Banddicke d1.1 der dünnen Abschnitte 1.1 in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,18 mm; die Banddicke d1.2 in einem Bereich von 0,32 mm bis 1,2 mm.
- Das Grundelement 1 wird beispielsweise aus einem Endlosband ausgestanzt oder geschnitten. Das Endlosband ist insbesondere ein Metallband aus einem gut wärmeleitenden Metall, z. B. aus Aluminium, einem Bundmetall, wie Kupfer oder Messing. Zur Ausbildung des Bandstreifens mit variierender Banddicke d1.1 bis d1.2 wird eine vorgegebene Oberflächenstruktur beispielsweise durch Querwalzen, Ätzen, Fräsen, Räumen oder in einer anderen geeigneten Art einseitig eingebracht. D.h. das Grundelement 1 weist eine untere, weitgehend ebene Bandseite 1.3 und eine obere Bandseite 1.4 in Zacken- oder Kronenform auf. Darüber hinaus ist das Grundelement 1 von der unteren Bandseite 1.3 beispielsweise lotbeschichtet. Da das Lot auf der unteren ebenen Bandseite 1.3 des Grundelements 1 aufgebracht wird, ist ein Zulaufen der in den dünnen Abschnitten 1.1 auf der oberen Bandseite 1.4 gebildeten Hohlräume mit Lot vermieden.
- Zur Bildung von Strömungskanälen für den Wärmeübertrager 2 wird das Grundelement 1 in den dicken Abschnitten 1.2 an vorgegebenen Umformkanten 3 jeweils mehrfach umgeformt, insbesondere gefaltet oder gefalzt. Die Umformkanten 3 sind Falze, an denen die abgebogenen oder gefalteten Abschnitte 1.2 zusammengepresst werden. Für ein mehrfaches Umformen der dicken Abschnitte 1.2 ist deren Länge l1.2 größer ist als die Länge l1.1 der dünnen Abschnitte 1.1. Dabei werden die dicken Abschnitte 1.2 derart mehrfach umgeformt, dass abwechselnd Segmente 4.1 mit dicken Abschnitten 1.2 und Segmente 4.2 mit dünnen Abschnitten 1.1 und dicken Abschnitten 1.2 parallel zueinander angeordnet sind und im Bereich der dünnen Abschnitte 1.1 Hohlräume 5 gebildet sind. Vorzugsweise sind die dicken Abschnitte 1.2 jeweils mehrfach alternierend um 180° geknickt. Hierdurch ergibt sich in Seitenansicht des Grundelements 1, wie in Figur 2 dargestellt, eine Mäanderform. Durch das auf der unteren Bandseite 1.3 aufgebrachte Lot werden die unmittelbar aneinander angrenzenden Segmente 4.1 und 4.2 miteinander stoff- und formschlüssig verbunden. In Figur 2 nicht dargestellt sind Verteilkästen, welche auf die Seitenflächen des Wärmeübertragers aufgesetzt sind und der Verteilung bzw. Sammlung jeweils eines Fluids auf die Grundelemente 1 dienen.
- Zur Bildung der Hohlräume 5 weisen die Segmente 4.2 mit dünnen und dicken Abschnitten 1.1 bzw. 1.2 jeweils zumindest zwei dicke Abschnitte 1.2 auf, zwischen denen der dünne Abschnitt 1.1 angeordnet ist. Die randseitigen Abschnitte 1.2 und der dünne Abschnitt 1.1 der Segmente 4.2 sind derart in Form und Größe ausgeführt, dass Hohlräume 5 mit einer Höhe h5 von 0,02 mm bis 0,2 mm und einer Länge l5 von 3 mm bis 5 mm gebildet sind. Darüber hinaus weisen die Hohlräume 5 eine der Breite b1 des Grundelements 1 und somit des Bandstreifens entsprechende Breite b5 auf. Durch Aufbringen von Lot lediglich auf der unteren Bandseite 1.3 werden die Hohlräume 5 während des Umformens frei von Lot gehalten.
- Durch das mehrfache Umformen der dicken Abschnitte 1.2 bilden diese im umgeformten Zustand des Bandstreifens gleichbleibend dicke Segmente 4.1, die als Trennwände zwischen zwei aufeinander folgenden Segmenten 4.2 mit dünnen und dicken Abschnitten 1.1 bzw. 1.2 dienen. Somit werden durch die dicken Segmente 4.1 die nach oben hin offenen Hohlräume 5 abgedeckt und aufeinander folgende Hohlräume 5 voneinander getrennt.
- Endseitig sind mehrere Segmente 4.1 mit ausschließlich dicken Abschnitten 1.2 vorgesehen. D.h. das Grundelement 1 umfasst randseitig jeweils mehrere aneinander grenzende dicke Abschnitte 1.2. Hierdurch ergeben sich randseitig Materialanhäufungen ohne Hohlräume 5, die zur Aufnahme von Halterungen oder Befestigungen oder als Profile dienen. Hierzu weist der Bandstreifen randseitig mehrere Abschnitte 1.2 mit gleichbleibender Banddicke d1.2 auf.
- Zusätzlich kann das Grundelement 1 im umgeformten Zustand von der Unterseite und/oder von der Oberseite fluiddicht lotbeschichtbar sein. Dies ermöglicht eine fluiddichte Verbindung von übereinander angeordneten Grundelementen 1, wie sie in Figur 3 näher dargestellt sind.
- In Figur 3 sind mehrere Grundelemente 1 übereinander angeordnet. Hierdurch kann ein so genannter Gegenstrom- oder Gleichstrom-Wärmeübertrager gebildet werden, bei dem die Grundelemente 1 von Fluiden mit wechselnder Strömungsrichtung bzw. mit gleicher Strömungsrichtung durchströmt werden. Alternativ können die Grundelemente 1 übereinander und um 90° versetzt zueinander angeordnet sein. Hierdurch ist ein so genannter Kreuzstrom-Wärmeübertrager gebildet.
- Figuren 4 und 5 zeigen schematisch eine mögliche Verwendung eines Wärmeübertragers 2 mit einem Grundelement 1 als Kühlelement für ein elektronisches Bauteil. Das Grundelement 1 ist in Figur 4 im gefalteten Zustand beispielhaft in einem Gehäuse 6 angeordnet und dort beispielsweise eingelötet oder geklebt. Zum Zu- bzw. Abführen einer durch das Grundelement 1 strömenden Kühlmediums sind randseitig Anschlusselemente 7 vorgesehen. Figur 5 zeigt den Wärmeübertrager 2 gemäß Figur 4 in Seitenansicht.
Claims (20)
- Wärmeübertrager (2), umfassend ein Grundelement (1), das aus einem metallischen Bandstreifen mit alternierend dünnen und dicken Abschnitten (1.1, 1.2) gebildet ist, wobei die dicken Abschnitte (1.2) jeweils mehrfach derart umgeformt sind, dass im Bereich der dünnen Abschnitte (1.1) Hohlräume (5) gebildet sind.
- Wärmeübertrager nach Anspruch 1, wobei abwechselnd Segmente (4.1) mit dicken Abschnitten (1.2) und Segmente (4.2) mit dünnen und dicken Abschnitten (1.1, 1.2) parallel zueinander angeordnet sind.
- Wärmeübertrager nach Anspruch 1, wobei abwechselnd Segmente (4.1) mit dünnen Abschnitten (1.2) parallel zueinander angeordnet sind.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dicken Abschnitte (1.2) jeweils mehrfach alternierend um 180° geknickt sind.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Länge (l1.2) der dicken Abschnitte (1.2) größer ist als die Länge (l1.1) der dünnen Abschnitte (1.1).
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Segmente (4.2) mit dünnen und dicken Abschnitten (1.1, 1.2) jeweils zumindest zwei dicke Abschnitte (1.2) aufweisen, zwischen denen der dünne Abschnitt (1.1) angeordnet ist.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bandstreifen eine variierende Banddicke (d1.1, d1.2) in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,2 mm mit alternierend dünnen Abschnitten (1.1) mit gleichbleibend dünner Banddicke (d1.1) von 0,3 mm bis 1,18 mm und dicken Abschnitten (1.2) mit gleichbleibend dicker Banddicke (d1.2) von 0,32 mm bis 1,2 mm aufweist.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume (5) eine Höhe (h5) von 0,02 mm bis 0,2 mm und eine Länge (l5) von 3 mm bis 5 mm aufweisen.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume (5) eine der Breite (b1) des Bandstreifens entsprechende Breite (b5) aufweisen.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im umgeformten Zustand des Bandstreifens die Segmente (4.1) mit dicken Abschnitten (1.2) Trennwände bilden, die jeweils zwei aufeinander folgende Segmente (4.2) mit dünnen und dicken Abschnitten (1.1, 1.2) und daraus resultierende Hohlräume (5) voneinander trennen.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bandstreifen endseitig jeweils mehrere aneinander grenzende dicke Abschnitte (1.2) aufweist.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die variierende Banddicke (d1.1, d1.2) durch Einbringen einer vorgegebenen Oberflächenstruktur gebildet ist.
- Wärmeübertrager nach Anspruch 12, wobei die Oberflächenstruktur durch Walzen, Ätzen, Fräsen, Stanzen und/oder Räumen einbringbar ist.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bandstreifen von mindestens einer Bandseite (1.3) lotbeschichtet ist.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Grundelement(1) im umgeformten Zustand von der Unterseite und/oder von der Oberseite fluiddicht lotbeschichtbar ist.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Grundelemente (1) übereinander angeordnet sind.
- Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Grundelemente (1) übereinander und um 90° versetzt zueinander angeordnet sind.
- Wärmeübertrager nach Anspruch 16 oder 17, wobei übereinander angeordnete Grundelemente (1) fluiddicht miteinander verbindbar sind.
- Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, wobei aus einem metallischen Endlosband als Grundelement (1) ein metallischer Bandstreifen ausgestanzt oder ausgeschnitten wird, in welchen eine vorgegebene Oberflächenstruktur eingebracht wird, so dass der Bandstreifen alternierend dünne und dicke Abschnitte (1.1, 1.2) aufweist, und wobei anschließend die dicken Abschnitte (1.2) mehrfach derart umgeformt werden, dass abwechselnd Segmente (4.1) mit dicken Abschnitten (1.2) und Segmente (4.2) mit dünnen und dicken Abschnitten (1.1, 1.2) parallel zueinander angeordnet sind und im Bereich der dünnen Abschnitte (1.1) Hohlräume (5) gebildet werden.
- Verwendung eines Wärmeübertragers (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Kühlung von elektronischen Bauteilen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006037011 | 2006-08-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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EP1887303A2 true EP1887303A2 (de) | 2008-02-13 |
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Citations (6)
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-
2007
- 2007-08-08 EP EP07015649.2A patent/EP1887303A3/de not_active Withdrawn
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