Derartige Vorrichtungen zum Austausch von Wärme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Herstellung solcher Wärmetauscher ist in der Regel relativ aufwendig, da eine Vielzahl von Teilen zusammengefügt werden muss. Wesentliche Komponenten eines Wärmetauschers-auch Wärmetau- schermatrix bezeichnet- ; welche dessen Kernstruktur zum Wärmeaustausch zwischen wenigstens zwei Medien bilden, wie zum Beispiel Rohre, Bleche und Rippen werden meist zusammengelötet,-geschweißt, mechanisch -gefügt oder auch-geklebt Diese Fügeverfahren sind zeitintensiv und damit teuer.

Zur Vereinfachung sind im Stand der Technik bereits Wärmetauscher und entsprechende Herstellungsverfahren bekannt, bei denen die Austauschma- trix in einem Schritt durch Extrudieren (Strangpressen) hergestellt wird, Eine extrudierte Austauschmatrix weist bereits alle hauptsächlich am Wär- meaustausch beteiligten Strukturen wie Strömungskanäle und Austau- schwandungen auf.

Bekannte Wärmetauscher dieser Art erlauben jedoch nur Stoffströme in Richtung der Extrusion. Dies bedingt durch die vorzugsweise alternierende

Anordnung der Strömungskanäle für die wenigstens zwei Medien, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfindet, dass sich die Verteil-und Samme- leinrichtungen-zur Verteilung auf beziehungsweise Sammlung der Medien aus der Vielzahl der Strömungskanäle-relativ komplex gestalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, welche den Aufwand für-insbesondere durch Extrusion hergestellte-Wär- metauscher reduzieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß An- spruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des An- spruchs 20. Bevorzugte Ausführungsformen, Weiterbildungen und Verwen- dungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens ein extrudiertes Bauteil auf, in welchem wenigstens ein erster Kanal zur Führung wenigstens eines ersten strömungsfähigen Mediums sowie wenigstens ein zweiter Kanal zur Führung wenigstens eines zweiten strömungsfähigen Mediums vorgesehen sind, wobei die Kanäle im Wesentlichen parallel zur Extrusionsrichtung aus- gebildet sind. Erfindungsgemäß ist wenigstens in einer zur Extrusionsrich- tung im Wesentlichen parallelen Seite des extrudierten Bauteils wenigstens eine Ausnehmung vorgesehen, die sich wenigstens teilweise quer zur Extru- sionsrichtung erstreckt und in Strömungsverbindung zu wenigstens einem Kanal steht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insofern vorteilhaft, als sie extrudierte Wärmetauschermatrizen erlaubt, welche sich zur Verwendung mit herkömm- lichen Verteil-und Sammeleinrichtungen für die am Wärmeaustausch betei- ligten Medien eignen.

Als extrudiertes Bauteil wird im Rahmen der Erfindung ein Bauteil verstan- den, welches seine Formgebung zumindest teilweise insbesondere durch Extrusion, d. h. durch Strangpressen erfahren hat. Es sind jedoch auch ande- re Formgebungsverfahren für das bevorzugt einstückige Bauteil denkbar,

wie zum Beispiel Gießen oder Spritzgießen. Bevorzugt weist das extrudierte Bauteil quer zur Extrusionsrichtung einen im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf. Es kann jedoch auch bevorzugt sein, andere Querschnittsformen zu wählen, die beispielsweise platzsparend auf den im Motorraum eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung stehenden Bauraum abgestimmt sind. Zur Verringerung des Verletzungsrisikos sind die Kanten des extrudierten Bauteils bevorzugt abgerundet.

Als Kanal wird im Rahmen der Erfindung ein Hohlraum verstanden, welcher insbesondere im extrudierten Bauteil bevorzugt im Rahmen der Extrusion erzeugt wurde und sich somit im Wesentlichen parallel zur Extrusionsrich- tung im Wesentlichen über die ganze Länge des extrudierten Bauteils er- streckt, durch welchen ein fließfähiges Medium fließen beziehungsweise strömen kann und welcher im Wesentlichen gas-und flüssigkeitsdicht gegen weitere Kanäle beziehungsweise den ihn umgebenden Raum abgegrenzt ist.

Als Ausnehmung wird im Rahmen der Erfindung eine Öffnung verstanden, welche sich ausgehend von einer zur Extrusionsrichtung im Wesentlichen parallelen Seitenfläche des extrudierten Bauteils derart einwärts erstreckt, dass die Öffnung mit wenigstens einem medienführenden Kanal in Strö- mungsverbindung steht. Bevorzugt dienen die Ausnehmungen als Strö- mungsverbindungen von den zur Extrusionsrichtung parallelen Seiten des extrudierten Bauteils zu den Kanälen eines Mediums, welche insbesondere Kreuzstrom-Wärmetauscher auf der Basis einer extrudierten Wärmetau- schermatrix ermöglichen. Besonders bevorzugt bilden die Ausnehmungen Strömungsverbindungen zu den zweiten Kanälen.

Als sich wenigstens teilweise quer zur Extrusionsrichtung erstreckende Aus- nehmung wird im Rahmen der Erfindung eine Ausnehmung aufgefasst, wel- che in Strömungsverbindung zu wenigstens einem medienführenden Kanal steht und innerhalb derer die Hauptströmungsrichtung des darin strömenden Mediums wenigstens eine Komponente senkrecht zur Extrusionsrichtung aufweist.

Als Hauptströmungsrichtung eines Mediums wird die Richtung verstanden, welche das Medium innerhalb einer Verteil-und/oder Sammeleinrichtung, einer Ausnehmung und/oder eines Kanals vorzugsweise annimmt, wobei Richtungsänderungen des Mediums, die lokal begrenzt sind, außer Acht gelassen werden.

Als strömungsverbunden wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass ein Medium zwischen den Verteil-und/oder Sammeleinrichtungen, Ausneh- mungen und Kanälen, d. h. allgemein den medienführenden Einrichtungen fließen beziehungsweise strömen kann. Als im Wesentlichen gas-und flüs- sigkeitsdicht wird insbesondere, aber nicht ausschließlich eine Unterteilung durch Trenneinrichtungen verstanden, so dass entlang bestimmter Richtun- gen der Ausnehmungen, der Kanäle, der Verteil-und/oder Sammeleinrich- tungen oder dazwischen kein Medium an der jeweiligen Trenneinrichtung vorbeifließen beziehungsweise-strömen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform steht die Ausnehmung zu wenigstens einem zweiten Kanal in Strömungsverbindung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ausnehmung ein Querschnittsprofil auf, welches einer Gruppe von Querschnittsprofilen ent- nommen ist, die runde, rechteckige, ovale und polygonförmige Profile sowie Mischformen daraus enthält. Bevorzugt ist eine Vielzahl von Ausnehmungen unter-und/oder nebeneinander angeordnet, bevorzugt in regelmäßigen Ab- ständen und besonders bevorzugt parallel bezüglich einander.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Kanäle ein Querschnittsprofil auf, welches einer Gruppe von Querschnittsprofilen ent- nommen ist, die runde, rechteckige, ovale und polygonförmige Profile sowie Mischformen daraus enthält.

Als Querschnittsprofil einer Ausnehmung wird im Rahmen der Erfindung je- nes Querschnittsprofil verstanden, welches sich durch Schnitt mit Ebenen ergibt, welche im Wesentlichen parallel zu derjenigen Seite des extrudierten

Bauteils sind, von welcher aus sich diese Ausnehmung in das Bauteil er- streckt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die ersten und zweiten Kanäle ein unterschiedliches Querschnitts- profil auf. Als Querschnittsprofil eines Kanals wird im Rahmen der Erfindung jenes Querschnittsprofil verstanden, welches sich durch Schnitt mit bezüg- lich der Extrusionsrichtung senkrechten Ebenen ergibt.

Insbesondere in Abhängigkeit der am Wärmaustausch beteiligten Medien ist es bevorzugt, für die ersten und zweiten Kanäle das gleiche Querschnitts- profil vorzusehen, wodurch sich eine vereinfachte Herstellung des Wärme- tauschers ergeben kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen wenigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten Kanal wenigstens eine Wärmetauscherwandung angeordnet. Als Wärmetauscher- wandungen werden im Rahmen der Erfindung diejenigen Wandungen ver- standen, welche direkt benachbarte Bereiche erster und zweiter Kanäle un- mittelbar voneinander trennen und welche sich bevorzugt im Wesentlichen über die volle Länge des extrudierten Bauteils im Wesentlichen in Extrusi- onsrichtung erstrecken. Bevorzugt bilden die Wärmetauscherwandungen die Fläche direkten Angrenzens erster und zweiter Kanäle maximierende, Trenneinrichtungen mit geringer Wandstärke, um den Wärmeübergangswi- derstand zwischen ersten und zweiten Kanälen zu minimieren und so eine maximale Wärmetauscherleistung pro Volumeneinheit des Wärmetauschers zu erzielen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Kanäle alternierend unter-und/oder nebeneinander angeordnet, bevorzugt in re- gelmäßigen Abständen bezüglich einander.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Kanäle derart relativ zueinander angeordnet, dass die durch die Wärmetau- scherwandungen gebildete volumenbezogene Austauschfläche zwischen

100 und 6000 m2/m3, bevorzugt zwischen 300 und 4000 m2/m3 und beson- ders bevorzugt zwischen 500 und 2000 m2/m3 beträgt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung be- trägt die Wandstärke der Wärmetauscherwandungen zwischen 0,03 und 1, 5mm, bevorzugt zwischen 0, 15 und 0, 5mm und besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,4 mm.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in wenigstens einem Ka- nal wenigstens ein Wärmeübertragungssteg angeordnet. Als Wärmeüber- tragungsstege sind im Rahmen der Erfindung insbesondere im Unterschied zu Wärmetauscherwandungen im Rahmen der Extrusion erzeugte, innerhalb eines Kanals angeordnete Stege zu verstehen. Insbesondere in bevorzugten Ausführungsformen, in welchen die ersten und zweiten Kanäle alternierende hohischeibenartige Kanäle, langgestreckten und im Wesentlichen rechtecki- gen Querschnitts bilden, erlauben innerhalb eines Kanaltyps in Schmalrich- tung verlaufende Wärmeübertragungsstege, dass auch aus dem zentralen Bereich der Kanäle dieses Typs Wärme des darin strömenden Mediums nach außen über die jeweils nächsten Wärmetauscherwandungen auf das im jeweils anderen Kanaltyp strömende Medium übertragen werden kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in wenigstens einem Kanal eine Vielzahl von Wärmeübertragungsstege un- ter-oder nebeneinander angeordnet, bevorzugt in regelmäßigen Abständen bezüglich einander.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge des extrudierten Bauteils zwischen 2 und 300 cm, bevorzugt zwischen 20 und 100 cm und besonders bevorzugt zwischen 25 und 60 cm. Bevorzugt kann durch unter- schiedliche Längen des extrudierten Bauteils die Leistung des Wärmetau- schers auf einfache Weise variiert werden, wobei-aufgrund des sich da- durch nicht ändernden Anschlussprofils-wenigstens für die an den Stirn- seiten, d. h. senkrecht zur Extrusionsrichtung an der Wärmetauschermatrix angeschlossenen Sammel-und Verteileinrichtungen einheitliche Sammel-

und Verteilkästen oder-rohre nutzbar sind. Dies ermöglicht u. a. die kosten- günstige Produktion von Wärmetauscher-Baureihen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Sammel- und/oder Verteileinrichtung vorgesehen. Bevorzugt ist die Sammel-und/oder Verteileinrichtungen eine Zu-bzw. Abführeinrichtung integriert und beson- ders bevorzugt einstückig.

Je nach Gestaltung des extrudierten Bauteils sowie nach der Anordnung der Sammel-und/oder Verteileinrichtungen eignet sich der erfindungsgemäße Wärmetauscher zum Betrieb in den wichtigsten Hauptschaltungsarten eines Wärmetauschers, wie Kreuzstrom, Gegenstrom, Gleichstrom, Kreuzgegen- strom oder Kreuzgleichstrom.

In erfindungsgemäßen Ausführungsformen bei denen der Wärmetauscher als ganzes z. B. im Luftstrom eines Luftkühlers oder einem Kühlwasserstrom eines Wasserkühlers angeordnet ist, so z. B. wenn der Wärmetauscher in den Wasserkasten eines Wasserkühlerseingebaut ist kann auf Sammel- und/oder Verteileinrichtungen für wenigstens ein Medium verzichtet werden.

Darüber hinaus sind weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen denk- bar, welche überhaupt keine Sammel-und/oder Verteileinrichtungen benöti- gen, wie z. B. Luft/Luft-Wärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung oder Kondenstrockner. Dazu wird der extrudierte Wärmetauscher direkt in ein entsprechendes Kanalsystem eingebaut.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das extrudierte Bauteil wenigstens eine Anschlusseinrichtung zur Be- festigung von Sammel-und/oder Verteileinrichtungen auf.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung einer Gruppe von Anschlusseinrichtungen entnommen, welche Flansche, Gewindelöcher, Kragen, Wulste oder Profilschienen enthält.

In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wenigstens eine Dichtungseinrichtung zwischen der Sammel-undloder Ver- teileinrichtung und dem extrudierten Bauteil angeordnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das extrudierte Bauteil aus einem Material hergestellt, welches einer Gruppe von Materialien entnommen ist, welche Aluminium, Keramik oder Kunststoff enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung zum Austausch von Wärme, umfasst wenigstens die folgenden Schritte : (i) Herstellung wenigstens eines Bauteils einer Vorrichtung zum Austausch von Wärme durch Extrusion ; (ii) Vorsehen wenigstens einer Ausnehmung in einer zur Extrusionsrichtung im Wesentlichen parallelen Seite des extru- dierten Bauteils, wobei sich die Ausnehmung wenigstens teilweise quer zur Extrusionsrichtung erstreckt und in Strömungsverbindung zu wenigstens ei- nem Kanal steht.

Bevorzugt werden die Ausnehmungen nach der Extrusion durch Formge- bungsverfahren wie Fräsen, Laserschneiden, Wasserstrahischneiden oder ähnliche Verfahren hergestellt.

Es wird darauf hingewiesen, dass nicht sämtliche der genannten Vorteile notwendigerweise durch alle Ausführungsformen erreicht werden.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erge- ben sich aus den beiliegenden Zeichnungen.

Darin zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Austausch von Wärme ;

Fig. 2a eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Austausch von Wär- me ; Fig. 2b eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbei- spiels ; Fig. 3a eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbei- spiels ; Fig. 3b eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Ausführungsbei- spiels aus Fig. 3a ; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbei- spiels ; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbei- spiels ; Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbei- spiels.

In Fig. 1 ist die perspektivische Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Austausch von Wärme dargestellt.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 10 aus fünf Bauteilen im Wesentlichen gas-und flüssigkeitsdicht zusammengefügt, wobei der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nur drei Bauteile dargestellt sind. Die Wär- metauschermatrix 100 bildet als erfindungsgemäß extrudiertes Bauteil den Kern des Wärmetauschers 10.

Die von links unten nach rechts oben verlaufenden Pfeile P1 deuten dabei zur Extrusionsrichtung parallele Richtungen an. In dieser Extrusionsrichtung erstrecken sich innerhalb der Wärmetauschermatrix 100 drei erste Kanä- le 110 von der vorderen Stirnseite in voller Länge bis zur hinteren Stirnseite.

Zwischen je zwei benachbarten ersten Kanälen 110 ist jeweils ein zweiter Kanal 120 ausgebildet, der sich ebenfalls in Extrusionsrichtung als Öffnung in voller Länge durch die Wärmetauschermatrix 100 erstreckt. Das Quer- schnittsprofil der ersten Kanäle senkrecht zur Extrusionsrichtung gestaltet sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel als langgestrecktes schmales Rechteck mit vier, durch kurze 45-Grad-Seiten abgewinkelten Ecken.

Die Längsseiten der abgewinkelten Rechtecksprofile verlaufen dabei in Fig. 1 in vertikaler Richtung und erstrecken sich bis auf oben und unten schmale verbleibende Stege über praktisch die volle Höhe der Wärmetau- schermatrix 100. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gestalten sich die Querschnittsprofile der zweiten Kanäle 120 ebenso als langgestreckte schmale Rechtecke, deren Längsrichtung vertikal verläuft, die jedoch in Be- zug auf die Breite des Querschnitts der ersten Kanäle 110 nur etwa die hal- be Breite aufweisen und gegenüber den eingewinkelten Ecken der ersten Kanäle um jeweils 45 Grad verbreiterte, ausgewinkelte Ecken besitzen.

Die zweiten Kanäle 120 erstrecken sich dabei in vertikaler Richtung, eben- falls fast über die gesamte Höhe der Wärmetauschermatrix 100. Durch die enge alternierende Anordnung der ersten Kanäle 110 bezüglich der zweiten Kanäle 120 verbleiben bei der Extrusion. der Wärmetauschermatrix 100 zwi- schen den ersten Kanälen 110 und den zweiten Kanälen 120 lediglich schmale langgestreckte Wärmetauscherwandungen 112, deren Längsseite im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ebenfalls vertikal verläuft. Bevorzugt han- delt es sich bei dem von den zweiten Kanälen 120 geführten Medium um Wasser.

Im Unterschied zu den zweiten Kanälen 120 weisen die ersten Kanäle 110 in regelmäßigen Abständen über die gesamte Kanalhöhe verteilte Wärme- übertragungsstege 111 auf, welche den Wärmetransport vom inneren Be- reich der ersten Kanäle 110 zu den Wärmetauscherwandungen 112, und damit zum in den zweiten Kanälen 120 strömenden Medium erleichtern.

In der Oberseite der Wärmetauschermatrix 100 sind zwei erfindungsgemäße Ausnehmungen 150 vorgesehen. Diese weisen einen bezüglich einer zur

Oberseite parallelen Ebene langgestreckten rechteckigen Querschnitt auf, dessen Längsseite sich parallel zur Extrusionsrichtung in der Perspektive in Fig. 1 von links unten nach rechts oben über den Großteil der Länge der Wärmetauschermatrix 100 erstreckt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel steht je eine Ausnehmungen 150 in Strömungsverbindung zu jeweils einem der beiden zweiten Kanälen 120, wodurch es dem in den zweiten Kanälen 120 strömenden Medium erlaubt wird, wie durch die vertikal. von unten nach oben verlaufenden Pfeile P2 an- gedeutet, über den Großteil der Wärmetauschermatrix 100 quer zur Extrusi- onsrichtung, und damit ebenfalls quer zur Strömungsrichtung des in den er- sten Strömungskanälen 110 strömenden Mediums, zu fließen. Somit zeigt das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor- richtung einen Wärmetauscher nach dem Kreuzstromverfahren.

Da der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen zwei flüssigen Medien vorgesehen ist, sind in der perspektivischen Explosionsansicht jeweils eine Sammel-und Verteileinrichtung 200 und 300 für das in den zweiten Kanälen 120 beziehungsweise in den ersten Kanä- len 110 strömende Medium abgebildet. Die Sammel-bzw. Verteilrich- tung 200~für das in den zweiten Kanälen 120 strömende Medium ist im vor- liegenden Ausführungsbeispiel als im Wesentlichen längs der Extrusions- richtung verlaufendes, zur Wärmetauschermatrix 100 offenes Halbrohr aus- gebildet, welches durch Deckel mit kreissegmentartigem Profil seitlich abge- schlossen ist.

Das Sammelrohr 200 weist an seiner Unterseite einen allseitig umlaufenden dünnen Rahmen 260a auf, der in Länge und Breite mit der Unterseite der Wärmetauschermatrix 100. im Wesentlichen derart übereinstimmt, dass, wenn das Sammeirohr 200 mit dem umlaufenden Rahmen 260a voran auf die Oberseite der Wärmetauschermatrix 100 aufgesetzt ist, dieses Sammel- rohr 200 über in der Oberseite der Wärmetauschermatrix 100 umfänglich angeordnete Gewindelöcher 105b, welche mit entsprechenden Durch- gangslöchern 205b im umlaufenden Rahmen 260a des Sammelrohrs 200

korrespondieren, mittel (nicht dargestellter Gewindeschrauben) festge- schraubt werden kann.

Zur Befestigung des Sammelrohrs 200 an der Wärmetauschermatrix 100 sind jedoch auch andere geeignete Befestigungsmittel wie Profilschienen, Klemmen, Nieten denkbar bzw. das Sammelrohr200 kann auch direkt mit der Wärmetauschermatrix 100 verlötet, verschweißt oder verklebt werden.

Zu gas-und flüssigkeitsdichten Abdichtung kann zwischen der Wärmetau- schermatrix 100 und dem Sammelrohr200 eine Dichtungseinrichtung, wie beispielsweise ein Dichtungsring, vorgesehen sein.

Das Sammelrohr200 kann, derartig zusammengefügt mit der Wärmetau- schermatrix 100, das über die Ausnehmungen 150 zuströmende Medium aus den zweiten Kanälen 120 sammeln und über die am hinteren Ende in der Perspektive erkennbaren Abführeinrichtung 250 abführen. In der darge- stellten Ausführungsform ist diese Abführeinrichtung 250 als vertikal verlau- fendes Rohr ausgeführt, welches bevorzugt einstückig in dem hinteren (nicht sichtbaren) Deckel des Sammelrohrs 200 integriert ist.

Die analoge Funktion zur Sammlung des in den ersten Kanälen 110 strö- menden Mediums übernimmt das in der Explosionsansicht rechts oben dar- gestellte Sammelrohr 300, in dessen Oberseite eine ebenfalls zylinderrohr- artige Abführeinrichtung 350 integriert ist, wobei sich die Abführeinrich- tung 350 vom oberen Sammelrohr in horizontaler Richtung nach rechts er- streckt. Ähnlich wie das Sammelrohr 200, weist das Sammelrohr 300 an sei- ner Unterseite (in Fig. 1 weiter im Vordergrund) einen, bevorzugt einstückig integrierten umlaufenden Rahmen 360b auf, dessen äußeres Querschnitts- profil mit dem Querschnittsprofil der Wärmetauschermatrix 100, senkrecht zur Extrusionsrichtung, im Wesentlichen übereinstimmt. Es ist jedoch auch möglich, die Abführeinrichtung anders an den Sammeleinrichtungen anzu- ordnen, wie etwa an dem kreisförmig gekrümmten Bereich.

Das Sammelrohr300 ist durch den umlaufenden Rahmen 360b geeignet, bündig an das hintere Ende der Wärmetauschermatrix 100 angesetzt zu werden und über die in den viertelkreisscheibenartigen Verbreiterungen der

Ecken des Rahmens 360b vorgesehenen Durchgangslöcher 305b über (nicht dargestellte) Befestigungsmittel, wie beispielsweise Gewindeschrau- ben, mit der Wärmetauschermatrix 100, die korrespondierende Gewindelö- cher in ihren analog durch viertelkreisartige Profile verbreiterten Ecken 101, im Wesentlichen gas-und flüssigkeitsdicht verbunden zu werden. Dabei kann zur Abdichtung zwischen der Wärmetauschermatrix 100 und dem Sammelrohr 300 ebenfalls eine Dichtung vorgesehen sein (nicht dargestellt).

Im Gegensatz zum Sammelrohr200 weist das Sammelrohr 300 zusätzlich zwei im umlaufenden Rahmen 360b vertikal verlaufende schmale Dich- tungsstege 370 auf. Diese sind derart gestaltet und voneinander beabstan- det, dass sie, insbesondere im Zusammenwirken mit einer nicht dargestell- ten Dichtung geeignet sind, nach Montage des Sammelrohrs 300 an der Rückseite der Wärmetauschermatrix 100, infolge ihrer entsprechend korre- spondierenden Lage zu den zweiten Kanälen 120 diese durch Überdeckung im Wesentlichen gas-und flüssigkeitsdicht abzudichten. Alternativ zu den Dichtungsstegen 370 kann die Abdichtung der Enden der zweiten Kanä- le 120 gegenüber dem Sammelrohr 300 auch dadurch erfolgen, dass die der zweiten Kanäle 120 vor dem Zusammenfügen mit dem Sammelrohr 300 z. B. durch Verschweißen, Verkleben oder Verlöten verschlossen werden.

Fig. 2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor- richtung 10 zum Austausch von Wärme. Hier weist die Wärmetauscherma- trix 100 senkrecht zur Extrusionsrichtung ein quadratisches Profil auf, des- sen Ecken leicht abgerundet sind. In dieser Wärmetauschermatrix 100 sind vier breitere vertikale erste Kanäle 110 mit jeweils einer Vielzahl von gleich- mäßig über die Kanalhöhe verteilten horizontalen Wärmeübertragungsste- gen 111, wobei zwischen je zwei benachbarten ersten Kanälen 110 jeweils ein schmalerer vertikaler zweiter Kanal 120 ohne Wärmeübertragungsste- ge 111 angeordnet ist.

In diesem Ausführungsbeispiel kommt durch die größere Länge der Wärme- übertragungsmatrix 100 in Extrusionsrichtung zum Ausdruck, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Austausch von Wärme die Wärmetau- scherleistung unaufwendig. durch Variation der Matrixiänge variiert werden

kann, ohne speziell andersgestaltete Sammel-und Verteileinrichtungen für die am Wärmeaustausch beteiligten Medien verwenden zu müssen, da ins- besondere im dargestellten Ausführungsbeispiel in Figur 2a sich die Ge- staltung des Sammelkastens 300 für das in den ersten Kanälen 110 strö- mende Medium ausschließlich nach dem Querschnittsprofil der Wärmetau- schermatrix 100 senkrecht zur Extrusionsrichtung richtet.

Ferner sind, bedingt durch die größere Länge der Wärmetauschermatrix, in der Oberseite zusätzliche Ausnehmungen 150 vorgesehen, welche ein lang- gestrecktes rechteckiges Querschnittsprofil aufweisen und deren Lage in horizontaler Richtung mit der horizontalen Lage der zweiten Kanäle 120 kor- respondiert, um mit diesen Kanälen in einfacher Weise strömungsverbunden zu sein. Insgesamt sind somit zwei Gruppen von Ausnehmungen vorgese- hen, wobei jeweils drei Ausnehmungen in horizontaler Richtung parallel be- nachbart zueinander liegen und wobei die zwei Ausnehmungsgruppen gleichmäßig auf der Länge. der Wärmetauschermatrix 100 angeordnet sind.

Im in Fig. 2a dargestellten erfindungsgemäßen Wärmetauscher kann auf eine Verteil-und Sammlereinrichtung für das in den zweiten Kanälen 120 in Richtung der Pfeile P2 strömende Medium verzichtet werden, wenn bei- spielsweise ein gasförmiges Medium, wie insbesondere Luft, zum Wär- meaustausch mit dem in den ersten Kanälen 110 strömenden Medium, wie beispielsweise Öl und insbesondere Getriebe-oder Lenkhilfeöl, verwendet wird.

Anders als im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eignet sich zur Sammlung des in den ersten Kanälen 110 strömenden Mediums hier eher eine kastenartige Sammel-und Verteileinrichtung 300 von im wesentlichen quadratischem Querschnitt, welche, wie bereits erwähnt, vorzugsweise zum bündigen Anschluss bzw. zur bündigen Verbindung mit der Stirnseite 102 der Wärmetauschermatrix 100 ausgestaltet ist. Zur Vergrößerung des Sammlervolumens der Sammeleinrichtung 300 kann ein bevorzugt gewölbter statt eines ebenen Deckels 310 verwendet werden. Im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel in Fig. 2a ist als Zuführungseinrichtung für das in den ersten

Kanälen 110 strömende Medium in die linke Seite der Sammeleinrich- tung 300 bevorzugt ein zylindrisches Rohr 350 integriert.

Fig. 2b zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches Merkmale des in Fig. 1 dar- gestellten Ausführungsbeispiels mit Merkmalen des in Fig. 2a dargestellten erfindungsgemäßen Wärmetauschers kombiniert. Auch hier ist die Wärme- tauschermatrix 100 in Extrüsionsrichtung relativ lang, so dass auf der Ober- seite zwei Reihen mit jeweils zwei parallel benachbarten, langgestreckt rechteckigen Ausnehmungen 150 als Zuführung zu den zweiten Kanälen 120 vorgesehen sind. Auch hier wird, wie in Fig. 2a, auf Verteil-und Sam- meleinrichtungen für das in den zweiten Kanälen 120 strömende Medium verzichtet, das heißt, es wird vorzugsweise ein gasförmiges Medium zum Wärmeaustausch mit dem in den drei ersten Kanälen 110 strömenden Medi- um im Kreuzstromverfahren verwendet oder der Wärmetauscher ist als gan- zes in den Flüssigkeitsstrom eines weiteren Wärmetauschers integriert.

Als Anschlusseinrichtung im Sinne einer Weiterbildung der erfindungsge- mäßen Wärmetauschervorrichtung für eine Sammel-und Verteileinrichtung für das in den Kanälen 110 strömende Medium sind die Längskanten der Wärmetauschermatrix 100 um einstückig integrierte zylinderstangenartige Profile 101 erweitert, indem jeweils bevorzugt Gewindelöcher 105a vorgese- hen sind, um eine nicht dargestellte Sammel-und Verteileinrichtung für das in den ersten Kanälen 110 strömende Medium mit der Wärmetauscherma- trix 100 im Wesentlichen gas-und flüssigkeitsdicht zu verbinden. In der Mitte der Stirnseite der Wärmetauschermatrix 100 ist im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel in Fig. 2b ein weiteres Gewindeloch 105a vorgesehen, um zu- sätzliche Druckfestigkeit der Verbindung zwischen Sammel-und Verteilein- richtung und Wärmetauschermatrix 100 zu erzielen.

Fig. 3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung, welches sich in Bezug auf das in Fig. 2a darge- stellte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in zwei Punkten unterscheidet.

Hier ist die Wärmetauschermatrix 100 an der Unterseite bündig und parallel zur rechten und linken Seitenfläche der Wärmetauschermatrix 100 um

schmale Seitenstege 103 von in etwa der gleichen Höhe wie der Wärmetau- schermatrix 100 verlängert. Zusammen mit dem ebenen vorzugsweise als Blech ausgeführten Sammelkastenboden 400, dessen Längskanten in Richtung der Seitenflächen im Wesentlichen rechtwinklig umgebogen sind, der deckelartigen unteren Verlängerung 330 des Sammelkastens 300 sowie einem nicht dargestellten, an der hinteren Stirnseite zum Abschluss vorzu- sehenden Deckel mit bevorzugt einstückig integrierter Zu-bzw. Abführein- richtung eine Sammel-und Verteileinrichtung für das in den zweiten Kanä- len 120 strömende Medium. Bevorzugt sind zwischen der Wärmetauscher- matrix 100, dem Sammelkastenboden 400, der deckelartigen Erweite- rung 330 des Sammelkastens 300 sowie dem nicht dargestellten Deckel mit Zu-bzw. Abführeinrichtung Dichtungseinrichtungen vorgesehen bzw. all die- se Einrichtungen durch im Wesentlichen gas-und flüssigkeitsdichte Füge- verfahren, wie Löten, Kleben oder Schweißen, miteinander verbunden.

Zur Einsparung von Bauraum, z. B. innerhalb des Motorraums eines Kraft- fahrzeugs, kann es, wie in Fig. 3a dargestellt, sinnvoll sein, an der Oberseite zur Strömungsverbindung der zweiten Kanäle 120 mit dem Sammelka- sten 200 lediglich im hinteren Bereich der Wärmetauschermatrix 100 schmale längliche Ausnehmungen 150 rechteckigen Profils vorzusehen. Al- ternativ könnten derartige Ausnehmungen 150 auch in einem anderen Be- reich der Wärmetauschermatrix, wie z. B. im zentralen Bereich vorgesehen sein.

Der Sammelkasten 200 als Sammel-bzw. Verteileinrichtung für das in den zweiten Kanälen 120 strömende Medium ist, ebenfalls um Bauraum zu spa- ren, als flacher rechteckiger Kasten ausgeführt, dessen Länge etwas über die Länge der Ausnehmungen 150 hinausragt und dessen Breite bevorzugt auf die Breite der Wärmetauschermatrix 100 abgestimmt ist. Bevorzugt ist, wie dargestellt, eine angepasst zylinderrohrartige Zu-bzw. Abführeinrich- tung 250 in den Sammelkasten 200 integriert. Im vorliegenden Beispiel er- streckt sich die Zu-bzw. Abführeinrichtung 250 von der rechten Deckelseite des Sammelkastens 200 horizontal nach rechts. Ebenso wie die nicht darge- stellte, vorzugsweise deckelartige Zu-und Abführeinrichtung für den haupt- sächlich durch die Seitenstege 103 und den Sammeikastenboden 400 gebil-

dete Sarnmel-und Verteileinrichtung für das in den zweiten Kanälen 120 strömende Medium ist der entsprechend auf der oberen rückwärtigen Stirn- seite zu installierende zweite Sammelkasten analog zum Sammelkasten 300 zur Sammlung des in den ersten Kanälen 100 strömenden Mediums nicht dargestellt.

Fig. 3b stellt eine perspektivische Sicht auf die Unterseite der Wärmetau- schermatrix 100 gemäß des Ausführungsbeispiels in Fig. 3a dar. Dabei ist der rechte Seitensteg 103 ausgebrochen, um die sich hier auf der Unterseite über fast die volle Länge der Wärmetauschermatrix 100 erstreckenden drei parallelen schmalen Ausnehmungen 160 reckeckigen Profils sichtbar wer- den zu lassen.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Schrägansicht der Wärmetauscherma- trix (100) eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Vorrichtung. Hier werden die ersten Kanäle (110) durch acht bzw. sechs entlang einer vertikalen Linie übereinander angeordnete Ein- zelkanäle nahezu quadratischen Querschnitts gebildet. Die alternierende Anordnung dieser Einzelkanalspalten im Bezug auf die zweiten Kanäle (120) entspricht jener der ersten Kanäle (110) der vorangegangen Ausführungs- beispiele.

Innerhalb jedes ersten Einzelkanals (110) sind Wärmeübertragungsprofilein- schübe (113) vorgesehen. Diese sind dazu geeignet, insbesondere bei Wärmetauschermatrizen (100) mit einheitlicher Dicke der Wärmeübertra- gungswände (112) die besonders leicht herzustellen sind, den resultieren- den Wärmeübergangwiderstand zwischen dem ersten Medium in den ersten Kanälen (110) und dem zweiten Medium in den zweiten Kanälen (120) zu reduzieren. Dazu weisen die Einschübe einen wärmeleitenden Kontakt zu den die ersten Kanälen (110) begrenzenden Wärmeübertragungswän- de (112) auf.

Bevorzugt weisen die Wärmeübertragungsprofileinschübe (113) wie in Fig. 4 dargestellt stern-oder kreuzartige Querschnitte auf, welche insbesondere eine gute Wärmeleitung aus dem Inneren des jeweiligen Kanals zu den be-

grenzenden Wärmeübertragungswänden (112) bewirken. Es sind jedoch auch andere Querschnittsprofilformen der ein- schübe (113) -insbesondere in Abhängigkeit der Querschnitte der entspre- chenden Kanäle-denkbar.

In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die zweiten Kanä- le (120) im Wesentlichen mittig jeweils eine dünne horizontale Zwischen- wand (121) auf, welche eine fertigungstechnische Vereinfachung darstellen können, z. B. insofern als diese die mittlere Spalte erster Einzelkanäle (110) zwischen den beiden zweiten Kanälen (120) stabilisieren.

Zur korrekten Funktion der Wärmetauschermatrix (100) müssen die Zwi- schenwände (121) jeweils wenigstens abschnittsweise freigeräumt werden, um einen Durchtritt des in den zweiten Kanälen (120) strömenden Mediums von der jeweils unteren Kanalhälfte in die jeweils obere Kanalhälfte zu er- möglichen.

Zudem fungieren die Zwischenwände (121) auch als Wärmeübertragungs- stege (112).

Eine weitere Funktion der Zwischenwände (121) wird in Fig. 5 in einem wei- teren in perspektivischer Schrägansicht dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung deutlich. Dieses weist zwei mittig durchgehende horizontale Zwischenwände (121) innerhalb der zweiten Kanäle (120) auf. Die obere und untere Hälfte der zweiten Kanä- le (120) wird jeweils nochmals von je zwei Zwischenwände (121) durchzo- gen.

Letztere weisen jedoch jeweils zwei voneinander in Extrusionsrichtung be- abstandete Freiräumungen (122,123) auf. Wie durch die die Strömungswe- ge eines zweiten bzw. dritten Mediums innerhalb der zweiten Kanäle (120) andeutenden Pfeilketten P2 und P3 verdeutlicht, kann hierdurch ein Mehr- stromwärmeübertrager verwirklicht werden.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall, dass auf der Oberseite der Wärmetauschermatrix (100) Ausnehmungen für die ersten Kanäle (110) und auf der Unterseite Ausnehmungen für die zweiten Kanäle (120) vorgesehen sind. Ein möglicher Strömungsweg des zweiten Mediums innerhalb der zweiten Kanäle (120) ist dabei durch das Pfeilkettenpaar P2 dargestellt. Die beiden Stirnseiten der Wärmetauschermatrix (100) sind in diesem Ausfüh- rungsbeispiel entsprechend unterschiedlich abzuschließen.