由单块的板材折叠而成的带有两个分开的腔的换热器的制作方法与工艺

本发明涉及一种根据本发明的换热器以及涉及一种用于制造换热器的方法。

背景技术：
这样的换热器由文件DE202008003516U1已知。其指出一种用于电子构件的冷却装置，电子构件带有在两侧设有换热器元件的板，沿着其表面布置有两个分开的空气流动路径，其中的一个引导外部空气而一个引导内部空气。该冷却装置具有两个处于一平面中的进口，其与两个分开的腔处于流动连接中。这两个腔与在板的上侧和下侧处的通道处于流动连接中，其中，该板具有至少一个Peltier元件。该冷却装置是一种紧凑的装置，其可作为盒子被插入开关柜中且通过开关柜的缝隙和开口抽吸较冷的外部空气。其构造为也适配于带有19英寸轨道的标准开关柜的插入元件。由文件US4,926,935A已知一种换热器，在其中薄壁板材被成形成使得得到大量平行延伸的带有平的上侧和下侧的肋。接下来，使板材横向于肋的纵向成形成使得其上侧和下侧相应形成封闭的平面，其中，对接棱边(Stosskante)(例如通过钎焊)被相互连接。因此，在平的上侧与下侧之间形成三角形的、彼此分开的通道。利用该结构应避免底板(冷却肋从其伸出)的必要性。肋板的制造例如可从文件US2009/0266127A1中得出。文件US5,372,187指出了一种由连续的板材构成的双重波状的换热器。通过双重波形，有效的表面应被增大。文件DE10233736B3指出了一种带有基底的换热器，基底具有大量有规律地布置的、延伸穿过该基底的通道以及从基底的上侧伸出的接片，其高度最大相应于通道在流动方向上的长度的一半。基底的两个侧面被定向的流体流相切地流入。接片横向于流动方向取向且用作流动障碍物用于产生改善热传递的涡流区。文件DE102008013850B3指出了一种用于布置在开关柜中的构件的空调装置。该空调装置具有三个通道。第一通道作为外通道起作用。隔板将该外通道与中间通道分开而在两侧设有换热器元件的Peltier元件将中间通道与内通道分开。通过在通道的端部处的可转换的活门，第一流体可以以第一运行方式被导引通过外通道而以第二运行方式被导引通过中间通道，其中，第二流体以第一运行方式流动通过中间通道且以第二运行方式流动通过内通道。在一运行方式中发生空气/热交换而在第二运行方式中发生通过Peltier元件的主动的冷却。

技术实现要素：
本发明的目的是将开头所提及的类型的换热器改进成使得其在重量减小的情况下可简单地且成本有利地制造。此外应说明一种用于制造这样的换热器的方法，其在材料使用较少的情况下需要较少的工作步骤。附图说明下面根据一实施例与附图相联系地来详细阐述本发明。其中：图1显示了在一些加工步骤之后用于制造换热器的板材的俯视图；图2显示了图1的板材的正视图；图3显示了图1的板材的端部的截段用于阐述成形步骤；图4显示了在另外的成形步骤之后的板材的侧视图；图5显示了在图4的成形步骤之后的板材的透视性的视图；图6显示了在制造换热器时被使用的第二板材的俯视图；图7显示了在成形之后图6的板材的俯视图；图8显示了图7的板材的侧视图；图9显示了图7和8的板材的透视性的视图；图10显示了换热器的透视性的视图，在其中图5和9的两个板材相互连接；图11显示了根据本发明的一实施例的完成装配的换热器的横截面；图12显示了带有不同的成形的第一板材的截段的正视图；图13显示了换热器的正视图用于阐述成形步骤；图14显示了通过换热器的一部分的横截面用于阐述不同的参数；图15显示了沿着图13的线A-A的剖面；图16显示了根据本发明的一实施例的两个换热器的布置的示意性的侧视图；以及图17显示了根据本发明的另一实施例的两个换热器的布置的示意性的侧视图。具体实施方式图1显示了板材1的俯视图，其具有中间的成形的区域2和在两侧联接到其处的平的侧面区域3和4。在中间区域中板材成形成使得其具有大量彼此平行延伸的肋5，其例如由根据文件US2009/0266127A1的肋形成机器来制造。肋5可具有不同的形状，这与图12相联系地还更详细地来阐述。通常，肋及其几何形状可经由标准化的弯曲、折叠、翻折、滚轧或相关的成型制造技术来产生，其允许仅在所设置的中间区域2中实现弯曲以制造肋5而不影响侧面区域3和4的其余空间。平的侧面区域3靠近第一棱边6具有大量平行的凹口7，其例如通过冲压或激光切割来产生。以类似的方式，侧面区域4靠近棱边8具有相应的凹口9，其原则上双镜像对称于凹口7。在制成的换热器中，凹口7和9用作空气进口或空气出口。另外，在中间区域2与两个侧面区域3之间的过渡区域中靠近两个棱边6和8各可见切口(Einschnitt)10。在中间区域2的两侧上的较细的虚线表示弯曲线11，沿着其稍后使两个侧面区域3和4相对中间区域2弯曲。四个切口10的长度通过几何关系来确定且与图4和5相联系地来阐述。在制成的换热器中，中间区域2形成分隔面或换热面。其具有这样的结构，使得该面最大且在强迫溢流时具有最小的空气阻力系数。板材1的材料厚度取决于所选择的材料(其例如可以是铝、铜或其它导热良好的材料)以及取决于对于相应的使用目的所要求的整体稳定性。在另外的工作步骤中使根据图1和2成形的板材1弯曲和变形。在一个工作步骤中，肋5的端部靠近棱边6和8相应于图3和由箭头所示的力方向被压合成使得其(如在图3中最右边所示)被平地压在一起。这些被挤压的端部区域在图4中以附图标记14和15标明。在另一工作步骤中，相应靠近棱边6和8使中间区域弯曲，亦即在弯折部位16和17处。在此不使两个侧面区域3和4变形。由此得到，切口10的长度选择成使得其刚好延伸直至弯折部位16和17。在这些工作步骤之后，板材1具有在图5中透视性地绘出的形状，其中，这两个侧面区域3和4是还未变形地平的。图6至9显示了第二板材20，其最终应形成栅格支承结构(Gittertragwerk)。板材20同样是平的板材，其优选地由与板材1相同的材料构成。其具有大量冲裁出的或切出的优选地矩形的窗21。在一加工步骤中，使第二板材20相应于图8的侧视图弯曲，亦即如此使得窗21倾斜地或竖直地从板材平面伸出且被接片22和23在周围围住。接片22和23在流动技术上用作流动障碍物，其应产生流动的介质(例如空气)的涡流，这改善了热传递。由板材20根据图8和9形成的栅格支承结构被双重地制造。相应于在图5中所示的半成品，一个被安装到成形的中间区域2的上侧12上而另一个被安装到其下侧13上，其中，平的封闭的下部的面24u被与肋5的平的面相连接。板材20的平的上部的面24o之后被带到与侧面区域3或4相接触且优选地相连接。这可通过粘贴、钎焊、焊接或其它已知的连接技术实现，其中，良好的热传递在这些部位处是期望的。在栅格支承结构固定在中间区域2处之后，使这两个侧面区域3和4相应于在图10中以虚线示出的弯曲线11、26和27反向弯曲，使得其完整地包住中间区域2，如可从图11的剖视图中识别出的那样。将侧面区域3的外部的侧棱28与内部的侧棱在侧面区域4的弯曲线11处相连接而将侧面区域4的外部的侧棱30与内部的侧棱在侧面区域3的弯曲线11处相连接(亦即例如又通过钎焊)，从而提供相对流动的流体(例如空气)密封的连接。另外，将被挤压的端部区域14与侧面区域4且将被挤压的端部区域15与侧面区域3相连接(例如通过钎焊)，因此在那里也提供气密的连接。在联接到被挤压的端部区域14处的斜面处，换热器向上侧12敞开。相应地，其在联接到端部区域15处的斜面处朝向下侧13敞开。从上侧12，空气可在流过换热器之后经由开口7流出且从下侧经由开口9流出。图11再次清楚地示出，换热器具有两个分开的腔或流动路径31和32，其被第一板材1的成形的中间区域2彼此分开，其中，这两个侧面区域3和4在相应的弯曲之后形成壳体，其稳定性通过这两个由第二板材20形成的支承结构来强化，支承结构与中间区域2固定地连接且支撑壳体的由侧面区域3和4形成的壁。包围窗21的接片22和23形成改善热传递的涡流区。通过接片23与中间区域2的固定连接，支承结构还与中间区域2热联结，从而还由其导出热量。换热器具有两个彼此完全分开的腔或流动路径31和32。第一流动路径31在由棱边6形成的端侧处敞开，而其另一端侧在棱边8处封闭，因为侧面区域4的与被挤压的端部区域15相连接的部分在那里形成密封的封闭。流体(例如空气)的流出在该区域中通过凹口9实现。以镜像对称的方式，第二流动路径32在棱边8的端侧处敞开而在棱边6的端侧处封闭，因为侧面区域3在棱边6的区域中与被挤压的端部区域14相连接，其中，在该区域中由凹口7提供排出口。换热器可被用于任意的冷却介质(例如用于空气/空气、空气/水)，其中，通过合适的器件(例如通风机或泵)迫使通过流动路径25和26的流动。换热器可被实现为平的盒式的构件且例如还形成开关柜的壁。其也可作为插入盒(Einschubkassette)被插入开关柜中，以冷却或空气调节特定的区域。图12显示了用于第一板材1的中间区域2的肋5的形状的不同的变体。在图12a中肋根据三角函数来构造，在图12b中构造为梯形、在图12c中构造为正弦或者余弦函数而在图12d中构造为交替的阶梯函数，其也可被视为梯形函数的特殊形式。在考虑流动阻力的情况下，图12d的交替的阶梯函数被视为优选的实施例，因为其在换热面最大的情况下示出非常小的流动阻力。图13再次显示了第一板材1在弯曲线11、25和26处弯折或弯边的过程。图14显示了肋5的尺寸设定，其相应从材料中间来测量具有宽度B1。因为肋5交替地指向到一个和相反的方向上，指向到一方向上的肋还可被视为另一流动通道的槽或沟槽。在该意义中，肋和沟槽优选地具有相同的宽度B1。两个通道的总高度总共为H1，肋的高度为H2且肋与更远离的通道壁的间距为H3或H4。在对称布置的情况中H3和H4大小相同，当流过这两个通道的介质相同(例如空气/空气)时，这是适宜的。为了能够理想地设计端部区域14和15的挤压，选择B1等于H2。图15是沿着图14的线A-A的剖面且附加地显示了在两个腔31和32中的流动轮廓，也就是说流动速度取决于地点。在此忽略流动障碍物。图16和17示意性地显示了用于中间区域2的弯折的两个变体。在图16中，中间区域2的端部反向弯折，如还在图5和10中所示。而在图17中这两个端部同向弯折。图16的变体特别适合于空气/空气换热器，而图17的变体一方面使能够制造不带通风器的被动式换热器，其可被实施成使得其可替代开关柜的整个侧壁且尽管如此确保柜的较高的保护程度。图17的变体还在用于进入和排出的合适的开口的情况中也适合用于空气/水换热器。通过在两侧上封闭一空腔可能在无较大耗费的情况下在那里使用液体代替气体。简言之，本发明提供了一种薄壁的三维空心体，其可由简单的板材来制造且鉴于其尺寸设定通过简单的制造步骤可被灵活地匹配于期望的尺寸，以便即使在空间情况狭窄的情况下提供一种最佳的换热器。该换热器可作为盒子在所期望的部位处被插入。