DE19814051A1

DE19814051A1 - Geschichteter Wärmetauscher

Info

Publication number: DE19814051A1
Application number: DE1998114051
Authority: DE
Inventors: Seiji Inoue; Kunihiko Nishishita; Fumio Ohkubo
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1998-10-01
Also published as: JPH10281685A; CN1195102A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschichteten bzw. mehrschichtigen Wärme tauscher, der in einem Verdampfer, Kondensator oder dergleichen verwendet wird, welcher zum Beispiel den Kühlkreis in einem Klimatisierungssystem für Fahrzeuge bildet, und betrifft insbesondere einen Aufbau, der zur Befestigung einer Kupplung, die ein Expansionsventil sichert, verwendet werden kann. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die JP-A-118-86536 befaßt sich mit der Befestigung einer Kupplung (insbesondere einer Kupplung zur Befestigung eines Expansionsventils) an den Zufluß/Abflußöff nungen einer Platte, die an einem Ende eines mehrschichtigen Wärmetauschers in Richtung der schichtenweisen Anordnung vorgesehen ist. Hierbei wird ein Expan sionsventil-Befestigungselement derart an eine Einlaß/Auslaßformplatte hartgelötet, daß eine Öffnung, die in dem Expansionsventil-Befestigungselement ausgebildet ist, direkt mit einer Öffnung in Verbindung steht, die in der Einlaß/Auslaßformplatte an dem mehrschichtigen Wärmetauscher ausgebildet ist.

Außerdem werden das Expansionsventil-Befestigungselement und die Einlaß/Auslaß formplatte unter normalen Umständen zur Bildung einer einstückigen Anordnung durch Ofenhartlöten hartgelötet, wobei ein Hartlötmaterial auf die Oberfläche der Einlaß/Auslaßformplatte zu dem Expansionsventil-Befestigungselement hin plattiert ist. Daher gibt es Bedenken, daß die Spannvorrichtung, welche den zusammengebau ten Körper des mehrschichtigen Wärmetauschers hält, mit dem Hartlötmaterial an der Oberfläche der Einlaß/Auslaßformplatte verlötet werden könnte.

Zur Lösung dieses Problems wurde in den letzten Jahren eine Methode angewendet, bei der kein Hartlötmaterial auf eine Seitenfläche der Einlaß/Auslaßformplatte zu dem Expansionsventil-Befestigungselement hin plattiert ist und das Expansionsventil-Be festigungselement an der Einlaß/Auslaßformplatte durch Löten mit Schweißbrenner befestigt wird, nachdem die Einlaß/Auslaßformplatte mit dem zusammengebauten Körper des Wärmetauschers in einem Ofen zusammengelötet worden ist.

Dieses Verfahren, bei dem das Expansionsventil-Befestigungselement an der Ein laß/Auslaßformplatte durch Löten mit Schweißbrenner befestigt wird, nachdem der zusammengebaute Körper des Wärmetauschers in einem Ofen zur Bildung des Wär metauschers zusammengelötet wurde, stellt ein Problem dar, da die Herstellungsver fahren des Wärmetauschers komplizierter und zeitaufwendiger werden. Zusätzlich gibt es ein weiteres Problem, da die Einlaß/Auslaßformplatte erwärmt werden kann, während das Expansionsventil-Befestigungselement an der Einlaß/Auslaßformplatte durch Löten mit dem Schweißbrenner befestigt wird, was dazu führt, daß das Hart lötmaterial, das zum Hartlöten der Einlaß/Auslaßformplatte an eine andere Platte (zum Beispiel eine flache Platte) verwendet wird, schmelzen kann.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen geschichteten bzw. mehrschichtigen Wärmetauscher zu schaffen, der hergestellt werden kann, indem eine Kupplung bzw. ein Verbindungselement zur Verbindung eines Expansionsventils oder dergleichen mit Zufluß/Abflußöffnungen einer Platte gleichzeitig mit einem zu sammengebauten Körper des Wärmetauschers in einem Ofen hartgelötet bzw. verlö tet wird, ohne eine Spannvorrichtung anzulöten, die den zusammengebauten Körper des Wärmetauschers hält, an dessen einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung die Platte mit den Zufluß/Abflußöffnungen angeordnet ist.

Die obige Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 gelöst. Vor teilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Insbesondere ist der geschichtete bzw. mehrschichtige Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung, der aus einer abwechselnden schichtenweisen Anordnung von Rohrelementen und Rippen über eine Mehrzahl von Ebenen besteht, mit Zu fluß/Abflußöffnungen, an welchen eine Kupplung zur Befestigung eines Expan sionsventil befestigt ist, die an einer Seitenfläche in Richtung der schichtenweisen Anordnung ausgebildet sind, wobei zylindrische Fortsätze, die zu der Kupplung hin ausragen, an den Umfangsrändern der Zufluß/Abflußöffnungen ausgebildet sind, so wie mit einem Hartlötmaterial, das auf eine Platte plattiert ist, an der die Zu fluß/Abflußöffnungen ausgebildet sind, so daß das Hartlötmaterial an den inneren seitlichen Umfangsflächen der Fortsätze vorgesehen ist, wobei die Kupplung vorste hende Teile aufweist, die in die einzelnen Fortsätze an der Platte eingesetzt werden sollen, und Durchgangslöchern versehen, die mit den Zufluß/Abflußöffnungen in Verbindung stehen, die an den einzelnen vorstehenden Teilen ausgebildet sind. Bei einem mehrschichtigen Wärmetauscher, bei dem eine Einlaß/Auslaßkanalplatte zur Bildung eines Einlaßkanals und eines Auslaßkanals, die mit den Zufluß/Abflußöff nungen in Verbindung stehen, an einer Seitenfläche in Richtung der schichtenweisen Anordnung befestigt ist, ist ferner die Einlaß/Auslaßkanalplatte die zuvor beschrie bene Platte, während bei einem Wärmetauscher, bei dem die Zufluß/Abflußöffnungen an einer flachen Platte ausgebildet sind, die das Rohrelement bildet und die wie zuvor beschrieben an einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung angeordnet ist, die flache Platte die zuvor beschriebene Platte ist.

Da das Hartlötmaterial auf die inneren Umfangsflächen der Fortsätze plattiert ist, die an den Umfangsrändern der Zufluß/Abflußöffnungen an der Platte ausgebildet sind, und die vorstehenden Teile der Kupplung in die zu lötenden Fortsätze eingesetzt werden, werden daher die vorstehenden Teile der Kupplung an den Innenflächen der Zufluß/Abflußöffnungen an der Platte durch das Hartlötmaterial an den inneren Um fangsflächen der Fortsätze gelötet. Sogar wenn die Außenfläche der Platte während des Ofenhartlötens mit einer Spannvorrichtung gehalten wird, wird gleichzeitig die Spannvorrichtung nicht an die Platte gelötet, da kein Hartlötmaterial auf die Platte zur Kupplung hin plattiert ist. Es muß festgehalten werden, daß die Kupplung, auf die in diesem Zusammenhang Bezug genommen wird, eine Kupplung zur Verbindung eines Expansionsventils mit den Zufluß/Abflußöffnungen sein kann.

Die obengenannten und weitere Merkmale der Erfindung und begleitende Vorteile werden für den Fachmann angesichts der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigt, verständli cher und offensichtlicher. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht, die ein Aufbau- bzw. Konstruktionsbeispiel eines mehrschichtigen Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung dar stellt;

Fig. 2A den mehrschichtigen Wärmetauscher in Fig. 1 von unten gesehen;

Fig. 2B den mehrschichtigen Wärmetauscher in Fig. 1 von der Seite gesehen;

Fig. 3 die Struktur bzw. den Aufbau einer Formplatte, die ein Rohrelement bildet;

Fig. 4A, B die Struktur bzw. den Aufbau einer flachen Platte, wobei Fig. 4A deren Vorderansicht und Fig. 4B deren Seitenriß zeigt;

Fig. 5A, B die Struktur bzw. den Aufbau einer Einlaß/Auslaßkanalplatte zur Befesti gung an der flachen Platte, wobei Fig. 5A deren Rückansicht und Fig. 5B deren Seitenriß zeigt;

Fig. 6 ein Verfahren, durch welches eine Kupplung bzw. ein Verbindungsele ment, die Einlaß/Auslaßkanalplatte und die flache Platte verbunden wer den;

Fig. 7A einen Schnitt, der die Kupplung zeigt, die an der Einlaß/Auslaßkanalplatte befestigt ist;

Fig. 7B eine Vergrößerung von Fig. 7A, die einen wesentlichen Teil zeigt;

Fig. 8A einen Schnitt, der die Kupplung in direkter Verbindung mit der flachen Platte zeigt:

Fig. 8B eine Vergrößerung von Fig. 8A, die einen wesentlichen Teil zeigt;

Fig. 9A den Fluß des Wärmeaustauschmediums in einem Wärmetauscher mit ein seitigem Tank, der anders als das vorangehende Ausführungsbeispiel kon struiert bzw. aufgebaut ist;

Fig. 9B den Fluß des Wärmeaustauschmediums in einem Wärmetauscher mit zwei seitigem Tank; und

Fig. 10 einen Schnitt, der die Kupplung in direkter Verbindung mit der flachen Platte in den Wärmetauschern, die in Fig. 9A und 9B dargestellt sind, zeigt.

Es folgt eine Erklärung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung mit Bezugnahme auf die Zeichnung.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Wärmetauscher kann ein Verdampfer 1 sein, der zum Beispiel in einem Klimatisierungssystem für Fahrzeuge verwendet wird, wobei der Verdampfer 1 mit einem Kernhauptkörper, der durch abwechselnde schichtenweise Anordnung von Rippen 2 und Rohrelementen 3 über eine Mehrzahl von Ebenen gebildet wird, und mit einer Zuflußöffnung 4 und einer Abflußöffnung 5 für ein Wär meaustauschmedium an einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung der Rohrelemente 3 versehen ist. Bei dem Kernhauptkörper werden die Rohrelemente 3 jeweils durch Verbinden zweier gegenüberliegender Formplatten 6 gebildet, von wel chen eine in Fig. 3 dargestellt ist, mit Ausnahme der Rohrelemente 3a und 3b an den beiden Endteilen des Kernhauptkörpers in Richtung der schichtenweisen Anord nung, eines Rohrelements 3c mit einem ausgeweiteten Tank, das in der Folge aus führlicher beschrieben wird, und eines Rohrelements 3d, das sich ungefähr in der Mitte in Richtung der schichtenweisen Anordnung befindet.

Die Formplatten 6 werden jeweils durch Pressen, Tiefziehen oder dergleichen von insbesondere plattenförmigem Material aus einer Aluminiumlegierung, deren Haupt bestandteil Aluminium ist, gebildet, wobei deren beide Oberflächen mit einem Hart lötmaterial plattiert sind, wobei zwei ausgewölbte bzw. tiefgezogene Abschnitte 8 zur Tankbildung, die schalenförmig ausgewölbt sind, an einem Ende in Längsrich tung ausgebildet sind, ein ausgewölbter Abschnitt 9 zur Kanalbildung anschließend an diesen ausgebildet ist, ein ausgenommener, eingezogener oder vertiefter Abschnitt 10 zur Rohrbefestigung zur Befestigung eines Verbindungsrohrs 29, das in der Folge ausführlicher beschrieben wird, zwischen den Abschnitten 8 zur Tankbildung aus gebildet ist, und eine Trennwand 11 von dem Bereich zwischen den zwei Abschnit ten 8 zur Tankbildung in die Nähe des anderen Endes der Formplatte 6 reicht. Zu sätzlich sind eine Mehrzahl von Ausformungen bzw. Erhebungen oder Wülsten 7 ausgebildet, die mit einer bestimmten Regelmäßigkeit an dem Abschnitt 9 zur Kanal bildung angeordnet sind.

Die Abschnitte 8 zur Tankbildung sind stärker ausgewölbt als der Abschnitt 9 zur Kanalbildung, und die Trennwand 11 ragt in dieselbe Ebene wie ein Befestigungs rand 12 an den Umfangskanten der Formplatte 6. Wenn daher zwei Formplatten 6 miteinander an ihren Umfangskanten verbunden werden, werden auch ihre Trenn wände 11 miteinander verbunden, so daß zwei Tanks 13 aus den Abschnitten 8 zur Tankbildung gebildet werden, die einander gegenüberliegen, und ein U-förmiger Wärmeaustauschmediumkanal 14, der die Tanks 13 verbindet, aus den einander ge genüberliegenden, ausgewölbten Abschnitten 9 zur Kanalbildung entsteht.

Von den Rohrelementen 3a und 3b, die an den beiden Seiten in Richtung der schich tenweisen Anordnung angeordnet sind, wird ein Rohrelement, d. h. das Rohrelement 3b, durch Verbinden einer flachen Platte 15 mit der Formplatte 6, die in Fig. 3 darge stellt ist, hergestellt, und das andere Rohrelement 3a wird durch Verbinden einer fla chen Platte 16, die in Fig. 4 dargestellt ist, mit der Formplatte 6, die in Fig. 3 dargestellt ist, hergestellt. Die flache Platte 16, die in Fig. 4 dargestellt ist, wird mit einer Größe hergestellt, die ungefähr dieselbe Größe wie jene der Formplatte 6 ist, an welcher sie befestigt wird, wobei eine erste Öffnung 17 an einer Position gegenüber einem der ausgewölbten Abschnitte 8 zur Tankbildung der Formplatte 6 ausgebildet ist, und eine zweite Öffnung 18 an einer Position gegenüber dem vertieften Abschnitt 10 zur Rohrbefestigung ausgebildet ist.

Zusätzlich wird das Rohrelement 3c durch Verbinden gegenüberliegender Formplat ten 19 gebildet, wobei in jeder einer der ausgewölbten Abschnitte 8 zur Tankbildung ausgeweitet bzw. vergrößert ist, so daß er sich dem anderen ausgewölbten Abschnitt 8 zur Tankbildung nähert, und folglich werden in dem Rohrelement 3c ein Tank 13, dessen Größe gleich jener der Tanks 13 ist, die in den anderen Rohrelementen 3 aus gebildet sind, sowie ein Tank (erweiterter bzw. vergrößerter Tank) 13a, der ausgewei tet bzw. vergrößert ist, um den vertieften Abschnitt 10 zur Rohrbefestigung zu füllen, ausgebildet.

Ferner ist der Verdampfer 1 mit einer ersten Tankgruppe 20 und einer zweiten Tank gruppe 21 versehen, die sich in Richtung der schichtenweisen Anordnung erstrecken und die aus den Tanks 13, 13a benachbarter Rohrelemente 3 gebildet werden, wobei die erste Tankgruppe 20 aus zwei Tankblöcken besteht, d. h. einem ersten Tankblock α und einem zweiten Tankblock β, die durch Unterteilen der Tankgruppe 20 durch einen blinden Tank 13c bei dem Rohrelement 3d erhalten werden, und die zweite Tankgruppe 21 aus einem Tankblock besteht, der durchgehend in Verbindung steht, d. h. einem dritten Tankblock γ. Es muß festgehalten werden, daß die einzelnen Tanks, die den ersten, zweiten und dritten Tankblock α, β und γ bilden, miteinander in Rich tung der schichtenweisen Anordnung durch Verbindungsöffnungen 22 (in Fig. 3 dargestellt) in Verbindung stehen, die an den ausgewölbten Abschnitten 8 zur Tankbildung ausgebildet sind.

Das Rohrelement 3d wird durch Verbinden der Formplatte 6, die in Fig. 3 dargestellt ist, mit einer gegenüberliegenden Formplatte 23 hergestellt, die ähnlich wie die Formplatte 6 aber ohne Verbindungsöffnung 22 an einem ihrer ausgewölbten Ab schnitte 8 zur Tankbildung zur Bildung des blinden Tanks 13c ausgebildet ist.

Eine Einlaß/Auslaßkanalplatte 24, die an der flachen Platte 16 befestigt ist, die an ei nem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung vorgesehen ist, ist mit einem ersten vorstehenden Abschnitt 25 und einem zweiten vorstehenden Abschnitt 26 versehen, die Seite an Seite in Längsrichtung durch Pressen, Tiefziehen oder derglei chen ausgewölbt sind, wobei die Zuflußöffnung 4 einen zylindrischen Fortsatz 27a aufweist, der durch Stechen bzw. Formen eines Kragens an einem Ende des ersten vorstehenden Abschnitts 25 gebildet wird, und die Abflußöffnung 5 einen zylindri schen Fortsatz 27b aufweist, der durch Stechen bzw. Formen eines Kragens an dem Ende des zweiten vorstehenden Abschnitts 26 nahe der Zuflußöffnung 4 gebildet ist. Durch Befestigen der Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 an der flachen Platte 16 werden ein Zuflußkanal 28, der den ersten vorstehenden Abschnitt 25 mit der Zuflußöffnung 4 verbindet, und ein Abflußkanal 29, der den zweiten vorstehenden Abschnitt 26 mit der Abflußöffnung 5 verbindet, durch die Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 und die flache Platte 16 gebildet. Der Zuflußkanal 28 steht mit dem ersten Tankblock α durch ein Verbindungsrohr 30 in Verbindung, von dem ein Ende mit dem ausgeweiteten bzw. vergrößerten Tank 13a verbunden ist, während das andere Ende mit der zweiten Öff nung 18, die in der flachen Platte 16 ausgebildet ist, verbunden ist, während der Ab flußkanal 29 mit dem zweiten Tankblock 13 über die erste Öffnung 17 in der flachen Platte 16 in Verbindung steht. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Verbindungsele ment bzw. eine Kupplung 31 zur Befestigung eines Expansionsventils, insbesondere eines blockartigen Expansionsventils (ggf. der Trennventilart), an der Zuflußöffnung 4 und der Abflußöffnung 5 befestigt.

Bei dem wie zuvor beschrieben aufgebauten Wärmetauscher gelangt das Wärmeaus tauschmedium, das durch die Zuflußöffnung 4 eingeströmt ist, durch den Zuflußkanal 28 und das Verbindungsrohr 30 in den ausgeweiteten bzw. vergrößerten Tank 13a und strömt in den ersten Tankblock α, fließt dann über die Wärmeaustauschme diumkanäle 14 der Rohrelemente, die dem ersten Tankblock α entsprechen (erster und zweiter Durchlauf bzw. Weg) und erreicht die dritte Tankgruppe γ an der gegen überliegenden Seite. Danach bewegt es sich horizontal im dritten Tankblock γ, strömt durch die Wärmeaustauschmediumkanäle 14 der Rohrelemente, die dem zweiten Tankblock β entsprechen (dritter und vierter Durchlauf bzw. Weg), wird zu dem zweiten Tankblock β geleitet und erreicht den Abflußkanal 29 durch die erste Öff nung 17 von dem äußeren Ende des zweiten Tankblocks β in Richtung der schich tenweisen Anordnung, bevor es sich durch den Abflußkanal 29 bewegt und durch die Abflußöffnung 5 ausströmt. Somit wird die Wärme in dem Wärmeaustauschme dium während des Vorgangs, in dem es entsprechend dem ersten bis vierten Durch lauf bzw. Weg durch die Wärmeaustauschmediumkanäle 14 fließt, zu den Rippen 2 geleitet, so daß ein Wärmeaustausch mit der Luft erfolgt, die sich zwischen den Rip pen 2 bewegt.

Die Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 wird durch Prägung einer Platte, die nur an einer Sei tenfläche mit Hartlötmaterial bzw. Lot plattiert ist, mittels Preßarbeit gebildet, und in diesem Ausführungsbeispiel wird sie von der Oberfläche, die mit Hartlötmaterial bzw. Lot plattiert ist, zu der Oberfläche geprägt, die nicht mit Hartlötmaterial plattiert ist, so daß die inneren Umfangsflächen der zylindrischen Fortsätze 27a und 27b, die an der Zuflußöffnung 4 und der Abflußöffnung 5 ausgebildet sind, mit dem Hartlötmaterial bzw. Lot plattiert sind. Während die Zuflußöffnung 4 und die Abflußöffnung 5 wäh rend dieses Verfahrens auch durch Stanzen an dem ersten vorstehenden Abschnitt 25 bzw. dem zweiten vorstehen Abschnitt 26 ausgebildet werden können, werden fer ner auch die zylindrischen Fortsätze 27a und 27b der Zufluß/Abflußöffnung während dieses Verfahrens gebildet, indem absichtlich ein Grat an den Umfangsrändern der Zuflußöffnung 4 und der Abflußöffnung 5 gebildet wird (Stechen bzw. Formen eines Kragens). Somit sind, da das Hartlötmaterial nur auf die innere Seitenfläche der Ein laß/Auslaßkanalplatte 24 plattiert ist, die inneren Umfangsflächen der zylindrischen Fortsätze 27a und 27b an den Zufluß/Abflußöffnungen 4 und 5 mit dem (Hart)Lötmaterial plattiert, wie in Fig. 7(b) dargestellt.

Ferner sind in der Kupplung 31, die an der Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 befestigt ist, eine Durchgangsöffnung 32, die mit der Zuflußöffnung 4 der Einlaß/Auslaßkanal platte 24 in Verbindung steht, und eine Durchgangsöffnung 33, die mit der Abfluß öffnung 5 der Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 in Verbindung steht, vorgesehen, wobei ring- bzw. kreisförmige vorstehende Abschnitte 34 und 35, die in die zylindrischen Fortsätze 34 und 35 eingeführt und eingesetzt werden, die an der Zufluß/Abflußöff nung 4 und 5 der Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 ausgebildet sind, an den Umfangsrän dern der Durchgangsöffnungen 32 und 33 ausgebildet sind.

Folglich, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, wird nach der Bildung eines zusammenge bauten Körpers durch abwechselnde schichtenweise Anordnung der Rohrelemente 3 und der Rippen 2 über eine Mehrzahl von Ebenen, Befestigen der Einlaß/Auslaßka nalplatte 24 an der flachen Platte 16 an einer Seite in Richtung der schichtenweisen Anordnung und Einsetzen der vorstehenden Abschnitte 34 und 35 an der Kupplung 31 in die zylindrischen Fortsätze 27a und 27b der Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 der zusammengebaute Körper mit einer Spannvorrichtung (nicht dargestellt) gehalten, und der derart mit der Spannvorrichtung gehaltene, zusammengebaute Körper wird im Ofen verlötet und/oder hartgelötet. Hierbei werden die zylindrischen Fortsätze 27a und 27b mit den vorstehenden Abschnitten 34 und 35 der Kupplung 31 mit dem Lot bzw. Hartlötmaterial, das auf die inneren Umfangsflächen der zylindrischen Fortsätze 27a und 27b plattiert ist, gelötet. Dadurch muß die Kupplung 31 nicht durch Löten mit einem Schweißbrenner an den zylindrischen Fortsätzen 27a und 27b befestigt werden, wie dies nach dem Stand der Technik erforderlich ist.

Da kein Lot oder Hartlötmaterial an der äußeren Seitenfläche der Einlaß/Auslaßka nalplatte 24 plattiert ist, wird zusätzlich die Spannvorrichtung nicht an die Ein laß/Auslaßkanalplatte 24 gelötet, selbst wenn der zusammengebaute Körper des Wärmetauschers mit der Spannvorrichtung, die mit dem ersten vorstehenden Ab schnitt 25 und dem zweiten vorstehenden Abschnitt 26 in Berührung kommt, fixiert und in einem Ofen ver- bzw. hartgelötet wird.

Obwohl ein mehrschichtiger Wärmetauscher mit Bezugnahme auf das in Fig. 1 bis 7 dargestellte Ausführungsbeispiel erklärt wurde, bei dem die Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 an einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung vorgesehen ist, muß der Wärmetauscher nicht unbedingt die zuvor beschriebene Konstruktion aufweisen und wenn die Zufluß/Abflußöffnungen 4 und 5 nicht unbedingt in dem oberen Ab schnitt oder in dem mittleren Abschnitt einer Seitenfläche an einem Ende des Wärme tauschers in Richtung der schichtenweisen Anordnung vorgesehen sein müssen, kann natürlich die Einlaß/Auslaßkanalplatte 24 durch eine Zuflußöffnung 4' und eine Abflußöffnung 5' ersetzt werden, die direkt an der flachen Platte 16 vorgesehen sind.

Fig. 8 (A und 8) zeigt ein Ausführungsbeispiel mit diesem Aufbau. Eine flache Platte 16, die an einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung angeordnet ist, bildet in Fig. 8 das Rohrelement an dem Ende in Richtung der schichtenweisen An ordnung, wobei ein Lot bzw. Hartlötmaterial 16a nur auf die Seitenfläche der flachen Platte 16 innerhalb des Rohrelements plattiert ist und die Zuflußöffnung 4' und die Abflußöffnung 5' an einem Ende der flachen Platte 16 in deren Längsrichtung vorge sehen sind. Wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel sind zylindrische Fort sätze 27a und 27b durch Formen eines Kragens bzw. Stechen der Zufluß- bzw. Ab flußöffnung 4' und 5' ausgebildet. Diese zylindrischen Fortsätze 27a und 27b weisen einen Innendurchmesser auf, der annähernd gleich den Außendurchmessern der kreis förmigen vorstehenden Abschnitte 34 und 35 der Kupplung sind, die später erklärt wird, so daß die vorstehenden Abschnitte in diese eingesetzt werden können.

Weiter ist die Kupplung 31 mit dem Durchgangsloch 32 und dem Durchgangsloch 33 versehen, wobei die vorstehenden Abschnitte 34 und 35 wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel um die Durchgangslöcher 32 und 33 ausgebildet sind. Die Au ßenfläche des vorstehenden Abschnitts 34 kommt mit der Innenfläche der Zuflußöff nung 4' in Kontakt, und seine innere Umfangsfläche steht mit der äußeren Umfangs fläche des Verbindungsrohrs 30 in Kontakt. Die äußere Umfangsfläche des vorste henden Abschnitts 35 steht mit der Innenfläche der Abflußöffnung 5' in Kontakt. Es muß festgehalten werden, daß ein Lot bzw. Hartlötmaterial 30a an die äußere Seiten fläche des Verbindungsrohrs 30 plattiert ist.

Wenn daher der zusammengebaute Körper des Wärmetauschers in einem Ofen in ei nem Zustand ver- bzw. hartgelötet wird, in dem die kreisförmigen vorstehenden Ab schnitte 34 und 35 an den Durchgangslöchern 32 und 33 der Kupplung 31 an der Zuflußöffnung 4' und der Abflußöffnung 5' der flachen Platte 16 eingesetzt sind, wird die Kupplung 31 an den Wärmetauscher an- bzw. hartgelötet, um eine einstückige Einheit mit dem Lot bzw. Hartlötmaterial bei 27a und 27b an den Innenflächen der Zuflußöffnung 4' und der Abflußöffnung 5' und mit dem Lot bzw. Hartlötmaterial 30a an der Außenseite des Verbindungsrohrs 30 zu erhalten. Da kein Lot oder Hartlötma terial an die äußere Seitenfläche der flachen Platte 16 plattiert ist, wird aber verhindert, daß die Spannvorrichtung an die flache Platte 16 gelötet wird.

Ferner ist die Konstruktion des mehrschichtigen Wärmetauschers nicht auf die in Fig. 1 und 2 dargestellte beschränkt, in welcher das Verbindungsrohr 30 verwendet wird. Sie ist auch nicht auf einen Aufbau mit einseitigem Tank beschränkt. Im wesentlichen ist die einzige Anforderung an die Konstruktion, daß die Zufluß/Abflußöffnungen an einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung ausgebildet sein müssen. Verdampfer 1, die solche Beispiele darstellen, werden mit Bezugnahme auf Fig. 9 er klärt.

Der in Fig. 9A dargestellte mehrschichtige Wärmetauscher 1 ist ein Verdampfer mit zwei Durchläufen bzw. Wegen, der durch abwechselnde schichtenweise Anordnung von Rohrelementen, die jeweils zwei Tanks und einen U-förmigen Wärmeaus tauschmediumkanal 61 aufweisen, der die Tanks verbindet, und Rippen über eine Mehrzahl von Ebenen gebildet ist, und weist eine einseitige Tankkonstruktion mit zwei Tankgruppen 40 und 41 auf, die sich in Richtung der schichtenweisen Anord nung erstrecken. Die Tankgruppe 40 bildet einen Tankblock 40a, wobei alle Tanks darin in Verbindung stehen, und ist an einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung mit einer Zuflußöffnung 42 verbunden, während die Tankgruppe 41 einen Tankblock 41a bildet, in dem alle Tanks in Verbindung stehen, und der mit einer Abflußöffnung 43 an einem Ende in Richtung der schichtenweisen Anordnung ver bunden ist.

Somit strömt das Wärmeaustauschmedium, wie durch die Pfeile in Fig. 9A dargestellt, das durch die Zuflußöffnung 42 eingeströmt ist, in die Richtung der schichtenweisen Anordnung durch die Öffnungen in den Tanks, die einen der Tankblöcke bilden, d. h. des Tankblocks 40a, und bewegt sich auch durch die Wärmeaustauschmediumkanäle 61, um in die Tanks zu fließen, die den Tankblock 41a an der gegenüberliegenden Seite bilden, wo es durch die Öffnungen in den Tanks in Richtung der schichtenwei sen Anordnung fließt, bevor es durch die Abflußöffnung 43 ausströmt.

Außerdem ist der mehrschichtige Wärmetauscher 1, der in Fig. 9B dargestellt ist, ein Verdampfer mit vier Durchläufen, mit zwei Tankgruppen 44 und 45 an einer Seite und zwei Tankgruppen 46 und 47 an der anderen Seite in Längsrichtung der Rohrele mente, die abwechselnd schichtenweise mit Rippen angeordnet sind, wobei beide Paare von Tankgruppen sich in Richtung der schichtenweisen Anordnung erstrec ken. Eine der unteren Tankgruppen in der Figur, d. h. die Tankgruppe 44, besteht aus Tankblöcken 44a und 44b, die ungefähr in der Mitte voneinander getrennt sind, während die andere untere Tankgruppe 45 auch aus zwei Tankblöcken 45a und 45b besteht, die auf ähnliche Weise ungefähr in der Mitte voneinander getrennt sind. Zu sätzlich stehen der Tankblock 44b und der Tankblock 45a in Fluidverbindung.

Ferner bildet das obere Paar von Tankgruppen 46 und 47 in der Figur den Tankblock 46a bzw. 47a, die jeweils in Richtung der schichtenweisen Anordnung durchgehend in Verbindung stehen. Die Tankgruppe 44 wird mit der Tankgruppe 46 und die Tankgruppe 45 wird mit der Tankgruppe 47 durch die einzelnen Wärmeaus tauschmediumkanäle in Verbindung gebracht.

Somit strömt das Wärmeaustauschmedium, wie durch die Pfeile in Fig. 9B dargestellt, das durch die Zuflußöffnung 42 in den Tankblock 44a eingeströmt ist, durch Wärme austauschmediumkanäle 60a und fließt in den Tankblock 46a, wo es in die Richtung der schichtenweisen Anordnung strömt, bewegt sich dann durch Wärmeaus tauschmediumkanäle 60b und strömt in den Tankblock 44b, bewegt sich dann in den Tankblock 45a, fließt von dem Tankblock 45a durch die Wärmeaustauschmedi umkanäle 60c, um in den Tankblock 47a zurückzufließen, wo es dann einem Strö mungsweg folgt, der dem vorangehenden Strömungsweg in Richtung der schich tenweisen Anordnung entgegengesetzt ist, und bewegt sich dann durch Wärmeaus tauschmediumkanäle 60d, um in den Tankblock 45b zu fließen, bevor es durch die Abflußöffnung 43 ausströmt.

In dem mehrschichtigen Wärmetauscher, der wie in Fig. 9A und 9B dargestellt aufge baut ist, sind die Zufluß/Abflußöffnungen 42 und 43 als eine flache Platte 49 ausge bildet, die das Rohrelement 50 bildet, das an einem Ende in Richtung der schichten weisen Anordnung angeordnet ist, wie in Fig. 10 dargestellt. Es muß festgehalten werden, daß das Bezugszeichen 48 die Formplatte bezeichnet, die gemeinsam mit der flachen Platte 49 das Rohrelement 50 bildet.

Auch in diesen Fällen ist das Lot bzw. Hartlötmaterial an die innere Seitenfläche der flachen Platte 49 plattiert, und wenn die zylindrischen Fortsätze 54 und 55, die zu der Außenseite herausragen, an den Umfangsrändern der Zufluß/Abflußöffnungen 42 bzw. 43 gebildet sind, ist folglich das Lot bzw. Hartlötmaterial an die inneren Um fangsflächen der zylindrischen Fortsätze 54 und 55 plattiert. Wenn eine Kupplung 56 zur Befestigung eines Expansionsventils an die zylindrischen Fortsätze 54 und 55 gelötet wird, werden dadurch ähnliche Vorteile wie in den vorangehenden Aus führungsbeispielen erzielt, die zuvor beschrieben wurden. Es muß festgehalten wer den, daß in Fig. 10 die Bezugszeichen 57 und 58 vorstehende Abschnitte an der Kupplung 56 angeben, die in die zylindrischen Fortsätze 54 und 55 einzuführen und einzusetzen sind, um eine einstückige Einheit durch Verlöten bzw. Ofenhartlöten zu erhalten.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung, wie erklärt wurde, kein Lot oder Hartlötmate rial an die äußere Seitenfläche der Platte, die an einem Ende in Richtung der schich tenweisen Anordnung vorgesehen ist, plattiert ist, und Lot oder Hartlötmaterial nur an die innere Seitenfläche plattiert ist, können die vorstehenden Abschnitte an der Kupplung mit dem Lot oder Hartlötmaterial an den zylindrischen Fortsätzen verlötet werden, wenn eine Ofen(hart)lötung durchgeführt wird, wobei die vorstehenden Ab schnitte an der Kupplung in die zylindrischen Fortsätze, die an den Zu fluß/Abflußöffnungen ausgebildet sind, eingeführt und eingesetzt werden, so daß kein separates Löten mit Schweißbrenner erforderlich ist und keine Gefahr besteht, daß die Spannvorrichtung während des Ofen(hart)lötens an die Platte gelötet wird.

Claims

1. Geschichteter Wärmetauscher mit:
einer Mehrzahl von Rohrelementen, die jeweils Tanks und einen Wärmeaus tauschmediumkanal, der die Tanks verbindet, aufweisen;
Rippen, die abwechselnd zwischen den Rohrelementen angeordnet sind;
einer Platte, die an einem äußersten Ende in Schichtungsrichtung angeordnet ist, wobei Zufluß/Abflußöffnungen in Schichtungsrichtung in dieser ausgebildet sind und zylindrische Fortsätze in Schichtungsrichtung nach außen ragen, die an Umfangsrändern der Zuflußöffnung und der Abflußöffnung vorgesehen sind; und
einer Kupplung mit vorstehenden Abschnitten, die jeweils in jeden bzw. einen zugeordneten Fortsatz der Platte eingeführt werden, wobei Verbindungsöff nungen zur Verbindung mit der Zuflußöffnung und der Abflußöffnung an den vorstehenden Abschnitten ausgebildet sind;
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lötmaterial, insbesondere Hartlötmaterial, nur an bzw. auf eine Innenflä che in Schichtungsrichtung der Platte plattiert und an inneren Umfangsflächen der Fortsätze vorhanden ist, und
daß die Kupplung an den Fortsätzen der Zuflußöffnung und der Abflußöffnung durch Löten, insbesondere Hartlöten, in einem Ofen, wobei die vorstehenden Abschnitte an der Kupplung in die Fortsätze innenseitig eingefügt sind, be festigt ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:
daß die Rohrelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d) jeweils mit zwei Tanks (13), die an einem Ende in ihrer Längsrichtung ausgebildet sind, sowie mit einem U-förmigen Wär meaustauschmediumkanal (14), der die beiden Tanks (13) verbindet, versehen sind;
daß die Tanks (13) in Schichtungsrichtung zur Bildung von zwei Tankgruppen (20, 21) verbunden sind, die sich in Schichtungsrichtung erstrecken;
daß eine Tankgruppe (20) aus einem ersten Tankblock (α) und einem zweiten Tankblock (β) besteht, die ungefähr in der Mitte fluidisch unterbrochen sind;
daß die andere Tankgruppe (21) durchgehend in Verbindung steht, um einen dritten Tankblock (γ) zu bilden;
daß die Platte aus einer Einlaß/Auslaßkanalplatte (24) besteht mit einem Zufluß kanal (25), der mit der Zuflußöffnung (4) in Verbindung steht, und einem Ab flußkanal (26), der mit der Abflußöffnung (5) in Verbindung steht;
daß der erste Tankblock (α), der weiter entfernt von der Einlaß/Auslaßkanal platte (24) als der zweite Tankblock (β) angeordnet ist, einen ausgeweiteten bzw. vergrößerten Tank (13a) aufweist;
daß ein Verbindungsrohr (30) zur Verbindung des ausgeweiteten bzw. vergrö ßerten Tanks (13a) mit dem Zuflußkanal (25) vorgesehen ist; und
daß der zweite Tankblock (13) mit dem Abflußkanal (26) in Verbindung steht.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:
daß die Rohrelemente jeweils mit zwei Tanks, die an einem Ende in ihrer Längs richtung ausgebildet sind, sowie mit einem U-förmigen Wärmeaustauschme diumkanal (41a), der die beiden Tanks verbindet, versehen sind;
daß die Tanks in Schichtungsrichtung zur Bildung von zwei Tankgruppen (40, 41) verbunden sind, die sich in Schichtungsrichtung erstrecken;
daß die zwei Tankgruppen (40, 41) aus Tankblöcken (40a, 40b) bestehen, die jeweils in Schichtungsrichtung durchgehend in Verbindung stehen; und
daß die Zuflußöffnung (42) und die Abflußöffnung (43) an der Platte ausgebil det sind, wobei jede direkt mit einem der Tankblöcke (40a, 40b) in Verbindung steht.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:
daß die Rohrelemente jeweils mit zwei Tanks, die an jedem Ende in ihrer Längs richtung ausgebildet sind, sowie mit zwei Wärmeaustauschmediumkanälen, wel che entsprechende Tanks in der Längsrichtung verbinden, versehen sind;
daß eine erste Tankgruppe (44) und eine zweite Tankgruppe (45) durch Verbin den der Tanks in Schichtungsrichtung gebildet sind, die an einem Ende in der Längsrichtung ausgebildet und jeweils aus zwei Tankblöcken (44a, 44b, 45a, 45b) bestehen, die ungefähr in der Mitte voneinander abgetrennt sind;
daß eine dritte Tankgruppe (46) und eine vierte Tankgruppe (47) durch Verbin den der Tanks in Schichtungsrichtung gebildet sind, die an dem anderen Ende in der Längsrichtung ausgebildet und jeweils aus einem Tankblock (46a, 47a) bestehen, der durchgehend verbunden ist;
daß die erste Tankgruppe (44) mit der dritten Tankgruppe (46) und die zweite Tankgruppe (45) mit der vierten Tankgruppe (47) jeweils durch individuelle Wärmeaustauschmediumkanäle (60a, 60b, 60c, 60d) in Verbindung steht; und
daß die Zuflußöffnung (42) und die Abflußöffnung (43), die an der Platte (49) ausgebildet sind, mit zu der Platte gerichteten bzw. benachbarten Tankblöcken (44a, 45b) der ersten Tankgruppe (44) und der zweiten Tankgruppe (45) in Verbindung stehen.

5. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die zylindrischen Fortsätze durch Gratabschnitte gebildet sind, die absichtlich geformt werden, wenn die Zuflußöffnung und die Abflußöffnung der Platte von der Innenfläche, die mit dem Lötmaterial plattiert ist, in Richtung der Oberfläche, die nicht mit dem Lötmaterial plattiert ist, formgepreßt bzw. gestanzt oder ausgeformt werden.