DE3136374A1

DE3136374A1 - Verdampfer, insbesondere fuer klimaanlagen in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3136374A1
Application number: DE19813136374
Authority: DE
Inventors: Bohumil 7140 Ludwigsburg Humpolik; Karl Heinz Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Staffa
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1983-03-24
Also published as: DE3136374C2

Description

VERDAMPFER, INSBESONDERE FÜR KLIMAANLAGEN IN KRAFTFAHRZEUGEN
Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 31 26 838.2) Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Aus der DE-OS 28 47 525 ist ein Verdampfer für Klimaanlagen bekannt, der aus einem Verdampferblock, der eine Vielzahl von Rohrgabeln und Lamellen umfaßt, und einem Anschlußkasten besteht. Im Anschlußkasten integriert ist ein Verteilerraum und ein Sammelraum. Über eine Kältemitteleinspritzdüse gelangt das Kältemittel in den Verteilerraum, durchfließt die U-förmig gebogenen Rohrgabeln und wird, nachdem es in den Sammelraum eingetreten ist, über eine Kompressorsaugleitung abgesogen.
Bei einem derartigen Verdampfer bestehen alle Verdampferrohre aus Rohrgabeln, wobei jede Rohrgabel in den Verteilerraum und in den Sammelraum reicht. Alle Rohrgabeln bilden somit parallelgeschaltete Verdampferrohre. Bei einem solchen Aufbau ist eine gleichmäßige Verteilung des in 2 Phasen vorliegenden Kältemittels mit gleichen Phasenanteilen in alle parallel geschalteten Verdampferrohre nur dann hinreichend möglich, wenn die Anzahl der parallelen Verdampferrohre sehr gering ist. Das hat bei der in Kraftfahrzeugen üblichen Leistungsgrößenordnung zur Folge, daß der Verdampfer sehr schlank und mit großen Rohrgabellängen ausgeführt werden muß. Der hierzu notwendige Bauraum steht in der Regel nicht zur Verfügung. Dadurch, daß die Vielzahl der Verdampferrohre von einem gemeinsamen Einspritz- und Verteilerraum versorgt werden, wird durch ungleichmäßiges Verteilen des Kältemittelstromes keine gleichmäßige Kühlwirkung über das Blockvolumen erreicht, was schließlich zu einer Minderleistung des Verdampfers führt.
Aus der US-PS 28 03 116 ist ein aus der Venturidüse abgeleiteter Kältemittelströmungsverteiler bekannt. Dieser Verteiler besteht auf seiner Eintrittsseite aus einer Venturidüse und auf der Austrittsseite aus einer Vielzahl von Auslaßkanälen, deren Einzeldurchmesser kleiner sind als der engste Querschnitt der Venturidüse. Die Auslaßkanäle sind symmetrisch auf einer Kegelmantelfläche angeordnet. Sie bilden im Zentrum der Venturidüse eine kegelförmige Spitze. Bei bekannten Verdampfern werden in die Auslaßkanäle des Venturiverteilers Verteilerrohre eingelötet, die mit den Verdampferrohren verbunden sind, wobei die Anzahl der Auslaßkanäle der Anzahl der Verdampferrohre, die aus mehreren in Reihe geschalteten Rohrgabeln bestehen, entspricht.
Um in allen Zulaufrohren den gleichen Strömungswiderstand zu erreichen, müssen sie individuell gebogen und gerichtet werden, was hohe Kosten verursacht. Auch das Einlöten der Rohrgabeln und die deswegen notwendige Funktionsprüfung sind kostenintensive Arbeitsgänge.
In der Patentanmeldung P 31 26 838.2 wurde daher bereits vorgeschlagen, im Anschlußkasten einen Venturiverteiler anzuordnen, in welchem das Kältemittel in mehrere Teilströme aufgeteilt und in Kanälen, die im Anschlußkasten ausgebildet sind und deren Zahl der Anzahl der Teilströme entspricht, von dem Venturiverteiler zu den Verdampferrohren geführt wird.
Dadurch wurde ein Verdampfer geschaffen, bei dem die einmal gleichmäßig aufgeteilten Kältemittelströme über die gesamte Rohrlänge erhalten bleiben und somit ein gleichmäßiges Verdampfen in allen Rohren gewährleistet ist, was zu einem guten Ausnutzungsgrad führt und eine optimale Dimensionierung des Verdampfers ermöglicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen solchen Verdampfer hinsichtlich seines Anschlußkastens derart weiterzubilden, daß auf einfachere und billigere Weise eine Großserienproduktion möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht insbesondere darin, daß die Kanäle in dem als Einschub für den Anschlußkasten ausgebildeten Körper auf einfache Weise angeordnet werden können. Der Körper ist ein leicht zu bearbeitendes Werkstück, das sowohl im Spritzgießverfahren als auch durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden kann. Auch hinsichtlich der notwendigen Herstellungswerkzeuge stellt die erfindungsgemäße Anordnung eine preisgünstige Lösung dar. Außerdem wird eine erhebliche Gewichtsreduzierung des Anschlußkastens erreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sind die Kanäle durch an der Mantelfläche des Körpers angeordnete Nuten gebildet. Auf diese Weise lassen sich die Kanäle sehr einfach herstellen und die Kanalführung kann beliebig gewählt werden. Im eingebauten Zustand des Körpers sind die Nuten durch das Gehäuse des Anschlußkastens abgedeckt, so daß die Kanäle voneinander getrennt sind. Vorzugsweise wird der Körper als Zylinder ausgebildet. In diesem Fall sind zweckmäßigerweise Mittel vorzusehen, welche die Lage des zylindrischen Körpers im Anschlußkasten definieren. Ein solches Mittel könnte beispielsweise ein in den Körper und das Gehäuse eingreifender Keil sein.
Zweckmäßigerweise ist der Venturiverteiler stirnseitig an dem Körper angeordnet, wobei zur Integration von Bauteilen der Kegel des Venturiverteilers, auf dessen Mantelfläche verteilt die Auslaßkanäle angeordnet sind, einstückig mit dem Körper ausgebildet ist. Durch die Integration von Teilen werden Arbeitsgänge gespart und die Zahl der abzudichtenden Fugen reduziert.
Da die Anschlußstutzen für die Verdampferrohre auf die Länge des zylindrischen Körpers verteilt angeordnet sind, verlaufen die Nuten von den Auslaßkanälen des Venturiverteilers ausgehend zunächst in Längsrichtung des zylindrischen Körpers und dann in dessen Umfangsrichtung, so daß die Enden aller Nuten auf einer Achsparallelen des zylindrischen Körpers angeordnet sind. Da die Anschlußstutzen vom Venturiverteiler unterschiedlich entfernt liegen, haben die Nuten des Körpers unterschiedliche Längen, wodurch der Druckabfall in den einzelnen Kanälen unterschiedlich ist. Dies kann durch entsprechende Querschnittsanpassung der Kanäle oder dadurch, daß alle Kanäle gleich lang sind, kompensiert werden. Durch Umlenkung der Nuten kann erreicht werden, daß alle Kanäle die gleiche Länge haben.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Körper zweiteilig ausgebildet ist und die Teilungsebene in Längsrichtung des Körpers verläuft. Dadurch ist es möglich, die Kanäle im Innern des Körpers anzuordnen, wobei die Kanäle als Nuten eines Teils ausgebildet und durch den anderen Teil des Körpers abgedeckt oder als deckungsgleiche Nuten in beiden Teilen des Körpers ausgebildet sind. Durch diese Anordnung der Kanäle wird es möglich, den Venturiverteiler in der Mitte der Längsausdehnung des Körpers anzuordnen. Das -hat den Vorteil, daß die Länge der Kanäle zu den entferntest liegenden Anschlußstutzen auf die Hälfte reduziert wird. Bei einer derartigen Anordnung des Venturiverteilers ist es von Vorteil, daß der Teil des Körpers, in dem auch die Nuten angeordnet sind, ein Verteil- und Umlenkstück aufweist, an dessen Mantelfläche die Auslaßkanäle angeordnet sind und in dem anderen Teil die Eingangsöffnung des Venturiverteilers vorgesehen ist. Das Verteil- und Umlenkstück kann als separates Bauteil ausgeführt sein, das beim Zusammenfügen der beiden Teile des Körpers eingelegt wird.
Zur weiteren Vereinfachung hinsichtlich der Herstellung und zur Reduzierung des Gewichtes ist es vorteilhaft, daß der Anschlußkasten zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein Teil als den Körper mit den Kanälen aufnehmender Verteilerkasten und der andere Teil als Sammelkasten ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt: Figur 1 einen als Verteiler und Sammelkasten ausgebildeten Anschlußkasten mit schematisch dargestelltem Verdampfer, Figur 2 eine Anordnung, bei der der Verteilerkasten getrennt vom Sammelkasten ausgebildet ist, Figur 3 einen Schnitt nach der Linie I-I in Figur 1, Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines die Kanäle tragenden Körpers, Figur 5 einen Körper gemäß Figur 4 mit angeformtem Ventur iver teiler, Figur 6 einen Schnitt durch einen Verteilerkasten mit zweiteiligem, die Kanäle tragenden Körper, Figur 7 einen Schnitt nach der Linie II-II in Figur 6, Figur 8 einen zweiteiligen Körper in perspektivischer Ansicht.
In Figur 1 ist ein Verdampfer 1 schematisch dargestellt, der aus einer Vielzahl von aus Rohren 2,2', Rohrgabeln 3 und Rohrbögen 4 gebildeten Verdampferrohren sowie quer zu den Rohren 2 bzw. Rohrgabeln 3 angeordneten Lamellen 6 besteht. Die Rohre 2 bilden jeweils Anfang und Ende der Verdampferrohre 5, die in einem Anschlußkasten 7 befestigt sind. Der Anschlußkasten 7 umfaßt im wesentlichen einen Verteilerkasten 48, einen Sammelkasten 49 sowie einem dazwischen befindlichen Mittelteil 46. Das Mittelteil 46 ist mit zwei Vertiefungen 47 zur Anlage der Rohrgabeln 3 versehen. Der Verteilerkasten 48 weist eine Bohrung 56 auf, von der eine der Anzahl der Verdampferrohre 5 entsprechende Zahl von Anschlußstutzen 12 ausgeht. In die Bohrung 56 ist ein als Einschub ausgebildeter Körper 50 eingesetzt, der an seiner Mantelfläche über den Umfang gleichmäßig verteilt fünf Nuten 51, 52, 53, 54 und 55 aufweist. Die Nut 51 liegt im Bereich des Anschlußstutzens 12 und mündet in diesen. Die anderen Nuten 52 bis 55 sind durch die Wand des Verteilerkastens 48 abgedeckt.
Der Sammelkasten 49 weist einen Sammelraum 13 auf, in dem alle in Rohrstutzen 14 befestigte Verdampferrohre 5 münden.
In Figur 2 ist eine ähnliche Anordnung gezeigt wie in Figur 1, es sind daher gleiche Teile mit den entsprechenden Bezugszeichen der Figur 1 versehen. Im Unterschied zum Verdampfer in Figur 1 ist in Figur 2 der Anschlußkasten zweiteilig ausgeführt, so daß der Verteilerkasten 48 nur über den Verdampferblock mit dem Sammelkasten 49 verbunden ist.
In Figur 3 ist der Anschlußkasten 7 im Schnitt nach der Linie I-I in Figur 1 dargestellt. Es wird dadurch deutlich, daß sich die Bohrung 56 nahezu über die gesamte Länge des Verteilerkastens 48 erstreckt. In der Bohrung 56 befindet sich der Körper 50, der die Nuten 51 bis 55 trägt. An der Stirnseite des Körpers 50, die im Bereich des Bohrungseingangs liegt, ist ein Venturiverteiler 9 angesetzt, an dem ein Kältemittelzulauf 8 angeschlossen ist. Der Venturiverteiler 9 hat mehrere Auslaßkanäle 10, wobei für jedes Verdampferrohr 5 ein Auslaßkanal 10 vorgesehen ist. Die Auslaßkanäle 10 münden in die Nuten 51 bis 55, von denen jede zu einem Anschlußstutzen 12 führt. Damit die Auslaßkanäle 10 stets deckungsgleich mit den Nuten 51 bis 55 sind, ist als Verdrehsicherung an der Stirnseite des Venturiverteilers 9 eine Vertiefung 26 in Rechteck- oder Langlochform vorgesehen, in die ein entsprechender Vorsprung 27 an der Stirnseite des Körpers 50 eingreift, wodurch eine formschlüssige Verbindung erreicht ist. Rechts in Figur 3 ist der Sammelkasten 49 mit dem Sammelraum 13 und den Anschlußstutzen 14 dargestellt. An den Sammelraum 13 ist eine Kompressorsaugleitung 15 angeschlossen. Die Kompressorsaugleitung 15 kann auch am anderen Ende des Sammelraumes 13 angeschlossen sein. Auf diese Weise können Unterschiede des Druckabfalls in verschieden langen Kanälen 51 bis 55 weitgehend kompensiert werden. Die Linie III-III gibt den Schnitt an, in dem Figur 1 dargestellt ist.
In Figur 4 ist die perspektivische Darstellung des Körpers 50 und den an dessen Mantelfläche angeordneten Nuten 51 bis 55 gezeigt. Es ist daraus ersichtlich, daß die Nuten 51 bis 55 an ihrem Anfang gleichmäßig über den Umfang des zylindrischen Körpers 50 verteilt angeordnet sind und sich von dort zunächst in Richtung der Längsachse des Körpers 50 erstrecken und dann in Umfangsrichtung so weit verlaufen, daß ihre Enden jeweils auf derselben Achsparallelen der Körperlängsachse liegen. Da die Nut 51 sich ohnehin in Richtung dieser Achsparallelen erstreckt, weist diese selbstverständlich keinen in Umfangsrichtung verlaufenden Teil auf. Aufgrund einer solchen Anordnung sind die Nuten 51 bis 55 von unterschiedlicher Länge, wobei die Nut 51 die geringste und die Nut 55 die größte Länge aufweist. An der Stirnseite des Körpers 50 ist der Vorsprung 27 sichtbar.
In Figur 5 ist der Körper 50 mit den Nuten 51 bis 55 dargestellt, wobei an der Seite, an der die Nuten 51 bis 55 beginnen, ein Kegel 60 angeformt ist. Der Kegel 60 ist Teil des Venturiverteilers und trägt an seiner Mantelfläche die Auslaßkanäle 10, die in die Nuten 51 bis 55 übergehen.
In Figur 6 ist der Schnitt durch einen Verteilerkasten 48 gezeigt, der eine Bohrung 56 aufweist. Der Verteilerkasten 48 besitzt einen Stutzen 66 für den Anschluß eines Kältemittelzulaufs. In der Bohrung 56 befindet sich ein aus zwei Teilen 58 und 59 bestehender Körper 50, in dem ein Verteil- und Umlenkstück 60 eingesetzt ist. Die Spitze des Verteil- und Umlenkstücks 60 ragt in eine Eingangsöffnung 67 des Venturiverteilers, welche sich in dem Teil 59 befindet. Das Verteil- und Umlenkstück 60 weist an seiner Mantelfläche mehrere Auslaßkanäle 10 des Venturiverteilers auf, die - wie aus Figur 7 ersichtlich - in Verteilkanäle übergehen. Der nach unten führende Auslaßkanal 10 mündet in eine zum Anschlußstutzen 12 führende Nut 63, welche an der dem Teil 59 zugewandten Seite des Teils 58 angeordnet ist. Am Anschlußstutzen 12 ist ein Rohr 2 mittels einer Preßplatte 68 befestigt.
In Figur 7 ist der Verteilerkasten 48 im Schnitt nach der Linie II-II in Figur 6 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß über die Länge des Verteilerkastens 48 gleichmäßig verteilt die Anschlußstutzen 12, welche die Verdampferrohre aufnehmen, angeordnet sind. In der Mitte des Teils 58 ist das Verteil- und Umlenkstück 60 angeordnet, auf dessen Mantelfläche sternförmig die Auslaßkanäle 10 angeordnet sind. Die Kanäle 10 münden in durch Nuten 61, 62, 63, 64 und 65 gebildete Kanäle, die jeweils zu den Anschlußstutzen 12 führen. Die Längen der Nuten 61 bis 65 sind unterschiedlich, wobei die Nut 63 die kürzeste ist und die Nuten 61 und 65 die größte Länge besitzen. Aufgrund der zentralen Anordnung des Verteil- und Umlenkstückes 60 des Venturiverteilers können die Nuten 61 bis 65 wesentlich kürzer gestaltet werden, wobei die Nuten gegenüber derjenigen Ausführung, die in Figur 4 gezeigt ist, nur halb so lang sind. Damit die Enden der Nuten 61 bis 65 stets deckungsgleich mit den Öffnungen der Anschlußstutzen 12 sind, ist ethe Verdrehsicherung vorgesehen, die aus einem Keil 57, der in entsprechende Vertiefungen des Verteilergehäuses 48 und des Teils 58 eingreift, besteht. Zur Abdichtung gegen die Atmosphäre ist ein Gummiring 70 vorgesehen.
Figur 8 zeigt den aus den Teilen 58 und 59 bestehenden Körper 50 in perspektivischer Ansicht. Mit gestrichelten Linien ist der Verlauf der Nuten 61 bis 65 innerhalb des Körpers 50 dargestellt. Wie aus dieser Darstellung deutlich wird, sind die Nuten 61 bis 65 in der Teilungsebene des Körpers 50 in dem Teil 58 angeordnet und werden durch den Teil 59 abgedeckt und bilden somit die Kanäle zur Leitung des Kältemittels.

Claims

Patentansprüche 1. Verdampfer insbesondere für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen mit einem Verdampferblock in Rippenrohrbauweise und einem Anschlußkasten, wobei mehrere parallele Verdampferrohre zumindest mit ihrem Anfang und Ende am Anschlußkasten befestigt sind und mit den Enden in einen gemeinsamen Sammelraum des Anschlußkastens münden, einem im Anschlußkasten angeordneten Venturiverteiler, in dem das Kältemittel in mehrere Teilströme aufgeteilt und in Kanälen, die im Anschlußkasten ausgebildet sind und deren Zahl der Anzahl der Teilströme entspricht, von dem Venturiverteiler zu den Verdampferrohren geführt wird nach Patent ... (Patentanmeldung P 31 26 838.2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Kanäle (11) in einem als Einschub für den Anschlußkasten (7) ausgebildeten Körper (50) vorgesehen sind.
2. Verdampfer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kanäle (11) durch an der Mantelfläche des Körpers (50) angeordnete Nuten (51,52,53,54, 55) gebildet sind.
3. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Körper (50) eine zylindrische Form aufweist und ein Mittel (57) vorgesehen ist, das die Lage des zylindrischen Körpers (50) im Anschlußkasten (7) definiert.
4. Verdampfer nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Venturiverteiler (9) stirnseitig an dem zylindrischen Körper (50) angeordnet ist, wobei ein Kegel (60) des Venturiverteilers (9) mit auf der Kegelmantelfläche verteilten Auslaßkanälen (10) einstückig mit dem Körper (50) ausgebildet ist.
5. Verdampfer nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Nuten (51 bis 55) von den Auslaßkanälen (10) des Venturiverteilers (9) ausgehend zunächst in Längsrichtung des zylindrischen Körpers (50) und dann einige der Nuten (52 bis 55) in Umfangsrichtung des zylindrischen Körpers (50) verlaufen, so daß die Enden aller Nuten (51 bis 55) auf einer Achsparallelen des zylindrischen Körpers (50) angeordnet sind.
6. Verdampfer nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k en n -z e i c h n e t , daß durch Umlenkung der Nuten (51 bis 54) alle Kanäle (Nuten 51 bis 55) von gleicher Länge sind.
7. Verdampfer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Körper (50) zweiteilig (Teile 58 und 59) ausgebildet ist und die Teilungsebene in Längsrichtung des Körpers (50) verläuft.
8. Verdampfer nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kanäle (11) in der Teilungsebene angeordnet als Nuten (61,62,63,64,65) in einem Teil (58) des Körpers (50) ausgebildet und durch den anderen Teil (59) abgedeckt sind.
9. Verdampfer nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kanäle (11) in der Teilungsebene angeordnet und als deckungsgleiche Nuten in beiden Teilen (58, 59) des Körpers (50) ausgebildet sind.
10. Verdampfer nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Venturiverteiler innerhalb des Körpers (50) vorzugsweise in der Mitte seiner Länge angeordnet ist.
11. Verdampfer nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß ein Teil (58) des Körpers (50) ein Verteil- und Umlenkstück (60) aufweist, an dessen Mantelfläche Auslaßkanäle (10) angeordnet sind und in dem anderen Teil (59) die Eingangsöffnung des Venturiverteilers (9) angeordnet ist.
12. Verdampfer nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Verteil- und Umlenkstück (60) als separates Bauteil ausgeführt ist, das beim Zusammenfügen der beiden Teile (58, 59) des Körpers (50) eingelegt wird.
13. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anschlußkasten (7) zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein Teil als den Körper (50) aufnehmender Verteilerkasten (48) und der andere Teil als Sammelkasten (49) ausgebildet ist.