DE3136374C2

DE3136374C2 - Kältemittelverdampfer, insbesondere für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3136374C2
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: 1985-05-09
Also published as: DE3136374A1

Abstract

Ein Verdampfer für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen umfaßt im wesentlichen einen Verdampferblock in Rippen-Rohr-Bauweise und einen Anschlußkasten, in dem jeweils Anfang und Ende der parallelgeschalteten Verdampferrohre befestigt sind. Die Aufteilung des Kältemittelstromes in mehrere Teilströme erfolgt (gem. Fig. 3) in einem Venturiverteiler (9), dessen Auslaßkanäle (10) über jeweils einen Kanal mit je einem Verdampferrohr in Verbindung stehen. Die Verbindungskanäle werden durch Nuten (51-55) gebildet, die an der Oberfläche eines als Einschub ausgebildeten Körpers (50) verteilt angeordnet sind. In die den Körper (50) aufnehmende Bohrung (50) im Anschlußkasten (7) münden die Anschlußstutzen (12), die zur Aufnahme der Verdampferrohre dienen. Die Nuten (51-55) enden im Bereich jeweils eines Anschlußstutzens (12).

Description

4. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zylindrischen Körper (50) der Venturiverteiler (9) stirnseitig angeordnet ist, wobei ein kegel ((Ai) des Venturiverteilers (9) mit auf der Kegelmanulfläche verteilten Auslaßkanälen (tO) einstückig mit dei.1 Körper (50) ausgebildet ist (F ig. 5).

5. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, 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 (F i g. 5).

6. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umlenkung der Nuten (51 bis 54) alle Kanäle (Nuten 51 bis 55) von gleicher Länge sind.

7. Kältemittel verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (50) zweiteilig (58 und 59) ausgebildet ist und die Teilungsebene in Längsrichtung des Körpers (50) verläuft (F i g. 6, g\

8. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle 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 (F i g. 6, 8). . _

9. Kältcmittelverdampfer mich Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in der Teilungsebene angeordnet und als deckungsgleiche Nuten in beiden Teilen (58,59) des Körpers (50) ausgebildet sind (F i g. 8).

10. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Venturiverteiler innerhalb des Körpers (50) vorzugsweise in der Mitte

seiner Länge angeordnet ist.

11. Kältemittel verdampfer nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, 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 Eingangsoffnung des Venturiverteilers (9) angeordnet ist.

12. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß das Verteif- und Um-

lenkstück (60) als separates Bauteil ausgdührt ist, das beim Zurammenfügen der beiden Teile (58, 59) des Körpers (50) eingelegt wird.

Die Erfindung betrifft einen Kältemittel-Verdampfer, insbesondere für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Oattung. Aus der DE-OS 28 47 525 ist ein Verdampfer fur Klimaanlagen bekannt, der aus einem Verdampferblock, der eine Vielzahl von Rohrgabeln und Lameiien 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 Rohrg^beln und wird, nachdem es in den Sammelraum eingetreten ist, über eine Kompressorsaugleitung abgesaugt.

Bei einem derartigen Verdampfer bestehen alle Verdampferrohre aus Rohrgabeln, wobei jede Rohrgabel in den Verteilerraum und in den Sammelraum reicht. Alle Rohrgabeln bilden somit paraiieigesdiaiieie Verdampferrohre. Bei einem solchen Aufbau ist eine glcichmäßige Verteilung des in 2 Phasen vorliegenden Käliemitiels in alle parallel geschalteten Verdampferrohrc bei gleichbleibenden Phasenanteilen 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 Rohrgabcllängen ausgeführt werden muß. Der hierzu notwendige Bauraum steht in der Regel nicht zur Verfügung. Dadurch, daß die Vielzahl der Verdampferrohrc 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 dts Verdampfers führt.

Aus der US-PS 28 03 116 ist ein aus der Venturidüse abgeleiteter Kältemittelströmungsvcrteilcr bekannt. Dieser Verteiler besteht auf seiner Eintrittsseitc aus einer Venturidüse und auf der Austrittsseitc aus einer Vielzahl von Auslaßkanälen, deren Einzeldurchmcsscr kleiner sind als der engste Querschnitt der Venturidüse. Die Auslaßkanäle sind symmetrisch auf einer Kcgclmantelfläche angeordnet. Sie bilden im Zentrum der Venturidüse eine kegelförmige Spitze. Bei bekannten Verdampfern werden in die Auslaßkanäle des Venturibo verteiLrs Vertcilerrohre eingelötet, die mit den Vertlampferrohrcn verbunden sind, wobei die Anzahl der Auslaßkanäle der Anzahl der Verdampferiohrc, die aus mehreren in Reihe geschalteten Rohrgabcln bestehen, entspricht. Um in allen Zulaufrohren den gleichen Strö-M mungswiderstand zu erreichen, müssen sie individuell gebogen und gerichtet werden, was hohe Kosten verursacht. Auch das Einlöten der Rohrgabcln und die deswegen notwendige Funktionsprüfung sind kostenintensive

% Arbeitsgänge.

'% In dem deutschen Patent 31 26 838 wurde daher be-

't reils vorgeschlagen, im Anschlußkasten einen Venturi-■i verteiler anzuordnen, in welchem das Kältemittel in mehrere Teilströme aufgeteilt und in Kanälen, die im H Anschlußkasten ausgebildet sind und deren Zahl der \\ Anzahl der Teilströme entspricht, von dem Venturiver- ^ teiler zu den Verdampferrohren geführt wird.

Dadurch wu-de ein Verdampfer geschaffen, bei dem ¥ die einmal gleichmäßig aufgeteilten Kältemittelströme ^: über die gesamte Rohrlänge erhalten bleiben und somit ■- ein gleichmäßiges Verdampfen in alien 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 derart weiterzubilden, daß hinsichtlich der Anordnung der Kanäle im Anschlußkasten eine fertigungstechnisch günstige Bauweise erreicht wird, wodurch eine weitere Vereinfachung und Verbilligung des Produkts erzielt wird.

: 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 Nulen 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 Mitte! vorzusehen, durch welche der zylindrische Körper im Anschlußkasten eine bestimmte Lage einnimmt. Ein solches Mittel könnte beispielsweise ein in den Körper und das Gehäuse eingreifender Keil sein.

Zweckmäßigerweise ist der Venturiverteiler stirnseilig 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 Umfangsrichtting, so daß die Enden aller Nuten auf einer Achsparallclcn 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 Qut-rschnittsanpassung der Kanäle oder dadurch, daß alle Kanäle gleich lang sind, kornpensiert werden. Durch Umlenkung der Nuten kann erreicht werden, daß alle Kanäle die gleiche Länge baben.

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 Venturiv erteilen 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 Auslai? ,inäle angeordnet sind und in dem anderen Teil die Emgaigsöifnung 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

F i g. 1 einen als Verteiler und Sammelkasten ausgebildeten Anschlußkasten mit schematisch dargestelltem Verdampfer,

F i g. 2 eine Anordnung, bei der der Verteilerkasten getrennt vom Sammelkasten ausgebildet ist,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie I-I in F i g. 1,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines die Kanäle fragenden Körpers,

F i g. 5 einen Körper gemäß F i g. 4 mit angeformtem Venturiverteiler,

F i g. 6 einen Schnitt durch einen Verteilerkasten mit zweiteiligem, die Kanäle tragenden Körper,

F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 6,

Fig.8 einen zweiteiligen Körper in perspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 ist ein Verdampfer 1 schematisch dargestellt, der aus einer Vielzahl von aus Rohren 2,2', Rohrgabeln 3 und Rohrbogen 4 gebildeten Verdampferrohrrn &jwie quer zu den Rohren 2 bzw. Rohrgabeln 3 angeordneten Lamellen 6 besteht. Die Rohre 2 bilden jeweils Anfang und Ende der Verdampferroifexe 5, die in einem Anschlußkasten 7 befestigt sind. Der Anschlußkasten 7 umfaßt im wesentlichen einen Verteilerkasten 48, einen Sammelkasten 49 sowis 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 a!:. 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 F i g. 2 ist eine ähnliche Anordnung gezeigt wie in Fig. 1, es sind daher gleiche Teile mit den entsprechenden Bezugszeichen der F i g. 1 versehen. Im Unterschied zum Verdampfer in F i g. 1 ist in F i g. 2 der Anschlußkasten zweiteilig ausgeführt, so daß der Verteilerkasten 48 nur über den Verdampferblock mit dem Sammelkasten 49 verbunden ist.

In F i g. 3 ist der Anschlußkasten 7 im Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 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 uOurüngscirigangs hegt, sst ein Veiuuriverteüer 9 angesetzt, an dem ein Kältemittelzulauf 8 angeschlossen ist. Der Venturiverteiler 9 hat mehrere Auslaßkanäle 10, wo^l>ei 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 »ine Vertiefung 26 in Rechteck- oder Langlochforrn vorgesehen, in die ein entsprechender Vorsprung 27 an der Stirnseite des Körpers 50 ei greift, wodurch eine formschlüssige Verbindung erreicht ist. Rechts in Fig.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 1I1-II1 gibt den Schnitt an, in dem F i g. 1 dargestellt ist.

In F i g. 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 Klörperlängsachse 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 Fig.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 F i g. 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 cingcsci/t 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 Umlcnkstück 60 weist an seiner Mantelfläche mehrere Auslaßkanäle 10 des Venturiverteilers auf, die — wie aus Fig. 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 Anüchlußstutzen 12 ist ein Rohr 2 mittels einer Preßplatte i58 befestigt.

In F i g. 7 ist der Verteilerkasten 48 im Schnitt mich der Linie M-Il in F i g. 6 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß über die Länge des Verlcilerkastens 48 gleichmäßig verteilt die Ansehlußstutzen 12, welche die Verdampferrohre aufnehmen, angeordnet sind. In der Mitte des Teils 58 ist das Verteil- und LJm- !enkstiiok 6ii angeordnet, auf dessen Mantelfläche sternförmig die Auslaßkanäle 10 angeordnet sind. Die Kanüle 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 UmlenkstückesbOdes Venturiverteilers können die Nuten 61 bis 65 wesentlich kürzer r ?staltet werden, wobei die Nuten gegenüber derjenigen Ausführung, die in Fig.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 eine Verdrehsicherung vorgesehen, die aus einem Keil 57, der in entsprechende Vertiefungen des Vcrteilergchäuses 48 und des Teils 58 eingreift, besteht. Zur Abdichtung gegen die Atmosphäre ist ein Gummiring 70 vorgesehen.

F i g. 8 zeigt den aus den Teilen 58 und 59 bestehende 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kältemittelverdampfer, insbesondere für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen, mii 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 Ventunverteiler zu den Verdampferrohren geführt wird, nach Patent 3126838, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in einem als Einschub für den Anschlußkasten (7) ausgebildeten Körper (50) vorgesehen sind (F i g. 1 — 5).

2. Kä'ieniitteiverdarapfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch an der Mantelfläche des Körpers (50) angeordnete Nuten (51,52,53,54,55) gebildet sind.

3. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (50) eine zylindrische Form aufweist und seine Lage durch eine Verdrehsicherung (27,57) festgelegt ist (F i g. 3,