DE3909164A1 - Waermeaustauscher fuer die zustandsaenderung eines fluids, wie zum beispiel einen verdampfer fuer eine klimaanlage, insbesondere in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustau­ scher für die Zustandsänderung eines Fluids, z.B. einen Verdampfer für eine Klimaanlage, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.

Ein Verdampfer oder ein Kondensator besitzt übli­ cherweise eine Vielzahl von Rohrkreisläufen, die sich aus einer Reihe parallel verlaufender U-Rohre zusammensetzen, welche miteinander durch Rohrab­ schnitte verbunden sind, die so gebogen sind, daß für jeden Rohrkreislauf eine Schlange entsteht, Rip­ pen, durch die die genannten Kreisläufe hindurch verlaufen, wobei sie im wesentlichen lotrecht zu den Rohren angeordnet und mit diesen in wärmeleitendem Kontakt sind, eine Vorrichtung zur Verteilung eines Fluids, z.B. eines Kühlmittels wie Freon, die mit einem Ende der genannten Kreisläufe und mit einem Fluid-Einlaufstutzen verbunden ist, und eine Fluid- Sammelvorrichtung, die mit dem anderen Ende und mit einem Ansaugstutzen für das genannte Fluid verbunden ist.

Außerdem sind die Rohrkreisläufe in einem solchen Verdampfer in der Weise angeordnet, daß die zu die­ sen Kreisläufen gehörenden, parallel verlaufenden U-Rohr-Segmente so gruppiert sind, daß sich die ge­ nannten Segmente entweder nebeneinander oder über­ einander befinden.

Diese Anordnung ist erforderlich, um eine Zustands­ änderung des Kühlmittels in den Rohrkreisläufen in der Weise zu erlauben, daß das genannte Fluid nach Wärmeaustausch mit einem anderen Fluid, z.B. der durch den Verdampfer strömenden Umgebungsluft, am Austritt der Rohrkreisläufe den gewünschten Zustand aufweist.

Dazu besitzt die Fluid-Verteilungsvorrichtung übli­ cherweise dünne oder kapillarförmige Rohre, die mit den Rohrkreislaufeintritten und dem Einlaufstutzen in einer solchen Weise verbunden sind, daß das ge­ nannte Fluid im wesentlichen gleichmäßig an jeden Kreislauf verteilt wird.

Die Sammelvorrichtung ermöglicht die Verbindung des Ansaugstutzens und der Rohrkreislaufaustritte mit Hilfe von Verbindungsrohren, die auf feste und dich­ te Weise einerseits mit dem genannten Sammler und andererseits mit den genannten Austritten verbunden sind.

Diese Sammelvorrichtung besteht, ausgehend vom frei­ en Ende des Stutzens, aus einer Abflachung und einer Ausweitung dieses Endes, wodurch dieses die allge­ meine Form einer Flachdüse erhält, deren Öffnung eine größere radiale Abmessung aufweist als der Stutzen.

Diese Öffnung, die aus zwei parallel verlaufenden Wänden gebildet wird, welche durch halbzylindrische Wände mit den Enden verbunden sind, eignet sich zur Aufnahme der Enden der Verbindungsrohre und ist mit solchen Abmessungen ausgebildet, daß einerseits der Abstand zwischen den parallelen Wänden im wesentli­ chen gleich den Durchmessern der genannten Rohre ist und daß andererseits der Abstand zwischen den beiden halbzylindrischen Wänden im wesentlichen gleich der Summe der Durchmesser der gleichen Rohre ist, die in der Öffnung nebeneinander, in gleicher Richtung und in gleicher Ebene angeordnet sind.

Sobald die Enden der Verbindungsrohre in der Öffnung der Flachdüse angeordnet sind, werden sie damit auf feste und dichte Weise verbunden, z.B. durch einen Lötvorgang.

Man hat jedoch festgestellt, daß diese Anordnung Nachteile aufwies.

Tatsächlich ist es, um die Flachdüsenkonfiguration zu erhalten, erforderlich, am freien Ende des Stut­ zens eine langwierige und kostspielige Umformopera­ tion durchzuführen, die nicht die Herstellung einer Düse erlaubt, welche zur Aufnahme einer ziemlich großen Anzahl von Verbindungsrohren geeignet ist, da die Abmessung der Düse von der Abmessung des freien Endes abhängig ist, und da durch den Lötvorgang, um die Enden der Verbindungsrohre in dieser Düse anzu­ schließen, leicht Lötmittel an unerwünschte Stellen gelangen kann, wie z.B. in die Eintritte der genann­ ten Rohre, die mit den Rohrkreisläufen verbunden sind, wodurch dann eine einwandfreie Funktionsweise derselben verhindert oder sogar ein vollständiger Eintritt und damit ein Rohrkreislauf eines Austritts vollständig verstopft wird.

Vorliegende Erfindung hat den Zweck, diese Schwie­ rigkeiten zu beseitigen, und schlägt zu diesem Zweck einen Verdampfer vor, der mit einer Fluid-Sammelvor­ richtung versehen ist, welche von einfacher Bauart, wirtschaftlich herzustellen und für eine zuverlässi­ ge Arbeitsweise des Verdampfers geeignet ist.

Der Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung für die Zustandsänderung eines Fluids, wie z.B. ein in einer Klimaanlage verwendeter Verdampfer, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, bestehend aus Rohrkreisläufen, versehen mit Rippen, einer Vorrichtung zur Vertei­ lung des Fluids im Primärzustand, zur Verbindung eines Fluid-Eingangsstutzens mit den Eintritten der Rohrkreisläufe und einer Vorrichtung zur Sammlung des Fluids nach erfolgter Zustandsänderung, wodurch die Austritte der Rohrkreisläufe über Verbindungs­ rohre mit einem Ansaugstutzen verbunden werden, da­ durch gekennzeichnet, daß die Austritte an den Stut­ zen über nur ein einziges Stück verbunden sind, be­ stehend aus zwei übereinander angeordneten Platten, wobei wenigstens eine der Platten auf einer Fläche Vertiefungen aufweist, die Hohldurchtritte bilden.

Dank dieser Konfiguration ist es möglich, den Plat­ ten und Hohldurchtritten alle möglichen Formen zu verleihen und jede mögliche Anzahl von Durchtritten festzulegen.

Die weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:

Fig. 1 ist eine Vorderansicht, die einen Wärme­ austauscher zeigt, der mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 1.

Wir nehmen Bezug auf die Fig. 1 und 2, worin der Wärmeaustauscher 1, hier ein Verdampfer, der die Zu­ standsänderung eines hindurchströmenden Kühlmediums, wie z.B. Freon, ermöglicht, aus einer Reihe U-förmi­ ger Rohre 2 besteht, die parallel zueinander ange­ ordnet und durch gebogene Rohrabschnitte 3 verbunden sind, so daß ein Rohrkreislauf 4 oder Schlangen ent­ stehen, Rippen 5, durch die hier wenigstens zwei Rohrkreisläufe 4, in diesem Falle vier solcher Kreisläufe, hindurch verlaufen, im wesentlichen lotrecht zu den Rohren und in Wärmeleitungskontakt mit diesen, wobei die Rippen 5 in Längsrichtung zu den Rohren verlaufende Rippen sein können, die mit diesen auf dichte Weise verbunden sind. Jeder der Kreisläufe 4 besitzt einerseits ein Ende oder einen Eintritt 6, wodurch das Kühlmedium im ersten Zustand einströmen kann, und zwar durch eine in der Figur nicht dargestellte Verteilungsvorrichtung, mit einem Einlaufstutzen und mit dünnen oder kapillarförmigen Rohren 7, die an die Eintritte 6 angeschlossen sind, und andererseits ein anderes Ende oder einen Aus­ tritt 8 für die Abführung des Fluids nach erfolgter Zustandsänderung zum Ansaugstutzen 10 hin.

Wie aus den Figuren besser ersichtlich, sind die Austritte 8 der Kreisläufe 4 durch ein einziges Stück 11, welches Verbindungsrohre 12 und die Sam­ melvorrichtung 13 bildet, mit dem Stutzen 10 verbun­ den.

Dieses Stück 11 besteht aus zwei übereinander ange­ ordneten Platten 24, 25, wobei von diesen Platten 24, 25 wenigstens eine auf einer Fläche Vorsprünge aufweist, die, wenn die andere der Platten 25, 24 darübergelegt ist, Hohldurchtritte bilden, die die Verbindungsrohre 12 und die Sammelvorrichtung 13 ausmachen.

Hier ist vorgesehen, daß jede Platte 24, 25 auf der Vorderseite Vorsprünge aufweist, wodurch nach Aufle­ gen der genannten Platten Durchtritte von im wesent­ lichen zylindrischer Form entstehen.

Um ein Beispiel zu geben, sind somit, ausgehend von einer der Kanten des Stücks 11, wenigstens zwei Hohldurchtritte 14 vorgesehen, in diesem Falle vier Stück, die den Austritten 8 der Kreisläufe 4 ent­ sprechen, die an einer ersten Schnittstelle 15 paar­ weise wieder zusammentreffen und einen Hohldurch­ tritt 16 bilden, während jeder der Durchtritte 16 an einer zweiten Schnittstelle 17 wieder zusammentref­ fen und diese dabei einen Hohldurchtritt 18 bilden, der mit dem Hohldurchtritt 19 in Verbindung steht, welcher die Sammelvorrichtung 13 bildet, wobei der genannte Durchtritt 19 auf feste und dichte Weise mit dem Stutzen 10 verbunden ist.

Gemäß Fig. 3 sind die Hohldurchtritte 14 mit den Austritten 8 der Kreisläufe durch Enden 21 verbun­ den, die von der betreffenden Kante vorspringen, bestehend aus einem glatten Abschnitt 24 und 25 in Form eines Hohlzylinderrohrs 22, welches in die Erweiterungen 23 paßt, die in den Austritten 8 vor­ gesehen sind, um dort auf feste und dichte Weise angeschlossen zu werden.

Wie aus der Figur besser ersichtlich, dient die betreffende Kante außerdem als Anschlag zur Begren­ zung beim Einsetzen des Endes 22 in die Erweiterung 23 durch Kontakt der genannten Kante mit dem freien Ende der Erweiterung 23 und erlaubt darüber hinaus eine richtige Positionierung des Stücks 11 im Ver­ hältnis zu den Austritten 8.

Mit Ausnahme der Hohldurchtritte 14, 16, 19 sind die beiden Platten 24, 25 miteinander an den Oberflächen verbunden, die einen festen und dichten Kontakt mit­ einander aufweisen, beispielsweise durch Verklebung oder Lötung, während gleichzeitig der Durchtritt 19 und die Enden 21 mit dem Stutzen 10 bzw. den Aus­ tritten 8 verbunden sind.

Die Platten 24, 25 sind vorzugsweise mit Aussparun­ gen 26, 27, 28 in Höhe der Enden 21 versehen, und zwar um die Größe der miteinander zu verbindenden Oberflächen zu reduzieren.

Fig. 2 zeigt, daß das Stück 11 entlang der Montage­ oberfläche im wesentlichen orthogonal zur Höhe der Austritte 8 in der Weise umgebogen ist, daß die Höhenabmessung des genannten Stücks begrenzt wird.

Vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern schließt alle Varianten ein.

Inbesondere kann vorgesehen sein, daß die Platten 24, 25 aus einer einzigen Platte ausgebildet sind, die die verschiedenen Vorsprünge aufweist und im wesentlichen entlang der Mittellinie buchartig zu­ sammengeklappt sind, so daß die auf diese Weise um­ geklappten Platten miteinander auf feste und dichte Weise verbunden sind.

Ebenso kann vorgesehen sein, daß das Stück 11 ein einziges Stück ist, welches aus einer Platte be­ steht, die im Kern und parallel zu den Flächen Hohl­ durchtritte aufweist, welche entsprechend einem der bereits bekannten Verfahren, wie z.B. den unter der Bezeichnung "Roll Bond" bekannten Verfahren, durch Aufblasen gebildet werden.

Claims (9)

1. Wärmeaustauscher für die Zustandsänderung eines Fluids, wie z.B. ein in einer Klimaanlage verwende­ ter Verdampfer, insbesondere bei einem Kraftfahr­ zeug, bestehend aus Rohrkreisläufen (4), versehen mit Rippen (5), einer Vorrichtung zur Verteilung des Fluids im Primärzustand, zur Verbindung eines Fluid- Eingangsstutzens mit den Eintritten (6) der Rohr­ kreisläufe (4) durch Rohre (7) und einer Vorrichtung zur Sammlung des Fluids nach erfolgter Zustandsände­ rung, wodurch die Austritte (8) der Rohrkreisläufe (4) über Verbindungsrohre (12) mit einem Ansaugstut­ zen (10) verbunden werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Austritte (8) an den Stutzen (10) über nur ein einziges Stück (11) verbunden sind, bestehend aus zwei übereinander angeordneten Platten (24, 25), wobei wenigstens eine der Platten (24, 25) auf einer Fläche Vertiefungen aufweist, die Hohl­ durchtritte (14, 16, 19) bilden.

2. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohldurch­ tritte (14) Verbindungsrohre (12) bilden.

3. Austauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Hohldurchtritte (14) an einer Schnittstelle (15) wieder zusammentreffen.

4. Austauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Durchtritte (16) an einer Schnitt­ stelle (17), die in einen Hohldurchtritt (18) ein­ mündet, wieder zusammentreffen.

5. Austauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohldurchtritt (18) in die Sammelvorrichtung (13) einmündet.

6. Austauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelvorrichtung (13) aus einem mit dem Stutzen (10) verbundenen Hohldurchtritt (19) besteht.

7. Austauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (24, 25) fest und dicht miteinander ver­ bunden sind.

8. Austauscher nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stück (11) mit Aussparungen (26, 27, 28) verse­ hen ist.

9. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stück (11) einen einzigen Block bildet, in dessen Innerem sich die Hohldurchtritte (14, 16, 19) befinden.