DE4319192A1 - Verfahren zur Herstellung von Kältemittelverteilern, insbesondere für Verdampfer einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kälte­ mittelverteilern, insbesondere für Verdampfer einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, die aus einer Einspritzeinrichtung mit einem entsprechend den abzweigenden Massenströmen immer enger werdenden Hauptkanal und von diesem abzweigenden Nebenkanälen besteht, die in den Hauptkanal mit gegen die Strömungsrichtung gerichteten Mündungsquerschnitten hereinragen und so bemessen sind, daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Flüssig­ keits/Dampfgemisches auf die einzelnen Nebenkanäle erfolgt.

Aus der FR-A 10 15 443 ist ein Kältemittelverteiler bekannt, bei dem die Mündungen verschiedener Rohre, welche die Neben­ kanäle bilden, in der Strömungsrichtung versetzt in einen Hauptkanal innerhalb eines Rohres hereinmünden, wobei der Hauptkanal in seinem Querschnitt jeweils etwa um den Quer­ schnitt kleiner wird, der dem Mündungsquerschnitt der Rohre entspricht. Kältemittelverteiler dieser Art erlauben eine gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeits/Dampfgemisches auf die Nebenkanäle, wobei der Einspritzeinrichtung am Beginn des Hauptkanales eine düsenartige Verengung vorgeschaltet ist, durch welche ein möglichst homogenes Flüssigkeits/Dampfgemisch kurz vor der Verteilung erzeugt wird. Die Herstellung solcher Kältemittelverteiler ist aber relativ aufwendig.

Aus dem Gebrauchsmuster 93 02 504 ist eine ähnliche Einrichtung bekannt, bei der allerdings die Mündungsquerschnitte der Neben­ kanäle jeweils durch eingeschnittene und eingedrückte Taschen eines in den Hauptkanal eingelegten Rohres gebildet sind, das zwischen aneinandergefügten Halbschalen gehalten ist. Die nach diesem Verfahren hergestellte Einrichtung ist zwar einfacher herzustellen, besitzt aber strömungstechnische Nachteile, die aufgrund größerer Turbulenz zu einer höheren Geräuschemission führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung von Kältemittelverteilern vorzuschlagen, das eine wesentlich einfachere Herstellung und strömungsgünstigere Gestaltung ermöglicht, ohne daß jedoch Nachteile im Hinblick auf die gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeits/Dampfgemisches und geräuschliche Nachteile durch eine zu turbulenzreiche Strö­ mung zu erwarten sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß zunächst ein mindestens einem Teil des Profiles eines Längsschnittes der Einspritzeinrichtung entsprechendes extrudiertes Metallprofil erzeugt wird, das in einzelne, dem notwendigen Durchströmquerschnitt entsprechende Scheiben mit parallelen Seiten aufgeschnitten wird, und daß die Scheiben dann durch auf die Seiten aufgelöteten Bleche zu der Einspritzeinrichtung vervollständigt werden.

Diese Art der Herstellung vermeidet aufwendige Vorgänge zur An­ ordnung der Mündungsquerschnitte der Nebenkanäle im Hauptkanal. Diese Anordnung wird durch ein entsprechend ausgebildetes extrudierendes Metallprofil erhalten, das dann lediglich noch in Teilstücke aufgetrennt und mit glatten Seitenwänden versehen zu werden braucht. Die Herstellung der an sich von ihrer Kon­ struktion her aufwendigen Einspritzeinrichtung mit dem immer enger werdenden Hauptkanal und mit dem in diesen hereinragenden Mündungsquerschnitten wird dadurch äußerst einfach.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Einspritzeinrichtung einteilig mit den Anschlußstutzen der Nebenkanäle ausgebildet sein, so daß in die noch geschlossenen Enden der Anschlußstut­ zen Bohrungen zum Anschluß von Rohren eingebracht werden müs­ sen. Dies ist aber ein relativ einfacher Bearbeitungsvorgang, der auch weitgehend automatisiert werden kann. Gleiches gilt für das Einsetzen der düsenartigen Verengung am Anfang der Ein­ spritzeinrichtung, durch die das notwendige möglichst homogene Flüssigkeits/Dampfgemisch im Hauptkanal erzeugt wird.

Bei der Herstellung des extrudierten Metallprofiles gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen kann das Metallprofil auf der von den Anschlußstutzen für die Nebenkanäle abgewandten Seite durchgehend geschlossen ausgebildet werden. Es wird dann nach dem Aufteilen des Metallprofiles in Teilstücke nur noch not­ wendig, die noch offenen Seiten durch aufgelötete Bleche zu schließen.

Es ist aber auch möglich, das extrudierte Metallprofil auf der von den Anschlußstutzen abgewandten Seite offen zu halten und den Abschluß dann durch ein U-förmig gebogenes Blech zu errei­ chen, in welches das Teilstück des extrudierten Profils einge­ legt und verlötet wird. Durch diese Ausgestaltung wird die Ein­ spritzeinrichtung sowohl an den Seiten als auch auf der den An­ schlußstutzen gegenüberliegenden Seite geschlossen. Insbeson­ dere bei einem solchen "offenen" Profil wird es auch möglich, das extrudierte Metallprofil aus zwei spiegelbildlich zu einer Mittelebene aufgebauten Profilen bestehen zu lassen, wobei die Mittelebene jeweils der offenen Seite der beiden Profile ent­ spricht. Durch eine solche Maßnahme können durch einen Extru­ diervorgang jeweils die doppelte Anzahl von Ausgangsprofilen hergestellt werden, die anschließend, wie vorher erwähnt, in Teilstücke zu unterteilen sind.

Die Symmetrie eines derartigen Profils kann darüber hinaus noch extrusionstechnische Vorteile bieten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbei­ spielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Kälte­ mittelverteiler für eine Klimaanlage eines Kraftfahr­ zeuges,

Fig. 2 die Ansicht des Kältemittelverteilers in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Explosions-Darstellung des als Aus­ gangsprodukt für die Herstellung des Kältemittelver­ teilers nach Fig. 1 verwendeten extrudierten Metall­ profiles, von dem eine zur Herstellung der Einspritz­ vorrichtung der Fig. 1 und 2 verwendete Scheibe abge­ trennt ist, und eines U-förmigen Profils zum allsei­ tigen Schließen des Hauptkanals des Metallprofiles der Fig. 3,

Fig. 4 die schematische Darstellung des Querschnittes eines extrudierten Metallprofiles ähnlich Fig. 3, jedoch in einer spiegelsymmetrischen Anordnung von zwei Profi­ len,

Fig. 5 einen Kältemittelverteiler für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges ähnlich Fig. 1, jedoch aus einem Me­ tallprofil hergestellt, das nach der Aufteilung in Scheiben ausschließlich seitlich geschlossen zu wer­ den braucht,

Fig. 6 die schematische Darstellung des Querschnittes durch ein extrudiertes Metallprofil, wie es zur Herstellung des Kältemittelverteilers nach Fig. 5 verwendet wird, und

Fig. 7 eine Variante mit zentraler Zuführung des Kältemit­ tels und spanend bearbeiteten verlängerten Anschluß­ stutzen als Nebenkanäle.

Aus den Fig. 1 und 2 ist zunächst zu erkennen, daß der Kälte­ mittelverteiler aus einer Einspritzeinrichtung (1) mit einem Hauptkanal (2) besteht, der in der Strömungsrichtung (3) immer enger wird. Im Hauptkanal (2) vorgeschaltet ist ein Lötnippel (4), der mit einer Verengung (5) versehen ist, die als Düse wirkt und das durch den Lötnippel (4) in der Strömungsrichtung (3) zugeführte Flüssigkeits/Dampfgemisch durch die stattfin­ dende Expansion weitgehend homogen macht.

Von dem Hauptkanal (2) aus gehen beim Ausführungsbeispiel sechs Nebenkanäle (6, 7, 8, 9, 10, 11) ab, die alle aus Rohren gebil­ det sind, die in Anschlußstutzen (12) eingesetzt und verlötet sind. Diese Anschlußstutzen (12) besitzen in den Hauptkanal (2) gegen die Strömungsrichtung (3) gerichtete Mündungsquerschnitte (13), die beim Ausführungsbeispiel alle gleich groß sind, aber in der Strömungsrichtung (3) jeweils um das Maß (a) weiter in den Hauptkanal (2) hereinragen, der auf diese Weise bis zum Mündungsquerschnitt des letzten Nebenkanales (11) immer enger wird. Alle Nebenkanäle (6 bis 11) sind in der Strömungsrichtung (3) im gleichen Abstand zueinander angeordnet. Da jeweils der in Strömungsrichtung hinten liegende Mündungsquerschnitt (13) etwas weiter in den Hauptkanal (2) hereinragt, wird eine mög­ lichst gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeits/Dampfgemisches erreicht, das am Beginn des Hauptkanales (2) durch die Veren­ gung (5) erzeugt wird.

Die Fig. 3 läßt erkennen, daß die Mündungsquerschnitte (13) und die Anschlußstutzen (12) für die einzelnen als Rohre ausgebil­ deten Nebenkanäle (6 bis 11) jeweils aus einem einzigen extru­ dierten Metallprofil (14), z. B. aus Aluminium, hergestellt sind, das entsprechend dem Längsschnitt gemäß Fig. 1 profiliert ist. Dieses extrudierte Metallprofil (14) wird, wie Fig. 3 deutlich zu machen versucht, durch quer zu der Extrudierrich­ tung verlaufende Schnitte in einzelne Scheiben (14′) aufge­ teilt, deren Breite (b) so gewählt ist, daß nach dem im einzel­ nen noch zu beschreibenden seitlichen und oberen Abschluß des Hauptkanales (2) der notwendige Durchströmquerschnitt vorliegt. Wie aus Fig. 3 aber schon zu erkennen ist, kann die Einspritz­ einrichtung nach den Fig. 1 und 2 ohne weiteres dadurch herge­ stellt werden, daß der Durchströmungskanal (2) dadurch gebildet wird, daß die Scheibe (14′) in ein U-förmiges Profil (15) ein­ gelötet wird. Der Hauptkanal (2) wird dadurch allseitig ge­ schlossen. Es ist vorher jeweils eine Bohrung in die Stirnwand (17) und natürlich jeweils in die geschlossenen Wandteile (18) der Anschlußstutzen (12) eingebracht worden. In die Bohrung in der Stirnwand (17) wird der Anschlußnippel (4) und in die Boh­ rungen in den Wandteilen (18) jeweils der als Rohr ausgebildete Nebenkanal (6 bis 11) eingesetzt. Die Verlötung findet gemein­ sam mit den Seitenwänden (15) statt. Der Kältemittelverteiler ist damit fertiggestellt.

Die Fig. 4 zeigt ein extrudiertes Metallprofil (14), wie es auch Fig. 3 entspricht. Hier sind allerdings die in die Stirn­ wand (17) einzubringende Bohrung (20) einerseits und anderer­ seits die Bohrungen (19) bereits mit gezeichnet, die nach dem Extrudiervorgang angebracht werden müssen. Fig. 4 zeigt auch insoweit eine Variante, als das extrudierte Metallprofil aus einem Hohlprofil (21) besteht, das aus zwei symmetrisch zu einer Symmetrieebene (22) angeordneten Profilen (14 bzw. 14a) besteht, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind. Diese beiden zunächst einteilig hergestellten Profile (14 und 14a) lassen sind längs der Symmetrieebene (22) trennen, so daß dann zwei der in Fig. 3 dargestellten Profile vorliegen, die anschließend mit den Boh­ rungen (20 und 19) und dann mit seitlich aufgelöteten Blechen (15) versehen werden müssen.

Die Fig. 5 und das dazugehörige Profil gemäß Fig. 6 unterschei­ den sich von der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 dadurch, daß hier das extrudierte Metallprofil (23) nicht wie das Profil (14) auf der von den Anschlußstutzen (12) abgewandten Seite offen ist. Das Metallprofil (23) ist vielmehr als ein Hohlpro­ fil ausgestaltet, das in der Darstellung nach Fig. 6 beidseitig geschlossen ist und bereits eine den Anschlußstutzen (12) gegenüberliegende Abschlußwand (24) besitzt.

Die übrige Herstellung eines Kältemittelverteilers erfolgt ähn­ lich dem Verfahren, wie es anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert wurde. Aus dem extrudierten Profil (23) werden Scheiben ausge­ schnitten. Es werden kann die Bohrungen zum Einsetzen eines Zuführkrümmers (26) mit der Verengung (25) in der Stirnseite (17) und die Bohrungen zum Einsetzen der als Rohre ausgebilde­ ten Nebenkanäle (6 bis 11) angebracht. In diesem Fall genügt es allerdings, den seitlichen Abschluß durch gerade Bleche (27) vorzunehmen, die sich auch zwischen den einzelnen Anschlußstut­ zen (12) - wie im übrigen beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 - erstecken können und dadurch auch zu einer Versteifung des Kältemittelverteilers beitragen.

Bei beiden Varianten ist die Herstellung äußerst einfach.

Eine weitere Ausführungsform eines derartigen Kältemittelver­ teilers ist in Fig. 7 dargestellt. Hier findet die Zuführung des Kältemittels in der Mitte des Hauptkanals (2) statt, in dem der Kältemittelmassenstrom vor der Verteilung in die Einzel­ kanäle erst in 2 Teilvolumenströme aufgeteilt wird. Vor jeder Verteilung wird das Flüssigkeits/Dampfgemisch durch düsenför­ mige Verengungen (5′) homogenisiert. Die dargestellte Ausfüh­ rungsform des extrudierten Profils besitzt verlängerte An­ schlußstutzen (12′), die außen rund gedreht und innen mit einer Bohrung (30) versehen werden können, so daß auf die aufzulöten­ den Anschlußrohre (6, 7, 8, 9, 10, 11) ganz verzichtet werden kann. Diese Ausführungsform kann beispielhaft für alle Ausfüh­ rungsformen zur weiteren Verbesserung der Verteilgüter auf die Einzelkanäle relativ enge Bohrungen besitzen, die einen auf den Massenstrom stabilisierend wirkenden Druckabfall bewirken.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Kältemittelverteilern, insbesondere für Verdampfer einer Klimaanlage eines Kraftfahr­ zeuges, der aus einer Einspritzeinrichtung mit einem entspre­ chend den abzweigenden Massenströmen immer enger werdenden Hauptkanal (2) und von diesem abzweigenden Nebenkanälen (6 bis 11) besteht, die in den Hauptkanal mit gegen die Strömungsrich­ tung (3) gerichteten Mündungsquerschnitten (13) hereinragen und so bemessen sind, daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeits/Dampfgemisches auf die einzelnen Nebenkanäle erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein mindestens einen Teil des Profiles eines Längsschnittes der Einspritzein­ richtung (1) entsprechendes extrudiertes Metallprofil (14, 23) erzeugt wird, das in einzelne, dem notwendigen Durchströmquer­ schnitt entsprechende Scheiben (14′, 23′) mit parallelen Seiten aufgeschnitten wird, und daß die Scheiben dann durch auf die Seiten aufgelötete Bleche (15, 27) zu der Einspritzeinrichtung vervollständigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (1) einteilig mit den Anschluß­ stutzen (12) der Nebenkanäle (6 bis 11) ausgebildet ist, und daß in die noch geschlossenen Enden (18) der Anschlußstutzen (12) und in die geschlossene Stirnwand (17) Bohrungen zum An­ schluß von Rohren eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem extrudierten Metallprofil (14) ausgeschnittene Scheibe (14′) mit einer den auf einer Seite angeordneten An­ schlußstutzen (12) für die Nebenkanäle (6 bis 11) gegenüber­ liegenden Abdeckung (16) versehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die auf die Seiten der aus dem Metallprofil (14) aus­ geschnittenen Scheiben (14′) aufgelöteten Bleche (27) ebene Bleche sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierte Metallprofil (14) auf der Seite, die den auf einer Seite angeordneten Anschlußstutzen (12) der Neben­ kanäle (6 bis 11) gegenüberliegt, offen ausgestaltet ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die aus dem Metallprofil (14) aus­ geschnittenen Scheiben (14′) in ein U-förmig gebogenes Blech­ profil (15) gelötet sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das extrudierte Metallprofil aus zwei spiegelbildlich zu einer Mittelebene (22) aufgebauten Profilen (14, 14a) besteht, wobei die Mittelebene (22) jeweils der offe­ nen Seite der beiden Profile (14, 14a) entspricht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Metallprofil ausgeschnittenen Scheiben (14′′) verlängerte Anschlußstutzen (12′) besitzen, die nach Runddrehen und dem Anbringen von Bohrungen (30) Anschluß­ rohre zur Verbindung mit dem Verdampfer bilden.