EP0700737A2 - Method of manufacturing a vaporizer for a compression refrigerating machine - Google Patents
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- EP0700737A2 EP0700737A2 EP95112053A EP95112053A EP0700737A2 EP 0700737 A2 EP0700737 A2 EP 0700737A2 EP 95112053 A EP95112053 A EP 95112053A EP 95112053 A EP95112053 A EP 95112053A EP 0700737 A2 EP0700737 A2 EP 0700737A2
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- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
- F28F3/14—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels by separating portions of a pair of joined sheets to form channels, e.g. by inflation
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
- B21D53/04—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of sheet metal
- B21D53/045—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of sheet metal by inflating partially united plates
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F25B39/02—Evaporators
- F25B39/022—Evaporators with plate-like or laminated elements
- F25B39/024—Evaporators with plate-like or laminated elements with elements constructed in the shape of a hollow panel
Definitions
- the invention relates to a method for producing an evaporator consisting of at least two metal sheets firmly connected to one another in the form of a weld or soldering with partially enlarged and different channel cross-sections for a compressor cooling device, first of all to form a cross-section of the cross-sections of the mutually uniform between the metal sheets to form a coolant channel running in a meandering manner connected metal sheets are formed into channels by internal pressure.
- Such evaporators are regularly formed to form a cold room from correspondingly flat evaporator boards which, after the shaping and in the installed state, delimit one or more cold rooms of a cooling device on one side or enclose them on several sides and often also form the rear wall of such a cold room.
- the shaping is usually carried out by compressed air, which is passed between the non-welded duct areas and one or both welded together via the internal pressure which arises there Boards deformed to form channel cross sections.
- CFC hydrocarbon
- An overpressure is then introduced into the area of the initially molten zinc layer, which presses the aluminum layers lying between the tool plates into the tool recesses, i.e. pressed into the milled recesses.
- the tools are then provided with larger cutouts at the critical points to be expected later, so that the channel cross section assumes corresponding dimensions.
- this method entails very high tool costs and is only to a small extent flexible in those cases in which enlarged cross-sections have to be provided for small series or for special cooling forms at locations other than the larger recessed areas present in the tool.
- the method is advantageously suitable for evaporator boards which are manufactured according to the so-called rollbond process and are not dependent on external tools during their entire manufacture, which roughly contained the shape of the coolant channels as cutouts.
- the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross section are subjected to a heating action which only acts on the outside of a metal sheet.
- the evaporator plate is made of sheet metal of the same strength, one weakens one of the two sheets with this design, so that a partial widening takes place due to an overexpansion of this sheet, while the other sheet continues its supporting function and is only slightly expanded.
- This design can be further optimized in that the two metal sheets consist of different metals or metal alloys with different strengths.
- the support effect of one or the other sheet can thus be increased or decreased and the respective expansion can be distributed to one or both sides in certain percentages.
- the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross-section are subjected to heating acting on the outside of the sheet consisting of a metal or a metal alloy of higher strength, the effect can be achieved that the sheet of higher strength has little, that However, sheet of lower strength is stretched more and thus the channel cross section is shifted to the area of the sheet of low strength. This has advantages in terms of later bends or in relation to the future installation situation.
- the circuit board is advantageously constructed in such a way that the low-strength metal sheet is made of pure aluminum and the other, higher-strength metal sheet is made of an aluminum alloy.
- the necessary temperatures are set very low and finely tunable in the range below 400 ° C and at the same time it is possible to influence the strength of the aluminum by adding alloying elements to one of the metal sheets.
- a particularly advantageous design of the aluminum alloy contains max. 25% by weight of zirconium (Zr) and the rest aluminum.
- the "softening temperature” shifts upwards by approx. 40 ° C, so that a safe distance necessary for the controllability of the formation of channels on one or the other sheet metal side between the soft points of the two Aluminum sheets is reached.
- the heating on the outside of the aluminum alloy advantageously takes place up to a minimum temperature of 330 ° C.
- the heating can be achieved in a particularly simple manner in that the channel cross sections in the region of the partial enlargement are designed as resistance conductors of a circuit.
- the beginning and the end of the partial area to be widened in each case are provided with current-carrying pole shoes, as a result of which the sheet metal area between the pole shoes is heated up to a temperature which can be checked by a pyrometer and the internal pressure is expanded.
- An applied minimum pressure of 6 bar for the second formation for the partial enlargement of the channel cross-section advantageously results in a rapid but not uncontrolled expansion with appropriate heating and thereby prevents oversized material thinning.
- the internal pressure forming can be supported in that an auxiliary tool is created only in the area of the partial enlargement, which supports both metal sheets and keeps the material flow determinable.
- An evaporator designed according to this method for a compressor cooling device which bounds one or more cooling rooms of a cooling device on one side or encloses several sides, has the partial enlargements of the coolant channel cross section in the areas that are outside the cooling rooms or in transition areas between cooling rooms.
- An equally advantageous design of the evaporator consists in the fact that partial enlargements of the coolant channel cross section are also present in the area of bends or bends of the evaporator board.
- evaporator board which, for example, encloses a cooling space on four sides, these can each be present over the entire width of the board in all the channel cross sections lying in the bend.
- the partial enlargements of the coolant duct cross section are present in the region of the duct connections at the coolant inlet or at the coolant outlet.
- a capillary line for the compressed coolant is usually led through the inner area of the coolant channel, so that only a ring cross-section exists around this capillary for removing the coolant.
- the evaporator can be designed in a particularly advantageous manner in such a way that these regions are provided with partial extensions.
- FIG. 1 shows the evaporator board 1 with its different cooling surfaces 2 and 3 and with the connecting webs 4 and 5 lying in the region of the bends in the further installation process.
- the cooling channel 6 runs in a meandering manner within the evaporator board.
- FIG. 2 shows some enlarged sections of the cooling channel, first in the area of the webs and in the area of the circuit board that will later be located in the cooling room.
- Sections 7 and 8 of cooling channel 6 are partially expanded with the method according to the invention and have a substantially larger cross section than sections 9 and 10 lying in the area of the later interior cooling surface.
- FIG. 3 shows another evaporator board 11, which is arranged within a schematically illustrated cooling space 12 and is sealed off from the environment by means of the housing insulation 13.
- This evaporator board 11 also has curved web areas 14, 15 and 16, which are finally connected to the compressor 18 via the pipeline 17 outside the cooling chamber.
- the web regions 14, 15 and 16 again show a larger cooling channel cross section, which corresponds approximately to the cross sections 7 and 8 shown in FIG. 2.
- the web regions 14, 15 and 16 again show a larger cooling channel cross section, which corresponds approximately to the cross sections 7 and 8 shown in FIG. 2.
- the evaporator board 11 only a one-sided expansion is provided, which thereby contains a cooling channel corresponding to the cross sections 9 and 10.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus mindestens zwei miteinander metallisch fest in Form einer Verschweißung oder Verlötung verbundenen Metallblechen bestehenden Verdampfers mit partiell vergrößerten und unterschiedlichen Kanalquerschnitten für ein Kompressorkühlgerät, wobei zunächst zur Bildung eines zwischen den Metallblechen mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales gleichmäßigen Querschnitts Teilbereiche der miteinander verbundenen Metallbleche durch Innendruck zu Kanälen ausgeformt werden.The invention relates to a method for producing an evaporator consisting of at least two metal sheets firmly connected to one another in the form of a weld or soldering with partially enlarged and different channel cross-sections for a compressor cooling device, first of all to form a cross-section of the cross-sections of the mutually uniform between the metal sheets to form a coolant channel running in a meandering manner connected metal sheets are formed into channels by internal pressure.
Solche Verdampfer werden zur Bildung eines Kühlraumes regelmäßig aus entsprechend ebenen Verdampferplatinen geformt, die nach der Umformung und im Einbauzustand einen oder mehrere Kühlräume eines Kühlgerätes jeweils einseitig begrenzen oder mehrseitig umschließen und häufig auch die Rückwand eines solchen Kühlraumes bilden.Such evaporators are regularly formed to form a cold room from correspondingly flat evaporator boards which, after the shaping and in the installed state, delimit one or more cold rooms of a cooling device on one side or enclose them on several sides and often also form the rear wall of such a cold room.
Solche Verdampferplatinen und deren Herstellung nach dem sogenannten Rollbond-Verfahren sind in der DE-PS 15 52 044 beispielhaft dargestellt.Evaporator boards of this type and their production by the so-called rollbond process are exemplified in DE-PS 15 52 044.
Beim Rollbond-Verfahren, bei dem die beiden Lagen der Platine durch eine Walzverschweißung unter Streckung des Substrats miteinander verbunden werden, wird durch Trennschichten aus schweißhinderndem Material für den späteren Verlauf des Kühlmittelkanales bildende exakt begrenzte Flachen gesorgt. Diese Maßnahme ist beispielsweise in der DE-PS 19 20 424 beschrieben.In the roll bond process, in which the two layers of the circuit board are connected to one another by roll welding while stretching the substrate, separating layers made of sweat-preventing material ensure that the coolant channel later runs in exactly delimited areas. This measure is described for example in DE-PS 19 20 424.
Die Ausformung erfolgt in der Regel durch Druckluft, welche zwischen die nicht verschweißten Kanalbereiche geleitet wird und über den dort entstehenden Innendruck eine oder beide zusammengeschweißten Platinen zur Bildung von Kanalquerschnitten verformt.The shaping is usually carried out by compressed air, which is passed between the non-welded duct areas and one or both welded together via the internal pressure which arises there Boards deformed to form channel cross sections.
Als Kühlmittel wurde in der Vergangenheit lediglich Kohlenwasserstoff (FCKW) benutzt, während heutige neuere Kühlsysteme in der Regel FCKW-freie Werkstoffe wie z.B. Butan verwenden.In the past, only hydrocarbon (CFC) was used as the coolant, whereas today's newer cooling systems are usually CFC-free materials such as Use butane.
Diese Kühlmittel bilden jedoch beim Sieden etwa doppelt so viel Gas wie die herkömmlichen Kühlmittel und sind demzufolge bezogen auf das entstehende Druckniveau und die von diesen hohen Druckstufen wieder notwendig werdende Entspannung in ihrem Verhalten sehr unterschiedlich zu den bisherigen Kühlmitteln.When boiling, however, these coolants form about twice as much gas as the conventional coolants and are therefore very different in behavior from the previous coolants in relation to the pressure level that arises and the relaxation required again by these high pressure levels.
Durch die gebildete große Gasmenge und den daraus resultierenden hohen Druck führen die üblicherweise verwendeten Querschnitte der Kühlkanäle durch ihre Drosselwirkung zu einem Druckabfall, der die bei adiabatischer Entspannung übliche starke Kühlung der Umgebung nach sich zieht. Treten dazu noch Querschnittsverengungen, beispielsweise an Biegungen der Platine oder an Verbindungs- oder Durchführungsstücken auf, so entsteht der oben geschilderte Effekt in einem die Leistung des Kühlgerätes beeinträchtigenden Maße. Es erfolgt hierbei nämlich entweder eine Kühlung in Bereichen der Kühlräume, die kein Kühlgut beinhalten und nahe an den Rändern liegen, oder es erfolgt gar eine Kühlung von in Zwischenräumen befindlichem Dämmungsmaterial. Dies wiederum setzt unter anderem die Isolierfähigkeit dieser Materialien herab.Due to the large amount of gas that is formed and the resulting high pressure, the cross-sections of the cooling channels that are usually used lead to a pressure drop due to their throttling action, which results in the strong cooling of the environment that is usual with adiabatic relaxation. If, in addition, cross-sectional constrictions occur, for example on bends in the circuit board or on connecting pieces or leadthroughs, the effect described above arises to a degree which impairs the performance of the cooling device. This is because either cooling takes place in areas of the cooling rooms which do not contain any goods to be refrigerated and are close to the edges, or there is even cooling of insulation material located in between. This in turn reduces the insulating ability of these materials.
Aus diesem Grunde wurde bereits versucht, die kritischen Querschnitte der Kühlmittelkanäle zu vergrößern. Die einzige Möglichkeit jedoch, die hierfür bisher bestand, erforderte ein komplett anderes Herstellungsverfahren für die Kühlmittelplatinen. Bei dem hierzu notwendigen Z-Bond-Verfahren, bei dem eine fertige, aus zwei Aluminiumschichten und einer dazwischen liegenden Zinkschicht bestehenden Sandwichplatine von einem Coil abgeschnitten wird, umgeben zwei mit den Kühlkanalquerschnitten als Ausfräsungen versehene Werkzeugplatten fest das erwärmte Platinenstück.For this reason, attempts have already been made to enlarge the critical cross sections of the coolant channels. The only way to do this, however, required a completely different manufacturing process for the coolant boards. In the Z-bond process required for this, in which a finished sandwich board consisting of two aluminum layers and an intermediate zinc layer is cut from a coil, two are surrounded by the cooling channel cross sections as milled tool plates firmly fix the heated board piece.
In den Bereich der zuerst schmelzflüssigen Zinkschicht wird dann ein Überdruck eingeführt, der die zwischen den Werkzeugplatten liegenden Aluminiumschichten in die Werkzeugvertiefungen, d.h. in die ausgefrästen Ausnehmungen hereindrückt.An overpressure is then introduced into the area of the initially molten zinc layer, which presses the aluminum layers lying between the tool plates into the tool recesses, i.e. pressed into the milled recesses.
An den später zu erwartenden kritischen Stellen sind die Werkzeuge dann mit größeren Ausfräsungen versehen, so daß der Kanalquerschnitt entsprechende Ausmaße annimmt.The tools are then provided with larger cutouts at the critical points to be expected later, so that the channel cross section assumes corresponding dimensions.
Dieses Verfahren bedingt jedoch sehr hohe Werkzeugkosten und ist nur in geringem Maße flexibel in den Fällen, in denen für kleine Serien oder für besondere Kühlformen vergrößerte Querschnitte an anderen als an den im Werkzeug vorhandenen größer ausgenommenen Stellen vorgesehen werden müssen.However, this method entails very high tool costs and is only to a small extent flexible in those cases in which enlarged cross-sections have to be provided for small series or for special cooling forms at locations other than the larger recessed areas present in the tool.
Es bestand also für die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung partiell vergrößerter und unterschiedlicher Kanalquerschnitte bei der Herstellung von aus mindestens zwei miteinander metallisch fest in Form einer Verschweißung oder Verlötung verbundenen Metallblechen bestehenden Verdampfers vorzuschlagen, welches flexibel an beliebigen Stellen partielle Vergrößerungen vorsehen läßt und in allen üblichen Verfahren zur Herstellung solcher, aus verschweißten Platinen bestehenden Verdampfer anwendbar ist und welches mit einem geringen Aufwand an Maschinentechnik und Formwerkzeugen durchgeführt werden kann.It was therefore an object of the invention to propose a method for producing partially enlarged and different channel cross sections in the manufacture of evaporators consisting of at least two metal sheets firmly connected to one another in the form of a weld or soldered joint, which can provide partial enlargements flexibly at any point and can be used in all customary processes for producing such evaporators consisting of welded blanks and which can be carried out with little outlay on machine technology and molds.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitergehende vorteilhafte Ausbildungen und Anwendungen des Verfahrens sind in den Nebenansprüchen bzw. Unteransprüchen vorhanden.This task is solved by the features of the main claim. Further advantageous developments and applications of the method are available in the subclaims or subclaims.
Bei dem Verfahren werden nach dem bereits genannten ersten Ausformen der Kühlmittelkanäle die zu partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes vorgesehenen Bereiche des Kühlmittelkanales einer Erwärmung unterzogen und der Kühlmittelkanal erneut mit einem Innendruck beaufschlagt, welcher ein zweites partielles Ausformen eines oder beider Metallbleche bewirkt. Hierdurch ist es möglich, durch gezielte über Wärmeeinbringung erfolgende Festigkeitsveränderung der Werkstoffe unter gleichzeitiger Beaufschlagung der Kühlkanäle mit Innendruck partielle und genau in Ausdehnung und Länge steuerbare Aufweitungen von einzelnen AbSchnitten des Kühlkanales zu erreichen.In the method, after the already mentioned first shaping of the coolant channels, the areas of the coolant channel provided for partial enlargement of the channel cross-section subjected to heating and the coolant channel again subjected to an internal pressure which causes a second partial shaping of one or both metal sheets. This makes it possible to achieve partial widening of individual sections of the cooling channel, which can be controlled precisely in terms of extent and length, by specifically changing the strength of the materials by introducing heat, while simultaneously subjecting the cooling channels to internal pressure.
Durch die nicht erwärmten umgebenden Querschnitte, die hierbei die Haltefunktion des sonst unbedingt notwendigen Außenwerkzeuges übernehmen, ergibt sich eine höchst einfache und effektive Verfahrensweise, die höchst flexibel auch für Kleinserien, ja sogar für Einzelversuche und Prototypenherstellung geeignet ist.The non-heated surrounding cross-sections, which take on the holding function of the otherwise absolutely necessary external tool, result in a highly simple and effective procedure that is also highly flexible and suitable for small series, even for individual tests and prototype production.
Insbesondere eignet sich das Verfahren in vorteilhafter Weise für Verdampferplatinen, die nach dem sogenannten Rollbond-Verfahren hergestellt sind und während ihrer gesamten Fertigung nicht auf Außenwerkzeuge angewiesen sind, die etwa die Form der Kühlmittelkanäle als Ausfräsungen enthielten.In particular, the method is advantageously suitable for evaporator boards which are manufactured according to the so-called rollbond process and are not dependent on external tools during their entire manufacture, which roughly contained the shape of the coolant channels as cutouts.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß für die partiellen Aufweitungen nicht auf das altbekannte Formverfahren innerhalb von Werkzeugen ausgewichen werden muß, was die Herstellung mit dem Rollbond-Verfahren für solche Anwendungszwecke unwirtschaftlich machen würde. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise und deren Flexibilität zur Anwendung bei jedem Verfahren ist hier eine Möglichkeit geschaffen, auch weiterhin ohne umgebende Formwerkzeuge Aufweitungen partiell durchzuführen.This has the advantage that there is no need to switch to the well-known molding process within tools for the partial widening, which would make the production using the roll bond process uneconomical for such applications. Due to the procedure according to the invention and its flexibility for use in any method, an opportunity is created here to continue to carry out partial enlargements without surrounding molds.
Zur Steuerung des jeweiligen Aufweitungsgrades bzw. zur Beschränkung der Aufweitung auf die eine oder die andere Blechseite ist es vorteilhaft, daß die zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes vorgesehenen Bereiche des Kühlmittelkanales einer nur auf der Außenseite eines Metallbleches einwirkenden Erwärmung unterzogen werden.To control the respective degree of expansion or to limit the expansion to one or the other sheet metal side, it is advantageous that the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross section are subjected to a heating action which only acts on the outside of a metal sheet.
Ist die Verdampferplatine aus Metallblechen gleicher Festigkeit hergestellt, schwächt man mit dieser Ausbildung insbesondere eines der beiden Bleche, so daß eine partielle Aufweitung durch eine Überdehnung dieses Bleches erfolgt, während das andere Blech weiterhin seine Abstützfunktion behält und nur unwesentlich zusätzlich gedehnt wird.If the evaporator plate is made of sheet metal of the same strength, one weakens one of the two sheets with this design, so that a partial widening takes place due to an overexpansion of this sheet, while the other sheet continues its supporting function and is only slightly expanded.
Weiter optimiert werden kann diese Ausbildung dadurch, daß die beiden Metallbleche aus unterschiedlichen Metallen oder Metallegierungen mit zueinander unterschiedlichen Festigkeiten bestehen. Damit kann die Stützwirkung des einen oder anderen Bleches erhöht oder erniedrigt werden und die jeweilige Aufweitung auf eine oder auf beide Seiten in bestimmten prozentualen Anteilen verteilt werden.This design can be further optimized in that the two metal sheets consist of different metals or metal alloys with different strengths. The support effect of one or the other sheet can thus be increased or decreased and the respective expansion can be distributed to one or both sides in certain percentages.
Insbesondere dann, wenn die zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes vorgesehenen Bereiche des Kühlmittelkanales eine auf der Außenseite des aus einem Metall oder aus einer Metallegierung höherer Festigkeit bestehenden Bleches einwirkenden Erwärmung unterzogen werden, läßt sich der Effekt erreichen, daß das Blech höherer Festigkeit nur wenig, das Blech niedrigerer Festigkeit jedoch mehr gedehnt und damit der Kanalquerschnitt zum Bereich des Bleches niedriger Festigkeit verschoben wird. Dies hat Vorteile in Bezug auf spätere Biegungen oder in Bezug auf die zukünftige Einbausituation.In particular, if the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross-section are subjected to heating acting on the outside of the sheet consisting of a metal or a metal alloy of higher strength, the effect can be achieved that the sheet of higher strength has little, that However, sheet of lower strength is stretched more and thus the channel cross section is shifted to the area of the sheet of low strength. This has advantages in terms of later bends or in relation to the future installation situation.
Vorteilhafterweise ist die Platine so aufgebaut, daß das eine niedrige Festigkeit aufweisende Metallblech aus Reinaluminium und das andere, eine höhere Festigkeit aufweisende Metallblech aus einer Aluminiumlegierung besteht. Dadurch werden zum einen die notwendigen Temperaturen sehr gering und fein abstimmbar in den Bereich unterhalb von 400 °C gelegt und gleichzeitig eine Beeinflußbarkeit der Festigkeit des Aluminiums durch die Zugabe von Legierungselementen bei einem der Metallbleche vorgesehen.The circuit board is advantageously constructed in such a way that the low-strength metal sheet is made of pure aluminum and the other, higher-strength metal sheet is made of an aluminum alloy. As a result, the necessary temperatures are set very low and finely tunable in the range below 400 ° C and at the same time it is possible to influence the strength of the aluminum by adding alloying elements to one of the metal sheets.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Aluminiumlegierung beinhaltet max. 25 Gew.-% Zirkonium (Zr) und als Rest Aluminium.A particularly advantageous design of the aluminum alloy contains max. 25% by weight of zirconium (Zr) and the rest aluminum.
Durch das in der Gitterstruktur des Aluminiums eingebundene Zirkonium verschiebt sich die "Erweichungstemperatur" um ca. 40 °C nach oben, so daß ein für die Steuerbarkeit der Ausbildung von Kanälen auf der einen oder auf der anderen Blechseite nötiger sicherer Abstand zwischen den Weichpunkten der beiden Aluminiumbleche erreicht wird.Due to the zirconium embedded in the lattice structure of the aluminum, the "softening temperature" shifts upwards by approx. 40 ° C, so that a safe distance necessary for the controllability of the formation of channels on one or the other sheet metal side between the soft points of the two Aluminum sheets is reached.
In diesem Zusammenhang erfolgt vorteilhafterweise die auf die Außenseite der Aluminiumlegierung einwirkende Erwärmung bis zu einer Mindesttemperatur von 330 °C. Damit erhält man die verfahrenssichere Querschnittsvergrößerung der Kühlmittelkanäle in der Art, daß die Aluminiumlegierung bezogen auf den Kanaldurchmesser um 10 %, das Reinaluminium bezogen auf den Durchmesser um 40 % ausgedehnt wird.In this context, the heating on the outside of the aluminum alloy advantageously takes place up to a minimum temperature of 330 ° C. This gives the reliable enlargement of the cross-section of the coolant channels in such a way that the aluminum alloy is expanded by 10% based on the channel diameter and the pure aluminum by 40% based on the diameter.
Auf besonders einfache Weise läßt sich die Erwärmung dadurch erreichen, daß die Kanalquerschnitte im Bereich der partiellen Vergrößerung als Widerstandsleiter eines Stromkreises ausgebildet sind.The heating can be achieved in a particularly simple manner in that the channel cross sections in the region of the partial enlargement are designed as resistance conductors of a circuit.
Bei dieser Art der Verfahrensausbildung wird der Anfang und das Ende des jeweils aufZuweitenden partiellen Bereiches mit stromführenden Polschuhen versehen, wodurch der Blechbereich zwischen den Polschuhen bis auf eine durch Pyrometer überprüfbare Temperatur erwärmt wird und das Innendruckaufweiten erfolgt.In this type of process training, the beginning and the end of the partial area to be widened in each case are provided with current-carrying pole shoes, as a result of which the sheet metal area between the pole shoes is heated up to a temperature which can be checked by a pyrometer and the internal pressure is expanded.
Ein angelegter Mindestdruck von 6 bar für die Zweite Ausformung zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes ergibt in vorteilhafter Weise eine zügige, aber nicht unkontrolliert erfolgende Aufweitung bei einer entsprechenden Erwärmung und verhindert dadurch überdimensionale Materialausdünnungen.An applied minimum pressure of 6 bar for the second formation for the partial enlargement of the channel cross-section advantageously results in a rapid but not uncontrolled expansion with appropriate heating and thereby prevents oversized material thinning.
In vorteilhafter Weise kann das Innendruckumformen dadurch unterstützt werden, daß lediglich im Bereich der partiellen Vergrößerung ein Hilfswerkzeug angelegt wird, was beide Metallbleche Stützt und den Materialfluß bestimmbar hält.Advantageously, the internal pressure forming can be supported in that an auxiliary tool is created only in the area of the partial enlargement, which supports both metal sheets and keeps the material flow determinable.
Bei geringen Aufweitungen genügt es, die Abstützung lediglich in den miteinander verbundenen Bereichen der Metallbleche sicherzustellen und damit ein Aufreißen des bereits vorher fertiggestellten metallischen Verbundes der Metallbleche zu verhindern.In the case of slight widenings, it is sufficient to ensure the support only in the areas of the metal sheets which are connected to one another, and thus to prevent the metallic composite of the metal sheets which has already been finished from tearing open.
Ein nach diesem Verfahren ausgebildeter Verdampfer für ein Kompressorkühlgerät, welcher einen oder mehrere Kühlräume eines Kühlgerätes jeweils einseitig begrenzt oder mehrseitig umschließt, weist die partiellen Erweiterungen des Kühlmittelkanalquerschnittes in den Bereichen auf, die außerhalb der Kühlräume oder in Übergangsbereichen zwischen Kühlräumen sich befinden.An evaporator designed according to this method for a compressor cooling device, which bounds one or more cooling rooms of a cooling device on one side or encloses several sides, has the partial enlargements of the coolant channel cross section in the areas that are outside the cooling rooms or in transition areas between cooling rooms.
Hierdurch wird in ungewollten Bereichen des Kühlgerätes bzw. in Rändern oder Ecken des Kühlraumes sowie ein Abkühlen von Isoliermaterialien zwischen den einzelnen Kühlräumen verhindert.This prevents inadvertent areas of the cooling device or in the edges or corners of the cooling room and cooling of insulating materials between the individual cooling rooms.
Eine ebenso vorteilhafte Ausbildung des Verdampfers besteht darin, daß auch im Bereich von Biegungen oder Abkantungen der Verdampferplatine partielle Erweiterungen des Kühlmittelkanalquerschnittes vorhanden sind. Diese können bei einer Verdampferplatine, die beispielsweise einen Kühlraum von vier Seiten umschließt, jeweils über die gesamte Breite der Platine in allen in der Biegung liegenden Kanalquerschnitten vorhanden sein.An equally advantageous design of the evaporator consists in the fact that partial enlargements of the coolant channel cross section are also present in the area of bends or bends of the evaporator board. In the case of an evaporator board which, for example, encloses a cooling space on four sides, these can each be present over the entire width of the board in all the channel cross sections lying in the bend.
Letztlich ergeben sich Vorteile, wenn die partiellen Erweiterungen des Kühlmittelkanalquerschnittes im Bereich der Kanalanschlüsse am Kühlmitteleinlaß oder am Kühlmittelauslaß vorhanden sind. In diesen Bereichen ist üblicherweise eine Kapillarleitung für das komprimierte Kühlmittel durch den inneren Bereich des Kühlmittelkanales geführt, so daß zur Abfuhr des Kühlmittels lediglich eine Ringquerschnitt um diese Kapillare herum existiert. Um die hierdurch vorhandene Querschnittsverringerung zu kompensieren, läßt sich in besonders vorteilhafter Weise der Verdampfer so ausbilden, daß diese Bereiche mit partiellen Erweiterungen versehen sind.Ultimately, there are advantages if the partial enlargements of the coolant duct cross section are present in the region of the duct connections at the coolant inlet or at the coolant outlet. In these areas, a capillary line for the compressed coolant is usually led through the inner area of the coolant channel, so that only a ring cross-section exists around this capillary for removing the coolant. In order to compensate for the reduction in cross-section that results from this, the evaporator can be designed in a particularly advantageous manner in such a way that these regions are provided with partial extensions.
Anhand eines Ausführungsbeispieles in Form eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verdampfers soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment in the form of an evaporator produced by the method according to the invention.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verdampferplatine vor dem Einbau in ein Kühlgehäuse
- Fig. 2
- eine vergrößerte Ausführung des Schnittes A-B der Fig. 1
- Fig. 3
- eine in einem Kühlgehäuse eingebaute Verdampferplatine.
- Fig. 1
- an evaporator board produced with the method according to the invention before installation in a cooling housing
- Fig. 2
- an enlarged version of section AB of FIG. 1st
- Fig. 3
- an evaporator board installed in a cooling housing.
In der Fig. 1 erkennt man die Verdampferplatine 1 mit ihren unterschiedlichen Kühlflächen 2 und 3 sowie mit den im weiteren Einbauverfahren im Bereich der Biegungen liegenden Verbindungsstegen 4 und 5.1 shows the
Innerhalb der Verdampferplatine verläuft mäanderförmig der Kühlkanal 6.The cooling channel 6 runs in a meandering manner within the evaporator board.
Die Fig. 2 zeigt einige vergrößerte Abschnitte des Kühlkanales, einmal im Bereich der Stege und im Bereich der später im Kühlraum befindlichen Platine. Hierbei sind die Abschnitte 7 und 8 des Kühlkanales 6 mit dem erfindungsmäßen Verfahren partiell erweitert und weisen einen wesentlich größeren Querschnitt auf, als die im Bereich der späteren Innenraum-Kühlfläche liegenden Abschnitte 9 und 10.FIG. 2 shows some enlarged sections of the cooling channel, first in the area of the webs and in the area of the circuit board that will later be located in the cooling room.
Hierdurch wird, wie bereits geschildert, eine Unterkühlung der Stegbereiche verhindert und die maximale Kühlleistung innerhalb der später im Kühlraum liegenden Platinenteile nutzbar.As already described, this prevents subcooling of the web areas and the maximum cooling capacity can be used within the circuit board parts that will later be located in the cooling room.
Die Fig. 3 zeigt eine andere Verdampferplatine 11, welche innerhalb eines schematisch dargestellten Kühlraumes 12 angeordnet ist und gegen die Umgebung mit Hilfe der Gehäuseisolierung 13 abgedichtet ist.FIG. 3 shows another evaporator board 11, which is arranged within a schematically illustrated cooling space 12 and is sealed off from the environment by means of the
Auch diese Verdampferplatine 11 weist gekrümmte Stegbereiche 14, 15 und 16 auf, die schließlich außerhalb des Kühlraumes über die Rohrleitung 17 mit dem Kompressor 18 verbunden sind.This evaporator board 11 also has
Auch hier zeigen die Stegbereiche 14, 15 und 16 wieder einen größeren Kühlkanalquerschnitt, der etwa den in der Fig. 2 dargestellten Querschnitten 7 und 8 entspricht. In der Verdampferplatine 11 ist lediglich eine einseitige Aufweitung vorgesehen, welche dadurch einen den Querschnitten 9 und 10 entsprechenden Kühlkanal beinhaltet.Here, too, the
Auch hier entsteht wieder der Vorteil, daß in gekrümmten Bereichen keine Querschnittsverengung und damit keine zu starke Unterkühlung stattfindet. Somit wird die Kompressorleistung zu einem besonders hohen Anteil am Verdampfer nutzbar.Here, too, there is again the advantage that there is no narrowing of the cross-section in the curved areas and therefore no excessive hypothermia. This means that the compressor output can be used to a particularly high degree in the evaporator.
Claims (13)
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem ersten Ausformen der Kühlmittelkanäle die zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes vorgesehen Bereiche des Kühlmittelkanales einer Erwärmung unterzogen werden und der Kühlmittelkanal erneut mit einem Innendruck beaufschlagt wird , welcher ein zweites, partiell begrenztes Ausformen eines oder beider Metallbleche bewirkt.Process for producing an evaporator consisting of at least two metal sheets that are firmly connected to one another in the form of a weld or solder joint with partially enlarged and different channel cross-sections for a compressor cooling device, whereby initially to form a cross-section that is meandering between the metal sheets, partial areas of the interconnected metal sheets pass through Internal pressure can be formed into channels,
characterized,
that after the first shaping of the coolant channels, the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross-section are subjected to heating and the coolant channel is again subjected to an internal pressure which causes a second, partially limited shaping of one or both metal sheets.
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem ersten Ausformen der Kühlmittelkanäle die zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes vorgesehen Bereiche des Kühlmittelkanales einer Erwärmung unterzogen werden und der Kühlmittelkanal erneut mit einem Innendruck beaufschlagt wird , welcher ein zweites, partiell begrenztes Ausformen eines oder beider Metallbleche bewirkt.Method for producing an evaporator consisting of at least two metal sheets firmly connected to one another in the form of a weld or soldering with partially enlarged and different channel cross-sections for a compressor cooling device, whereby initially to form a coolant channel running in a meandering manner between the metal sheets, the later course of the coolant channel is exactly depicted and surface-restricting sweat-preventing material is applied to at least one of the metal sheets on the side facing the other metal sheet and then the two metal sheets by hot-rolled welding with stretching of the substrate and with the formation or inclusion of a coolant inlet and / or a coolant outlet are connected, and in which after the connection of the two sheets in a first molding, the non-welded areas for the coolant channels are formed into channels by internal pressure,
characterized,
that after the first shaping of the coolant channels, the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross-section are subjected to heating and the coolant channel is again subjected to an internal pressure which causes a second, partially limited shaping of one or both metal sheets.
dadurch gekennzeichnet,
daß die zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes vorgesehenen Bereiche des Kühlmittelkanales einer nur auf der Außenseite eines Metallbleches einwirkenden Erwärmung unterzogen werden.The method of claim 1 or 2,
characterized,
that the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross-section are subjected to a heating effect only on the outside of a metal sheet.
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Metallbleche aus unterschiedlichen Metallen oder Metallegierungen mit zueinander unterschiedlichen Festigkeiten bestehen.Method according to claims 1 to 3,
characterized,
that the two metal sheets consist of different metals or metal alloys with different strengths.
dadurch gekennzeichnet,
daß die zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes vorgesehen Bereiche des Kühlmittelkanales einer auf der Außenseite des aus einem Metall oder aus einer Metallegierung höherer Festigkeit bestehenden Bleches einwirkenden Erwärmung unterzogen werden.Method according to claim 4,
characterized,
that the areas of the coolant channel provided for the partial enlargement of the channel cross-section are subjected to heating acting on the outside of the sheet consisting of a metal or a metal alloy of higher strength.
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine niedrigere Festigkeit aufweisende Metallblech aus Reinaluminium und das andere, eine höhere Festigkeit aufweisende Metallblech aus einer Aluminiumlegierung besteht.Method according to claim 4 or 5,
characterized,
that the lower strength metal sheet is made of pure aluminum and the other, higher strength metal sheet is made of an aluminum alloy.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aluminiumlegierung maximal 0,25 Gew.-% Zirkonium (Zr) und im Rest aus Aluminium besteht.Method according to claim 6,
characterized,
that the aluminum alloy consists of a maximum of 0.25% by weight of zirconium (Zr) and the rest of aluminum.
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf die Außenseite der Aluminiumlegierung einwirkende Erwärmung bis zu einer Mindesttemperatur von 330 °C erfolgt.Method according to claim 7,
characterized,
that the heating acting on the outside of the aluminum alloy occurs up to a minimum temperature of 330 ° C.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung dadurch erfolgt, daß die Kanalquerschnitte im Bereich der partiellen Vergrößerung als Widerstandsleiter eines Stromkreises ausgebildet sind.Method according to claims 1 to 8,
characterized,
that the heating takes place in that the channel cross sections in the area of partial enlargement are designed as resistance conductors of a circuit.
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Ausformung zur partiellen Vergrößerung des Kanalquerschnittes mit einem Mindestdruck von 6 bar erfolgt.Method according to claims 6 to 9,
characterized,
that the second formation for partial enlargement of the channel cross section is carried out with a minimum pressure of 6 bar.
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Ausformung in einem beide Metallbleche stützenden Werkzeug erfolgt.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that the second formation takes place in a tool supporting both metal sheets.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützung durch das Werkzeug in den miteinander verbundenen Bereichen der Metallbleche erfolgt.A method according to claim 11,
characterized,
that the support is provided by the tool in the interconnected areas of the metal sheets.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützung des eine niedrigere Festigkeit aufweisenden Bleches durch ein Hydraulikmedium erfolgt.The method of claim 11 or 12,
characterized,
that the lower strength sheet is supported by a hydraulic medium.
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