EP3204709A1 - Verfahren zur montage einer wärmetauschereinrichtung und wärmetauschereinrichtung - Google Patents

Verfahren zur montage einer wärmetauschereinrichtung und wärmetauschereinrichtung

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EP3204709A1
EP3204709A1 EP15774640.5A EP15774640A EP3204709A1 EP 3204709 A1 EP3204709 A1 EP 3204709A1 EP 15774640 A EP15774640 A EP 15774640A EP 3204709 A1 EP3204709 A1 EP 3204709A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
tubular jacket
refrigerant
exchanger device
covers
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Application number
EP15774640.5A
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EP3204709B1 (de
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Uwe FÖRSTER
Wolfgang Geiger
Andreas König
Karl-Gerd Krumbach
David MAYOR-TONDA
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Publication date
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Publication of EP3204709A1 publication Critical patent/EP3204709A1/de
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
    • F28F2009/0287—Other particular headers or end plates having passages for different heat exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2220/00—Closure means, e.g. end caps on header boxes or plugs on conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements

Definitions

  • the invention relates to a method for mounting a heat exchanger device of a refrigeration system according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a heat exchanger device produced by this method.
  • Such heat exchanger devices are used in refrigeration systems, in particular in refrigeration systems of an air conditioning system, for example a vehicle air conditioning system.
  • the efficiency of the refrigeration system in particular when using CO 2 (R744) as a refrigerant, can be improved.
  • the heat exchanger device By means of the heat exchanger device, the low temperature level of the low-pressure region of the refrigeration circuit can be used to further cool the warmer refrigerant in the high-pressure region immediately after the gas cooler.
  • the heat exchanger device can be combined with a refrigerant collecting container (accumulator).
  • accumulator refrigerant collecting container
  • an internal heat exchanger with accumulator for refrigerant circuits in particular in motor vehicle air conditioners, known, comprising a housing of a pressure-bearing tubular cylinder jacket and a cover plate and a bottom plate, concentrically forming a gap in the housing arranged accumulator from a bad Heat conductive material, preferably made of plastic, for the liquid refrigerant at low pressure and a finned tube for the refrigerant at high pressure, which is helically arranged in the gap between the accumulator and the cylinder jacket.
  • a bad Heat conductive material preferably made of plastic
  • the cover plate and the bottom plate each have a connection plate Connections for refrigerant pipes, wherein in the accumulator a U-shaped suction tube with a steam inlet and a steam outlet for the refrigerant vapor and in the upper region of the accumulator a baffle device for the separation of the liquid and vapor phase of the refrigerant are provided.
  • the steam inlet is protected from refrigerant liquid under the baffle device in the accumulator and the steam outlet outside the accumulator.
  • the finned tube in turn is sealed at its ends via a thread in the cover plate and the bottom plate, whereby an internal heat exchanger with accumulator is to be provided, which can be produced cost-effectively.
  • the invention has for its object to provide a heat exchanger device that combines an internal heat exchanger with a refrigerant tank and their installation is simplified.
  • the invention is based on the general idea to mount a housing of the heat exchanger device last, whereby the assembly of heat exchanger coil and refrigerant receiver is easier.
  • the heat exchanger coil is pushed over the refrigerant collecting tank and fluidly connected to the at least one lid, pushed the rohrformige jacket over the heat exchanger coil and the rohrformige jacket deformed radially inwardly.
  • the assembly and the connection between the at least one lid and the heat exchanger coil are easy, since the rohrformige jacket of the housing does not obstruct access to the heat exchanger coil.
  • the connection of the refrigerant collecting tank to the at least one lid and to the heat exchanger coil is accordingly simplified.
  • the housing of the heat exchanger device has two covers, the heat exchanger coil is pushed over the refrigerant receiver and fluidly connected to the two covers, the rohrformige jacket is pushed over at least one of the two covers and the heat exchanger coil, and then the rohrformige jacket radially to is deformed inside.
  • the flow paths in the heat exchanger device can be simplified. After mounting the heat exchanger coil and the refrigerant collecting container with the two covers then the rohrformige jacket is pushed over at least one of the two covers and deformed radially inwardly.
  • the sheath must fit over at least one of the two lids, it may still have a smaller functional diameter after being deformed radially inwardly.
  • the assembly of the heat exchanger device can be improved without affecting the function of the heat exchanger device.
  • a helical sealing surface is formed, which delimits a, in particular helical, fluid channel between the refrigerant receiver and the tubular jacket.
  • the helical fluid channel thereby extends the residence time in the heat exchanger device and thereby improves the heat exchange.
  • the tubular jacket is deformed radially inwardly hydraulically or pneumatically.
  • a hydraulic or pneumatic deformation process causes a uniform force on the tubular shell and thus a uniform deformation process. Such a deformation process can be flexibly applied to different components, whereby tool costs can be reduced.
  • a particularly advantageous solution provides that the tubular jacket is deformed radially inwardly by means of a molding tool.
  • the deformation can be accurately controlled. In particular, it can be better ensured in this way that the tubular jacket rests against the heat exchanger coil, without damaging them.
  • tubular jacket is deformed more radially inwardly in the region of the heat exchanger coil than in the region of the lid. In this way, the advantages of the solution according to the invention can be exploited particularly favorable.
  • tubular jacket is deformed more radially inward in the region of the heat exchanger coil than in the region of the at least one cover.
  • a further advantageous possibility provides that before the sliding of the tubular jacket of the refrigerant collecting container is connected to the two lids.
  • the advantages according to the invention can also be utilized in the connection of the refrigerant collecting container with the two lids.
  • a favorable alternative provides that, prior to deforming the rohrformigen shell this is at least tightly connected to the at least one lid. In this way, the lid and the tubular jacket can form a fluid-tight housing.
  • any type of connection between the cover and the rohrformigen coat can be used.
  • Another favorable alternative provides that prior to deforming the rohrformigen shell this is at least tightly connected to both lids. In this way, the two covers and the tubular jacket can form a fluid-tight housing. Furthermore, any type of connection between the two covers and the rohrformigen coat can be used.
  • tubular shell is at least tightly connected to the at least one cover by the deformation of the tubular jacket.
  • the tubular jacket and the at least one cover form a fluid-tight housing, without having to provide further connection means.
  • a further favorable alternative provides that the tubular jacket is at least tightly connected to both lids by the deformation of the tubular jacket.
  • the tubular jacket and the two covers form a fluid-tight housing, without having to provide any further connection means.
  • a heat exchanger device of a refrigeration system with a housing having at least a lid and a rohrformigen jacket, with a heat exchanger coil and a refrigerant receiver, wherein the tubular jacket is connected to the at least one lid, and wherein the tubular jacket in one Rich between two ends of the tubular shell is at least unilaterally tapered.
  • tapered in a region is understood to mean that the article in this region has a smaller diameter, in particular inner diameter, than in any other region of the article.
  • An advantageous variant provides that an inner diameter of the tubular shell in a region between two axial ends of the tubular shell is smaller than an inner diameter of the tubular shell on at least one of the two axial ends of the tubular shell.
  • the housing of the heat exchanger device has two covers, when the tubular jacket is connected to the two covers, and if the shell-shaped jacket is tapered at least on one side in a region between the two covers.
  • This configuration enables a heat exchanger device with two lids to be assembled according to the above method, so that the advantages of the method described above also extend to the heat exchanger device.
  • the above-mentioned embodiment of the heat exchanger device allows almost any type of connection between the rohrformigen coat and the two covers, since the junction is easily accessible.
  • a further advantageous variant provides that the inner diameter of the tubular jacket in a region between two axial ends of the tubular jacket is smaller than the inner diameter of the tubular jacket at both axial ends of the tubular jacket.
  • a favorable solution provides that the tubular jacket is in contact with at least one of the two covers or with the at least one cover exclusively with an inner side of the tubular jacket.
  • the corresponding lid can be made simpler.
  • the outside of the rohrformigen coat can be carried out regardless of restrictions by the connectability to the lid. Thus, costs can be saved.
  • a particularly favorable possibility provides that a refrigerant or a heat exchanger fluid, in particular under high pressure, is passed through the heat exchanger coils, and that the heat exchanger coil surrounds the refrigerant receiver at least in sections in a helical manner.
  • a second fluid passage which is different from the fluid passage within the heat exchanger coil, is formed.
  • this fluid passage is formed between the refrigerant receiver and the tubular jacket. Due to the helical course of the heat exchanger coil has this Fluid passage also a helical course. So that the heat exchanger coil and this fluid passage are guided within the heat exchanger unit a relatively long distance to each other. Thereby, heat can be exchanged particularly well between the fluid flowing in the heat exchanger coil and fluid flowing in the fluid passage.
  • the at least one cover or both covers have an outer diameter which is larger than an inner diameter of the tubular shell in a region between axial ends of the tubular shell.
  • the two covers have a large cross-sectional area that can be used to attach refrigerant inlets and outlets and / or attachment means.
  • a particularly advantageous alternative provides that at least one of the two covers has an outer diameter which is smaller than an inner diameter of the tubular jacket before deforming the same. Thereby, the rohrformige jacket can be pushed over this cover, so that it is possible first to connect the heat exchanger coil, the refrigerant tank and the two covers together and then postpone the tubular jacket and connect with the remaining components.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigeration system
  • FIG. 2 is a sectional view through a heat exchanger device during assembly and before a tubular jacket is pushed
  • FIG. 3 shows a sectional view of the heat exchanger device from FIG. 2, with the tubular jacket pushed on
  • FIG. 4 shows a sectional view of the heat exchanger device from FIG. 3 after a deformation of the tubular jacket
  • FIG. 5 is a sectional view of the heat exchanger device with arrows for identifying the refrigerant flow
  • Fig. 6 is a perspective view of a heat exchanger coil
  • Fig. 7 is an illustration of two possible cross-sections of a tube of
  • FIG. 8 shows an illustration of two further possible cross sections of a tube of the heat exchanger coil.
  • a refrigeration system 10 shown schematically in FIG. 1 comprises a compressor 12, a gas cooler 14, a heat exchanger device 16, a throttle or an expansion valve 18 and an evaporator 20.
  • the refrigeration system 10 operates on the known principle of the refrigeration cycle.
  • a refrigerant 22 passes through a circuit 28 which is driven by the compressor 12. First, the refrigerant 22 is compressed in the compressor 12, whereby the temperature of the refrigerant 22 increases. From the compressor 12, the refrigerant 22 is passed into the gas cooler 14, where it can give off heat due to the increased by the compression temperature heat to the environment.
  • the refrigerant 22 is passed, via an internal heat exchanger 30, to the throttle / expansion valve 18, which throttles the flow of the refrigerant 22 and separates a low pressure area 24 from a high pressure area 26.
  • the throttle / expansion valve 18 throttles the flow of the refrigerant 22 and separates a low pressure area 24 from a high pressure area 26.
  • the refrigerant 22 flows into the evaporator 20, in which it expands and thereby cools. Due to the fact that the refrigerant 22 in the high-pressure region 26 can deliver heat to the environment, the temperature of the refrigerant 22 in the evaporator 20 is lower than it was when the refrigerant 22 entered the compressor 12.
  • the evaporator 20 has a second flow path for a medium to be cooled. medium, such as air, so that the refrigeration system 10 can absorb heat from the medium to be cooled.
  • a refrigerant collecting tank 32 is arranged, from which the refrigerant 22 is conducted to the compressor 12 via the internal heat exchange
  • the refrigerant used is 22 CO 2 (R744).
  • the use of the internal heat exchanger 30 is favorable for the efficiency of the refrigeration system 10.
  • About the inner heat exchanger 30 is heat from the refrigerant 22 in the high-pressure region 26, in particular downstream of the gas cooler 14, to the refrigerant 22 in the low pressure region 24, in particular downstream of the throttle / expansion valve 18 transmitted. Thereby, the temperature of the refrigerant 22 at the / the throttle / expansion valve 18 can be further reduced, so that the efficiency of the refrigeration system 10 improves.
  • the refrigeration system 10, the heat exchanger device 16 according to the invention which includes the inner heat exchanger 30 and the refrigerant collecting tank 32. Both are arranged in a housing 34 which has at least one, for example two, cover 36 and a tubular jacket 38. Within the housing 34 extend two fluid channels.
  • a first fluid idkanal 40 is formed by the inner heat exchanger 30, in particular by a heat exchanger coil 42 of the inner heat exchanger 30.
  • a second fluid channel 44 extends within the housing 34 and thereby passes through the refrigerant collecting tank 32 and through a region between the refrigerant collecting tank 32 and the tubular shell 38. In this area also runs the heat exchanger coil 42 of the inner heat exchanger 30 (see FIG. 5).
  • the two fluid channels 40, 44 are connected such that in the region between the refrigerant collecting tank 32 and the tubular jacket 38, the two fluid channels 40, 44 are traversed in countercurrent, and so the heat can be transmitted from the one fluid channel to the other fluid channel particularly effective ,
  • the first fluid channel 40 and thus the heat exchanger coil 42 are flowed through by refrigerant 22 coming from the high-pressure region 26 from the gas cooler 14, while the second fluid channel 44 is flowed through by refrigerant 22 from the low-pressure region 24 coming from the evaporator 20 or the refrigerant receiver 32.
  • the heat of the refrigerant 22 may be discharged from the high-pressure region 26 to the refrigerant 22 on the low-pressure side.
  • the heat exchanger coil 42 extends at least in sections helically through the housing 34 of the heat exchanger device 16.
  • the heat exchanger coil 42 extends helically in a cylindrical jacket-shaped region between the refrigerant receiver 32 and the tubular jacket 38.
  • the heat exchanger coil 42 is applied to the tubular jacket 38, so that a helical sealing surface between the heat exchanger coil 42 and the tubular jacket 38 is formed.
  • the heat exchanger coil 42 thereby surrounds the refrigerant receiver 32.
  • the heat exchanger coil 42 may also abut against the refrigerant receiver 32 so that the second fluid channel 44 extends helically between the refrigerant receiver 32 and the tubular jacket 38 and thus has a long length and the refrigerant 22 relatively has a lot of time to absorb heat from the heat exchanger coil 42.
  • a distance between the heat exchanger coil 42 and the cooling consist medium container 32.
  • the second fluid passage 44 is not made helical in the area between the refrigerant receiver 32 and the tubular jacket 38, however, the heat exchanger coil 42 generates the ribbed or corrugated surface so that the fluid 22 when swirling through the second fluid passage 44 is swirled and thereby can absorb effective heat from the heat exchanger coil 42.
  • This second variant has a lower flow resistance than the first variant.
  • the thermal coupling between the second fluid channel 44 and the first fluid channel 40 is correspondingly lower. It is possible to optimally adapt the heat coupling and flow resistance to the respective requirements.
  • the heat exchanger coil 42 is connected to refrigerant connections in the lids 36. So that the refrigerant 22 can be passed through the refrigerant ports in the lids 36 through the heat exchanger coil 42.
  • the heat exchanger coil 42 as shown for example in Fig. 6, 7 and 8, have different cross sections, in particular, the heat exchanger coil 42 may have circular, oval or elliptical cross sections. Alternatively or additionally, the heat exchanger coil 42 may also have a relatively flat profile with a plurality of smaller individual channels 50 within the heat exchanger coil 42.
  • the refrigerant receiver 32 serves to trap and collect gaseous or liquid refrigerant 22 from the refrigerant gas flow, thus forming a kind of cold reservoir.
  • the refrigerant collecting tank 32 has a cylindrical base body, through which the refrigerant 22 is introduced from the evaporator 20 approximately axially. On the same side there is another opening through which the gaseous refrigerant 22 which can flow out of the refrigerant collecting tank 32.
  • the refrigerant 22 after flowing into the refrigerant collecting tank 32, the refrigerant 22 must pass through an arc through which liquid or solid portions of the refrigerant 22 are separated.
  • the refrigerant receiver 32 is connected to at least one of the lids 36 so that refrigerant 22 can flow through a refrigerant inlet in the refrigerant receiver 32.
  • the assembly of the refrigerant collecting tank 32 and the heat exchanger coil 42 to the lid 36 would be difficult if the tubular shell 38 would be already connected to one of the cover 36. For this reason, the tubular shell 38 is formed so that it can be mounted as the last part of the heat exchanger device 16.
  • connection between the covers 36 and refrigerant collecting tank 32 and the connection between the covers 36 and the heat exchanger coil 42 can be made very simple, so that also favorable and / or otherwise particularly advantageous connection possibilities can be applied.
  • the tubular jacket 38 initially has an inner diameter 46 which is larger than an outer diameter 48 of the cover 36 (see FIG. 3). As a result, the tubular jacket 36 can be pushed over the two covers 36. It is sufficient if the tubular jacket 38 is slidable only about one of the two covers 36. Consequently, one of the two covers 36 a Outer diameter 48 which is greater than the inner diameter 46 of the tubular shell 38th
  • the tubular jacket 38 Since the tubular jacket 38 is intended to be in contact with the heat exchanger coil 42, the tubular jacket 38 is deformed radially inward after being pushed onto the heat exchanger device 16 (see FIG. 4). As a result of this radial deformation process, the tubular jacket 38 can also be connected to the lids 36 in a fluid-tight manner. Alternatively, the tubular jacket 38 may also be connected to the covers 36 prior to the radial deformation process.
  • the radial deformation of the tubular jacket 38 can be achieved for example by hydraulic or pneumatic pressure, which is applied from the outside to the tubular jacket 38. Alternatively or additionally, the radial deformation of the tubular shell 38 can be effected by a molding tool.
  • the connection of the cover 36 with the heat exchanger coil 42 and the refrigerant collecting tank 32 is not disturbed by the tubular jacket 38 and facilitates the installation of the heat exchanger device 16 considerably.
  • the inner diameter 46 of the tubular shell 38 is reduced in a region 45 between two axial ends 47 of the tubular shell 38.
  • the tubular jacket 38 can rest against the heat exchanger coil 42.
  • the diameter 48 of the at least one cover 36 is greater than the diameter of the heat exchanger coil 42. Consequently, the inner diameter 46 of the tubular jacket 38 is greater at the axial ends 47 than in the region 45 between the axial ends 47.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung (16) einer Kälteanlage (10), wobei die Wärmetauschereinrichtung (16) folgende Komponenten umfasst; ein Gehäuse (34), welches mindestens einen Deckel (36) und einen rohrförmigen Mantel (38) aufweist, eine Wärmetauscherwendel (42) und einen Kältemittelsammelbehälter (32). Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Wärmetauscherwendel (42) über den Kältemittelsammelbehälter (32) geschoben und fluidisch mitdem mindestens einen Deckel (36)verbunden wird, dass der rohrförmige Mantel (38)über die Wärmetauscherwendel (42) geschoben wird, und dass der rohrförmige Mantel (38) radial nach innen verformt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine nach diesem Verfahren hergestellte Wärmetauschereinrichtung (16) einer Kälteanlage (10).

Description

Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung und Wärmetauscherein- richtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung einer Kälteanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine nach diesem Verfahren hergestellte Wärmetauschereinrichtung.
Solche Wärmetauschereinrichtungen werden in Kälteanlagen, insbesondere in Kälteanlagen einer Klimaanlage, beispielsweise einer Fahrzeugklimaanlage verwendet. Durch die Verwendung dieser Wärmetauschereinrichtungen kann der Wirkungsgrad der Kälteanlage, insbesondere bei Verwendung von CO2 (R744) als Kältemittel, verbessert werden. Durch die Wärmetauschereinrichtung kann das niedrige Temperaturniveau des Niedrigdruckbereichs des Kältekreislaufes genutzt werden, um das wärmere Kältemittel in dem Hochdruckbereich unmittelbar nach dem Gaskühler weiter abzukühlen. Dabei kann die Wärmetauschereinrichtung mit einem Kältemittelsammelbehälter (Akkumulator) kombiniert werden. Die Integration einer Wärmetauscherwendel mit dem Kältemittelsammelbehälter in einem Bauteil ist jedoch sehr komplex und aufwändig.
Aus der DE 10 2006 031 197 A1 ist ein innerer Wärmeübertrager mit Akkumulator für Kältemittelkreisläufe, insbesondere in Kraftfahrzeugklimaanlagen, bekannt, umfassend ein Gehäuse aus einem drucktragenden rohrförmigen Zylindermantel und einer Deckelplatte sowie einer Bodenplatte, einen im Gehäuse konzentrisch einen Spalt ausbildend angeordneten Akkumulator aus einem schlecht Wärme leitenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff, für das flüssige Kältemittel bei Niederdruck sowie ein Rippenrohr für das Kältemittel bei Hochdruck, das wendeiförmig im Spalt zwischen dem Akkumulator und dem Zylindermantel angeordnet ist. Die Deckelplatte und die Bodenplatte weisen jeweils eine Anschlussplatte mit Anschlüssen für Kältemittelleitungen auf, wobei im Akkumulator ein U-förmiges Absaugrohr mit einem Dampfeingang und einem Dampfausgang für den Kältemitteldampf und im oberen Bereich des Akkumulators eine Prallvorrichtung für die Trennung von flüssiger und dampfförmiger Phase des Kältemittels vorgesehen sind. Der Dampfeingang ist dabei vor Kältemittelflüssigkeit geschützt unter der Prallvorrichtung im Akkumulator und der Dampfausgang außerhalb des Akkumulators angeordnet. Das Rippenrohr wiederum ist an seinen Enden über ein Gewinde in die Deckelplatte und die Bodenplatte dichtend eingebunden, wodurch ein innerer Wärmeübertrager mit Akkumulator zur Verfügung gestellt werden soll, der sich kosteneffizient herstellen lässt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauschereinrichtung bereitzustellen, die einen inneren Wärmeübertrager mit einem Kältemittelsammelbehälter kombiniert und deren Montage vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Gehäuse der Wärmetauschereinrichtung als letztes zu montieren, wodurch die Montage von Wärmetauscherwendel und Kältemittelsammelbehälter einfacher wird. Dabei wird die Wärmetauscherwendel über den Kältemittelsammelbehälter geschoben und fluidisch mit dem mindestens einen Deckel verbunden, der rohrformige Mantel über die Wärmetauscherwendel geschoben und der rohrformige Mantel radial nach innen verformt. Dadurch sind die Montage und die Verbindung zwischen dem mindestens einen Deckel und der Wärmetauscherwendel einfach, da der rohrformige Mantel des Gehäuses den Zugang zu der Wärmetauscherwendel nicht versperrt. Somit ist die Wahl der Verbindung zwischen Wärmetauscherwendel und de min- destens einen Deckel nicht eingeschränkt. Des Weiteren wird entsprechend die Verbindung des Kältemittelsammelbehälters zu dem mindestens einen Deckel und zu der Wärmetauscherwendel vereinfacht.
Günstig ist es, wenn das Gehäuse der Wärmetauschereinrichtung zwei Deckel aufweist, die Wärmetauscherwendel über den Kältemittelsammelbehälter geschoben und fluidisch mit den beiden Deckeln verbunden wird, der rohrformige Mantel über zumindest einen der beiden Deckel und die Wärmetauscherwendel geschoben wird, und darauf der rohrformige Mantel radial nach innen verformt wird. Durch die Verwendung von zwei Deckeln können die Strömungswege in der Wärmetauschereinrichtung vereinfacht werden. Nach der Montage der Wärmetauscherwendel und des Kältemittelsammelbehälters mit den beiden Deckeln wird dann der rohrformige Mantel über mindestens einen der beiden Deckel geschoben und radial nach innen verformt. Dadurch kann der Mantel obwohl er über mindestens einen der beiden Deckel passen muss, dennoch einen funktionellen kleineren Durchmesser aufweisen, nachdem er radial nach innen verformt wurde. Somit kann erfindungsgemäß die Montage der Wärmetauschereinrichtung verbessert werden ohne die Funktion der Wärmetauschereinrichtung zu beeinträchtigen.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der rohrformige Mantel derart radial nach innen verformt wird, dass er an der Wärmetauscherwendel anliegt. Dadurch dass der rohrformige Mantel an der Wärmetauscherwendel anliegt, bildet sich einen schraubenförmige Dichtfläche aus, welche einen, insbesondere schraubenförmigen, Fluidkanal zwischen dem Kältemittelsammelbehälter und dem rohrförmigen Mantel begrenzt. Der schraubenförmige Fluidkanal verlängert dabei die Verweilzeit in der Wärmetauschereinrichtung und verbessert dadurch den Wärmeaustausch. Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der rohrförmige Mantel hydraulisch oder pneumatisch radial nach innen verformt wird. Besonders ein hydraulischer oder pneumatischer Verformungsprozess bewirkt einen gleichmäßigen Krafteintrag auf den Rohrförmigen Mantel und damit einen gleichmäßigen Verformungsprozess. Ein solcher Verformungsprozess kann flexibel an unterschiedlichen Bauteilen angewandt werden, wodurch Werkzeug kosten reduziert werden können.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der rohrförmige Mantel mittels eines Formwerkzeuges radial nach innen verformt wird. Durch die Verwendung eines Formwerkzeuges zur Verformung des rohrförmigen Mantels kann die Verformung genau gesteuert werden. Insbesondere kann auf diese Weise besser sichergestellt werden, dass der rohrförmige Mantel an der Wärmetauscherwendel anliegt, ohne diese zu beschädigen.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der rohrförmige Mantel im Bereich der Wärmetauscherwendel stärker radial nach innen verformt wird als im Bereich der Deckel. Auf diese Weise können die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung besonders günstig ausgenutzt werden.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der rohrförmige Mantel im Bereich der Wärmetauscherwendel stärker radial nach innen verformt wird als im Bereich des mindestens einen Deckels. Auf diese Weise können die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung besonders günstig ausgenutzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass vor dem Aufschieben des rohrförmigen Mantels der Kältemittelsammelbehälter mit den beiden Deckeln verbunden wird. Dadurch können die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei der Verbindung des Kältemittelsammelbehälters mit den beiden Deckeln genutzt werden. Eine günstige Alternative sieht vor, dass vor dem Verformen des rohrformigen Mantels dieser zumindest dicht mit dem mindestens einen Deckel verbunden wird. Auf diese Weise können der Deckel und der rohrförmige Mantel ein fluiddichtes Gehäuse bilden. Ferner kann jegliche Art der Verbindung zwischen dem Deckel und dem rohrformigen Mantel verwendet werden.
Eine andere günstige Alternative sieht vor, dass vor dem Verformen des rohrformigen Mantels dieser zumindest dicht mit beiden Deckeln verbunden wird. Auf diese Weise können die beiden Deckel und der rohrförmige Mantel ein fluiddichtes Gehäuse bilden. Ferner kann jegliche Art der Verbindung zwischen den beiden Deckeln und dem rohrformigen Mantel verwendet werden.
Eine vorteilhafte Alternative sieht vor, dass der rohrförmige Mantel durch das Verformen des rohrformigen Mantels zumindest dicht mit dem mindestens einen Deckel verbunden wird. Dadurch bilden der rohrförmige Mantel und der mindestens ein Deckel ein fluiddichtes Gehäuse, ohne weitere Verbindungsmittel vorsehen zu müssen.
Eine weitere günstige Alternative sieht vor, dass der rohrförmige Mantel durch das Verformen des rohrformigen Mantels zumindest dicht mit beiden Deckeln verbunden wird. Dadurch bilden der rohrförmige Mantel und die beiden Deckel ein fluiddichtes Gehäuse, ohne weitere Verbindungsmittel vorsehen zu müssen.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Wärmetauschereinrichtung einer Kälteanlage mit einem Gehäuse, welches mindestens einen Deckel und einen rohrformigen Mantel aufweist, mit einer Wärmetauscherwendel und mit einem Kältemittelsammelbehälter gelöst, wobei der rohrförmige Mantel mit dem mindestens einen Deckel verbunden ist, und wobei der rohrförmige Mantel in einem Be- reich zwischen zwei Enden des rohrförmigen Mantels zumindest einseitig verjüngt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Wärmetauschereinrichtung gemäß dem vorstehenden Verfahren montiert wird, so dass sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens ebenfalls auf die Wärmetauschereinrichtung erstrecken.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter "in einem Bereich verjüngt sein" verstanden, dass der Gegenstand in diesem Bereich einen kleineren Durchmesser, insbesondere Innendurchmesser, als in irgendeinem anderen Bereich des Gegenstandes aufweist.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass ein Innendurchmesser des rohrförmigen Mantels in einem Bereich zwischen zwei axialen Enden des rohrförmigen Mantels kleiner ist als ein Innendurchmesser des rohrförmigen Mantels an zumindest einem der beiden axialen Enden des rohrförmigen Mantels. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Wärmetauschereinrichtung gemäß dem vorstehenden Verfahren montiert wird, so dass sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens ebenfalls auf die Wärmetauschereinrichtung erstrecken.
Ferner ist es günstig, wenn das Gehäuse der Wärmetauschereinrichtung zwei Deckel aufweist, wenn der rohrförmige Mantel mit den beiden Deckeln verbunden ist, und wenn der rohförmige Mantel in einem Bereich zwischen den beiden Deckeln zumindest einseitig verjüngt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass eine Wärmetauschereinrichtung mit zwei Deckeln gemäß dem vorstehenden Verfahren montiert wird, so dass sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens ebenfalls auf die Wärmetauschereinrichtung erstrecken. Ferner ermöglicht die obengenannte Ausgestaltung der Wärmetauschereinrichtung eine nahezu beliebige Art der Verbindung zwischen dem rohrformigen Mantel und der beiden Deckel, da die Verbindungsstelle gut zugänglich ist.
Eine weitere vorteilhafte Variante sieht vor, dass der Innendurchmesser des rohrformigen Mantels in einem Bereich zwischen zwei axialen Enden des rohrformigen Mantels kleiner ist als der Innendurchmesser des rohrformigen Mantels an beiden axialen Enden des rohrformigen Mantels. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass eine Wärmetauschereinrichtung mit zwei Deckeln gemäß dem vorstehenden Verfahren montiert wird, so dass sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens ebenfalls auf die Wärmetauschereinrichtung erstrecken.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass der rohrförmige Mantel mit zumindest einem der beiden Deckel oder mit dem mindestens einem Deckel ausschließlich mit einer Innenseite des rohrformigen Mantels in Kontakt steht. Auf diese Weise kann zum einen der entsprechende Deckel einfacher ausgestaltet sein. Zum anderen kann die Außenseite des rohrformigen Mantels unabhängig von Einschränkungen durch die Verbindbarkeit mit dem Deckel ausgeführt werden. Somit können Kosten gespart werden.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass durch die Wärmetauscherwendeln ein Kältemittel oder ein Wärmetauscherfluid, insbesondere unter hohem Druck, geleitet wird, und dass die Wärmetauscherwendel zumindest abschnittsweise schraubenförmig den Kältemittelsammelbehälter umgibt. Dadurch wird eine zweite Fluidpassage, welche von der Fluidpassage innerhalb der Wärmetauscherwendel unterschiedlich ist, gebildet. Insbesondere wird diese Fluidpassage zwischen dem Kältemittelsammelbehälter und dem rohrformigen Mantel gebildet. Aufgrund des schraubenförmigen Verlaufs der Wärmetauscherwendel weist diese Fluidpassage ebenfalls einen schraubenförmigen Verlauf auf. So dass die Wärmetauscherwendel und diese Fluidpassage innerhalb der Wärmeübertragereinheit eine verhältnismäßig lange Strecke aneinander geführt sind. Dadurch kann Wärme zwischen dem Fluid, welches in der Wärmetauscherwendel fließt und Fluid, das in der Fluidpassage fließt, besonders gut ausgetauscht werden.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass der mindestens eine Deckel oder beide Deckel einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein Innendurchmesser des rohrförmigen Mantels in einem Bereich zwischen axialen Enden des rohförmigen Mantels. Dadurch weisen die beiden Deckel eine große Querschnittsfläche auf, die genutzt werden kann, um Kältemittelein- und -auslässe und/oder Befestigungsmittel anzubringen.
Eine besonders vorteilhafte Alternative sieht vor, dass zumindest einer der beiden Deckel einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des rohrförmigen Mantels vor dem Verformen desselben. Dadurch kann der rohrformige Mantel über diesen Deckel geschoben werden, so dass es ermöglicht ist, zunächst die Wärmetauscherwendel, den Kältemittelsammelbehälter und die beiden Deckel miteinander zu verbinden und danach den rohrförmigen Mantel aufzuschieben und mit den restlichen Komponenten zu verbinden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wärmetauschereinrichtung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren montiert wurde, Die Vorteile des Verfahrens übertragen sich somit auf die Wärmetauschereinrichtung, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Kälteanlage,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine Wärmetauschereinrichtung während der Montage und noch bevor ein rohrförmiger Mantel aufgeschoben ist,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Wärmetauschereinrichtung aus Fig. 2, mit aufgeschobenem rohrförmigem Mantel,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Wärmetauschereinrichtung aus Fig. 3 nach einem Verformen des rohrförmigen Mantels, Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Wärmetauschereinrichtung mit Pfeilen zur Kennzeichnung der Kältemittelströmung,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauscherwendel
Fig. 7 eine Darstellung zweier möglicher Querschnitte eines Rohres der
Wärmetauscherwendel und
Fig. 8 eine Darstellung zwei weiterer möglicher Querschnitte eines Rohres der Wärmetauscherwendel.
Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Kälteanlage 10 umfasst einen Kompressor 12, einen Gaskühler 14, eine Wärmetauschereinrichtung 16, eine Drossel bzw. ein Expansionsventil 18 und einen Verdampfer 20. Die Kälteanlage 10 arbeitet dabei auf dem bekannten Prinzip des Kältekreislaufes. Ein Kältemittel 22 durchläuft einen Kreislauf 28, welcher durch den Kompressor 12 angetrieben wird. Zunächst wird das Kältemittel 22 im Kompressor 12 komprimiert, wodurch sich die Temperatur des Kältemittels 22 erhöht. Vom Kompressor 12 wird das Kältemittel 22 in den Gaskühler 14 geleitet, wo es aufgrund der durch die Komprimierung erhöhten Temperatur Wärme an die Umgebung abgeben kann. Von dem Gaskühler 14 aus wird das Kältemittel 22, über einen innerer Wärmeübertrager 30, zu der/dem Drossel/Expansionsventil 18 geleitet, welches den Fluss des Kältemittels 22 drosselt bzw. regelt und einen Niedrigdruckbereich 24 von einem Hochdruckbereich 26 trennt. Nach der/dem Drossel/Expansionsventil 18 strömt das Kältemittel 22 in den Verdampfer 20, in welchem es expandiert und sich dabei abkühlt. Dadurch, dass das Kältemittel 22 in dem Hochdruckbereich 26 Wärme an die Umgebung abgeben kann, ist die Temperatur des Kältemittels 22 im Verdampfer 20 niedriger als sie beim Eintritt des Kältemittels 22 in den Kompressor 12 war. Der Verdampfer 20 weist einen zweiten Strömungspfad für ein zu kühlendes Me- dium, wie beispielsweise Luft, auf, so dass die Kälteanlage 10 Wärme von dem zu kühlenden Medium aufnehmen kann. Stromab des Verdampfers 20 ist ein Kältemittelsammelbehälter 32 angeordnet, von welchem aus das Kältemittel 22 über den inneren Wärmeübertrager 30 zu dem Kompressor 12 geleitet wird. Die Kälteanlage 10 wird beispielsweise in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet.
Aufgrund seiner, verglichen mit anderen Kältemitteln, geringeren Treibhausaktivität wird als Kältemittel 22 CO2 (R744) verwendet. Insbesondere bei Verwendung von CO2 als Kältemittel 22 ist die Verwendung des inneren Wärmeübertragers 30 günstig, für den Wirkungsgrad der Kälteanlage 10. Über den inneren Wärmeübertrager 30 wird Wärme von dem Kältemittel 22 in dem Hochdruckbereich 26, insbesondere stromab des Gaskühlers 14, auf das Kältemittel 22 in dem Niedrigdruckbereich 24, insbesondere stromab der/dem Drossel/Expansionsventil 18 übertragen. Dadurch kann die Temperatur des Kältemittels 22 an der/dem Drossel/Expansionsventil 18 noch weiter reduziert werden, so dass sich der Wirkungsgrad der Kälteanlage 10 verbessert.
Dazu weist die Kälteanlage 10 die erfindungsgemäße Wärmetauschereinrichtung 16 auf, welche den inneren Wärmeübertrager 30 und den Kältemittelsammelbehälter 32 umfasst. Beide sind in einem Gehäuse 34 angeordnet, welches mindestens einen, beispielsweise zwei, Deckel 36 und einen rohrförmigen Mantel 38 aufweist. Innerhalb des Gehäuses 34 verlaufen zwei Fluidkanäle. Ein erster Flu- idkanal 40 ist durch den inneren Wärmeübertrager 30, insbesondere durch eine Wärmetauscherwendel 42 des inneren Wärmeübertrager 30 gebildet. Ein zweiter Fluidkanal 44 erstreckt sich innerhalb des Gehäuses 34 und verläuft dabei durch den Kältemittelsammelbehälter 32 und durch einen Bereich zwischen dem Kältemittelsammelbehälter 32 und dem rohrförmigen Mantel 38. In diesem Bereich verläuft auch die Wärmetauscherwendel 42 des inneren Wärmetauschers 30 (vgl. Fig. 4, 5). Die beiden Fluidkanäle 40, 44 sind derart beschaltet, dass im Bereich zwischen dem Kältemittelsammelbehälter 32 und dem rohrförmigen Mantel 38 die beiden Fluidkanäle 40, 44 im Gegenstrom durchlaufen werden, und so besonders effektiv die Wärme von dem einen Fluidkanal zu dem anderem Fluidkanal übertragen werden kann.
Beispielsweise wird der erste Fluidkanal 40 und damit die Wärmetauscherwendel 42 von Kältemittel 22 von dem Hochdruckbereich 26 vom Gaskühler 14 kommend durchströmt, während der zweite Fluidkanal 44 von Kältemittel 22 von dem Niedrigdruckbereich 24 von dem Verdampfer 20 oder dem Kältemittelsammelbehälter 32 kommend, durchströmt wird. So kann die Wärme des Kältemittels 22 aus dem Hochdruckbereich 26 an das Kältemittel 22 auf der Niederdruckseite abgeben.
Die Wärmetauscherwendel 42 verläuft zumindest abschnittsweise schraubenförmig durch das Gehäuse 34 der Wärmetauschereinrichtung 16. Insbesondere verläuft die Wärmetauscherwendel 42 in einem zylindermantelförmigen Bereich zwischen dem Kältemittelsammelbehälter 32 und dem rohrförmigen Mantel 38 schraubenförmig. Vorzugsweise liegt die Wärmetauscherwendel 42 an dem rohrförmigen Mantel 38 an, so dass eine schraubenförmige Dichtfläche zwischen der Wärmetauscherwendel 42 und dem rohrförmigen Mantel 38 entsteht.
Die Wärmetauscherwendel 42 umgibt dadurch den Kältemittelsammelbehälter 32. Dabei kann die Wärmetauscherwendel 42 ebenfalls an dem Kältemittelsammelbehälter 32 anliegen, so dass sich der zweite Fluidkanal 44 schraubenförmig zwischen dem Kältemittelsammelbehälter 32 und dem rohrförmigen Mantel 38 erstreckt und somit eine große Länge aufweist und das Kältemittel 22 verhältnismäßig viel Zeit hat, um Wärme von der Wärmetauscherwendel 42 aufzunehmen. Alternativ kann ein Abstand zwischen der Wärmetauscherwendel 42 und dem Käl- temittelsammelbehälter 32 bestehen. Dadurch wird der zweite Fluidkanal 44 in dem Bereich zwischen dem Kältemittelsammelbehälter 32 und dem rohrförmigen Mantel 38 nicht schraubenförmig ausgebildet, jedoch erzeugt die Wärmetauscherwendel 42 eine die gerippte oder gewellte Oberfläche, so dass das Fluid 22 wenn es durch den zweiten Fluidkanal 44 strömt verwirbelt wird und dadurch effektive Wärme von der Wärmetauscherwendel 42 aufnehmen kann. Diese zweite Variante weist einen geringeren Strömungswiderstand auf als die erste Variante. Allerdings ist die thermische Kopplung zwischen dem zweiten Fluidkanal 44 und dem ersten Fluidkanal 40 entsprechend geringer. Es bietet sich die Möglichkeit Wärmekopplung und Strömungswiderstand an den jeweiligen Anforderungen optimal anzupassen.
Die Wärmetauscherwendel 42 ist mit Kältemittelanschlüssen in den Deckeln 36 verbunden. So dass das Kältemittel 22 durch die Kältemittelanschlüsse in den Deckeln 36 durch die Wärmetauscherwendel 42 geleitet werden kann.
Die Wärmetauscherwendel 42 kann, wie beispielsweise in Fig. 6, 7 und 8 dargestellt, verschiedene Querschnitte aufweisen, insbesondere kann die Wärmetauscherwendel 42 kreisförmige, ovale oder elliptische Querschnitte aufweisen. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Wärmetauscherwendel 42 auch ein relativ flaches Profil mit mehreren kleineren einzelnen Kanälen 50 innerhalb der Wärmetauscherwendel 42 aufweisen.
Der Kältemittelsammelbehälter 32 dient dazu gasförmiges oder flüssiges Kältemittel 22 aus der Kältemittelgasströmung abzufangen und zu sammeln und somit eine Art Kältereservoir zu bilden. Dazu weist der Kältemittelsammelbehälter 32 einen zylinderförmigen Grundkörper auf, durch welchen in etwa axial das Kältemittel 22 von dem Verdampfer 20 kommend eingeleitet wird. Auf derselben Seite befindet sich eine weitere Öffnung durch welche das gasförmige Kältemittel 22 wie- der aus dem Kältemittelsammelbehälter 32 ausströmen kann. Dadurch muss das Kältemittel 22 nach dem Einströmen in den Kältemittelsammelbehälter 32 einen Bogen durchlaufen, durch welchen flüssige oder feste Teile des Kältemittels 22 abgeschieden werden.
Entsprechend ist der Kältemittelsammelbehälter 32 mit mindestens einem der Deckel 36 verbunden, so dass Kältemittel 22 durch einen Kältemitteleinlass in dem Kältemittelsammelbehälter 32 einströmen kann.
Die Montage des Kältemittelsammelbehälters 32 und der Wärmetauscherwendel 42 an die Deckel 36 wäre erschwert, wenn der rohrförmige Mantel 38 bereits mit einem der Deckel 36 verbunden wäre. Aus diesem Grund ist der rohrförmige Mantel 38 derart ausgebildet, dass er als letztes Teil der Wärmetauschereinrichtung 16 montiert werden kann.
Dadurch können die Verbindung zwischen den Deckeln 36 und Kältemittelsammelbehälter 32 und die Verbindung zwischen den Deckeln 36 und der Wärmetauscherwendel 42 sehr einfach ausgeführt werden, so dass auch günstige und/oder anderweitig besonders vorteilhafte Verbindungsmöglichkeiten angewandt werden können. Insbesondere besteht keine Einschränkung bezüglich des Verbindungstyps zwischen den Deckeln 36 mit der Wärmetauscherwendel 42 und mit dem Kältemittelsammelbehälter 32.
Der rohrförmige Mantel 38 weist zunächst einen Innendurchmesser 46 auf, welcher größer ist als ein Außendurchmesser 48 der Deckel 36 (vgl. Fig. 3). Dadurch kann der rohrförmige Mantel 36 über die beiden Deckel 36 geschoben werden. Es ist dabei ausreichend, wenn der rohrförmige Mantel 38 lediglich über einen der beiden Deckel 36 schiebbar ist. Folglich kann einer der beiden Deckel 36 einen Außendurchmesser 48 aufweisen der größer ist als der Innendurchmesser 46 des rohrförmigen Mantels 38.
Alternativ oder ergänzend hierzu ist einer Ausgestaltung der Wärmetauschereinrichtung 16 mit nur einem Deckel, der alle nötigen Kältemittelanschlüsse aufweist, und einem rohrförmigen Mantel 38, der an einer Seite geschlossen ist. Dabei ist es ausreichend, wenn der Innendurchmesser 46 des rohrförmigen Mantels 38 größer ist als ein Außendurchmesser der Wärmetauscherwendel 42, so dass der rohförmige Mantel 38 über die Wärmetauscherwendel 42 und auf den Deckel 36 geschoben werden kann.
Da der rohrförmige Mantel 38 mit der Wärmetauscherwendel 42 in Kontakt stehen soll wird der rohrförmige Mantel 38 nach dem Aufschieben auf die Wärmetauschereinrichtung 16 radial nach innen verformt (vgl. Fig. 4). Durch diesen radialen Verformungsprozess kann der rohrförmige Mantel 38 auch fluiddicht mit den Deckeln 36 verbunden werden. Alternativ kann der rohrförmige Mantel 38 auch vor dem radialen Verformungsvorgang mit den Deckeln 36 verbunden werden.
Die radiale Verformung des rohrförmigen Mantels 38 kann beispielsweise durch hydraulischen oder pneumatischen Druck erzielt werden, welcher von außen an den rohrförmigen Mantel 38 angelegt wird. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die radiale Verformung des rohrförmigen Mantels 38 durch ein Formwerkzeug erfolgen.
Durch diese Reihenfolge der Montage wird die Verbindung der Deckel 36 mit der Wärmetauscherwendel 42 und dem Kältemittelsammelbehälter 32 nicht durch den rohrförmigen Mantel 38 gestört und die Montage der Wärmetauschereinrichtung 16 erheblich erleichtert. Nach dem radialen Verformen des rohrförmigen Mantels 38 ist der Innendurchmesser 46 des rohrförmigen Mantels 38 in einem Bereich 45 zwischen zwei axialen Enden 47 des rohrförmigen Mantels 38 reduziert. Dadurch kann der rohrför- mige Mantel 38 an der Wärmetauscherwendel 42 anliegen. Der Durchmesser 48 des mindestens einen Deckels 36 ist größer als der Durchmesser der Wärmetauscherwendel 42. Folglich ist Innendurchmesser 46 des rohrförmigen Mantels 38 an den axialen Enden 47 größer als in dem Bereich 45 zwischen den axialen Enden 47.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung (16) einer Kälteanlage (10), wobei die Wärmetauschereinrichtung (16) folgende Komponenten um- fasst; ein Gehäuse (34) mit mindestens einem Deckel (36) und einem rohrförmi- gen Mantel (38), eine Wärmetauscherwendel (42) und einen Kältemittelsammelbehälter (32),
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wärmetauscherwendel (42) über den Kältemittelsammelbehälter (32) geschoben und fluidisch mit dem mindestens einen Deckel (36) verbunden wird,
- der rohrförmige Mantel (38) über die Wärmetauscherwendel (42) geschoben wird und
- der rohrförmige Mantel (38) radial nach innen verformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Gehäuse (34) der Wärmetauschereinrichtung (16) zwei Deckel (36) aufweist,
- die Wärmetauscherwendel (42) über den Kältemittelsammelbehälter (32) geschoben und fluidisch mit den beiden Deckeln (36) verbunden wird,
- der rohrförmige Mantel (38) über zumindest einen der beiden Deckel (36) und die Wärmetauscherwendel (42) geschoben wird, und darauf
- der rohrförmige Mantel (38) radial nach innen verformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der rohrförmige Mantel (38) derart radial nach innen verfornnt wird, dass er an der Wärmetauscherwendel (42) anliegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der rohrförmige Mantel (38) hydraulisch, pneumatisch oder mittels eines Formwerkzeuges radial nach innen verformt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der rohrförmige Mantel (38) im Bereich der Wärmetauscherwendel (42) stärker radial nach innen verformt wird als im Bereich des mindestens einen Deckels oder der Deckel (36).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der rohrförmige Mantels (38) vor dem Verformen zumindest dicht mit beiden Deckeln (36) oder dem mindestens einen Deckel (36) verbunden wird, oder
- der rohrförmige Mantel (38) beim Verformen zumindest dicht mit beiden Deckeln (36) oder dem mindestens einen Deckel (36) verbunden wird.
7. Wärmetauschereinrichtung einer Kälteanlage (10) mit einem Gehäuse (34) mit mindestens einem Deckel (36) und einem rohrförmigen Mantel (38), einer Wärmetauscherwendel (42) und mit einem Kältemittelsammelbehälter (32), dadurch gekennzeichnet,
- dass der rohrförmige Mantel (38) mit dem mindesten einen Deckel (36) verbunden ist, - dass der rohrförmige Mantel (38) in einem Bereich zwischen zwei Enden des rohrformigen Mantels (38) zumindest einseitig verjüngt ist.
8. Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Innendurchmesser (46) des rohrformigen Mantels (38) in einem Bereich (45) zwischen zwei axialen Enden (47) des rohrformigen Mantels (38) kleiner ist als ein Innendurchmesser (46) des rohrformigen Mantels (38) an zumindest einem der beiden axialen Enden (47) des rohrformigen Mantels (38).
9. Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Gehäuse (34) der Wärmetauschereinrichtung (16) zwei Deckel (36) aufweist,
- dass der rohrförmige Mantel (38) mit den beiden Deckeln (36) verbunden ist, und
- dass der rohförmige Mantel (36) in einem Bereich zwischen den beiden Deckeln (36) zumindest einseitig verjüngt ist.
10. Wärmetauschereinrichtung nach 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innendurchmesser (46) des rohrformigen Mantels (38) in einem Bereich (45) zwischen zwei axialen Enden (47) des rohrformigen Mantels (38) kleiner ist als der Innendurchmesser (46) des rohrformigen Mantels (38) an beiden axialen Enden (47) des rohrformigen Mantels (38).
1 1 . Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Mantel (38) mit dem mindestens einen oder zumindest einem der beiden Deckeln (36) ausschließlich mit einer Innenseite des rohrformigen Mantels (38) in Kontakt steht.
12. Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
- dass in der Wärmetauscherwendel (42) ein Kältemittel (22) oder ein Wärme- tauscherfluid, insbesondere unter hohem Druck, strömt,
- dass die Wärmetauscherwendel (42) zumindest abschnittsweise schraubenförmig den Kältemittelsammelbehälter (32) umgibt.
13. Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Deckel (36) oder beide Deckel (36) einen Außendurchmesser (48) aufweisen, der größer ist als einen Innendurchmesser (46) des rohrformigen Mantels (38) in einem Bereich (45) zwischen den axialen Enden (47) des rohrformigen Mantels (38).
14. Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, welche nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6. montiert wurde.
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