WO2000055561A1 - Sammelrohr für einen wärmeübertrager und herstellungsverfahren hierfür - Google Patents

Sammelrohr für einen wärmeübertrager und herstellungsverfahren hierfür Download PDF

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WO2000055561A1 PCT/EP2000/001681 EP0001681W WO0055561A1 WO 2000055561 A1 WO2000055561 A1 WO 2000055561A1 EP 0001681 W EP0001681 W EP 0001681W WO 0055561 A1 WO0055561 A1 WO 0055561A1
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Karl-Heinz Staffa
Hans-Joachim Krauss
Hagen Mittelstrass
Christoph Walter
Bernd Dienhart
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Behr Gmbh & Co.
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    • Y10T29/49389—Header or manifold making

Definitions

  • the invention relates to a header pipe for a heat exchanger with one or more slots made by internal die-free punching or internal high pressure forming for inserting a respective flat tube, and to a method for producing such a header pipe.
  • An important area of application is heat exchangers in the form of evaporators and condensers or gas coolers of motor vehicle air conditioning systems.
  • EP 0 198 581 B1 and US 5,052,480 disclose manifolds with a number of transverse slots each, into which flat tube ends of a heat exchanger block constructed from parallel flat tubes are inserted. Due to the transverse position of the slots, the manifold diameter must be kept larger than the slot length.
  • the manifolds have a tube wall thickness that is many times smaller than their diameter.
  • the collecting pipes of EP 0 198 581 B1 have indentations in the collecting pipe in the areas of the slots which form inwardly curved passages, the outside pipe diameter being outside the slot area is approximately one and a half times larger than in the slot area.
  • transverse slots in the form of inward-curved passages are introduced into a manifold by punching by means of an inner die, for which purpose an inner die is inserted into the manifold and the slots from the outside into the by means of a suitable stamp Manifold wall are punched.
  • transverse slots it is known to provide collecting tubes with slots running parallel or at an acute angle to the tube longitudinal axis, into which twisted flat tube ends are inserted, see, for example, the patent US Pat. No. 3,416,600 and the published patent applications EP 0 845 648 A2 and DE 197 29 497 AI.
  • the invention has the technical problem of providing a collecting tube of the type mentioned at the outset which can be produced with relatively little effort and which is also particularly suitable for applications with high pressure loads, such as
  • the invention solves this problem by providing a manifold with the features of claim 1 and a method for manufacturing manifolds with the features of claims 4 or 5.
  • the ratio of the outside pipe radius to the pipe wall thickness has a value of less than five, that is, based on its outside pipe radius, the collecting pipe has a comparatively high pipe wall thickness, which makes it suitable for applications with high pressure loads, such as are present in automotive air conditioning systems that work with the refrigerant C0 2 .
  • Pipe wall thicknesses between 1.8mm and 2.5mm can be provided.
  • the header tube with this high tube wall thickness can be provided with relatively little effort by punching without internal dies or internal high pressure forming with elongated slots, inserted into the associated flat tube ends of a heat exchanger and soldered tightly or otherwise fixed gas-tight.
  • a material with a hardness between 35 H v and 80 H v is selected for the header pipe.
  • the slots of inwardly curved passages are formed in such a way that the ratio of the tube outer diameter outside the slot area to that in the slot area is between 1.02 and 1.5.
  • one or more slots are made in the manifold by internal die-less punching or hydroforming, which are oriented parallel or at an acute angle to the longitudinal axis of the manifold.
  • a manifold manufactured in this way is particularly suitable for heat exchangers in which flat tubes with twisted ends are used, which are oriented at an appropriate angle to the longitudinal axis of the manifold due to the twisting.
  • a flat piece which can be solder-plated if necessary, is first bent to a blank to form the manifold, the remaining longitudinal gap then being soldered or welded tightly.
  • the slots required for inserting heat exchanger flat tubes are either pre-ground into the flat piece or only into the blank bent out of the flat piece by internal die-free punching or broken in after the soldering or welding of the longitudinal gap.
  • a solder-plated flat piece is used according to claim 6, so that a corresponding solder-plated manifold is then available, which facilitates sealing the longitudinal gap and / or flat tube ends inserted into the slots.
  • the longitudinal gap is soldered in a joint soldering process in which the other components of the heat exchanger are soldered at the same time, so that overall only one complete soldering process is required for the production of the heat exchanger.
  • punctual heat treatment and / or mechanical weakening is provided at the locations of the manifold at which the slots are to be made, which facilitates the insertion of the slots without an internal matrix.
  • 1 is a schematic, partial side view of a collecting pipe min slots made parallel to the pipe longitudinal axis
  • FIG. 3 is a fragmentary plan view of a flat piece that can be used to produce the manifold of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a side view of the header pipe blank formed by bending the flat piece from FIG. 3,
  • Fig. 5 is a partial side view of a manifold with two slots and adjacent to each other in the circumferential direction
  • Fig. 6 is a cross-sectional view of a manifold with two separate longitudinal collecting channels.
  • the collector tube 1 shown in sections in FIGS. 1 and 2 is circumferential, i.e. on its tubular casing, provided with a series of slits 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f which follow one another in the direction of the longitudinal tube axis and which are of an elongated shape adapted to the cross-sectional shape of flat tube ends to be inserted. They run with their longitudinal extension parallel to the pipe longitudinal axis or pipe jacket line 2 and follow one another with the formation of corresponding web areas 4a, 4b, 4c, 4d, 4e with the same, slight spacing. It is understood that depending on the need, i.e. depending on the sequence of the flat tube ends to be inserted in a heat exchanger flat tube block configuration used, any other sequence of slots is possible, e.g. a sequence of further spaced pairs of slots, each consisting of two closely adjacent slots.
  • the slots 3a to 3f can be introduced by a punching process, in which the collecting tube 1 is surrounded by a two-part outer die, the lower die half of which supports the collecting tube 1 and the upper die half of which has a corresponding number of spaced slots, through which the corresponding punch punches plunge and thereby Slots 3a to 3f "tear" into the collecting tube 1 as inward-facing passages.
  • the slots can be introduced partially by means of suitable punches, with the outer tube being only partially guided on the outer circumference become. As can be seen more clearly from FIG.
  • the collecting tube 1 has, through the inwardly bent through slots 3a to 3f, a tube outer diameter D x in the respective slot region which is smaller than the tube outer diameter D outside the slot regions, ie at the level of the webs 4a, 4b , 4c, is.
  • outer diameter is to be understood in the present context in a broad sense in that it generally denotes the transverse extent, even in the case of non-circular cross-sectional shapes. It can be seen that the "tearing" or punching of the slots 3a to 3f should preferably take place in such a way that the ratio of the tube outer diameter D outside the slot regions to the tube outer diameter ⁇ 1 in the slot regions is between approximately 1.02 and approximately 1.5.
  • the introduction of the slots 3a to 3f can be influenced or facilitated by the fact that the collecting tube 1 is previously heat-treated at the points in question or that the tube wall is mechanically weakened at these points.
  • the slots can also be made by internal high-pressure stamping.
  • the collecting tube 1 has a relatively large wall thickness s in relation to its diameter D, so that it is also suitable for applications with high pressure loads.
  • the manifold 1 is therefore particularly suitable for heat exchangers, such as evaporators and gas coolers, of C0 2 air conditioning systems, which are increasingly intended for use in motor vehicles.
  • the tube wall thickness s is typically greater than 1.0 mm and is preferably in the range between approximately 1.3 mm and 2.5 mm. Based on the pipe outer diameter D or the pipe radius D / 2, it proves to be advantageous if the ratio D / 2s of pipe radius D / 2 to pipe wall thickness s is kept less than five and is preferably between about two and about five.
  • the choice of a material for the manifold with a material hardness between about 35H V and about 80 ⁇ L has proven to be favorable, in particular for use in a heat exchanger of a C0 2 air conditioning system.
  • Associated flat tube ends in particular flat tube ends twisted by 90 °, can be inserted into the slots 3a to 3f and connected gas-tight.
  • the slots 3a to 3f can be provided with suitable pipe insertion bevels, which facilitates the achievement of a gas-tight connection by a subsequent sealing soldering process.
  • the collecting tube can be solder-clad, or suitable shaped solder parts are used.
  • the previous plating of the header pipe can be carried out by a common plating method, or also by a CD process or by galvanizing.
  • the slots made in the collecting tube can also be made in the collecting tube without an inward pull-through area and without an inclined entry.
  • a more or less pronounced, continuous deformation is formed parallel to the pipe extension, which due to its trough shape when sealing the flat pipe ends inserted into the slots 3a to 3f, the solder in the area to be soldered holds.
  • the soldering of the flat tube ends used can be carried out in a single soldering process in which the entire structure, for example a tube / fin block structure, of the associated heat exchanger is soldered together.
  • This manufacturing method can be used to manufacture flat tube condensers or gas coolers as well as evaporators of various types, for example those with a block of straight or serpentine bent flat tubes. Suitable manifolds of the type in question are then arranged on the side of the block for distributing the refrigerant of the air conditioning system to the flat tubes and for collecting the same from the flat tubes.
  • the manifold 1 can be manufactured as an initially unplated manifold blank by pulling and subsequent optional plating. Another manufacturing method is illustrated in FIGS. 3 and 4. With this type of production the flat tube 1 is made of a flat material 5, which can already be solder-plated if desired. The flat piece 5, as illustrated by bending arrows B in FIG. 3, is bent parallel to its longitudinal axis 5a to form a round tube blank, as shown in FIG. 4. As can further be seen from FIG. 4, the two former flat longitudinal sides 7a, 7b lie opposite one another in the round tube blank .6, forming a narrow longitudinal gap 8. The longitudinal gap 8 is then closed gas-tight in a subsequent manufacturing step by welding or soldering.
  • the sealing of the longitudinal gap 8 is carried out with flux in a separate soldering process or in a common operation together with the sealing soldering of flat tube ends, which are inserted into slots of the blank 6, which acts as a collecting tube in the finished state.
  • a single complete soldering process can be provided, in which the soldered connections as well as all other soldered connections of the components required for the construction of a corresponding heat exchanger are produced.
  • the push-through slots for the flat tube ends can already be inserted into the flat piece 5 or only into the round tube blank 6 before or after the gas-tight closing of the longitudinal gap 8.
  • the row of slots, as shown in FIG. 1, is preferably located diametrically opposite the longitudinal gap 8.
  • the elongated slots required for inserting flat tube ends can also be introduced in a different manner, for example as eccentric slots that are laterally offset from the longitudinal center plane or surface line of the collecting tube are incorporated, or as inclined slits which are inclined at an angle of more than 0 ° and less than 90 ° to telline Rohrman ⁇ or longitudinal center plane of the collection tube, a ⁇ are accommodated.
  • eccentric slots that are laterally offset from the longitudinal center plane or surface line of the collecting tube are incorporated, or as inclined slits which are inclined at an angle of more than 0 ° and less than 90 ° to telline Rohrman ⁇ or longitudinal center plane of the collection tube, a ⁇ are accommodated.
  • the pipe ends in this way do not open transversely to the longitudinal direction of the pipe, but instead parallel or inclined to the collecting pipe, its inside diameter can are kept smaller than the flat tube width. This favors the pressure stability of the header pipe and allows a reduction in volume of the header pipe and thus the amount of refrigerant required
  • FIG. 5 Another variant is shown in FIG. 5.
  • two slots 11a, 11b which are adjacent in the circumferential direction are provided, which unite to form a corresponding double slot by touching one another along the tube jacket line 10 along the side.
  • Two closely spaced flat tube ends can be inserted gas-tight in this double slot.
  • a row of slots similar to that of FIG. 1 can be provided, in which the slots are not spaced apart from one another, but abut with their narrow sides.
  • header pipe cross sections are also possible depending on the application, e.g. a rectangular or square, a semicircular or an oval cross section.
  • the manifold according to the invention is not only a single-chamber pipe, i.e. with a single distribution or collection room, but also possible as a multi-chamber pipe.
  • 6 shows, as an example, a two-chamber tube 12 which contains two longitudinal channels 13a, 13b which are separate from one another. Two adjacent rows of slots 14, 15 are introduced into the two-chamber tube 12, each row of slots being designed according to that of FIG. 1 or one of the variants mentioned above and opening into one of the two longitudinal channels 13a, 13b.
  • a collecting pipe can be provided, the pipe interior of which is divided by one or more transverse dividing walls into a plurality of collecting rooms which follow one another in the longitudinal direction of the pipe, into each of which one or several flat tube ends open, which are tightly inserted in the associated header tube slots.

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Abstract

1. Sammelrohr für einen Wärmeübertrager und Herstellungsverfahren hierfür. 2.1. Die Erfindung bezieht sich auf ein Sammelrohr (1) für einen Wärmeübertrager, das einen oder mehrere umfangsseitige, durch innenmatrizenloses Stanzen oder Innenhochdruckumformen eingebrachte Schlitze (3d) zum Einfügen eines jeweiligen Flachrohres beinhaltet, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sammelrohres (1). 2.2. Erfindungsgemäss wird ein Sammelrohr (1) bereitgestellt, das ein Verhältnis von Rohraubenradius (D/2) zu Rohrwandstärke (s) kleiner als fünf aufweist. Die schlitze (3d) werden vorzugsweise parallel oder in einem spitzen Winkel zur Rohrlängsachse eingebracht. Das Sammelrohr (1) kann durch Biegen eines Flachmaterials und anschliessendes Dichtlöten oder Dichtschweiben des nach dem Biegen vorliegenden Längsspalts gefertigt werden. 2.3. Verwendung z.B. für Gaskühler und Verdampfer von CO2- Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen.

Description

Sammelrohr für einen Wärmeübertrager und Herstellungsverfahren hierfür
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sammelrohr für einen Wärmeübertrager mit einem oder mehreren, durch innenmatrizenlo- ses Stanzen oder Innenhochdruckumformen eingebrachten Schlitzen zum Einfügen eines jeweiligen Flachrohres sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sammelrohres. Ein wichtiges Anwendungsgebiet sind Wärmeübertrager in Form von Verdampfern und Kondensatoren bzw. Gaskühlern von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen .
Die Patentschriften EP 0 198 581 Bl und US 5.052.480 offenbaren Sammelrohre mit je einer Reihe von Querschlitzen, in welche Flachrohrenden eines aus parallel angeordneten Flachrohren aufgebauten Wärmeübertragerblocks eingefügt werden. Bedingt durch die Querlage der Schlitze muß der Sammelrohr- durchmesser größer als die Schlitzlänge gehalten werden. Die Sammelrohre besitzen eine im Verhältnis zu ihrem Durchmesser um ein Vielfaches kleinere Rohrwandstärke. Unter anderem bedingt durch diese geringe Rohrwandstärke kommt es bei den Sammelrohren der EP 0 198 581 Bl zu Einbuchtungen des Sammelrohres in den Bereichen der Schlitze, die nach innen gebogene Durchzüge bilden, wobei der Rohraußendurchmesser außerhalb des Schlitzbereichs um etwa das Eineinhalbfache größer ist als im Schlitzbereich.
Bei einem in der Offenlegungsschrift DE 43 34 203 AI beschriebenen Sammelrohr-Herstellungsverfahren werden Querschlitze in Form von nach innen gebogenen Durchzügen in ein Sammelrohr durch innenmatrizengestütztes Stanzen eingebracht, wozu eine Innenmatrize in das Sammelrohr eingeschoben wird und die Schlitze von außen mittels eines geeigneten Stempels in die Sammelrohrwand gestanzt werden.
Alternativ zu Querschlitzen ist es bekannt, Sammelrohre min parallel oder in einem spitzen Winkel zur Rohrlängsachse verlaufenden Schlitzen zu versehen, in welche tordierte Flachrohrenden eingesteckt werden, siehe beispielsweise die Patentschrift US 3.416.600 und die Offenlegungsschriften EP 0 845 648 A2 und DE 197 29 497 AI.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines mit relativ geringem Aufwand herstellbaren Sammel - rohres der eingangs genannten Art, das sich insbesondere auch für Einsatzfälle mit hoher Druckbelastung eignet, wie für
C02-Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, und eines vorteilhaf en Herstellungsverfahrens für ein solches Sammelrohr zugrunde .
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Sammelrohres mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eines Verfahrens zur Sammelrohrherstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 oder 5.
Beim Sammelrohr nach Anspruch 1 hat das Verhältnis von Rohraußenradius zu Rohrwandstärke einen Wert kleiner als fünf, d.h. bezogen auf seinen Rohraußenradius weist das Sammelrohr eine vergleichsweise hohe Rohrwandstärke auf, die es für Einsatzfälle mit hoher Druckbeletstung geeignet macht, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeug-Klimaanlagen vorliegen, die mit dem Kältemittel C02 arbeiten. Insbesondere können Rohrwandstärken zwischen 1,8mm und 2,5mm vorgesehen sein. Das Sammelrohr mit dieser hohen Rohrwandstärke läßt sich mit relativ geringem Aufwand durch innenmatrizenloses Stanzen oder Innenhochdruckumformen mit länglichen Schlitzen versehen, in die zugehörige Flachrohrenden eines Wärmeübertragers eingesteckt und dichtgelötet oder auf andere Weise gasdicht festgelegt werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird gemäß Anspruch 2 für das Sammelrohr ein Material mit einer Härte zwischen 35 Hv und 80 Hv gewählt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind gemäß Anspruch 3 die Schlitze von nach innen gebogenen Durchzügen derart gebildet, daß das Verhältnis von Rohraußendurchmesser außerhalb des Schlitzbereichs zu demjenigen im Schlitzbereich zwischen 1,02 und 1,5 liegt.
Beim Sammelrohrherstellungsverfahren nach Anspruch 4 werden durch innenmatrizenloses Stanzen oder Innenhochdruckumformen ein oder mehrere Schlitze in das Sammelrohr eingebracht, die parallel oder in einem spitzen Winkel zur Sammelrohrlängsach- se orientiert sind. Ein dergestalt hergestelltes Sammelrohr eignet sich besonders für Wärmeübertrager, bei denen Flachrohre mit tordierten Enden verwendet werden, die aufgrund der Tordierung in einem entsprechenden Winkel zur Sammelrohr- längsachse orientiert sind.
Beim Sammelrohrherstellungsverfahren nach Anspruch 5 wird zur Bildung des Sammelrohres zunächst ein Flachstück, das bei Bedarf lotplattiert sein kann, zu einem Rohling gebogen, wobei der dadurch verbliebene Längsspalt anschließend dichtgelötet oder dichtgeschweißt wird. Die zum Einfügen von Wärmeübertrager-Flachrohren benötigten Schlitze v/erden durch innenmatrizenloses Stanzen wahlweise entweder schon in das Flachstück oder erst in den aus dem Flachstück gebogenen Rohling vor oder nach dem Dichtlöten oder Dichtschweißen des Längsspalts eingebrach .
In weiterer Ausgestaltung dieses Herstellungsverfahrens v/ird gemäß Anspruch 6 ein lotplattiertes Flachstück verwendet, so daß dann ein entsprechend lotplattiertes Sammelrohr vorliegt, was ein Dichtlöten des Längsspalts und/oder in die Schlitze eingesetzter Flachrohrenden erleichtert. In weiterer Ausgestaltung dieser Maßnahme erfolgt gemäß Anspruch 7 das Dich - löten des Längsspalts in einem gemeinsamen Lötvorgang, in welchem gleichzeitig die übrigen Komponenten des Wärmeübertragers verlötet werden, so daß insgesamt nur ein Komplet - lötvorgang für die Fertigung des Wärmeübertragers erforderlich ist .
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sammelrohrherstellungsverfahrens wird gemäß Anspruch 8 an den Stellen des Sammelrohres, an denen die Schlitze einzubringen sind, eine punktuelle Wärmebehandlung und/oder eine mechanische Schwächung vorgesehen, was das innenmatrizenlose Einbringen der Schlitze erleichtert.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische, ausschnittweise Seitenansicht eines Sammelrohres min parallel zur Rohrlängsachse eingebrachten Schlitzen,
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1,
Fig. 3 eine ausschnittweise Draufsicht auf ein zur Herstellung des Sammelrohres von Fig. 1 verwendbares Flachstück, Fig. 4 eine Seitenansicht des durch Rundbiegen des Flachstücks von Fig. 3 entstandenen Sammelrohr- Rohlings,
Fig. 5 eine ausschnittweise Seitenansicht eines Sammelrohres mit zwei sich berührend in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Schlitzen und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Sammelrohres mit zwei getrennten Sammellängskanäleh.
Das in den Fig. 1 und 2 ausschnittweise gezeigte Sammelrohr 1 ist umfangsseitig, d.h. an seinem Rohrmantel, mit einer Reihe von in Richtung der Rohrlängsachse 2 aufeinanderfolgenden Schlitzen 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f versehen, die von einer länglichen, an die Querschnittsform von einzufügenden Flachrohrenden angepaßter Gestalt sind. Sie verlaufen mit ihrer Längserstreckung parallel zur Rohrlängsachse bzw. Rohrmantel- linie 2 und folgen unter Bildung entsprechender Stegbereiche 4a, 4b, 4c, 4d, 4e mit gleichem, geringfügigem Abstand aufeinander. Es versteht sich, daß je nach Bedarf, d.h. je nach der Aufeinanderfolge der einzufügenden Flachrohrenden einer jeweils verwendeten Wärmeübertrager-Flachrohrblockfiguration, jede andere Aufeinanderfolge von Schlitzen möglich ist, z.B. eine Folge von weiter beabstandeten Schlitzpaaren aus je zwei eng benachbarten Schlitzen.
Die Schlitze 3a bis 3f können durch einen Stanzvorgang eingebracht werden, bei dem das Sammelrohr 1 von einer zweigeteilten Außenmatrize umfaßt wird, deren untere Matrizenhälfte das Sammelrohr 1 trägt und deren obere Matrizenhälfte eine entsprechende Anzahl beabstandeter Schlitze aufweist, durch die zugehörige Stanzstempel eintauchen und dadurch die Schlitze 3a bis 3f als nach innen gerichtete ^Durchzüge in das Sammelrohr 1 "reißen" . Alternativ kann das Einbringen der Schlitze teilweise durch geeignete Stempel auch mit nur teilweiser au- ßenumfangsseitiger Führung des Sammelrohres 1 ausgeführt werden. Wie aus Fig. 2 genauer zu erkennen, besitzt das Sammelrohr 1 durch die nach innen umgebogenen Durchzug-Schlitze 3a bis 3f im jeweiligen Schlitzbereich einen Rohraußendurchmesser Dx, der kleiner als der Rohraußendurchmesser D außerhalb der Schlitzbereiche, d.h. auf Höhe der Stege 4a, 4b, 4c, ist. Der Begriff "Außendurchmesser" ist dabei vorliegend in weitem Sinn dahingehend zu verstehen, daß er allgemein die Quererstreckung bezeichnet, auch bei nicht kreisförmigen Querschnictsformen. Es zeigt sich, daß das "Reißen" bzw. Stanzen der Schlitze 3a bis 3f bevorzugt so erfolgen sollte, daß das Verhältnis von Rohraußendurchmesser D außerhalb der Schlitzbereiche zum Rohraußendurchmesser Ω1 in den Schlitzbereichen zwischen etwa 1,02 und etwa 1,5 liegt. Das Einbringen der Schlitze 3a bis 3f kann dadurch beeinflußt bzw. erleichtert werden, daß das Sammelrohr 1 an den betreffenden Stellen zuvor punktuell wärmebehandelt wird oder an diesen Stellen eine mechanische Schwächung der Rohrwand vorgesehen wird. Als weitere alternative Fertigungsmethode können die Schlitze auch durch Innenhochdruckstanzen eingebracht werden.
Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich, besitzt das Sammelrohr 1 eine bezogen auf seinen Durchmesser D verhältnismäßig große Wandstärke s, so daß es sich auch für Anwendungen mit hoher Druckbelastung eignet . Das Sammelrohr 1 ist deshalb insbesondere auch für Wärmeübertrager, wie Verdampfer und Gaskühler, von C02-Klimaanlagen verwendbar, die zunehmend für den Gebrauch in Kraftfahrzeugen vorgesehen werden. Die Rohrwand- stärke s ist typischerweise größer als 1,0mm und liegt bevorzugt im Bereich zwischen etwa 1,3mm und 2,5mm. Bezogen auf den Rohraußendurchmesser D bzw. den Rohrradius D/2 erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Verhältnis D/2s von Rohrradius D/2 zu Rohrwandstärke s kleiner als fünf gehalten wird und vorzugsweise zwischen etwa zwei und etwa fünf liegt. Des weiteren erweist sich die Wahl eines Materials für das Sammelrohr mit einer Materialhärte zwischen etwa 35HV und etwa 80ΪL, als günstig, insbesondere zur Verwendung in einem Wärmeübertrager einer C02-Klimaanlag . In die Schlitze 3a bis 3f können in an sich bekannter Weise zugehörige Flachrohrenden, insbesondere um 90° tordierte Flachrohrenden, eingesteckt und gasdicht verbunden werden. Dazu können die Schlitze 3a bis 3f mit passenden Rohreinfuhrschrägen versehen sein, was die Erzielung einer gasdichten Verbindung durch einen anschließenden Dichtlötvorgang erleichtert . Zum Dichtlöten kann das Sammelrohr lotplattiert sein, oder es werden geeignete Lotformteile verwendet. Das vorherige Lotplattieren des Sammelrohrs kann nach einer gängigen Plattiermethode erfolgen, oder auch durch ein CD- Verfahren oder durch galvanisches Verzinken. Alternativ können die in das Sammelrohr eingebrachten Schlitze auch ohne nach innen gerichtetem Durchzugbereich und ohne Einfuhrschrä- gung in das Sammelrohr eingebracht sein. Je nach Rohrwandstärke und Rohrfestigkeit sowie des Widerstandsmomentes beim Einbringen der Schlitze 3a bis 3f bildet sich parallel zur Rohrerstreckung eine mehr oder weniger ausgeprägte, durchzugbildende Verformung, die durch ihre Wannenform beim Dichtlöten der in die Schlitze 3a bis 3f eingefügten Flachrohrenden das Lot im zu lötenden Bereich hält. Das Dichtlöten der eingesetzten Flachrohrenden kann in einem einzigen Lötvorgang erfolgen, in welchem zugleich der gesamte Aufbau, z.B. ein Rohr-/Rippenblockaufbau, des zugehörigen Wärmeübertragers zusammengelötet wird. Durch diese Fertigungsmethode können sowohl Flachrohrkondensatoren oder -gaskühler als auch Verdampfer unterschiedlicher Bauarten hergestellt werden, z.B. solche mit einem Block aus geradlinigen oder aus serpentinenför- mig gebogenen Flachrohren. Seitlich, am Block sind dann jeweils geeignete Sammelrohre der vorliegenden Art zum Verteilen des Kältemittels der Klimaanlage auf die Flachrohre und zum Sammeln desselben aus den Flachrohren angeordnet.
Das Sammelrohr 1 kann als zunächst unplattierter Sammelrohr- Rohling durch Ziehen und anschließendes optionales Plattieren gefertigt werden. Eine andere Fertigungsmethode ist in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht. Bei dieser Herstellungsart wird das Flachrohr 1 aus einem Flachmaterial 5 gefertigt, das bereits lotplattiert sein kann, wenn gewünscht. Das Flachstück 5 wird, wie in Fig. 3 durch Biegepfeile B veranschaulicht, parallel zu seiner Längsachse 5a zu einem Rundrohr-Rohling gebogen, wie er in Fig. 4 gezeigt ist. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich, liegen sich bei dem Rundrohr-Rohling .6 die beiden vormaligen Flachstück-Längsseiten 7a, 7b unter Bildung eines engen Längsspalts 8 gegenüber. Der Längsspalt 8 wird dann in einem anschließenden Fertigungsschritt durch Schweißen oder Löten gasdicht geschlossen. Das Dichtlöten des Längsspalts 8 erfolgt mit Flußmittel in einem eigenen Lötvorgang oder in einem gemeinsamen Arbeitsgang zusammen mit dem Dichtlöten von Flachrohrenden, die in Schlitze des im fertigen Zustand als Sammelrohr fungierenden Rohlings 6 eingesteckt sind. Insbesondere kann ein einziger Komplettlötvor- gang vorgesehen sein, in welchem die Lötverbindungen ebenso wie alle übrigen Lötverbindungen der zum Aufbau eines entsprechenden Wärmeübertragers erforderlichen Komponenten hergestellt werden. Die Durchsteckschlitze für die Flachrohrenden können je nach Anwendungsfall schon in das Flachstück 5 oder erst in den Rundrohr-Rohling 6- vor oder nach dem gasdichten Schließen des Längsspalts 8 eingebreicht werden. Die Schlitzreihe, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, befindet sich hierbei vorzugsweise diametral gegenüber vom Längsspalt 8.
Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Reihe von in Rohrlängsrichtung und in einer Mittellängsebene des Sammelrohres 1 eingebrachten Schlitzen können die zum Einstecken von Flachrohrenden benötigten, länglichen Schlitze auch andersartig eingebracht werden, z.B. als außermittige Schlitze, die seitlich versetzt zur Längsmittelebene bzw. Mantellinie des Sammelrohrs eingebracht sind, oder als geneigte Schlitze, die unter einem Winkel von mehr als 0° und weniger als 90° zur Rohrman¬ tellinie bzw. Längsmittelebene des Sammelrohres geneigt ein¬ gebracht sind. Indem die Rohrenden auf diese Weise nicht quer zur Rohrlängsrichtung, sondern zu dieser parallel oder geneigt in das Sammelrohr münden, kann dessen Innendurchmesser kleiner gehalten werden als die Flachrohrbreite. Dies begünstigt die Druckstabilität des Sammelrohres und erlaubt gegenüber quer einmündenden Flachrohren eine Volumenverringerung des Sammelrohres und damit der für die Klimaanlage erforderlichen Kältemittelmenge.
Eine weitere Variante ist in Fig. 5 dargestellt. Beim dort ausschnittweise gezeigten Sammelrohr 9 sind zwei in Umfangs- richtung benachbarte Schlitze 11a, 11b vorgesehen, die sich zu einem entsprechenden Doppelschlitz vereinigen, indem sie einander längs der Rohrmantellinie 10 längsseits berühren. In diesen Doppelschlitz können zwei eng aneinanderliegende Flachrohrenden gasdicht eingefügt werden. Als weitere alternative Schlitzgestaltung kann eine Schlitzreihe ähnlich derjenigen von Fig. 1 vorgesehen sein, bei der die Schlitze jedoch nicht voneinander beabstandet sind, sondern mit ihren Schmalseiten aneinanderstoßen.
Außer einem kreisrunden Querschnitt sind auch andere Sammel- rohrquerschnitte je nach Anwendungsfall möglich, z.B. ein rechteckiger oder quadratischer, ein halbkreisförmiger oder ein ovaler Querschnitt. Zudem ist das erfindungsgemäße Sammelrohr nicht nur als Einkammerrohr, d.h. mit einem einzigen Verteil- bzw. Sammelraum, sondern auch als Mehrkammerrohr realisierbar. So ist in Fig. 6 als Beispiel ein Zweikammerrohr 12 gezeigt, das zwei voneinander getrennte Längskanäle 13a, 13b beinhaltet. In das Zweikammerrohr 12 sind zwei nebeneinanderliegende Reihen von Schlitzen 14, 15 eingebracht, von denen jede Schlitzreihe gemäß derjenigen von Fig. 1 oder einer der hierzu oben erwähnten Varianten gestaltet ist und in jeweils einen der beiden Längskanäle 13a, 13b mündet.
Als weitere Ausführungsform der Erfindung kann ein Sammelrohr vorgesehen sein, dessen Rohrinnenraum durch eine oder mehrere Quertrennwände in mehrere, in Rohrlängsrichtung aufeinanderfolgende Sammelräume aufgeteilt ist, in die jeweils ein oder mehrere Flachrohrenden münden, die in zugehörige Sammelrohr- schlitze dicht eingefügt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Sammelrohr für einen Wärmeübertrager, mit einem oder mehreren, durch innenmatrizenloses Stanzen oder Innenhochdruckumformen eingebrachten Schlitzen (3a bis 3d) zum Einfügen eines jeweiligen Flachrohres, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (D/2s) von Rohraußenradius (D/2) zu Rohrwandstärke (s) kleiner als fünf ist.
2. Sammelrohr nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des für das Sammelrohr verwendeten Materials zwischen 35HV und 80HV liegt.
3. Sammelrohr nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (D/DJ von Rohraußendurchmesser (D) außerhalb der Schlitzbereiche zu Rohrquererstrek- kung (D in den Schlitzbereichen zwischen 1,02 und 1,5 liegt .
4. Verfahren zur Herstellung eines Sammelrohres mit einem oder mehreren, durch innenmatrizenloses Stanzen oder Innenhochdruckumformen eingebrachten Schlitzen für einen Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Schlitze (3a bis 3d) parallel oder in einem spitzen Winkel zur Rohrlängsachse (2) eingebracht werden.
5. Verfahren zur Herstellung eines Sammelrohres mit einem oder mehreren, durch innenmatrizenloses Stanzen oder Innenhochdruckumformen eingebrachten Schlitzen für einen Wärmeübertrager, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flachstück (5) zu einem entlang eines Längsspalts (8) offenen Sammelrohr-Rohling gebogen und der Längsspalt anschließend dichtgelötet oder dichtgeschweißt wird und der oder die Schlitze (3a bis 3d) in das Flachstück (5) oder in den Sammelrohr-Rohling (6) vor oder nach dem Dichtlöten oder Dichtschweißen des Längsspalts (8) eingebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß als Flachstück (5) ein lotplattiertes Flachmaterial verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtlöten des Längsspalts (8) in einem einzigen Lötvorgang für die Herstellung eines zugehörigen Wärmeübertragers erfolgt, in welchem auch alle übrigen Lötverbindungen für den Aufbau des Wärmeübertragers erzeugt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen, an denen der oder die Schlitze (3a) bis 3d) einzubringen sind, eine punktuelle Wärmebehandlung und/oder eine mechanische Schwächung vorgesehen wird.
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