DE102004027706A1 - Verdampfer für ein Kältegerät und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Zum Herstellen eines Wärmetauschers wird DOLLAR A a) ein Kältemittelrohr (2) und eine Platine (1) bereitgestellt; DOLLAR A b) eine Raupe (6) aus einem plastischen Haftmittel (3) mit an den Verlauf des Kältemittelrohrs (2) angepasstem Verlauf zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1) platziert und DOLLAR A c) die Raupe (6) zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1) zusammengedrückt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Kältegerät mit einer Platine, einem Kältemittelrohr und einer das Kältemittelrohr mit der Platine verbindenden Lage eines Haftmittels sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verdampfers.
• Ein Verdampfer dieser Art und Verfahren zu seiner Herstellung sind aus DE 109 38 773 A1 bekannt. Bei dem bekannten Herstellungsverfahren wird eine mäanderförmig gebogene Rohrleitung gegen eine Platine gedrückt gehalten, und die Zwischenräume zwischen den Mäandern der Rohrleitung werden mit einem Haftmittel ausgefüllt. Bei diesem Haftmittel kann es sich um expandierten PU-Schaum oder auch um gießfähige duroplastische Kunststoffe handeln. Ein Schaum als Haftmittel ist besonders vorteilhaft, wenn der Verdampfer als sogenannter Coldwall Verdampfer eingebaut werden soll, d.h. der Verdampfer zwischen einem Innenbehälter des Kältegeräts und einer den Innenbehälter umgebenden thermischen Isolationsschicht eingebettet wird, und ein Wärmeaustausch ohnehin nur über die dem Innenbehälter zugewandte Oberfläche der Platine, nicht aber über deren das Kältemittelrohr tragende Rückseite erwünscht ist. Das Vergießen mit nicht aufgeschäumtem duroplastischem Kunststoff erfordert einen erheblichen Materialaufwand und ist dementsprechend kostspielig.
• Es ist auch bekannt, das Kältemittelrohr an der Platine mit Hilfe eines zwischen beiden angebrachten doppelseitigen Klebebandes zu befestigen. Bei dieser Technik behindert jedoch das Klebeband den Wärmeaustausch zwischen Kältemittelrohr und Platine und beeinträchtigt so die Effizienz des Verdampfers.
• Aus DE 102 18 826 A1 ist ein Verdampfer bekannt, bei dem das Kältemittelrohr an der Platine mit Hilfe einer Bitumenfolie befestigt ist, welche auf Platine und Kältemittelrohr aufgelegt, erhitzt und verpresst wird, so dass das durch die Erhitzung plastische Bitumenmaterial in die zwischen der Platine und dem Kältemittelrohr gebildeten Zwickel eindringt und für eine großflächige Haftverbindung zwischen beiden sorgt. Mit dieser Technik ist es jedoch schwierig zu gewährleisten, dass die Luft vollständig aus den Zwickeln ausgetrieben wird, so dass bestehen bleibende Lufttaschen den Wärmeaustausch beeinträchtigen und so für schwankende Effizienzen verschiedener Wärmetauscher sorgen können.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers bzw. einen mit einem solchen Verfahren herstellbaren Wärmetauschers anzugeben, die mit einfachen Mitteln einen wirksamen und reproduzierbaren Wärmeaustausch zwischen Kältemittelrohr und Trägerplatine des Kältemittelrohres gewährleisten.
• Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1.
• Indem die Haftmittelraupe mit an den Verlauf des Kältemittelrohrs angepassten Verlauf zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine platziert wird, ist gewährleistet, dass bei geringer eingesetzter Menge an Haftmittel ein großflächiger Kontakt zwischen diesem und dem Kältemittelrohr einerseits bzw. zwischen ihm und der Platine andererseits hergestellt werden kann, über den ein intensiver Wärmeaustausch zwischen Kältemittelrohr und Platine stattfindet. Durch Zusammendrücken der Raupe zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine wird das Haftmittel aus einem unmittelbaren Kontaktbereich zwischen Rohr und Platine verdrängt, so dass an dieser Stelle ein optimaler Wärmeübergang möglich ist.
• Vorzugsweise wird das Haftmittel vor dem Zusammendrücken auf das Kältemittelrohr aufgetragen, da so gewährleistet ist, dass die Raupe auf ihrer gesamten Länge zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine zu liegen kommt.
• Beim Zusammendrücken der Raupe wird vorzugsweise gleichzeitig das Kältemittelrohr mit abgeflacht, um so den Bereich unmittelbaren Kontakts zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine zu vergrößern bzw. die Dicke der Haftmittelschicht beiderseits des Kontaktbereichs möglichst gering und die mit dem Haftmittel benetzten Oberflächen von Kältemittelrohr und Platine möglichst groß zu machen.
• Besonders bevorzugt als Haftmittel ist ein Butylkautschuk. Dieses Material zeichnet sich durch eine extrem geringe Wasseraufnahme und -durchlässigkeit aus und verhindert so, dass Feuchtigkeit an den Grenzflächen zwischen dem Haftmittel und dem Rohr bzw. der Platine sammelt und durch Gefrieren den Zusammenhalt und damit die Wärmeleitfähigkeit des Verdampfers beeinträchtigt. Hinzu kommt, dass durch die Verwendung von Butylkautschuk mit seinen im Vergleich zu anderen Haftmitteln guten Wärmeleiteigenschaften ein guter Wärmeübergang zwischen der Platine und dem Kältemittel führenden Rohr erzeugt ist. Die guten Klebeeigenschaften des Butylkautschuks stellen außerdem eine sehr intensive Verbindung zwischen dem Kältemittel führenden Rohr und der zur Kälteabgabe dienenden, mit dem Rohr verbundenen Trägerplatine sicher, wodurch das Rohr mit der Platine dauerhaft fest und mechanisch sehr belastbar verbunden ist. Die lebensmittelechten Eigenschaften von Butyl ermöglichen auch den Einsatz des Wärmetauschers im Zugriffsbereich des Benutzers, aber vor allem als Verdampfer im Innenraum eines Kühl- oder Gefriergerätes. Durch den Einsatz von Butylkautschuk als Kleber lassen sich sowohl ebene Wärmetauscher wie z. B. sogenannte Plattenverdampfer oder Rückwandverflüssiger als auch räumlich bauende Wärmetauscher wie z. B. sogenannte Kastenverdampfer und C-förmige Verdampfer sowie sogenannte Wickelverflüssiger mit gutem Fertigungserfolg in einer Großserienfertigung herstellen.
• Ein weiterer wichtiger Vorteil dieses Materials ist, dass es sofort nach Auftragen belastbar ist. Es ist nicht notwendig, nach dem Zusammendrücken ein Aushärten des Materials abzuwarten, so dass die Verweildauer der Verdampfer in einer hierfür verwendeten Presse kurz gehalten werden kann und die Produktivität der Presse dementsprechend hoch ist.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
• 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, am Beispiel eines Verdampfers; und
• 2–5 jeweils einen schematischen Schnitt durch zur Herstellung des Verdampfers verwendete Teile bzw. den fertigen Verdampfer in verschiedenen Phasen der Fertigung.
• Der in 1 in perspektivischer Ansicht gezeigte Verdampfer ist aufgebaut aus einer ebenen Platine 1 aus Aluminiumblech, auf dem ein ebenfalls aus Aluminium bestehendes Kältemittelrohr 2 mäanderförmig angeordnet ist. Platine 1 und Rohr 2 sind zusammengehalten durch Butylkautschuk, der sich zwischen Rohr 2 und Platine 1 beiderseits einer Linie erstreckt, an der sich. Rohr 2 und Platine 1 gegenseitig berühren.
• 2 zeigt das Kältemittelrohr 2 und die Platine 1 in einem ersten Stadium der Fertigung des Verdampfers, geschnitten in einer zu einem geradlinigen Abschnitt des mäanderartig vorgeformten Rohrs 2 senkrechten Ebene. In der Figur sind drei Schnitte durch das Rohr 2 zu sehen; sie sind kreisrund, und zwischen zweien von ihnen ist ein sie verbindender Rohrbogen 4 zu sehen. Eine Düse 5 bewegt sich am Kältemittelrohr 2 entlang und ist im Begriff, eine Raupe 6 aus Butylkautschuk aufzutragen.
• Im Stadium der 3 ist das Auftragen der Raupe 6 beendet, und das Kältemittelrohr 2 mitsamt der Raupe liegt in Rillen 8 einer Pressform 7, deren Verlauf an die Mäanderform des Kältemittelrohrs 2 angepasst ist. Die Querschnittsform der Rillen 8 entspricht ungefähr der Hälfte einer Ellipse, wobei die Querschnittsfläche der vollständigen Ellipse der des Kältemittelrohrs 2 entspricht.
• 4 zeigt den Verdampfer nach dem Zusammenpressen von Platine 1, Raupe 6 und Kältemittelrohr 2 zwischen der Pressform 7 und einem nicht dargestellten, von oben gegen die Platine 1 gedrückten Pressstempel. Durch den Pressdruck ist das Kältemittelrohr 2 im Querschnitt zu einer Ellipse abgeflacht, die den Querschnitt der Rille 8 ausfüllt. Der Kautschuk der Raupe 6 ist in seitlicher Richtung verdrängt, so dass Platine 1 und Kältemittelrohr 2 sich in einer schmalen streifenförmigen Kontaktzone 9, die sich über die gesamte Länge des Kältemittelrohrs 2 erstreckt, unmittelbar berühren. Zwischen der Platine 1 und dem Rohr 2 beiderseits der Kontaktzone 9 gebildete Zwickel 10 sind mit dem Kautschuk 3 der Raupe 6 ausgefüllt und bilden so zwei Kautschukbänder, die sich rechts und links des Kältemittelrohrs 2 über dessen gesamte Länge erstrecken.
• 5 zeigt den fertigen Verdampfer nach Entnahme aus der Pressform 7.
• Der Butylkautschuk schafft eine feste, belastbare Verbindung zwischen Platine 1 und Kältemittelrohr 2. Die im Vergleich zu anderen Dicht- bzw. Haftmaterialien hohe Wärme leitfähigkeit des Kautschuks ermöglicht einen effizienten Wärmeaustausch auch zwischen solchen Oberflächenbereichen von Platine 1 und Rohr 2, die nicht in unmittelbarem Kontakt miteinander stehen. Da die Zwickel 10 zwischen Platine 1 und Rohr 2 frei von Lufteinschlüssen sind, ist die Kühlleistung der erfindungsgemäßen Verdampfer exakt reproduzierbar.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Kältemittelrohres (2) und einer Platine (1); b) Platzieren einer Raupe (6) aus einem plastischen Haftmittel (3) mit an den Verlauf des Kältemittelrohrs (2) angepasstem Verlauf zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1); und c) Zusammendrücken der Raupe (6) zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Haftmittel (3) auf das Kältemittelrohr (2) aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das Kältemittelrohr (2) mäanderartig gebogen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das Kältemittelrohr (2) abgeflacht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel (3) ein Butylkautschuk ist.
6. Wärmetauscher für ein Kältegerät mit einer Platine (1), einem Kältemittelrohr (2) und einer das Kältemittelrohr (2) mit der Platine (1) verbindenden Lage eines Haftmittels (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Haftmittellage sich streifenförmig entlang des Kältemittelrohrs (2) erstreckt.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftmittellage zwei Stränge beiderseits einer Berührungszone (9) zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1) bildet.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittelrohr (2) einen abgeflachten Querschnitt aufweist.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel (3) ein Butylkautschuk ist.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Verdampfer oder als Verflüssiger ausgebildet ist.