DE102004037688A1 - Heat exchanger for use in road vehicle has collection or distribution manifold with two molded parts fitted together to form two flow channels side-by-side with openings for ends of heat exchanger tubes - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Derartige Vorrichtungen zum Austausch von Wärme beispielsweise für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik bekannt.The The present invention relates to an apparatus for replacement of heat, especially for Motor vehicles. Such devices for exchanging heat, for example for air conditioners of motor vehicles are known from the prior art.
Diese Vorrichtungen weisen im Stand der Technik eine Vielzahl von flachrohrartigen Durchflusseinrichtungen für ein Kältemittel auf, an deren Enden Sammel- und/oder Verteilungseinrichtungen angeordnet sind. Dabei ist es bekannt, dass die Vielzahl von Durchflusseinrichtungen im wesentlichen in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Zu diesem Zweck weisen die Sammel- und Verteilungseinrichtungen zwei voneinander getrennte Strömungswege auf. Diese Strömungswege werden im Stand der Technik über Strömungsverbindungen zwischen den beiden Strömungswegen hergestellt. Dabei besteht das Problem, dass dies einerseits in der Herstellung relativ teuer ist und andererseits die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Austausch von Wärme den teilweise geforderten hohen Drücken nicht gewachsen sind.These Devices in the prior art have a variety of flat tube-like Flow devices for a refrigerant on, at the ends collecting and / or distribution facilities arranged are. It is known that the variety of flow devices arranged substantially in two mutually parallel planes are. For this purpose, the collection and distribution facilities two separate flow paths on. These flow paths are over in the prior art flow connections between the two flow paths produced. There is the problem that this on the one hand in the production is relatively expensive and on the other hand, from the state the art known devices for exchanging heat the partially required high pressures are not up to it.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen gegenüber dem Stand der Technik in der Herstellung kostengünstigere Vorrichtung zum Austausch von Wärme zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The Object of the present invention is therefore to be compared to the Prior art in the production of cheaper device for replacement of heat to accomplish. This is inventively by the subject matter of the claim 1 reached. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Austausch von Wärme weist wenigstens eine Durchflusseinrichtung, bevorzugt eine Vielzahl von Durchflusseinrichtungen und wenigstens eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung auf. Dabei weist die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung wenigstens zwei Formteile auf sowie gegebenenfalls vorteilhaft auch zumindest ein oder zwei Begrenzungselemente. Die Formteile bilden dabei wenigstens zwei Strömungswege für ein Fluid.The inventive device to exchange heat has at least one flow device, preferably a plurality from flow devices and at least one collection and / or Distribution device on. In this case, the collection and / or distribution device at least two moldings and optionally also advantageous at least one or two boundary elements. The moldings form at least two flow paths for a Fluid.
Vorteilhafter Weise weist die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung in einem Ausführungsbeispiel wenigstens in einem Abschnitt einen Übergangsbereich auf, der wenigstens zwei Strömungswege der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung wenigstens teilweise miteinander verbindet. Dabei berühren sich die Formteile in wenigstens drei Abschnitten flächig.Favorable Way has the collection and / or distribution device in one embodiment at least in a section on a transition region, at least two flow paths the collection and / or Distribution device at least partially interconnects. there touch the shaped parts in at least three sections surface.
Unter einem Formteil wird dabei eine modulare Einheit verstanden, die eine vorgegebene Form aufweist.Under a molded part is understood to mean a modular unit which has a predetermined shape.
Unter einem Begrenzungselement wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element bzw. eine Einrichtung verstanden, welche zur Ab- bzw. Begrenzung einer weiteren Einrichtung, wie beispielsweise einer Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung, dient.Under A limiting element is used in the context of the present invention understood an element or a device which to the Ab- or Limitation of another device, such as a Collecting and / or Distribution device, serves.
Unter einem miteinander Verbinden wird ein Verbinden in der Weise verstanden, dass durch diese Verbindung ein flüssiges und/oder gasförmiges Fluid, wie beispielsweise ein Kältemittel, strömen kann. Unter einem flächigen Berühren wird verstanden, dass eine Berührung nicht nur punktuell in einzelnen Bereichen auftritt, sondern in einem durchgehenden Bereich, beispielsweise entlang einer Linie, welche eine endliche Breite aufweist.Under Connecting to one another is understood to mean a connection in the manner that by this connection a liquid and / or gaseous fluid, such as for example, a refrigerant, stream can. Under a plane Touch is understood that a touch not only occasionally occurs in individual areas, but in a continuous area, for example along a line, which has a finite width.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Formteile aus einem Material hergestellt, welches aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, welche Aluminium, Aluminiumlegierungen, Eisen, Eisenlegierungen, Bronze, Kupfer, Kupferlegierungen und dergleichen aufweist.In a preferred embodiment are the moldings made of a material which consists of a Selected group of materials which is aluminum, aluminum alloys, iron, iron alloys, Bronze, copper, copper alloys and the like.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Formteile wenigstens entlang einer Längsachse im wesentlichen spiegelsymmetrisch. Dies bedeutet, dass in geometrischer Hinsicht die Formteile zu einer Ebene, welche die Längsachse enthält, im wesentlichen spiegelsymmetrisch sind. Dabei handelt es sich um eine Ebene, die im wesentlichen senkrecht auf einer durch die beiden Strömungswege aufgespannten Ebene liegt. Unter im wesentlichen spiegelsymmetrisch wird verstanden, dass bei der Betrachtung der Symmetrie kleinere Unregelmäßigkeiten oder auch Vorsprünge und Ausnehmungen unberücksichtigt bleiben.In a further preferred embodiment the moldings are substantially mirror-symmetrical at least along a longitudinal axis. This means that in geometric terms, the moldings to a Plane containing the longitudinal axis substantially are mirror-symmetrical. It is a level that essentially perpendicular to one through the two flow paths spanned level lies. Below essentially mirror-symmetrical It is understood that when considering the symmetry smaller irregularities or protrusions and recesses unconsidered stay.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die sich berührenden Abschnitte voneinander räumlich beabstandet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens ein Formteil randseitige Vorsprünge auf, die wenigstens teilweise ein zweites Formteil in wenigstens einer vorgegebenen Position fixieren. Dabei kann bevorzugt das zweite Formteil Ausnehmungen aufweisen, in welche die Vorsprünge eingreifen. Dabei dienen die Vorsprünge dazu, die beiden Formteile gegenüber einander zu fixieren, um dann in einem weiteren Schritt eine derartig vorfixierte Position endgültig zu fixieren.In a further preferred embodiment are the touching ones Sections of each other spatially spaced. In a further preferred embodiment, at least a molding edge-side projections at least partially a second molded part in at least fix a predetermined position. In this case, preferably, the second Form part have recesses into which engage the projections. The projections serve here to the two moldings opposite fix each other in order to then in such a step pre-fixed position final to fix.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung wenigstens ein inneres und ein äußeres Formteil auf. Dies ist dahingehend zu verstehen, dass beim Zusammenbau bzw. bei der Vorfixierung ein Formteil wenigstens in einem Abschnitt seiner Außenwände in wenigstens einen Abschnitt der Innenwände des zweiten Formteils eingreift bzw. damit in Berührung kommt. Dies wird unten im Zusammenhang mit den Figuren erläutert.In a further preferred embodiment, the collecting and / or distribution device has at least one inner and one outer molded part. This is to be understood that in the assembly or in the prefixing a Molded part engages at least in a portion of its outer walls in at least a portion of the inner walls of the second mold part and comes into contact therewith. This will be explained below in connection with the figures.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die einzelnen Formteile auch Bohrungen aufweisen, welche ebenfalls zur Vorfixierung dienen. Dabei sind bevorzugt die Bohrungen derart angeordnet, dass beispielsweise ein im wesentlichen langgestreckter Gegenstand durch beide Bohrungen hindurchgeführt werden kann und auf diese Weise die Formteile gegenüber einander fixiert werden.In a further preferred embodiment can the individual moldings also have holes, which also serve for prefixing. In this case, the bores are preferably such arranged that, for example, a substantially elongated Object can be passed through both holes and on this Way the moldings opposite be fixed each other.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließen die Begrenzungselemente wenigstens einen Strömungsweg des Sammelrohrs gas- und/oder flüssigkeitsdicht ab. Das heißt, dass an dem Begrenzungselement im wesentlichen keine Flüssigkeit und/oder ein Gas vorbeifließen kann.In a further preferred embodiment shut down the limiting elements gas and / or at least one flow path of the manifold liquid-tight from. This means, that on the limiting element substantially no liquid and / or a gas flowed past can.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Formteile Ausnehmungen für die wenigstens teilweise Aufnahme von Flachrohren auf, welche einen vorgegebenen Winkel in Bezug auf die Hauptausdehnungsrichtung der Sammelrohre aufweisen. Dabei können die Ausnehmungen einenn beliebigen geometrischen Querschnitt besitzen, beispielsweise rechteckartig, ellipsenförmig, allgemein polygonförmig oder Mischformen hieraus. Daneben können die Ausnehmungen zusätzliche Ausformungen aufweisen, welche beispielsweise als Einführschräge für die Flachrohre dienen. Der vorgegebene Winkel der einzelnen Durchflusseinrichtungen bzw. Flachrohre liegt zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 0° und 30° und besonders bevorzugt zwischen 0° und 10°.In a further preferred embodiment the moldings have recesses for the at least partially Recording of flat tubes, which a predetermined angle in Reference to the Hauptausdehnungsrichtung the headers. It can the recesses have any geometric cross section, For example, rectangular, elliptical, generally polygonal or Mixed forms from this. In addition, you can the recesses additional Formations have, for example, as an insertion bevel for the flat tubes serve. The specified angle of the individual flow devices or flat tubes is between 0 ° and 90 °, preferably between 0 ° and 30 ° and more preferably between 0 ° and 10 °.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Übergangsbereiche, welche die Strömungswege des Sammelrohrs wenigstens teilweise miteinander verbinden, beliebige geometrische Querschnitte auf, welche aus einer Gruppe von Querschnitten ausgewählt sind, die polygonartig, kreis- oder ellipsenförmig sind oder Mischformen aus diesen Querschnitten aufweisen.In a further preferred embodiment have the transition areas, which the flow paths at least partially connect the manifold together, any geometric cross sections, which consist of a group of cross sections selected are polygonal, circular or elliptically are or have mixed forms of these cross sections.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Formteile wenigstens drei Verbindungsbereiche auf, innerhalb welcher wenigstens zwei Formteile kraft-, form- und/oder stoffflüssig verbunden sind. Dabei handelt es sich bevorzugt um diejenigen Abschnitte, in welchen sich die Formteile flächig berühren.In a further preferred embodiment the molded parts have at least three connection areas, within which at least two moldings force, form and / or fluidly connected are. These are preferably those sections in which the shaped parts are flat touch.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Strömungswege der Sammelrohre im Querschnitt eine Form auf, welche im wesentlichen kreisförmig, tropfenförmig, polygonförmig, elliptisch, Mischformen hieraus oder dergleichen ist.In a further preferred embodiment have the flow paths the manifolds in cross-section on a shape which substantially circular, drop-shaped, polygonal, elliptical, hybrids thereof or the like.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Verbindungsbereich der Formteile zwischen den Strömungswegen wenigstens teilweise thermisch entkoppelt.In a further preferred embodiment is the connection area of the molded parts between the flow paths at least partially thermally decoupled.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Bereich der Übergangsbereiche der Verbindungsbereich der Formteile zwischen den Strömungswegen unterbrochen.In a further preferred embodiment is in the area of transition areas the connection area of the molded parts between the flow paths interrupted.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Formteile im Querschnitt eine im wesentlichen W- oder ω-förmige Gestalt auf.In a further preferred embodiment have the mold parts in cross-section of a substantially W or ω-shaped configuration on.
Dabei sind bevorzugt die innerhalb eines Strömungsweges befindlichen Kanten wenigstens teilweise abgerundet.there are preferably the edges located within a flow path at least partially rounded.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Übergangsbereich wenigstens in einem Abschnitt um einen vorgegebenen Winkel in Bezug auf die Längsachse der Sammel- oder Verteilungseinrichtung verdreht. Dieser Winkel liegt zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 15° und 75°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 60° und insbesondere bei etwa 45°. Dies bedeutet, dass die Strömungsrichtung des Kältemittels in diesem Abschnitt gegenüber der Längsachse unter dem vorgegebenen Winkel verläuft.In a further preferred embodiment is the transition area at least in a section at a given angle with respect to the longitudinal axis twisted the collection or distribution device. This angle is between 0 ° and 90 °, preferably between 15 ° and 75 °, more preferred between 30 ° and 60 ° and especially at about 45 °. This means that the flow direction of the refrigerant in this section opposite the longitudinal axis runs at the predetermined angle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Formteile wenigstens im Bereich der Aufnahme der Begrenzungselemente Ausnehmungen auf, in welche die Begrenzungselemente wenigstens teilweise eingreifen. Bevorzugt können Begrenzungselemente im wesentlichen in diese Ausnehmungen eingeschoben werden.In a further preferred embodiment have the moldings at least in the area of receiving the limiting elements Recesses, in which the limiting elements at least partially intervention. Preferred may Limiting elements inserted substantially in these recesses become.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Vielzahl von Durchflusseinrichtungen zwischen zwei Sammel- und/oder Verteilungseinrichtungen. Dabei sind bevorzugt die Vielzahl von Durchflusseinrichtungen an wenigstens zwei zueinander im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet. Es liegt jedoch auch im Bereich der Erfindung, die Vielzahl der Durchflusseinrichtungen in mehr als zwei im wesentlichen zueinander parallelen Ebenen anzuordnen.In a further preferred embodiment extends a variety of flow devices between two collection and / or distribution facilities. It is preferred the plurality of flow devices at least two to each other arranged in substantially parallel planes. It is, however, also in the scope of the invention, the plurality of flow devices to arrange in more than two planes substantially parallel to each other.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Flachrohren an wenigstens einer Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung angeordnet und wenigstens zwei Strömungswege der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung werden durch die Vielzahl von Durchflusseinrichtungen bzw. Flachrohren hydraulisch miteinander verbunden. Zu diesem Zweck weisen die Durchflusseinrichtungen wenigstens einen gebogenen bzw. gekrümmten Abschnitt auf. Bei dieser Ausführungsform werden bevorzugt nur insgesamt zwei Sammel- und/oder Verteilungseinrichtungen vorgesehen.In a further preferred embodiment, a multiplicity of flat tubes are arranged on at least one collecting and / or distributing device, and at least two flow paths of the collecting and / or distributing device are hydraulically connected to one another by the plurality of throughflow devices or flat tubes. For this purpose, the flow-through devices have at least one curved or curved Ab cut up. In this embodiment, only a total of two collection and / or distribution facilities are preferably provided.
Innerhalb der bevorzugten Ausführungsform wird die thermische Entkopplung der Strömungswege durch wenigstens eine abschnittsweise Ausnehmung im Verbindungsbereich der Formteile zwischen den Strömungswegen bewirkt. Dabei kann sich diese Ausnehmung jedoch auch entlang im wesentlichen der gesamten Länge der Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung erstrecken.Within of the preferred embodiment the thermal decoupling of the flow paths through at least a section-wise recess in the connection region of the moldings between the flow paths causes. However, this recess can also along in essentially the entire length extend the collection and / or distribution device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Oberflächen der Form- und/oder Bauteile der Vorrichtung mit Lot beschichtet.In a further preferred embodiment are the surfaces the mold and / or components of the device coated with solder.
Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Austausch von Wärme, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gerichtet, welches wenigstens eine Durchflusseinrichtung bzw. ein Flachrohr und wenigstens eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung aufweist.The The invention is further directed to a method of making a device to exchange heat, especially for Motor vehicles directed, which at least one flow device or a flat tube and at least one collecting and / or distribution device having.
Dabei werden in einem ersten Schritt die Formteile zu einer Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung zusammengesetzt und anschließend fixiert. Danach werden in weiteren Schritten die übrigen Bauteile zusammengesetzt und fixiert. Schließlich werden die Form- und/oder Bauteile stoffschlüssig miteinander verbunden.there become in a first step, the moldings to a collecting and / or distribution device composed and then fixed. Thereafter, the remaining components in further steps assembled and fixed. Finally, the shape and / or Components cohesively with each other connected.
Bevorzugt wird die Fixierung der Formteile durch Umformen der Vorsprünge wenigstens eines Formteils bewirkt.Prefers is the fixation of the moldings by forming the projections at least causes a molding.
Die Erfindung ist ferner auf eine Vorrichtung zum Klimatisieren der in einen Fahrzeuginnenraum einen Kraftfahrzeugs geleiteten Luft gerichtet, welche wenigstens einen Verdichter, einen Verdampfer, ein Expansionsventil und einen Kühler aufweist, wobei wenigstens ein Verdampfer und/oder Kühler eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art aufweist.The The invention further relates to a device for air conditioning in a vehicle interior of a motor vehicle directed air directed, which at least one compressor, an evaporator, an expansion valve and a radiator wherein at least one evaporator and / or cooler a device of the type described above.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:Further Advantages and embodiments The present invention will become apparent from the accompanying drawings. Show:
In
Diese
weist ein erstes Formteil
Das
Bezugszeichen
Im
Boden
Die Aufnahmeeinrichtungen für die Durchflusseinrichtungen weisen hier eine längliche Gestalt auf, und die Längsrichtung liegt im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Bodens.The Recording devices for the flow devices have here an elongated shape, and the longitudinal direction is substantially parallel to the longitudinal direction of the soil.
Das
Kältemittel
strömt
nun über
die Durchflusseinrichtungen
In
Zu
diesem Zweck weist auch die in
In
dieser Ausführungsform
weist die Vorrichtung lediglich eine Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung
In
In
In
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Deckel und der Boden einer Ebene, welche senkrecht durch alle Berührflächen verläuft, bezüglich zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet.In a preferred embodiment are the lid and the bottom of a plane which is perpendicular through all contact surfaces runs, with respect to each other arranged mirror-symmetrically.
Ferner ist es auch möglich, das Kältemittel in anderer Weise durch die Vorrichtung zum Austausch von Wärme zu führen, das heißt, mehrere Übergangsbereiche vorzusehen oder auch mehrere hintereinander angeordnete Strömungswege. So könnten die Durchflusseinrichtungen auch in mehr als zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sein. Die Durchströmung zum Austausch von Wärme kann sowohl von oben nach unten als auch von unten nach oben erfolgen.Further it is also possible the refrigerant otherwise through the heat exchange device, the is called, several transition areas to provide or even several consecutively arranged flow paths. So could the flow devices also in more than two parallel Layers can be arranged. The flow for exchanging heat can both from top to bottom as well as from bottom to top.
Die Zuführung und die Ableitung für das Kältemittel können entweder beide an einer Sammel- und/oder Verteilungseinrichtung angeordnet sein oder auch in unterschiedlichen Sammel- und/oder Verteilungseinrichtungen.The feed and the derivative for the refrigerant can either both at a collection and / or distribution facility be arranged or in different collection and / or distribution facilities.
Die
In
das Formteil
Die
Die
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