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Die
Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem
Oberbegriff der Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines
Wärmeübertragers gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 12. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeugklimaanlage.
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Wärmeübertrager
dienen zur Übertragung von Wärme von einem Fluid
auf ein anders Fluid. Beispielsweise wird von einem Wärmeübertrager
Wärme aus einem Kühlmittel an die Umgebungsluft übertragen
und ist Bestandteil einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug.
Der Wärmeübertrager besteht im Allgemeinen aus
zwei Sammelrohren, zwischen denen eine Vielzahl an Rohren angeordnet
ist. In den Sammelrohren sind Öffnungen eingebracht, in
denen die Rohre münden. Die Rohre sind fluiddicht mit den Öffnungen
der Sammelrohre verbunden.
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Aus
der
DE 10 2006
004 735 A1 ist ein Halter für einen Behälter,
insbesondere für einen Wärmeübertrager,
mit einem Lötverbindungsabschnitt zur Befestigung des Halters
an dem Behälter bekannt. Zur Befestigung des Halters an
einem anderen Gegenstand dient ein Montageabschnitt, der durch einen Verbindungsabschnitt
einstückig mit dem Lötverbindungsabschnitt verbunden
ist. Der Montageabschnitt, der Verbindungsabschnitt und der Lötverbindungsabschnitt
weisen einen gemeinsamen, durchgehenden, umgeformten Randbereich
auf, der einstückig mit dem Montageabschnitt, dem Verbindungsabschnitt
und dem Lötverbindungsabschnitt verbunden ist. Der Halter
wird durch Tiefziehen hergestellt.
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Die
EP 0 863 031 zeigt einen
Wärmetauscher mit zwei Sammelrohren für ein Kraftfahrzeug. Die
Sammelrohre sind durch zahlreiche Kühlrohre miteinander
verbunden. Die Kühlrohre münden an ihren jeweiligen
Enden in die beiden vertikal verlaufenden Sammelrohre. Zwischen
den Kühlrohren sind mäanderförmige Kühlrippen
angeordnet, die mit den Kühlrohren in thermischer Verbindung
stehen. Am Außenumfang eines jeden Sammelrohrs befindet sich
ein vertikal verlaufendes Anschlusselement, das sich über
die gesamte Länge des Sammelrohrs erstreckt und zur Aufnahme
von Halterungen dient.
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Ferner
ist ein Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug
mit einem Sammelrohr aus der
EP
1 589 311 bekannt. An dem Sammelrohr ist ein Zusatzteil befestigt,
wobei das Zusatzteil ein gabelförmiges an den Umfang des
Sammelrohrs angepasstes Profilstück aufweist, welches am
Umfang des Sammelrohrs anliegt und fixierbar ist. Das Zusatzteil
ist als Halter ausgebildet und als extrudiertes Teil aus einer Aluminiumstrang-Presslegierung
hergestellt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen
Wärmeübertrager mit einem wenigstens teilweise
mittels Extrudieren hergestellten Sammelbehälter zur Verfügung
zu stellen, bei dem der Halter mit dem Wärmeübertrager
einfach und zuverlässig verbunden werden kann. Die Montage
des Halters am Sammelbehälter soll einfach mit einem geringen
Fertigungsaufwand ausgeführt werden können.
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Diese
Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager
umfassend, wenigstens ein Sammelrohr, vorzugsweise auch zwei Sammelrohre,
mit Öffnungen, wenigstens einen beispielsweise mittels
Extrudieren wenigstens teilweise hergestellten Sammelbehälter,
Rohre, deren Enden in den Öffnungen des Sammelrohres angeordnet
sind, wenigstens einen Halter zur Befestigung des Wärmeübertragers,
wobei der wenigstens eine Halter stoffschlüssig mit wenigstens
einem Verbindungsabschnitt des Wärmeübertragers
befestigt ist.
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Der
Sammelbehälter mit dem Verbindungsabschnitt zum Anschluss
des Halters lässt sich einfach mittels Extrudieren sehr
preiswert in einem einzigen Arbeitsverfahren herstellen. Da der
Verbindungsabschnitt einstückig mit der Ummantelung des Sammelbehälters
verbunden ist, wird auch die Ummantelung des Sammelbehälters
und damit die Festigkeit des Sammelbehälters wesentlich
verbessert. Der Halter selbst kann hierbei eine beliebige Form aufweisen.
Durch die Stoffschlussverbindung wird in vorteilhafter Weise die
Verbindungsstabilität zwischen Halter und Sammelbehälter
verbessert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist der wenigstens eine Halter kraft-
und/oder formschlüssig an dem wenigsten einen Verbindungsabschnitt
befestigt, so dass die Montage des Halters an den Wärmeübertrager
zeitsparend und damit kostengünstig durchgeführt
werden kann, bevor die anschließende Stoffschlussverbindung
hergestellt wird.
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Vorzugsweise
ist der Verbindungsabschnitt an dem Sammelbehälter einstückig
angeschlossen, insbesondere mittels Extrudieren angeformt, sodass auch
hierdurch die Stabilität des Sammelbehälters verbessert
wird.
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Eine
Variante besteht darin, dass der wenigstens eine Verbindungsabschnitt
seitlich an einer Ummantelung des Sammelbehälters angeformt
ist und sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des
Sammelbehälters erstreckt. Hierdurch kann der Halter an
jeder beliebigen Stelle an der Verbindungsabschnitt des Sammelbehälters
angeschlossen werden, sodass der Wärmeübertrager
mit dem Sammelbehälter ohne weiteres für eine
Vielzahl unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen verwendet werden kann.
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Zweckmäßig
ist der Verbindungsabschnitt als Steg ausgebildet ist, der wenigstens
eine Stegwand aufweist, sodass der Halter auf sehr einfache Weise
vormontiert werden kann.
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Hierzu
ist es vorteilhaft, dass der Halter an seiner einen Stirnseite zwei
mit Abstand zueinander angeordnete, in etwa eine Fangausnehmung
bildende Flansche aufweist, auf die der Halter formschlüssig
aufgeschoben wird. Die hier eingesetzte Stegwand eignet sich in
vorteilhafter Weise zum einfachen Anschluss des Halters.
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Das
Sammelrohr kann auch zwei mit Abstand zueinander angeordnete Stegwände
aufweisen, die einen sich über die gesamte Länge
des Stegs erstreckenden Spalt bilden, in den ein Teil des Halters
an jeder beliebigen Stelle formschlüssig eingeschoben ist.
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Vorzugsweise
ist wenigstens eine Seite des Stegs im Bereich einer stoffschlüssigen
Verbindung im Wesentlichen parallel zu der Außenseite der
Ummantelung des Sammelbehälters ausgebildet. Mit Hilfe
der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Halter und Verbindungsabschnitt
wird die Verbindungsstabilität zwischen Halter und Wärmeübertrager
wesentlich verbessert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist wenigstens eine Seite des Stegs
derart ausgebildet, dass er als Wandverstärker für
die Ummantelung des Sammelbehälters dient. Durch die Verwendung
des Stegs zum Anschluss des Halters wird zum einen die Stabilität
der Anschlussverbindung wesentlich verbessert und zum anderen die
Montagezeit verkürzt, da sich der Wärmeübertrager
wesentlich schneller montieren lässt als bisher.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass der Halter an dem Verbindungsabschnitt verstellbar
aufgenommen ist und in jeder beliebigen Position am Verbindungsabschnitt
arretiert werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die stoffschlüssige Verbindung
eine Löt- und/oder Klebeverbindung ist und der Wärmeübertrager,
insbesondere der Sammelbehälter, besteht aus Aluminium
oder aus einer Aluminiumlegierung.
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Zweckmäßig
ist dass der Halter an dem Verbindungsabschnitt verstellbar aufgenommen
und ist in jeder beliebigen Position am Verbindungsabschnitt arretierbar.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines
Wärmeübertragers umfasst die Schritte: Erstellen
von Rohren und wenigstens eines Halters, Erstellen wenigstens einen
Sammelrohres mit Öffnungen, vorzugsweise wenistens teilweise
mittels Extrudieren, Erstellen wenigstens eines Sammelbehälters
wenigstens teilweise mittels Extrudieren, Einbringen der Rohre in Öffnungen
des Sammelbehälters, fluiddichtes Verbinden der Rohre mit
den Öffnungen des Wärmeübertragers, Befestigen
des wenigstens einen Halters an wenigstens einem Verbindungsabschnitt
des Wärmeübertragers, wobei der wenigstens eine
Halter stoffschlüssig mit dem Verbindungsabschnitt des
Wärmeübertragers verbunden wird. Dieses erfindungsgemäße
Verfahren lässt sich ohne großen Zeitaufwand kostengünstig
herstellen, weil das Extrudieren des Sammelbehälters und
vorzugsweise des Sammelrohres ein preiswertes Herstellungsverfahren,
z. B. kostengünstiger als Schweißen, ist und das
stoffschlüssige Verbinden des wenigstens einen Halters
einfach, preiswert und zuverlässig ist.
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Vorzugsweise
wird das wenigstens eine Sammelrohr wird mit dem wenigstens einen
Sammelbehälter, z. B. mit einem Verbindungsflansch, verbunden.
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Vorteilhaft
ist auch das Befestigen des wenigstens einen Halters an einem Verbindungsabschnitt
des Wärmeübertragers.
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In
einer weiteren Variante kann der Halter an den Verbindungsabschnitt,
insbesondere im Lötofen, angelötet werden.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Halter durch Stanzen hergestellt und/oder
vor der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung an
dem Verbindungsabschnitt formschlüssig befestigt wird.
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Durch
das Herstellen des Sammelbehälters mit extrudierten Stegen
wird eine vorteilhafte Geometrie für die Aufnahme des Halters
erzeugt. Der Halter mit geeigneter Geometrie wird während
der Sammelrohr-Montage befestigt und dann im Ofen mitgelötet.
Bis zur Lötung wird der Halter formschlüssig an
den Stegen befestigt. Die vorteilhafte Ausgestaltung des Sammelbehälters
kann hierbei zur besseren Krafteinleitung vom Halter in den Sammelbehälter
so ausgeführt sein, dass das Sammelrohr, z. B. die Ummantelung,
im Bereich der Stege eine höhere Wandstärke aufweist.
Zur Verbindung des Halters während des Lötvorgangs
ist dieser zumindest einseitig lotplattiert. Die Kostenvorteile
bei der Verwendung eines extrudierten Rohrs gegenüber einem
geschweißten Rohr werden erhöht durch die Gestaltung
einer solchen Halterverbindung. Am Sammelbehälter kann
somit kundenabhängig der Halter an verschiedenen Positionen
angebracht werden, ohne zusätzliche Werkzeugkosten zu verursachen.
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Eine
Kraftfahrzeugklimaanlage oder ein Kraftfahrzeug umfasst ferner den
in dieser Anmeldung beschriebenen Wärmeübertrager.
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Im
Nachfolgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Sammelbehälters mit Haltern
in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine
vergrößerte perspektivische Ansicht des Sammelbehälter
mit Haltern gemäß 1 und
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3 eine
vergrößerte perspektivische Ansicht des Sammelbehälters
mit Haltern in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine Teilansicht eines Wärmeübertragers 14,
der für einen Kondensator bzw. Gaskühler eingesetzt
werden kann. Der Kondensator bzw. der Gaskühler kann vorteilhaft
in einer mit einem Kältemittel, wie R134a, CO2 oder
andere, betriebenen Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs Verwendung finden
kann (nicht dargestellt).
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In 1 ist
ein als Kältemittelkondensator-Baugruppe ausgebildeter
Wärmeübertrager 14 in einer perspektivischen
Ansicht dargestellt. Die erfindungsgemäße Kältemittelkondensator-Baugruppe
ist Bestandteil einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer
und einem Verdichter (nicht dargestellt).
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Durch
horizontal angeordnete Rohre 8 strömt zu kondensierendes
und zu kühlendes Kältemittel (2).
Die Rohre 8 münden an ihren jeweiligen Enden in
ein vertikales Sammelrohr 2, d. h., es sind zwei Sammelrohre 2 je weils
an den Enden der Rohre 8 vorhanden. In 1 bis 3 ist
nur ein Sammelrohr 2 dargestellt. Das Sammelrohr 2 weist hierfür
Kühlrohröffnungen 9 (2)
auf, durch welche die Enden der Rohre 8 in das Sammelrohr 2 ragen.
Zwischen den Rohren 8 sind mäanderförmige Kühlrippen 16 angeordnet,
welche mit den Rohren 8 mittels Wärmeleitung in
thermischer Verbindung stehen. Dadurch wird die Fläche
vergrößert, welche zum Kühlen des Kältemittels
zur Verfügung steht. Die Rohre 8, die Kühlrippen 16 und
die beiden Sammelrohre 2 bestehen im Allgemeinen aus Metall,
insbesondere Aluminium.
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An
einem Sammelrohr 2 ist, ebenfalls vertikal ausgerichtet,
ein Sammelbehälter 19 angeordnet (1 bis 3).
Der Sammelbehälter 19 steht mittels einer nicht
dargestellten Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung
in Fluidverbindung mit dem Sammelrohr 2 und damit auch
mittelbar in Fluidverbindung mit den Rohren 8. Der Sammelbehälter 19 ist am
oberen Ende 17 über einen Verbindungsflansch 15 mit
dem Sammelrohr 2 verbunden. Am unteren Ende ist der Sammelbehälter 19 ebenfalls
mit dem Sammelrohr 2 über einen Verbindungsflansch
(nicht dargestellt) mechanisch verbunden. Der Sammelbehälter 19 umfasst
eine zylinderförmige Ummantelung 11, die am oberen
Ende 17 von einer Deckwandung 18 verschlossen
ist (2). Der Sammelbehälter 19 und
die Deckwandung 18 sind jeweils aus Metall, z. B. Aluminium
und/oder Kunststoff, gefertigt.
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Der
Sammelbehälter 19 und eine in der Zeichnung nicht
dargestellte Verschlusseinrichtung umschließen einen zylinderförmigen
Hohlraum. In dem von der Verschlusseinrichtung eingeschlossenen
Hohlraum (nicht dargestellt) ist ein Trockner (nicht dargestellt)
angeordnet. Der Trockner ist hygroskopisch und kann Wasser bzw.
Feuchtigkeit aus dem Kältemittel aufnehmen.
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Der
Sammelbehälter 19 wird mittels Extrudieren wenigstens
teilweise hergestellt.
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Der
Sammelbehälter 19 umfasst an seiner Ummantelung 11 einen
sich in etwa über die gesamte Länge des Sammelbehälters 19 erstreckenden
Verbindungsabschnitt 3. Der Verbindungsabschnitt 3 und
der Sammelbehälter 19 werden in einem Extrudierverfahren
als ein Bauelement erstellt, d. h., der Verbindungsabschnitt 3 ist
einstückig mit dem Sammelbehälter 19 verbunden.
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Der
Verbindungsabschnitt 3 ist als Steg 12 ausgebildet,
der wenigstens eine Stegwand 4 (2) und im
Ausführungsbeispiel gemäß 1, 3 zwei
Stegwände 4, 5 aufweist. Wenigstens eine
Seite des Stegs 12 ist im Bereich einer stoffschlüssigen
Verbindung 13 (nachstehend näher erläutert)
im Wesentlichen parallel zu der Außenseite der Ummantelung 11 des
Sammelbehälters 19 ausgebildet. Der Halter 1 weist
gemäß 2 zwei mit Abstand zueinander
angeordnete Flansche 6, 7 auf, die einen Spalt 10 bilden.
Die Stegwand 4 (2) bildet einen Anschluss für
die beiden Flansche 6, 7, die formschlüssig
auf den Steg 12 geschoben sind. Der Halter 1 dient
zur Befestigung des Sammelbehälters 19 des Wärmeübertragers 14 an
ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs.
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Der
Halter 1 ist kann auch kraft- und/oder formschlüssig
an dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt 3, insbesondere
an den Steg 12 des Wärmeübertragers 14,
befestigt sein. Der Halter 1 wird hierzu mit seinen beiden
mit Abstand zueinander angeordneten Flanschen 6, 7 auf
den Steg 12 geschoben und dadurch formschlüssig
auf dem Steg 12 vormontiert. Wenigstens der Steg 12 und/oder
die Flansche 6, 7 sind mit einem Lot vorplattiert.
Damit zwischen dem Steg 12 und den Flanschen 6, 7 eine Stoffschlussverbindung 13 hergestellt
werden kann, muss der Sammelbehälter 19 mit dem
auf dem Steg 12 vormontierten Halter 1 zur Wärmebehandlung
in einen hier nicht dargestellten Wärmeofen geschoben und
dann verlötet werden.
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Die
zwei mit Abstand zueinander angeordneten Stegwände 4, 5,
die einen sich über die gesamte Länge des Stegs 12 erstreckenden
Spalt 10 bilden, dienen (3) zur Aufnahme
eines Flanschs 6 des Halters 1. Hierzu wird der
Flansch 6 an jeder beliebigen Stelle in den Spalt 10 geschoben
und mit dem Steg 12 formschlüssig verbunden.
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Der
Halter 1 kann durch Stanzen hergestellt und vor der Herstellung
der stoffschlüssigen Verbindung 13 an dem Verbindungsabschnitt 3 formschlüssig
befestigt werden.
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Insgesamt
betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 14 erhebliche
Vorteile verbunden. Da wenigstens ein Halter 1 stoffschlüssig
an wenigsten einem Verbindungsabschnitt 3 des Wärmeübertragers 14 befestigt
ist, ergibt sich eine formstabile Verbindung zwischen dem preiswert mittels
Extrudieren hergestellten Sammelbehälter 19 und
dem Halter 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006004735
A1 [0003]
- - EP 0863031 [0004]
- - EP 1589311 [0005]