DE102009018929A1

DE102009018929A1 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE102009018929A1
Application number: DE102009018929A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Schmadl; Moritz Knötzele
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-04

Abstract

Wärmeübertrager (1) zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmenden Fluids, insbesondere Kühlmittelverdampfer (1) einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit Kühlmittel als zu erwärmendes Fluid, umfassend wenigstens ein Sammelrohr (2), wenigstens ein Rohr (4), insbesondere Flachrohr (5), das mit dem wenigstens einen Sammelrohr (2) verbunden ist, vorzugsweise zwischen wenigstens zwei Rohren (4) angeordnete Rippen (6), insbesondere Wellrippen (7), zur Vergrößerung der Oberfläche des Wärmeübertragers (1), Lot (8), wobei mittels des Lotes (8) Komponenten (2, 4, 5, 6, 7), insbesondere das wenigstens eine Sammelrohr (2) und/oder das wenigstens eine Rohr (4) und/oder die Rippen (6), des Wärmeübertragers (1) miteinander verbunden sind, wenigstens einen Hohlraum, der wenigstens teilweise von Lot begrenzt ist, wobei der wenigstens eine Hohlraum von einem Füllstoff wenigstens teilweise aufgefüllt ist zur Vermeidung von Frostschäden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Kraftfahrzeugklimaanlage.
Kraftfahrzeugklimaanlagen dienen dazu, die dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zuzuführende Luft zu erwärmen und/oder zu kühlen. Die Kraftfahrzeugklimaanlage weist eine Kälteanlage mit einem Kühlmittelverdampfer als Wärmeübertrager zum Kühlen der durch die Kraftfahrzeugklimaanlage geleiteten Luft, einen Verdichter, eine Expansionsvorrichtung und einen Kondensator als Wärmeübertrager auf. Der Kühlmittelverdampfer wird im Allgemeinen aus Aluminium gefertigt und die Komponenten des Kühlmittelverdampfers werden im Allgemeinen mittels Löten in einem Lötofen miteinander verbunden. Dabei weist der Kühlmittelverdampfer zwei Sammelrohre auf, die durch eine große Anzahl von Flachrohren fluidleitend miteinander verbunden sind. Zwischen den Flachrohren sind Wellrippen angeordnet, um die Oberfläche zur Übertragung von Wärme zu vergrößern.
Die DE 10 2005 004 284 A1 zeigt einen Wärmetauscher bzw. einen Wärmeübertrager, insbesondere ein Flachrohr-Verdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit wenigstens einem Sammelkasten bzw. einem Sammelrohr aus Blech, der in Längsrichtung in wenigstens zwei Kammern bzw. Kanälen unterteilt ist und in dessen Boden die Enden von Rohren, insbesondere von Flachrohren, eingeführt sind und der Sammelkasten einen tunnelförmigen Sammelkasten-Teil, einen im Wesentlichen ebenen Sammelkasten-Teil, der den Boden bildet, und stirnseitig jeweils Deckel aufweist, wobei mindestens ein Deckel zumindest in seinem äußeren Randbereich eben ausgebildet und formschlüssig im Sammelkasten positioniert ist. Nachteiligerweise ist der Wärmetauscher konstruktiv aufwendig und damit in der Herstellung teuer. Ferner können an Lötmenisken Poren bzw. Hohlräume auftreten, die bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes zu Frostschäden führen können, sofern in den Poren Wasser enthalten ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Wärmeübertrager und Kraftfahrzeugklimaanlage zur Verfügung zu stellen, bei dem oder bei der diese Nachteile nicht auftreten. Die Kraftfahrzeugklimaanlage soll in der Herstellung preiswert sein und zuverlässig im Betrieb arbeiten.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmendes Fluides, insbesondere Kühlmittelverdampfer einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit Kühlmittel als zu erwärmendes Fluid, umfassend wenigstens ein Sammelrohr, wenigstens ein Rohr, insbesondere Flachrohr, das mit dem wenigstens einen Sammelrohr, vorzugsweise fluidleitend, verbunden ist, vorzugsweise zwischen wenigstens zwei Röhren angeordnete Rippen, insbesondere Wellrippen, zur Vergrößerung der Oberfläche des Wärmeübertrages, Lot, wobei mittels des Lotes Komponenten, insbesondere das wenigstens eine Sammelrohr und/oder das wenigstens eine Rohr und/oder die Rippen, des Wärmeübertragers mitei nander verbunden sind, wenigstens einen Hohlraum, der wenigstens teilweise von Lot begrenzt ist, wobei der wenigstens eine Hohlraum von einen Füllstoff wenigstens teilweise aufgefüllt ist zur Vermeidung von Frostschäden. Der Hohlraum oder die Pore ist somit wenigstens teilweise mit dem Füllstoff ausgefüllt, so dass kein Wasser oder im Wesentlichen kein Wasser in den Hohlraum eindringen kann und damit bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes keine Frostschäden aufgrund einer Expansion des gefrorenen Wassers innerhalb des Hohlraumes an dem Lot oder an dem Lötmeniskus und damit an den Wärmeübertrager auftreten können.
Insbesondere ist der wenigstens eine Füllstoff ein Fluid oder ein Gel oder ein kriechfähiger Stoff oder ein fließfähiger Stoff.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Füllstoff nicht Wasser und/oder die Volumenveränderung des Füllstoffes ist beim Abkühlen von 4°C auf –1°C kleiner als die Volumenvergrößerung von Wasser beim Abkühlen von 4°C auf –1°C (Gefrieren).
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers, zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmendes Fluides, insbesondere Kühlmittelverdampfer einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit Kühlmittel als zu erwärmendes Fluid, insbesondere eines oben beschriebenen Wärmeübertragers, mit den Schritten: zur Verfügung stellen wenigstens eines Sammelrohres, zur Verfügung stellen wenigstens eines Rohres, insbesondere Flachrohres, das vorzugsweise mit dem wenigstens einen Sammelrohr verbunden ist, vorzugsweise zur Verfügung stellen von Rippen, insbesondere Wellrippen, zur Vergrößerung der Oberfläche des Wärmeübertragers, Verbinden von Komponenten, insbesondere das wenigstens eine Sammelrohr und/oder das wenigstens eine Rohr und/oder die Rippen, des Wärmeübertragers mittels Lot, insbesondere mittels Löten in einem Lötofen, so dass wenigstens ein Hohlraum, der wenigstens teilweise von dem Lot begrenzt ist, entsteht, wobei in den wenigstens einen Hohlraum ein Füllstoff eingebracht wird zur Vermeidung von Frostschäden.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der wenigstens eine Hohlraum eine Öffnung auf, durch die der Füllstoff in den wenigstens einen Hohlraum eingebracht wird.
In einer ergänzenden Ausführungsform wird der Füllstoff nach dem Verbinden der Komponenten mittels Lot in den wenigstens einen Hohlraum eingebracht und/oder der wenigstens eine Hohlraum wird mit dem Füllstoff wenigstens teilweise aufgefüllt.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung werden Hohlräume in Lötmenisken bzw. in einem Lötmeniskus oder in dem Lot lokalisiert, z. B. mittels Ultraschall, und anschließend wird lokal an denjenigen Stellen mit einem Lötmeniskus oder einem Lot mit Hohlraum der Wärmeübertrager in den Füllstoff eingetaucht oder besprüht.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine Hohlraum mittels Besprühen des Wärmeübertragers mit dem Füllstoff und/oder mittels Eintauchen des Wärmeübertragers in den Füllstoff eingebracht.
Erfindungsgemäße Kraftfahrzeugklimaanlage, wobei die Kraftfahrzeugklimaanlage wenigstens einen in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Wärmeübertrager umfasst.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kraftfahrzeugklimaanlage einen Kühlmittelverdampfer und/oder eine Luftklappe und/oder ein Gebläse und/oder eine Heizvorrichtung zum Erwärmen der Luft und/oder einen Luftfilter und/oder einen Verdichter und/oder einen Kondensator als Wärmeübertrager.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen Teillängsschnitt eines Wärmeübertragers in einem ersten Ausführungsbeispiel vor dem Einbringen des Füllstoffes,
2 einen Teillängsschnitt des Wärmeübertragers gemäß 1 nach dem Einbringen des Füllstoffes,
3 einen Teilquerschnitt A-A des Wärmeübertragers gemäß 1,
4 einen Teilquerschnitt B-B des Wärmeübertragers gemäß 2,
In den 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines als Kühlmittelverdampfers 1 ausgebildeten Wärmeübertragers 1 abgebildet. Der Wärmeübertrager 1 umfasst zwei Sammelrohre 2 sowie eine Vielzahl von als Flachrohren 5 ausgebildeten Rohre 4. Jeweils an den Enden der Flachrohre 5 münden diese in Schlitze 21 des Sammelrohres 2. In den 1 bis 4 ist jeweils nur ein Teil des Sammelrohres 2 abgebildet. Zwischen den Flachrohren 5 sind als Wellrippen 7 ausgebildete Rippen 6 vorhanden. Zur Verbindung der Komponenten 2, 4, 5, 6, 7 des Wärmeübertragers 2 befindet sich auf diesen Lot 8. Beim Verbinden dieser Komponenten 2, 4, 5, 6, 7 des Wärmeübertragers 1 in einem Lötofen (nicht dargestellt) bildet sich im Allgemeinen ein Lötmeniskus 9 aus. Beim Löten kann sich dabei am Lötmeniskus 9 ein Hohlraum 10 oder eine Pore 11 ausbilden (3 und 4). In den Hohlraum 10 kann während des Betriebes des Wärmeübertragers 1 Wasser eindringen, so dass bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes es zu Frostschäden am Lötmeniskus 9 und damit auch am Wärmeübertrager 1 kommen kann. Zur Vermeidung derartiger Frostschäden wird deshalb nach dem Löten der Hohlraum 10 mit einem Füllstoff 12 aufgefüllt. Der Füllstoff 12 kann dabei beispielsweise mittels ganzem oder partiellem Eintauchen des Wärmeübertragers 1 in ein Tauchbad mit dem Füllstoff 12 oder durch Aufsprühen oder Beschichten des Wärmeübertragers 1 mit dem Füllstoff 12 in den Hohlraum 10 eingebracht werden. Als Füllstoff 12 kann dabei beispielsweise auch eine Polyurethan-Beschichtung für den Wärmeübertrager 1 eingesetzt werden. In den 2 und 4 ist die Beschichtung des Wärmeübertragers 1 teilweise durch eine strichlierte Linie dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005004284 A1 [0003]

Claims

Wärmeübertrager (1) zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmendes Fluides, insbesondere Kühlmittelverdampfer (1) einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit Kühlmittel als zu erwärmendes Fluid, umfassend – wenigstens ein Sammelrohr (2), – wenigstens ein Rohr (4), insbesondere Flachrohr (5), das mit dem wenigstens einen Sammelrohr (2) verbunden ist, – vorzugsweise zwischen wenigstens zwei Rohren (4) angeordnete Rippen (6), insbesondere Wellrippen (7), zur Vergrößerung der Oberfläche des Wärmeübertrages (1), – Lot (8), wobei mittels des Lotes (8) Komponenten (2, 4, 5, 6, 7), insbesondere das wenigstens eine Sammelrohr (2) und/oder das wenigstens eine Rohr (4) und/oder die Rippen (6), des Wärmeübertragers (1) miteinander verbunden sind, – wenigstens einen Hohlraum (10), der wenigstens teilweise von Lot (8) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hohlraum (10) von einem Füllstoff (12) wenigstens teilweise aufgefüllt ist zur Vermeidung von Frostschäden.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllstoff (12) ein Fluid oder ein Gel oder ein kriechfähiger Stoff oder ein fließfähiger Stoff ist.
Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers (1) zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmendes Fluides, insbesondere Kühlmittelverdampfer (1) einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit Kühlmittel als zu erwärmendes Fluid, insbesondere eines Wärmeübertragers (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten: – zur Verfügung stellen wenigstens eines Sammelrohres (2), – zur Verfügung stellen wenigstens eines Rohres (4), insbesondere Flachrohres (5), – vorzugsweise zur Verfügung stellen von Rippen (6), insbesondere Wellrippen (7), zur Vergrößerung der Oberfläche des Wärmeübertragers (1), – Verbinden von Komponenten (2, 4, 5, 6, 7), insbesondere das wenigstens eine Sammelrohr (2) und/oder das wenigstens eine Rohr (4) und/oder die Rippen (6), des Wärmeübertragers (1) mittels Lot (8), insbesondere mittels Löten in einem Lötofen, so dass – wenigstens ein Hohlraum (10), der wenigstens teilweise von dem Lot (8) begrenzt ist, entsteht dadurch gekennzeichnet, dass in den wenigstens einen Hohlraum (10) ein Füllstoff (12) eingebracht wird zur Vermeidung von Frostschäden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hohlraum (10) eine Öffnung aufweist, durch die der Füllstoff (12) in den wenigstens einen Hohlraum (10) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (12) nach dem Verbinden der Komponenten (2, 4, 5, 6, 7) mittels Lot (8) in den wenigstens einen Hohlraum (10) eingebracht wird und/oder der wenigstens eine Hohlraum (10) mit dem Füllstoff (12) wenigstens teilweise aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hohlraum (10) mittels Besprühen des Wärmeübertragers (1) mit dem Füllstoff (12) und/oder mittels Eintauchen des Wärmeübertragers (1) in den Füllstoff (12) eingebracht wird.
Kraftfahrzeugklimaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugklimaanlage wenigstens einen Wärmeübertrager (1) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche umfasst.