DE102011086605A1

DE102011086605A1 - Verfahren zum Verschließen eines Sammelkastens

Info

Publication number: DE102011086605A1
Application number: DE102011086605A
Authority: DE
Inventors: Boris Kerler; Kai Mille; Wolfgang Geiger; Thomas Herzig; Dieter Gross
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-05-23
Also published as: CN103946657A; DE112012004797A5; US9919818B2; CN103946657B; WO2013072492A1; US20140251580A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen eines befüllbaren Sammelkastens, insbesondere eines befüllbaren Sammelkastens eines Wärmeübertragers zur Bevorratung eines Fluids, mit den Sammelkasten bildenden Wandungen, wobei eine der Wandungen als Bodenplatte mit Öffnungen zur Aufnahme von Rohren ausgebildet ist, wobei in eine der Wandungen eine Befüllöffnung zum Befüllung des Fluids vorgesehen ist, wobei nach einem Befüllen des Fluids in den Sammelkasten die Befüllöffnung durch das Vorsehen eines in die Befüllöffnung einsetzbaren oder auf die Befüllöffnung aufsetzbaren Verschlusselements verschließbar ist. Auch betrifft die Erfindung einen solchen Wärmeübertrager.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen eines befüllbaren Sammelkastens, insbesondere eines befüllbaren Sammelkastens eines Wärmeübertragers zur Bevorratung eines Fluids, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Wärmeübertrager gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 10.
Stand der Technik
Sammelkästen von Wärmeübertragern dienen dem Einlass, der Verteilung, der Speicherung und/oder dem Auslass von Medien. Dabei werden im Stand der Technik Sammelkästen verwendet, die mittels eines Stutzens versehen sind, die mit einem verschraubbaren und damit wieder lösbaren Kunststoffdeckel verschließbar sind.
Andere Wärmeübertrager sind mittels der vorgesehenen Stutzen an Schlauch- oder Rohrleitungen angeschlossen, so dass sich eine Abdichtung des Sammelkastens daher erübrigt.
Andere Sammelkästen sind mit Ventilen versehen, die nach einer Befüllung verschlossen werden. Dies ist für den Großserieneinsatz jedoch nicht geeignet, weil dies sehr aufwändig und teuer ist.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem die Befüllöffnung eines Wärmeübertragers sicher und einfach verschlossen werden kann.
Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1, wonach ein Verfahren zum Verschließen eines befüllbaren Sammelkastens geschaffen wird, insbesondere eines befüllbaren Sammelkastens eines Wärmeübertragers zur Bevorratung eines Fluids, mit den Sammelkasten bildenden Wandungen, wobei eine der Wandungen als Bodenplatte mit Öffnungen zur Aufnahme von Rohren ausgebildet ist, wobei in eine der Wandungen eine Befüllöffnung zum Befüllung des Fluids vorgesehen ist, wobei nach einem Befüllen des Fluids in den Sammelkasten die Befüllöffnung durch das Vorsehen eines in die Befüllöffnung einsetzbaren oder auf die Befüllöffnung aufsetzbaren Verschlusselements verschließbar ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Verschlusselement erst nach dem Befüllen ein- oder angesetzt wird, um so die Handhabung des Verschließens zu erleichtern und kein aufwändiges Bauteil verwenden zu müssen.
Vorteilhaft ist, wenn das Verschlusselement ein verformbares Verschlusselements ist. Dies erbringt den Vorteil, dass das verformbare Verschlusselement im unverformten Zustand in die Befüllöffnung eingesetzt wird oder auf diese aufgesetzt wird, bevor ein Verformungsvorgang die Abdichtung der Befüllöffnung bewirkt.
Zweckmäßig ist es auch, wenn die Befüllöffnung durch die Verformung des verformbaren Verschlusselements unmittelbar verschlossen wird. Dies ist vorteilhaft, weil durch einen Einsatz des verformbaren Verschlusselements direkt in die Befüllöffnung ein kleines und leicht handhabbares und günstiges Verschlusselement verwendet werden kann.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das verformbare Verschlusselement in die Befüllöffnung eingesetzt wird und in der Befüllöffnung bzw. in unmittelbarer Nähe der Befüllöffnung zur Abdichtung der Befüllöffnung verformt wird.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das verformbaren Verschlusselement in, an oder auf die Befüllöffnung gesetzt wird und das Verschlusselement beabstandet von der Befüllöffnung verformt wird, um den Sammelkasten fluiddicht abzuschließen. Dies hat den Vorteil, dass ein abdichtender Verschluss der Befüllöffnung abseits der eigentlichen Befüllöffnung erfolgen kann.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement ein rohrartiges Element ist, dass an einer seiner Enden mit der Befüllöffnung verbindbar ist und an einem von diesem Ende beabstandeten Bereich verschlossen ist. Dabei wird das rohrartige Element durch Verformung verschlossen. Durch einen solchen Quetsch- oder einen Aufwickelvorgang kann das Ende des Rohrs oder ein dem Ende benachbarter Bereich derart verformt werden, dass er dadurch abgedichtet wird.
Weiterhin ist es dabei zweckmäßig, wenn die Öffnung nach dem Verschließen zusätzlich mittels eines Siegelmittels, wie auch Abdichtmittels genannt, versiegelt bzw. abgedichtet wird.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Siegelmittel ein Klebstoff ist. Dieser Klebstoff bzw. das Siegelmittel im Allgemeinen, kann auf das Verschlusselement aufgebracht werden, wie beispielsweise aufgetragen oder aufgestrichen oder aufgespritzt werden. Je nach gewählter Fließfähigkeit des Klebstoffs bzw. des Siegelmittels kann dieses über dem Verschlusselement verlaufen und etwaige Spalte verschließen und eine zusätzliche Versiegelung der Dichtstelle besorgen.
Die Aufgabe hinsichtlich des Wärmeübertragers wird gelöst mit einem Wärmeübertrager gemäß den Merkmalen von Anspruch 10, mit zumindest einem befüllbaren Sammelkasten, insbesondere zur Bevorratung eines Fluids, mit den Sammelkasten bildenden Wandungen, wobei eine der Wandungen als Bodenplatte mit Öffnungen zur Aufnahme von Rohren ausgebildet ist, wobei in eine der Wandungen eine Befüllöffnung zum Befüllung des Fluids vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllöffnung mit einem verformbaren Verschlusselement verschlossen ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Wärmeübertrager in perspektivischer Ansicht,
2 einen Wärmeübertrager in seitlicher Ansicht,
3 eine seitliche Ansicht des Sammelkastens des Wärmeübertragers gemäß 1 und 2,
4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers,
5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers,
6 eine Zusammenstellung von Einzelfiguren der 6a bis
6f zur Erläuterung des Befüll- und Verschließverfahrens,
6a eine schematische Darstellung zum Aufrauhen und/oder Reinigen einer zu verschließenden Befüllöffnung,
6b eine schematische Darstellung zum Befüllen eines Speicherteils eines Verdampfers,
6c eine schematische Darstellung zum Einbringen eines Verschlusselements,
6d eine schematische Darstellung zum Aufrauhen und/oder Reinigen einer zu verschließenden Befüllöffnung,
6e eine schematische Darstellung zum Aufbringen eines Siegelmittels, wie eines Klebstoffs,
6f eine schematische Darstellung zum Härten des Siegelmittels,
7 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers,
8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers,
9a eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung,
9b eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit Niet,
9c eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit Niet,
9d eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit Niet,
10a eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung,
10b eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit Niet,
10c eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit Niet,
10d eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit Niet,
11 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers,
12 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers,
13a eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung,
13b eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit Befüllrohr,
13c eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit verschlossenem Befüllrohr,
13d eine schematische Darstellung einer Befüllöffnung mit abgewinkeltem Befüllrohr,
14a eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von oben mit abgewinkeltem Befüllrohr,
14b eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Seite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
14c eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Schmalseite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
15a eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von oben mit abgewinkeltem Befüllrohr,
15b eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Seite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
15c eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Schmalseite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
16a eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von oben mit abgewinkeltem Befüllrohr,
16b eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Seite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
16c eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Schmalseite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
16d eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Schmalseite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
17a eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von oben mit abgewinkeltem Befüllrohr,
17b eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Seite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
17c eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Schmalseite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
17d eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers von der Schmalseite mit abgewinkeltem Befüllrohr,
18 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers, und
19 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmeübertragers.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 und 2 zeigen einen Wärmeübertrager 1 in einer perspektivischen Ansicht bzw. in einer Seitenansicht. Dabei weist der Wärmeübertrager 1 einen ersten Sammelkasten 2 und einen zweiten Sammelkasten 3 auf, die an den beiden entgegengesetzten Enden eines Rohr-Rippenblocks 4 jeweils angeordnet sind. Der Wärmeübertrager 1 mit dem Rohr-Rippenblock 4 ist dabei in einem ersten Bereich zweiflutig ausgestaltet, was bedeutet, dass in den Sammelkasten 3 das Einlassrohr 5 führt, anschließend ein Medium vom Sammelkasten 3 zum Sammelkasten 2 durch den Rohr-Rippenblock in den Bereich 2a einströmt, von den Bereich 2a in den Bereich 2b überströmt und anschließend vom Sammelkasten 2 zum Sammelkasten 3 im Bereich 3b durch den Rohr-Rippenblock strömt und durch das Auslassrohr 6 wieder ausströmt. An den beiden, dem Wärmeübertrager 1 entgegengesetzten Enden der Rohre 5 und 6, ist ein Expansionsventil 7 mit den Endbereichen der Rohre verbunden.
Der Wärmeübertrager 1 weist weiterhin einen Bereich 10 auf, der dem Wärmeübertragerbereich mit den Sammelkästen 2 und 3 und dem Rohr-Rippenblock 4 benachbart angeordnet ist. Der Bereich 10 des Wärmeübertragers umfasst einen Sammelkasten 11 und einen Sammelkasten 12 und einen Rohr-Rippenblock 13, wobei der Rohr-Rippenblock 13 mit koaxial angeordneten Wärmeübertragerrohren ausgestattet ist, so dass im Innenraum des inneren Rohres ein erstes Fluid durchströmbar ist und im Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein zweites Fluid durchströmbar ist. Der Sammler 11 bzw. der Sammler 12 sind dabei derart ausgebildet, dass sie einen ersten Sammelraum 14 und einen zweiten Sammelraum 15 aufweisen, wobei der erste Sammelraum 14 bevorzugt mit dem Innenraum des Innenrohres kommuniziert und der Sammelraum 15 mit dem Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr kommuniziert. Die beiden Sammelräume 14 und 15 sind in einem Sammelkasten angeordnet und durch eine Trennwand 16 voneinander getrennt. Bevorzugt ist nun, dass der Sammelraum 14 über eine Fluidkommunikationsleitung mit dem Sammelkasten 2 verbunden ist und der gegenüberliegende am unteren Ende befindliche Sammelraum 14 des Sammelkastens 12 mit dem Sammelkasten 3 in Fluidverbindung steht. Dies bewirkt, dass ein Fluid, das im Bereich des Einlasses aus dem Einlassrohr 5 in den Sammler 3 einströmt, zum einen durch den Rohr-Rippenblock 4 zum Sammler 2 strömen kann oder zum anderen alternativ vom Sammler 3 in den Sammler 12 strömen kann. Von dort würde das Fluid vom Sammler 12 durch die Innenrohre der Koaxialrohre in den Sammler 11 strömen und von dort in den Sammler 2 strömen bevor das Medium wieder zum Sammler 5 zurück strömt und aus dem Auslassrohr 5 aus dem Wärmeübertrager 1 austritt.
Durch die Gestaltung wird somit quasi ein dreiflutiger Wärmeübertrager 1 ausgebildet, bei dem zwei Fluten parallel geschaltet sind und diese dann mit einer dritten Flut in Serie geschaltet sind. Darüber hinaus befindet sich ein weiterer Wärmeübertrager im Bereich 10, wobei in den Rohrbereichen zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr des Bereiches 10 ein Fluid angeordnet sein kann, das über die Sammelkästen 15 des oberen Sammelkastens 11 und des unteren Sammelkastens 12 gesammelt und angeordnet sein kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmeübertrager 1 ein Kältemittelverdampfer, bei dem Kältemittel durch das Einlassrohr einströmt, dieses durch die beschriebenen Fluidkanäle und Sammelkästen durch den Wärmeübertrager strömt und anschließend am Auslassrohr wieder aus dem Wärmeübertrager entweicht. Der Bereich des zusätzlichen Wärmeübertragers im Bereich 10 kann als Speichermediumbereich vorgesehen sein, in welchem ein Latentkältespeichermedium angeordnet sein kann, das im Betrieb des Verdampfers auf Grund der an das Kältemittel abgegebenen Wärme abgekühlt wird und bei Durchströmung von Luft bei ausgeschalteter Verdampferfunktion bei stehendem Kältemittelkreislauf durch Aufnahme von Energie bzw. Enthalpie aus der Luft diese dann abgekühlt werden kann.
Der Wärmeübertrager für den sogenannten Speicherbereich 10 ist grundsätzlich von dem Wärmeübertragerbereich des Verdampfers zur Durchströmung des Kältemittels Fluid getrennt und steht auch nicht mit dem Einlass- bzw. dem Auslassrohr 5, 6 in Fluidverbindung. Es liegt eine Medientrennung zwischen dem Kältemittel und dem Kältespeichermittel vor.
Zur Befüllung des Wärmeübertragers, wie insbesondere des Speicherbereichs des Wärmeübertragers, weist der Sammelraum 15 des Sammelkastens 14 eine Öffnung 17 auf, die in 3 gut zu erkennen ist und die an einer Schmalseite des Sammlers 11 angeordnet ist. Dabei wird der Sammler 11 gebildet durch Wandungen 18, 19, 20, 16 und 21, wobei der Sammelraum 15 durch die Wände 18, 19, 20 und 16 gebildet wird. Die Stirnwand 21 ist Teil der den Sammelkasten bildenden Wandungen und nimmt die Öffnung 17 als Befüllöffnung auf. Durch diese Befüllöffnung 17 wird das in den Wärmeübertrager 1 einzufüllende Fluid eingefüllt und nach der Befüllung wird die Befüllöffnung 17 mittels eines nichtdargestellten Verschlusselements verschlossen.
Die grundsätzliche Gestaltung und Verschaltung eines solchen sogenannten Speicherverdampfers gemäß der 1 bis 3 ist in der Druckschrift DE 10 2006 051 865 A1 bzw. in der DE 10 2004 052 979 A1 offenbart. Der diesbezügliche Offenbarungsinhalt dieser Druckschriften wird daher hiermit per Referenz als dem Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung zugehörig definiert.
Die Herstellung eines Wärmeübertragers erfolgt in den nun beschriebenen Verfahrensweisen, wobei für die Herstellung des Verdampfers ein Prozess angewendet wird, der den Verdampfer als solchen als Ergebnis hat. Der Verdampferaufbau beginnt dabei gemäß 4 mit einer Bereitstellung der für den Zusammenbau des Verdampfers notwendigen Bauteile, wie der Sammlerbleche der Rohre- und Rippen sowie der Anschlussrohre etc. Anschließend werden die relevanten Bauteile miteinander zum Wärmeübertrager montiert. Dies erfolgt in der 4 in Block 30, indem der Verdampferaufbau begonnen wird durch das Kassettieren der Rohr-Rippenblöcke und dem Spannen dieser Rohr-Rippenblöcke. Anschließend werden die so kassettierten Rohre an ihren Enden in den Rohrboden des Sammelkastens eingedrückt, siehe Block 31. Dies nennt man auch die Rohrmontage.
Der nun fertigmontierte Wärmeübertrager, bei dem auch die Anschlussrohre 5, 6 bereits mit verbunden sein können, wird anschließend im Lötofen gelötet, siehe Block 32. Eine optionale Oberflächenbeschichtung erfolgt in Block 33 nach dem Lötprozess. In Block 34 wird anschließend das Expansionsventil 7 auf die Einlass- und Auslassrohre 5, 6 gemäß der 1 oder 2 montiert, siehe Block 34. Nach der Fertigung des Wärmeübertragers 1 und der Ventilmontage erfolgt ein Prüfen des Hauptverdampfers, auch der Verdampferteil des Wärmeübertragers genannt, gemäß Block 35 und des Speicherteils 36 des Wärmeübertragers. Anschließend wird der Bereich der Befüllöffnung 17 gereinigt, siehe Block 37. Danach wird der Speicher evakuiert, siehe Block 38 und anschließend mittels einer Befüllvorrichtung in Block 39 wird der Speicherteil mit einem Medium befüllt.
Zum Vorgang des Befüllens sei auf die oben genannten Druckschriften DE 10 2006 051 865 A1 und DE 10 2004 052 979 A1 verwiesen.
Anschließend wird nach dem Befüllen die Befüllöffnung mittels eines Verschlusselementes verschlossen. Hierfür wird gemäß Block 40 vorteilhaft ein verformbares Verschlusselement wie bspw. ein Blindniet verwendet, welcher in die Befüllöffnung 17 der 1 bis 3 eingesetzt wird und anschließend verformt wird. Danach wird in Block 41 die zu versiegelnde Fläche, in 4 auch Klebefläche genannt, mittels eines Reinigungsvorganges gereinigt. Der Reinigungsvorgang kann ein mechanischer Reinigungsvorgang oder ein chemischer Reinigungsvorgang sein. Danach wird in Block 42 der Kopf des Niets- bzw. des Verschlusselementes mit einem Siegelmittel, wie beispielsweise ein Klebstoff, abgedichtet, wobei in Block 43 der Aushärtungsvorgang des Siegelmittels bzw. des Klebstoffes beschleunigt werden kann, indem eine UV-Strahlung oder eine andere Strahlung appliziert wird, die die Aushärtung beschleunigt.
Die 5 zeigt in einem Blockschaltbild eine alternative Vorgehensweise, wobei in Block 50 der Block kassettiert wird und danach gespannt wird und dadurch der Verdampferaufbau begonnen wird. Anschließend werden in Block 51 die Rohrenden der Rohre in die Öffnungen der Rohrböden der Sammelkästen eingedrückt, was auch als Rohrmontage bezeichnet wird. Danach wird in Block 52 der Wärmeübertrager gelötet. Dies erfolgt vorzugsweise im Durchlauf durch einen Lötofen.
Nach der Lötung des Wärmeübertragers kann optional eine Oberflächenbeschichtung vorgenommen werden, siehe Block 53. Anschließend wird auf den im Wesentlichen fertigen Wärmeübertrager das dafür vorgesehene Ventil, im Falle des Verdampfers das Expansionsventil, gemäß Block 54 angeschlossen. Im Block 55 erfolgt ein Dichtprüfen des Hauptverdampfers und in Block 56 erfolgt eine Reinigung der später zu versiegelnden Flächenbereiche der Befüllöffnung bzw. der daran angrenzenden Flächenbereiche. Anschließend wird auch der Speicherbereich des Wärmeübertragers gemäß Block 57 auf Dichtigkeit geprüft. Bevorzugt kann in diesem Prozessschritt auch das Evakuieren des Speicherteils des Wärmeübertragers durchgeführt werden, da durch eine Evakuierung der anschließende Befüllvorgang erleichtert wird. In Block 58 der 5 ist das Befüllen des Speicherbereichs vorgesehen. Anschließend wird in Block 59 die Befüllöffnung mittels eines verformbaren Verschlusselements, wie bspw. mittels eines Blindniets, verschlossen. In Block 60 wird die zu versiegelnde Fläche, auch Klebefläche genannt, gereinigt. In Block 61 wird die zu versiegelnde Fläche, vorzugsweise auch die Fläche um den Nietkopf herum versiegelt und in Block 62 erfolgt eine Härtung des Siegelmittels bzw. des Klebstoffs, vorzugsweise mittels Bestrahlung mit UV-Strahlen.
Die 6 zeigt in sechs Teilfiguren 6a bis 6f das Verfahren zur Befüllung und Verschließung des Wärmeübertragers, insbesondere für den Speicherbereich des Speicherverdampfers.
Die 6a zeigt, dass der Befüllbereich, wie insbesondere die Befüllöffnung mittels eines Reinigungselementes oder eines Aufrauhelementes aufgerauht oder gereinigt wird. Anschließend wird in der 6b eine Befüllvorrichtung mit der Befüllöffnung verbunden und der Speicherbereich des Verdampfers wird evakuiert und anschließend wird ein Latentspeichermedium aus einem Vorratsspeicher durch den Unterdruck in den Speicherbereich des Verdampfers eingesaugt. Dadurch wird der Speicherbereich des Verdampfers mit dem Latentspeichermedium befüllt. In 6c wird ein Verschlusselement, vorzugsweise ein Blindniet in die Befüllöffnung eingesetzt. Im oberen Bildausschnitt der 6c ist zu erkennen, wie ein hülsenförmiges Blindnietelement als Verschlusselement in die Befüllöffnung eingesetzt ist. Die 6d zeigt, dass der Bereich des Verschlusselementkopfes bzw. der darum angeordnete Bereich aufgerauht oder gereinigt wird. Dies erfolgt wiederum wie bei 6a mittels eines Aufrauh- oder Reinigungsmittels. In 6e ist zu erkennen, dass der Kopf des Verschlusselementes mittels eines Siegelmittels versiegelt ist, wie beispielsweise mittels eines Klebers. Dadurch werden auch noch verbleibende Spalte nach der Verformung des Verschlusselementes abschließend abgedichtet. In 6f wird eine Strahlung appliziert, die ein beschleunigtes Aushärten des Siegelmittels, wie des Klebers, bewirkt.
Besonders bevorzugt ist, wenn das Verschließen der Befüllöffnung mit einem verformbaren Verschlusselement erfolgt, wie beispielsweise mittels eines Blindniets, wobei der Durchmesser des Nietkopfes vorzugsweise zwischen 5 und 15 mm beträgt. Die Verwendung eines Blindniets sorgt für eine ausreichende mechanische Festigkeit einer Nietschaftlänge Von ca. 3 bis 10 mm. Dabei kann der Niet vorzugsweise manuell oder auch kraftunterstützt, wie beispielsweise pneumatisch, in die Verschlussöffnung eingebracht werden. Ein anschließendes Entfetten bzw. Aufrauhen der Oberfläche in der Bohrungsumgebung der Verschlussöffnung führt zu einer besseren Haftung des später aufzutragenden Siegelmittels, wie beispielsweise Klebers. Dabei wird insbesondere auch ein Entfernen von Flussmittelwesten durch mechanischen Abtrag oder durch Plasmabehandlung oder durch eine chemische Oberflächenbehandlung bewirkt.
Das Aufbringen des Siegelmittels, wie insbesondere des Klebers, im Bereich des Verschlusselementes, wie des Nietkopfes, kann zur Vermeidung von Latentspeichermediumaustritten führen. Der Übergang von dem Verschlusselement, wie beispielsweise Nietkopf, zum Flächenbereich der Wand des Sammlers, muss dabei vorzugsweise vollständig bedeckt sein, wobei die Siegelschicht vorzugsweise etwa 1 mm beträgt und über den Rand hinaus verlaufen ist. Die optimale Schichtdicke des Klebers oder des Siegelmittels beträgt dabei 1 bis 5 mm. Dabei ist es bevorzugt, wenn ein anaerob aushärtender Kleber verwendet wird, wie beispielsweise Wellomer UV 4601. Der Kleber kann dabei manuell oder mit einer Dosierpumpe aufgetragen werden.
Das UV-Härten des Klebers beispielsweise über UV-Punktstrahler oder UV-Flächenstrahler kann hier bevorzugt eingesetzt werden. Die Dosis der UV-Strahlung ist dabei vorzugsweise so eingestellt, dass der Kleber an der Oberfläche innerhalb von ca. 10 Sek. und in seiner gesamten Tiefe innerhalb von ca. 30 Sekunden ausgehärtet ist. Der optimale Abstand bei einer solchen Punktstrahlungsquelle beträgt ca. 20 bis 200 mm, wobei vorzugsweise 100 mm eingestellt werden. Die Größe der Punktstrahlungsquelle kann dabei etwa dem Durchmesser des aufgetragenen Flächenbereiches des Siegelmittels oder des Klebetropfens entsprechen, wobei zum Abfangen von austretenden Lösungsmitteldämpfen des Klebstoffes oder des Siegelmittels auch ein Abzug vorgesehen werden kann, so dass diese Dämpfe abgeleitet werden. Bevorzugt ist, wenn das Siegelmittel oder der Klebstoff vor einem Einbau in ein Klimagerät nach der Aushärtung etwa noch 24 Std. anaerob nachhärtet.
Die Verwendung eines verformbaren Verschlusselementes, hier beispielsweise eines Blindniets und die anschließende Aufbringung eines Siegelmittels, hier beispielsweise als Kleber, bewirkt eine ausreichende hohe mechanische Festigkeit und gleichzeitig eine sichere Abdichtung gegen ein Austreten eines relativ geruchsintensiven Latentspeichermediums. Besonders bevorzugt ist dieser Prozess durch eine gute Integrierbarkeit in die Serien-Prozess-Realisierung durch kurze Taktzeiten, wobei die Möglichkeit des Dichtprüfens und des Evakuierens zum Befüllen durchaus auch in einem Prozess realisierbar ist.
Für den Fall, dass das Verschlusselement gegenüber der Wandung des Sammelkastens übersteht und die Kleberschicht aufträgt, sind nur geringfügige Anpassungen hinsichtlich des Bauraumes innerhalb des Klimagerätes notwendig. Dies ist üblicherweise einfach realisierbar, so dass die oben beschriebene Vorgehensweise eine bevorzugte Vorgehensweise darstellt, die keine großen Änderungen am Klimagerät verursachen.
Die 7 und 8 zeigen zusammen mit den 9a bis 9d eine weitere alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise zum Verschließen einer Befüllöffnung eines Wärmeübertragers.
In 7 wird ein Verfahren beschrieben, in welchem im Block 70 die Rohrrippenblöcke des Wärmeübertragers kassettiert und gespannt werden. Es stellt den ersten wesentlichen Schritt für den Verdampferaufbau dar. In Block 71 wird die Rohrmontage durchgeführt, wobei in diesem Bereich die Enden der Rohre in die Öffnungen der Rohrböden eingedrückt werden. Anschließend wird in Block 72 ein Einziehniet mit Gewinde in die Befüllöffnung des Sammelkastens eingezogen. In Block 73 wird der so montierte Wärmeübertrager in einem Lötofen gelötet und in Block 74 wird bevorzugt eine Oberflächenbeschichtung auf dem Wärmeübertrager vorgesehen. Anschließend erfolgt in Block 76 ein Dichtprüfen des Hauptverdampferteils, das vom Kältemittel durchströmbar ist und anschließend kann in Block 77 der Speicherteil des Wärmeübertragers dichtgeprüft werden. Anschließend oder gleichzeitig kann der Speicherteil des Wärmeübertragers evakuiert werden, siehe Block 78, und in Block 79 befüllt werden. Anschließend erfolgt ein Verschließen der Befüllöffnung durch Einfügen einer Schraube in das verformbare Verschlussteil, wie des Einziehniets mit Gewinde.
Die 8 zeigt eine alternative Vorgehensweise, wobei in Block 90 der Verdampferaufbau dadurch durchgeführt wird, dass die Blöcke kassettiert und gespannt werden. In Block 91 erfolgt die Rohrmontage, bei welchen die Rohrenden der Rohre in die dafür vorgesehenen Öffnungen oder Durchzüge der Rohrböden eingeschoben und eingedrückt werden, siehe hierzu Block 91. Anschließend wird in die Befüllöffnung des Sammelkastens ein Einziehniet mit Gewinde eingesetzt und verformt, wobei in Block 93 der Wärmeübertrager gelötet wird. In Block 94 erfolgt eine optionale Vorsehung einer Oberflächenbeschichtung, wobei in Block 95 eine Ventilmontage vorgesehen sein kann, zur Montage des Expansionsventils. Anschließend erfolgt das Dichtprüfen des Hauptverdampfers gemäß Block 96 und das Dichtprüfen und Evakuieren des Speicherteiles des Verdampfers gemäß Block 97. In Block 98 wird der Speicherbereich befüllt und in Block 99 wird die Befüllöffnung verschlossen. Dazu wird bevorzugt eine Schraube in das Einziehnietelement eingefügt.
Die 9a zeigt im Schnitt den Bereich der Befüllöffnung 100 im Bereich der Wand 101 des Sammelkastens des Speicherbereiches des Wärmeübertragers. Es ist zu erkennen, dass eine Bohrung in der Wand des Sammlers vorliegt, die jedoch noch nicht mit einem Verschluss vorgesehen ist.
In 9b ist zu erkennen, wie in der Öffnung 100 in der Wandung 101 ein verformbares Element 102, wie beispielsweise ein Einziehniet vorgesehen ist, das ein Innengewinde aufweist. Dieses Einziehniet kann bevorzugt durch eine Verformung in die Öffnung eingepasst werden. Dabei kann die Verformung entweder im Einziehniet selbst vorgesehen sein oder in der Wand 101, in der die Öffnung vorgesehen ist. In der 9c ist eine alternative Ausführungsform des Einziehniets 103 dargestellt, das in die Öffnung 100 der Wand 101 eingesetzt ist, wobei auf der Innenwand 104 ein Absatz 105 vorgesehen ist, welcher als Absatz zur Versenkung eines einfügbaren Schraubenkopfes dient.
In der 9d ist gegenüber der 9c weiterhin ein Dichtelement 106 vorgesehen, welches beispielsweise als Teflonband ausgebildet ist und zur Abdichtung der einschraubbaren Schraube dient, die in das Einziehniet einfügbar ist.
Die alternative Lösung gemäß der 7 bis 9d sehen vor, dass nach einem standardisierten Verdampferprozessaufbau anschließend die Befüllöffnung mittels eines Einziehniets mit Innengewinde erfolgt, das in die Bohrung des Sammlers eingesetzt wird. Dabei kann für einen geringen Überstand über die Verdampferbreite von ca. 0 bis 3 mm vorgesehen sein, dass die Schraube im Einziehniet auch versenkbar ausgebildet sein kann, siehe 9c. Nach Einsetzten des Einziehniets kann anschließend dieses Einziehniet mit seiner zentralen Bohrung über eine Schraube abgedichtet werden. Dabei kann vorteilhaft sein, dass das Gewinde zusätzlich mit einem Dichtelement 106 versehen sein kann, beispielsweise mit einem Teflonband oder einer Teflonbeschichtung, so dass die Schraube sicher gegenüber dem Gewinde abgedichtet ist und ein Latentmediumaustritt aus dem Sammler somit langfristig dauerhaft vermieden werden kann. Vorstellbar ist dabei auch der Einsatz von selbstabdichtenden Schrauben bzw. Gewindeelementen.
Die 10a bis 10d zeigen eine alternative Gestaltung des Nietelementes in einer Befüllöffnung 100 einer Wandung 101. Dabei ist das Nietelement 107 derart ausgebildet, dass es auf der Außenseite der Wandung einen Absatz 108 aufweist und auf der Innenseite ein verformbares Element 109 aufweist, so dass das Element formschlüssig mit der Wandung 101 verbunden ist. In das Gewinde 110 kann anschließend innerhalb der zentralen Öffnung des Nietelementes ein Gewinde so wie eine Schraube eingeschraubt werden, um die Öffnung abzudichten. Dabei kann gemäß 10c auch ein Absatz im Nietelement vorgesehen sein, um einen Schraubenkopf innerhalb des Nietelementes aufzunehmen. Weiterhin kann auch gemäß 10d auch ein Dichtelement 112, wie vorzugsweise ein Teflonband, vorgesehen sein, um den Einsatz der Schraube verbessert abzudichten.
Die 11 und 12 beschreiben ein Verfahren, bei welchem an die Befüllöffnung aufgesetztes Befüllrohr nach dem Befüllen durch eine Verformung verschlossen wird.
Dabei wird in 11 ein entsprechendes Verfahren beschrieben, wobei in Block 120 der Verdampferaufbau erfolgt durch kassettieren der Rohrrippenblöcke und spannen dieser Blöcke. In Block 121 erfolgt die Rohrmontage durch das Einschieben bzw. Eindrücken der Rohrenden in die Öffnungen der Rohrböden. Anschließend wird die Montage des Befüllrohres vorgenommen, siehe Block 122. Das Befüllrohr wird dabei in eine dafür vorgesehene Öffnung eingedrückt oder alternativ auf einen dafür vorgesehenen Bund aufgedrückt. In Block 123 wird der so konfektionierte Wärmeübertrager gelötet. In Block 124 erfolgt eine optionale Oberflächenbearbeitung oder Oberflächenbeschichtung, wobei wie in Block 125 eine Ventilmontage, beispielsweise eines Expansionsventils, erfolgt. In Block 126 wird der Verdampferbereich des Wärmeübertragers, auch Hauptverdampfer genannt, dichtgeprüft. In Block 127 erfolgt das Dichtprüfens des Speicherbereiches des Verdampfers. In Block 128 erfolgt ein Evakuieren des Speicherbereiches, der in Block 129 befüllt wird. In Block 130 erfolgt das Verschließen des Speicherbereiches durch ein Zusammendrücken oder ein Verformen des Befüllrohres. In Block 131 wird das Befüllrohr an den Verdampfer angelegt, um eine Anpassung der Außenkontur zu erzielen, so dass das Befüllrohr nicht unnötig Bauraum durch ein abstehendes Rohr verursacht.
In 12 ist eine alternative Verfahrensweise beschrieben, wobei in Block 140 der Verdampfer aufgebaut wird durch Kassettieren und Spannen der Rohrrippenblöcke. In Block 141 erfolgt die Rohrmontage durch Einschieben oder Eindrücken der Rohre in die dafür vorgesehenen Rohröffnungen der Rohrboden. In Block 142 erfolgt die Montage des Befüllrohres, in dem das Befüllrohr in eine dafür vorgesehene Öffnung eingedrückt oder auf einen dafür vorgesehenen Stutzen aufgedrückt wird. In Block 143 erfolgt das Löten im Ofen und im Block 144 erfolgt eine optionale Oberflächenbeschichtung, wobei in Block 145 ein Ventil, wie vorzugsweise ein Expansionsventil, auf die Anschlussrohre montiert wird. In Block 146 erfolgt das Dichtprüfen des Verdampferteiles und in Block 147 erfolgt das Dichtprüfen und Evakuieren des Speicherteiles des Verdampfers, wobei in Block 148 der Speicher mit dem Medium, wie insbesondere dem Latentspeichermedium, befüllt wird, wobei der Speicherbereich in Block 149 durch Zusammendrücken oder Verformen des Befüllrohres verschlossen wird. Anschließend erfolgt wiederum in Block 150 eine Anpassung der Außenkontur des Verdampfers durch ein Anlegen des Befüllrohres.
Die 13a bis 13d zeigen die Verbindung eines Befüllrohres mit einem Sammler eines Wärmeübertragers, dessen Verschluss und dessen Anpassung an die Bauraumgegebenheiten. Dabei ist in 13a der Sammler 160 mit einem Anschlussstutzen 161 ausgebildet, welcher mit dem Sammelraum für den vorzugsweise Speicherbereich des Verdampfers verbunden ist. In 13b ist auf den Stutzen 161 das Befüllrohr 162 aufgeschoben bzw. aufgepresst, so dass in dieser Konfiguration die Befüllung durch das Befüllrohr erfolgen kann. In 13c wird das Befüllrohr 162 im Bereich 163 verformt, wie beispielsweise zusammengequetscht, so dass das Befüllrohr abgeschlossen wird. In 13d wird das Befüllrohr abgebogen, so dass es nicht so weit vom Sammelkasten des Verdampfers absteht und an einen Flächenbereich des Verdampfers vorteilhaft zum Anliegen kommt. Die 14a bis 14c, 15a bis 15c, die 16a bis 16d und die 17a bis 17d zeigen Anordnungsvarianten zur Anordnung eines Befüllrohres. Dabei zeigt die 14a von oben betrachtet den erfindungsgemäßen Wärmeübertrager, wie Verdampfer mit den Sammelkästen 170, 171 des Verdampferteiles und 172 des Speicherteiles des Verdampfers. Das Befüllrohr 173 ist endseitig des Sammelkastens 172 des Verdampferteiles angeordnet und, wie in 14b zu erkennen, nach unten parallel zu den Rohren des Rohrrippenblocks abgewinkelt angeordnet. Die 17c zeigt dies noch einmal in einer seitlichen Ansicht, wobei das Befüllrohr mit der Befüllöffnung kommuniziert und nach unten abgewinkelt ist. In der 15a sind die gleichen Sammler 171, 170 und 172 offenbart, wobei das Befüllrohr quasi u-förmig umgebogen ist und parallel zur Längserstreckung eines Sammlers ausgerichtet ist. Dazu ist das Befüllrohr 174 quasi u-förmig nach oben und seitlich zwischen die Sammelkästen umgebogen, und entlang der Längsachse der Sammelkästen angeordnet. In der 15c sind verschiedene Anordnungsvarianten des Befüllrohres 174 gezeigt. So kann das Befüllrohr im Prinzip in einer filterförmigen Aussparung zwischen den Sammlern 171 und 172 angeordnet sein, eine Aussparung zwischen Sammlern 170 und 171 oder in einer Lage die benachbart des Sammlers 172 angeordnet ist, siehe Pfeil 175, wobei das Befüllrohr in diesem Ausführungsbeispiel in einem Raumbereich angeordnet ist, in dem der Sammler einen Bogen macht und daher nicht so viel Bauraum benötigt. Bei den Beispielen der 16a bis 16d sind die Sammler 170, 171 und 172 entsprechend vorgesehen und das Befüllrohr ist von der Seite von der Befüllöffnung oder von oben in den Sammler eintretend dargestellt, wobei das Befüllrohr l-förmig abgewinkelt entlang der Längserstreckung des Sammlers 172 ausgerichtet ist. Alternativ kann das Befüllrohr auch parallel zu den Sammelkästen in den deltaförmigen Raumbereichen gemäß der Bezugszeichen 177 oder 178 angeordnet sein.
Die 17a bis 17d zeigen eine Variante, bei der das Befüllrohr von einer unteren Seite des Rohrbodens des Sammelkastens in den Sammler eintritt, siehe 17c, wo das Befüllrohr 179 durch einen unteren Randbereich 180 in den Sammler eintritt. Entsprechend kann in einer vereinfachten Ausführung das Befüllrohr 179 im Wesentlichen senkrecht nach unten ausgerichtet sein, so dass es quasi parallel zur Seitenwand 181 des Sammlers ausgerichtet ist und möglichst wenig Platz dabei in Anspruch nimmt. Von oben betrachtet, gemäß 17a, ist diese Anordnung derart günstig, dass das Sammelrohr nicht zu erkennen ist.
Die 18 und 19 zeigen weitere Vorgehensweisen erfindungsgemäßer Verfahren, zur Verschließung einer Befüllöffnung eines Sammelkastens eines Wärmeübertragers. Dabei zeigt die 18 in Block 190 den Verdampferaufbau durch Kassettieren und Spannen der Rohrrippenblöcke. In Block 191 erfolgt die Rohrmontage durch Eindrücken der Rohre in die dafür vorgesehenen Rohröffnungen des Rohrbodens. In Block 192 wird der Wärmeübertrager im Ofen gelötet, wobei in Block 193 eine optionale Oberflächenbeschichtung erfolgen kann, bevor in Block 194 eine Ventilmontage beispielsweise für das Expansionsventil erfolgt. In Block 195 erfolgt das Dichtprüfen des Verdampferteiles des Wärmeübertragers, wobei in Block 196 der Speicherteil des Wärmeübertragers dichtgeprüft wird. Anschließend erfolgt in Block 197 ein Evakuieren und in Block 198 ein Befüllen des Speichers, wobei in Block 199 die Befüllöffnung durch ein verformbares Element, wie beispielsweise ein Nietelement oder ein Blindnietelement, gegebenenfalls mit Unterlegscheibe verschlossen wird.
Die 19 zeigt die Vorgehensweise bei einem Ausführungsbeispiel eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in Block 200 der Verdampferaufbau durch das kassettieren und Spannen der Blöcke gekennzeichnet ist. In Block 201 erfolgt die Rohrmontage durch Eindrücken der Rohre in die dafür vorgesehenen Öffnungen des Rohrbodens. In Block 202 erfolgt das Löten im Lötofen und in Block 203 erfolgt eine optionale Oberflächenbeschichtung. In Block 204 kann eine Ventilmontage erfolgen, bei der beispielsweise ein Expansionsventil an die dafür vorgesehenen Anschlussrohre des Wärmeübertragers angeordnet und verbunden wird. In Block 205 erfolgt ein Dichtprüfen des Verdampferteiles des Wärmeübertragers, wobei in Block 206 ein Dichtprüfen des Speichers des Wärmeübertragers erfolgt, wobei in Block 207 ein Evakuieren des Speicherteils erfolgt, so dass in Block 208 eine Befüllung des Speicherteiles erfolgen kann. In Block 209 erfolgt ein Verschließen der Befüllöffnung des Speicherteiles, beispielsweise durch ein Blindstopfen, der anschließend durch ein Nachlöten abgedichtet werden kann, siehe Block 210.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006051865 A1 [0068, 0071]
DE 102004052979 A1 [0068, 0071]

Claims

Verfahren zum Verschließen eines befüllbaren Sammelkastens, insbesondere eines befüllbaren Sammelkastens eines Wärmeübertragers zur Bevorratung eines Fluids, mit den Sammelkasten bildenden Wandungen, wobei eine der Wandungen als Bodenplatte mit Öffnungen zur Aufnahme von Rohren ausgebildet ist, wobei in eine der Wandungen eine Befüllöffnung zum Befüllung des Fluids vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Befüllen des Fluids in den Sammelkasten die Befüllöffnung durch das Vorsehen eines in die Befüllöffnung einsetzbaren oder auf die Befüllöffnung aufsetzbaren Verschlusselements verschließbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement ein verformbares Verschlusselements ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllöffnung durch die Verformung des verformbares Verschlusselements unmittelbar verschlossen wird,
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Verschlusselement in die Befüllöffnung eingesetzt wird und in der Befüllöffnung bzw. in unmittelbarer Nähe der Befüllöffnung zur Abdichtung der Befüllöffnung verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbaren Verschlusselement in, an oder auf die Befüllöffnung gesetzt wird und das Verschlusselement beabstandet von der Befüllöffnung verformt wird, um den Sammelkasten fluiddicht abzuschließen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement ein rohrartiges Element ist, dass an einer seiner Enden mit der Befüllöffnung verbindbar ist und an einem von diesem Ende beabstandeten Bereich verschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrartige Element durch Verformung verschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung nach dem Verschließen mittels eines Siegelmittels versiegelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Siegelmittel ein Klebstoff ist.
Wärmeübertrager mit zumindest einem befüllbaren Sammelkasten, insbesondere zur Bevorratung eines Fluids, mit den Sammelkasten bildenden Wandungen, wobei eine der Wandungen als Bodenplatte mit Öffnungen zur Aufnahme von Rohren ausgebildet ist, wobei in eine der Wandungen eine Befüllöffnung zum Befüllung des Fluids vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllöffnung mit einem verformbaren Verschlusselement verschlossen ist.