DE102014220403A1 - Method for mounting a heat exchanger device and heat exchanger device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung (16) einer Kälteanlage (10), wobei die Wärmetauschereinrichtung (16) folgende Komponenten umfasst; ein Gehäuse (34), welches mindestens einen Deckel (36) und einen rohrförmigen Mantel (38) aufweist, eine Wärmetauscherwendel (42) und einen Kältemittelsammelbehälter (32). Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Wärmetauscherwendel (42) über den Kältemittelsammelbehälter (32) geschoben und fluidisch mit dem mindestens einen Deckel (36) verbunden wird, dass der rohrförmige Mantel (38) über die Wärmetauscherwendel (42) geschoben wird, und dass der rohrförmige Mantel (38) radial nach innen verformt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine nach diesem Verfahren hergestellte Wärmetauschereinrichtung (16) einer Kälteanlage (10).The invention relates to a method for mounting a heat exchanger device (16) of a refrigeration system (10), wherein the heat exchanger device (16) comprises the following components; a housing (34) having at least one lid (36) and a tubular jacket (38), a heat exchanger coil (42) and a refrigerant receiver (32). It is essential to the invention that the heat exchanger coil (42) is pushed over the refrigerant collecting container (32) and fluidically connected to the at least one cover (36), that the tubular jacket (38) is pushed over the heat exchanger coil (42), and that the tubular Sheath (38) is deformed radially inwardly. Furthermore, the invention relates to a heat exchanger device (16) of a refrigeration system (10) produced by this method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung einer Kälteanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine nach diesem Verfahren hergestellte Wärmetauschereinrichtung. The invention relates to a method for mounting a heat exchanger device of a refrigeration system according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a heat exchanger device produced by this method.
Solche Wärmetauschereinrichtungen werden in Kälteanlagen, insbesondere in Kälteanlagen einer Klimaanlage, beispielsweise einer Fahrzeugklimaanlage verwendet. Durch die Verwendung dieser Wärmetauschereinrichtungen kann der Wirkungsgrad der Kälteanlage, insbesondere bei Verwendung von CO2 (R744) als Kältemittel, verbessert werden. Durch die Wärmetauschereinrichtung kann das niedrige Temperaturniveau des Niedrigdruckbereichs des Kältekreislaufes genutzt werden, um das wärmere Kältemittel in dem Hochdruckbereich unmittelbar nach dem Gaskühler weiter abzukühlen. Dabei kann die Wärmetauschereinrichtung mit einem Kältemittelsammelbehälter (Akkumulator) kombiniert werden. Die Integration einer Wärmetauscherwendel mit dem Kältemittelsammelbehälter in einem Bauteil ist jedoch sehr komplex und aufwändig. Such heat exchanger devices are used in refrigeration systems, in particular in refrigeration systems of an air conditioning system, for example a vehicle air conditioning system. By using these heat exchanger devices, the efficiency of the refrigeration system, in particular when using CO 2 (R744) as a refrigerant, can be improved. By means of the heat exchanger device, the low temperature level of the low-pressure region of the refrigeration cycle can be used to further cool the warmer refrigerant in the high-pressure region immediately after the gas cooler. In this case, the heat exchanger device can be combined with a refrigerant collecting container (accumulator). The integration of a heat exchanger coil with the refrigerant receiver in a component, however, is very complex and expensive.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauschereinrichtung bereitzustellen, die einen inneren Wärmeübertrager mit einem Kältemittelsammelbehälter kombiniert und deren Montage vereinfacht ist. The invention has for its object to provide a heat exchanger device that combines an internal heat exchanger with a refrigerant tank and their installation is simplified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Gehäuse der Wärmetauschereinrichtung als letztes zu montieren, wodurch die Montage von Wärmetauscherwendel und Kältemittelsammelbehälter einfacher wird. Dabei wird die Wärmetauscherwendel über den Kältemittelsammelbehälter geschoben und fluidisch mit dem mindestens einen Deckel verbunden, der rohrförmige Mantel über die Wärmetauscherwendel geschoben und der rohrförmige Mantel radial nach innen verformt. Dadurch sind die Montage und die Verbindung zwischen dem mindestens einen Deckel und der Wärmetauscherwendel einfach, da der rohrförmige Mantel des Gehäuses den Zugang zu der Wärmetauscherwendel nicht versperrt. Somit ist die Wahl der Verbindung zwischen Wärmetauscherwendel und de mindestens einen Deckel nicht eingeschränkt. Des Weiteren wird entsprechend die Verbindung des Kältemittelsammelbehälters zu dem mindestens einen Deckel und zu der Wärmetauscherwendel vereinfacht. The invention is based on the general idea to mount a housing of the heat exchanger device last, whereby the assembly of heat exchanger coil and refrigerant receiver is easier. In this case, the heat exchanger coil is pushed over the refrigerant collecting tank and fluidly connected to the at least one cover, pushed the tubular shell over the heat exchanger coil and the tubular shell deformed radially inwardly. Thereby, the assembly and the connection between the at least one lid and the heat exchanger coil are easy, since the tubular jacket of the housing does not block access to the heat exchanger coil. Thus, the choice of the connection between the heat exchanger coil and de at least one lid is not limited. Furthermore, the connection of the refrigerant collecting tank to the at least one lid and to the heat exchanger coil is accordingly simplified.
Günstig ist es, wenn das Gehäuse der Wärmetauschereinrichtung zwei Deckel aufweist, die Wärmetauscherwendel über den Kältemittelsammelbehälter geschoben und fluidisch mit den beiden Deckeln verbunden wird, der rohrförmige Mantel über zumindest einen der beiden Deckel und die Wärmetauscherwendel geschoben wird, und darauf der rohrförmige Mantel radial nach innen verformt wird. Durch die Verwendung von zwei Deckeln können die Strömungswege in der Wärmetauschereinrichtung vereinfacht werden. Nach der Montage der Wärmetauscherwendel und des Kältemittelsammelbehälters mit den beiden Deckeln wird dann der rohrförmige Mantel über mindestens einen der beiden Deckel geschoben und radial nach innen verformt. Dadurch kann der Mantel obwohl er über mindestens einen der beiden Deckel passen muss, dennoch einen funktionellen kleineren Durchmesser aufweisen, nachdem er radial nach innen verformt wurde. Somit kann erfindungsgemäß die Montage der Wärmetauschereinrichtung verbessert werden ohne die Funktion der Wärmetauschereinrichtung zu beeinträchtigen.It is advantageous if the housing of the heat exchanger device has two covers, the heat exchanger coil is pushed over the refrigerant collecting container and is fluidically connected to the two covers, the tubular jacket is pushed over at least one of the two covers and the heat exchanger coil, and then the tubular jacket radially is deformed inside. By using two lids, the flow paths in the heat exchanger device can be simplified. After mounting the heat exchanger coil and the refrigerant collecting container with the two lids then the tubular jacket is pushed over at least one of the two covers and deformed radially inwardly. Thus, although the sheath must fit over at least one of the two lids, it may still have a smaller functional diameter after being deformed radially inwardly. Thus, according to the invention, the assembly of the heat exchanger device can be improved without affecting the function of the heat exchanger device.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der rohrförmige Mantel derart radial nach innen verformt wird, dass er an der Wärmetauscherwendel anliegt. Dadurch dass der rohrförmige Mantel an der Wärmetauscherwendel anliegt, bildet sich einen schraubenförmige Dichtfläche aus, welche einen, insbesondere schraubenförmigen, Fluidkanal zwischen dem Kältemittelsammelbehälter und dem rohrförmigen Mantel begrenzt. Der schraubenförmige Fluidkanal verlängert dabei die Verweilzeit in der Wärmetauschereinrichtung und verbessert dadurch den Wärmeaustausch.An advantageous solution provides that the tubular jacket is deformed radially inwardly such that it rests against the heat exchanger coil. Because the tubular jacket rests against the heat exchanger coil, a helical sealing surface is formed, which forms a, in particular helical, fluid channel between the Limited refrigerant reservoir and the tubular jacket. The helical fluid channel thereby extends the residence time in the heat exchanger device and thereby improves the heat exchange.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der rohrförmige Mantel hydraulisch oder pneumatisch radial nach innen verformt wird. Besonders ein hydraulischer oder pneumatischer Verformungsprozess bewirkt einen gleichmäßigen Krafteintrag auf den Rohrförmigen Mantel und damit einen gleichmäßigen Verformungsprozess. Ein solcher Verformungsprozess kann flexibel an unterschiedlichen Bauteilen angewandt werden, wodurch Werkzeugkosten reduziert werden können.A further advantageous solution provides that the tubular jacket is deformed radially inwardly hydraulically or pneumatically. In particular, a hydraulic or pneumatic deformation process causes a uniform force on the tubular shell and thus a uniform deformation process. Such a deformation process can be flexibly applied to different components, whereby tooling costs can be reduced.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der rohrförmige Mantel mittels eines Formwerkzeuges radial nach innen verformt wird. Durch die Verwendung eines Formwerkzeuges zur Verformung des rohrförmigen Mantels kann die Verformung genau gesteuert werden. Insbesondere kann auf diese Weise besser sichergestellt werden, dass der rohrförmige Mantel an der Wärmetauscherwendel anliegt, ohne diese zu beschädigen.A particularly advantageous solution provides that the tubular jacket is deformed radially inwardly by means of a molding tool. By using a mold to deform the tubular shell, the deformation can be accurately controlled. In particular, it can be better ensured in this way that the tubular jacket rests against the heat exchanger coil, without damaging them.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der rohrförmige Mantel im Bereich der Wärmetauscherwendel stärker radial nach innen verformt wird als im Bereich der Deckel. Auf diese Weise können die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung besonders günstig ausgenutzt werden.An advantageous possibility provides that the tubular jacket is deformed more radially inwardly in the region of the heat exchanger coil than in the region of the lid. In this way, the advantages of the solution according to the invention can be exploited particularly favorable.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der rohrförmige Mantel im Bereich der Wärmetauscherwendel stärker radial nach innen verformt wird als im Bereich des mindestens einen Deckels. Auf diese Weise können die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung besonders günstig ausgenutzt werden.Another advantageous possibility provides that the tubular jacket is deformed more radially inward in the region of the heat exchanger coil than in the region of the at least one cover. In this way, the advantages of the solution according to the invention can be exploited particularly favorable.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass vor dem Aufschieben des rohrförmigen Mantels der Kältemittelsammelbehälter mit den beiden Deckeln verbunden wird. Dadurch können die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei der Verbindung des Kältemittelsammelbehälters mit den beiden Deckeln genutzt werden. A further advantageous possibility provides that before the sliding of the tubular jacket of the refrigerant collecting container is connected to the two lids. As a result, the advantages according to the invention can also be utilized in the connection of the refrigerant collecting container with the two lids.
Eine günstige Alternative sieht vor, dass vor dem Verformen des rohrförmigen Mantels dieser zumindest dicht mit dem mindestens einen Deckel verbunden wird. Auf diese Weise können der Deckel und der rohrförmige Mantel ein fluiddichtes Gehäuse bilden. Ferner kann jegliche Art der Verbindung zwischen dem Deckel und dem rohrförmigen Mantel verwendet werden. A favorable alternative envisages that, before the tubular jacket is deformed, it is at least tightly connected to the at least one cover. In this way, the lid and the tubular jacket can form a fluid-tight housing. Furthermore, any type of connection between the cover and the tubular jacket can be used.
Eine andere günstige Alternative sieht vor, dass vor dem Verformen des rohrförmigen Mantels dieser zumindest dicht mit beiden Deckeln verbunden wird. Auf diese Weise können die beiden Deckel und der rohrförmige Mantel ein fluiddichtes Gehäuse bilden. Ferner kann jegliche Art der Verbindung zwischen den beiden Deckeln und dem rohrförmigen Mantel verwendet werden. Another favorable alternative envisages that, before the tubular jacket is deformed, it is at least tightly connected to both lids. In this way, the two covers and the tubular jacket can form a fluid-tight housing. Furthermore, any type of connection between the two covers and the tubular jacket can be used.
Eine vorteilhafte Alternative sieht vor, dass der rohrförmige Mantel durch das Verformen des rohrförmigen Mantels zumindest dicht mit dem mindestens einen Deckel verbunden wird. Dadurch bilden der rohrförmige Mantel und der mindestens ein Deckel ein fluiddichtes Gehäuse, ohne weitere Verbindungsmittel vorsehen zu müssen. An advantageous alternative provides that the tubular shell is at least tightly connected to the at least one cover by deforming the tubular shell. As a result, the tubular jacket and the at least one cover form a fluid-tight housing, without having to provide further connection means.
Eine weitere günstige Alternative sieht vor, dass der rohrförmige Mantel durch das Verformen des rohrförmigen Mantels zumindest dicht mit beiden Deckeln verbunden wird. Dadurch bilden der rohrförmige Mantel und die beiden Deckel ein fluiddichtes Gehäuse, ohne weitere Verbindungsmittel vorsehen zu müssen.Another favorable alternative provides that the tubular shell is at least tightly connected to both lids by deforming the tubular shell. As a result, the tubular jacket and the two covers form a fluid-tight housing, without having to provide any further connection means.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Wärmetauschereinrichtung einer Kälteanlage mit einem Gehäuse, welches mindestens einen Deckel und einen rohrförmigen Mantel aufweist, mit einer Wärmetauscherwendel und mit einem Kältemittelsammelbehälter gelöst, wobei der rohrförmige Mantel mit dem mindestens einen Deckel verbunden ist, und wobei der rohrförmige Mantel in einem Bereich zwischen zwei Enden des rohrförmigen Mantels verjüngt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Wärmetauschereinrichtung gemäß dem vorstehenden Verfahren montiert wird, so dass sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens ebenfalls auf die Wärmetauschereinrichtung erstrecken. Further, the object is achieved by a heat exchanger device of a refrigeration system with a housing having at least one lid and a tubular jacket, with a heat exchanger coil and a refrigerant receiver, wherein the tubular jacket is connected to the at least one lid, and wherein the tubular jacket is tapered in a region between two ends of the tubular shell. This configuration enables the heat exchanger device to be assembled according to the above method, so that the advantages of the method described above also extend to the heat exchanger device.
Ferner ist es günstig, wenn das Gehäuse der Wärmetauschereinrichtung zwei Deckel aufweist, wenn der rohrförmige Mantel mit den beiden Deckeln verbunden ist, und wenn der rohförmige Mantel in einem Bereich zwischen den beiden Deckeln verjüngt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass eine Wärmetauschereinrichtung mit zwei Deckeln gemäß dem vorstehenden Verfahren montiert wird, so dass sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens ebenfalls auf die Wärmetauschereinrichtung erstrecken. Furthermore, it is favorable if the housing of the heat exchanger device has two covers when the tubular jacket is connected to the two covers, and when the shell-shaped jacket is tapered in a region between the two covers. This configuration enables a heat exchanger device with two lids to be assembled according to the above method, so that the advantages of the method described above also extend to the heat exchanger device.
Ferner ermöglicht die obengenannte Ausgestaltung der Wärmetauschereinrichtung eine nahezu beliebige Art der Verbindung zwischen dem rohrförmigen Mantel und der beiden Deckel, da die Verbindungsstelle gut zugänglich ist. Furthermore, the above-mentioned embodiment of the heat exchanger device allows almost any type of connection between the tubular jacket and the two covers, since the connection point is easily accessible.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass der rohrförmige Mantel mit zumindest einem der beiden Deckel oder mit dem mindestens einem Deckel ausschließlich mit einer Innenseite des rohrförmigen Mantels in Kontakt steht. Auf diese Weise kann zum einen der entsprechende Deckel einfacher ausgestaltet sein. Zum anderen kann die Außenseite des rohrförmigen Mantels unabhängig von Einschränkungen durch die Verbindbarkeit mit dem Deckel ausgeführt werden. Somit können Kosten gespart werden. A favorable solution provides that the tubular jacket is in contact with at least one of the two covers or with the at least one cover exclusively with an inner side of the tubular jacket. In this way, on the one hand, the corresponding lid can be made simpler. On the other hand, the outside of the tubular shell can be carried out regardless of restrictions by the connectability with the lid. Thus, costs can be saved.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass durch die Wärmetauscherwendeln ein Kältemittel oder ein Wärmetauscherfluid, insbesondere unter hohem Druck, geleitet wird, und dass die Wärmetauscherwendel zumindest abschnittsweise schraubenförmig den Kältemittelsammelbehälter umgibt. Dadurch wird eine zweite Fluidpassage, welche von der Fluidpassage innerhalb der Wärmetauscherwendel unterschiedlich ist, gebildet. Insbesondere wird diese Fluidpassage zwischen dem Kältemittelsammelbehälter und dem rohrförmigen Mantel gebildet. Aufgrund des schraubenförmigen Verlaufs der Wärmetauscherwendel weist diese Fluidpassage ebenfalls einen schraubenförmigen Verlauf auf. So dass die Wärmetauscherwendel und diese Fluidpassage innerhalb der Wärmeübertragereinheit eine verhältnismäßig lange Strecke aneinander geführt sind. Dadurch kann Wärme zwischen dem Fluid, welches in der Wärmetauscherwendel fließt und Fluid, das in der Fluidpassage fließt, besonders gut ausgetauscht werden.A particularly favorable possibility provides that a refrigerant or a heat exchanger fluid, in particular under high pressure, is passed through the heat exchanger coils, and that the heat exchanger coil at least partially helically surrounds the refrigerant collecting container. Thereby, a second fluid passage, which is different from the fluid passage within the heat exchanger coil, is formed. In particular, this fluid passage is formed between the refrigerant receiver and the tubular jacket. Due to the helical course of the heat exchanger coil, this fluid passage also has a helical course. So that the heat exchanger coil and this fluid passage are guided within the heat exchanger unit a relatively long distance to each other. Thereby, heat can be exchanged particularly well between the fluid flowing in the heat exchanger coil and fluid flowing in the fluid passage.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter "in einem Bereich verjüngt sein" verstanden, dass ein Bereich einen kleineren Durchmesser, insbesondere Innendurchmesser, als irgendein anderer Bereich des Gegenstandes aufweist. In the specification and the appended claims, "tapering in a region" means that a region has a smaller diameter, in particular inner diameter, than any other region of the article.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass der mindestens eine Deckel oder beide Deckel einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein Innendurchmesser des rohrförmigen Mantels in einem Bereich der Wärmetauscherwendel. Dadurch weisen die beiden Deckel eine große Querschnittsfläche auf, die genutzt werden kann, um Kältemittelein- und -auslässe und/oder Befestigungsmittel anzubringen. A favorable possibility provides that the at least one cover or both covers have an outer diameter which is larger than an inner diameter of the tubular jacket in a region of the heat exchanger coil. As a result, the two covers have a large cross-sectional area that can be used to attach refrigerant inlets and outlets and / or attachment means.
Eine besonders vorteilhafte Alternative sieht vor, dass zumindest einer der beiden Deckel einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des rohrförmigen Mantels vor dem Verformen desselben. Dadurch kann der rohrförmige Mantel über diesen Deckel geschoben werden, so dass es ermöglicht ist, zunächst die Wärmetauscherwendel, den Kältemittelsammelbehälter und die beiden Deckel miteinander zu verbinden und danach den rohrförmigen Mantel aufzuschieben und mit den restlichen Komponenten zu verbinden. A particularly advantageous alternative provides that at least one of the two covers has an outer diameter which is smaller than an inner diameter of the tubular jacket before deforming the same. Thereby, the tubular jacket can be pushed over this cover, so that it is possible to first connect the heat exchanger coil, the refrigerant tank and the two covers together and then postpone the tubular jacket and connect with the remaining components.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wärmetauschereinrichtung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren montiert wurde, Die Vorteile des Verfahrens übertragen sich somit auf die Wärmetauschereinrichtung, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.It is particularly advantageous if the heat exchanger device has been mounted according to the method described above. The advantages of the method are thus transferred to the heat exchanger device, to the above description of which reference is made.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematischIt show, each schematically
Eine in
Aufgrund seiner, verglichen mit anderen Kältemitteln, geringeren Treibhausaktivität wird als Kältemittel
Dazu weist die Kälteanlage
Beispielsweise wird der erste Fluidkanal
Die Wärmetauscherwendel
Die Wärmetauscherwendel
Die Wärmetauscherwendel
Die Wärmetauscherwendel
Der Kältemittelsammelbehälter
Entsprechend ist der Kältemittelsammelbehälter
Die Montage des Kältemittelsammelbehälters
Dadurch können die Verbindung zwischen den Deckeln
Der rohrförmige Mantel
Alternativ oder ergänzend hierzu ist einer Ausgestaltung der Wärmetauschereinrichtung
Da der rohrförmige Mantel
Die radiale Verformung des rohrförmigen Mantels
Durch diese Reihenfolge der Montage wird die Verbindung der Deckel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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