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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer mit einem dicht über Anschlussrohre daran angebundenen Flansch, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Verdampfer.
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Aus der
DE 2 303 964 A1 ist ein gattungsgemäßer Verdampfer mit einem dicht über Anschlussrohre daran angebundenen Expansionsorgan, hier einem Expansionsventil, bekannt.
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Generell werden momentan so genannte Expansionsorgane an Anschlussrohre eines Verdampfers mittels einer Halteplatte angebunden, die gegen das Expansionsorgan verschraubt wird. Hierfür werden jedoch nicht nur die Halteplatte, sondern zusätzlich auch Schrauben und O-Ringe als Dichtungen benötigt. Zudem müssen entsprechende Gewinde in das Expansionsorgan eingebracht werden, was vergleichsweise aufwendig und dadurch auch teuer ist.
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Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Verbindung der Anschlussrohre mit dem Expansionsorgan oder generell eines Anschlussrohres mit einem Flansch sind dabei nicht nur die zuvor erwähnten hohen Material- und Montagekosten, sondern auch der Umstand, dass es bei dem Anschluss des Flanschs an die Anschlussrohre immer wieder zu Undichtheiten an der Verbindungsstelle (O-Ring) kommen kann, was bspw. auch an verschmutzten oder beschädigten O-Ringen liegen kann.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Verdampfer der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Flansch, insbesondere eines Expansionsorgans, anstatt mittels einer lösbaren Schraubverbindung nun über eine erfindungsgemäße Klebeverbindung dicht mit Anschlussrohren eines Verdampfers zu verbinden. Der erfindungsgemäße Verdampfer besitzt dabei Anschlussrohre, üblicherweise ein dünnes und ein dickes Anschlussrohr, welche dicht mit dem Flansch verbunden sind. Hierzu weist der Flansch für zumindest eines der Anschlussrohre eine zugehörige Aufnahme auf, deren Innendurchmesser komplementär zu einem Außendurchmesser des zugehörigen Anschlussrohres ausgebildet ist und wobei das Anschlussrohr in der jeweils zugehörigen Aufnahme über die zuvor erwähnte, erfindungsgemäße Klebeverbindung fixiert ist. Die Klebeverbindung kann dabei erfindungsgemäß sowohl die Aufgabe übernehmen, die mechanische Stabilität zu sichern, als auch die Dichtheit gegenüber einem Kältemittel zu gewährleisten. Um dabei eine ausreichende Klebefläche zur Verfügung stellen zu können, sollte darauf geachtet werden, dass der für die Klebeverbindung verwendete Klebstoff nach Herstellen der Klebeverbindung flächig auf dem in der Aufnahme befindlichen Anschlussrohr verteilt ist. Dies kann durch eine im Weiteren beschriebene geometrische Ausgestaltung der Klebeflächen zusätzlich unterstützt werden. Mit der erfindungsgemäßen Klebeverbindung kann somit eine nicht nur kostengünstige, sondern auch äußerst dichte Verbindung von zumindest einem Anschlussrohr des Verdampfers mit dem Flansch, insbesondere mit dem Expansionsorgan, gewährleistet werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest eine Aufnahme am Flansch eine Fase auf. Eine derartige Fase dient nicht nur der erleichterten Einführung des zugehörigen Anschlussrohres in die Aufnahme am Flansch, sondern trägt auch dazu bei, den Klebstoff der Klebeverbindung gleichmäßig flächig über die Außenfläche des in die Aufnahme einzuschiebenden Anschlussrohres zu verteilen und dadurch sowohl eine stabile als auch dichte Klebeverbindung herzustellen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, weist zumindest eine Aufnahme eine Radialstufe auf, die als Axialanschlag für das darin aufgenommene Anschlussrohr dient. Eine derartige Axialstufe kann bspw. vergleichsweise einfach mittels einer Stufenbohrung hergestellt werden und ermöglicht einen haptisch wahrnehmbaren Anschlag, der zudem eine endgültige Einbauposition anzeigt und vorgibt. Ein derartiger Axialanschlag lässt sich somit vergleichsweise einfach herstellen und bietet eine nicht zu unterschätzende Montagehilfe.
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Zweckmäßig ist zumindest eine Aufnahme zylindrisch oder konisch ausgebildet. Eine zylindrische Aufnahme im Flansch stellt dabei üblicherweise den Standardfall dar, mittels welchem ein Verkleben von ebenfalls zylindrischen Anschlussrohren vergleichsweise einfach möglich ist. Durch eine konische Aufnahme kann eine Art Trichter geschaffen werden, der ein Einführen eines dann in diesem Fall ebenfalls konisch ausgeführten Anschlussrohres erleichtert. Denkbar ist dabei auch, dass eine Aufnahme eine konische und die andere Aufnahme eine zylindrische Innenkontur aufweist, wodurch ein Falschanschluss der Anschlussrohre vermieden werden kann. Dies kann auch durch zwei zylindrische Aufnahmen mit unterschiedlichem Durchmesser ermöglicht werden, wobei die zugehörigen Anschlussrohre stets komplementär dazu ausgebildet sein müssen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest ein Anschlussrohr einen Radialkragen auf, der als Axialanschlag in der zugehörigen Aufnahme dient. Ein Axialanschlag kann somit nicht nur innerhalb der Aufnahme in der Art einer Radialstufe vorgesehen werden, sondern alternativ auch als Radialkragen am Anschlussrohr, wobei dieser Radialkragen ebenfalls nicht nur haptisch eine endgültige Einbaulage anzeigt, sondern zugleich auch ein erleichtertes Auftragen einer Kleberaupe zur Herstellung der späteren Klebeverbindung im Bereich des Radialkragens ermöglicht. Über den Radialkragen ist darüber hinaus nicht nur ein radiales Verkleben des Anschlussrohres in der zugehörigen Aufnahme in dem Flansch möglich, sondern auch eine axiale Verklebung.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Klebeverbindung einen thermisch aktivierbaren Klebstoff oder einen Zweikomponentenklebstoff auf. Beide Klebstoffarten lassen sich dabei kostengünstig und verarbeitungssicher handhaben. Derartige Klebstoffe weisen darüber hinaus den großen Vorteil auf, dass bei einem Erhitzen derselben über deren Betriebstemperatur die Klebeverbindung versagt und dadurch die Anschlussrohre wiederum vergleichsweise einfach aus der zugehörigen Aufnahme am Flansch entfernt werden können. Eine derartige Klebeverbindung stellt somit auch eine thermisch lösbare Verbindung dar.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem zuvor beschriebenen Verdampfer auszustatten, wodurch die zuvor für den Verdampfer beschriebenen Vorteile hinsichtlich der kostengünstigeren und insbesondere auch prozesssicher zu handhabenden Verbindung nunmehr auch auf die Klimaanlage des Kraftfahrzeugs übertragen werden können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1a einen erfindungsgemäßen Verdampfer mit einem Anschlussrohr und einem damit dicht verbindbaren Flansch in einer Explosionsdarstellung,
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1b eine Darstellung wie in 1a, jedoch mit dicht mit dem Flansch verbundenem Anschlussrohr,
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2 eine Darstellung wie in 1b, jedoch mit konischer Aufnahme und anderem Anschlussrohr,
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3a eine Darstellung wie in 1a, jedoch mit hierzu unterschiedlichem Flansch und Anschlussrohr,
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3b eine Darstellung wie in 3a, jedoch mit einem mit dem Flansch dicht verbundenen Anschlussrohr.
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Entsprechend den 1b, 2 und 3b, weist ein erfindungsgemäßer Verdampfer 1 ein dicht über ein Anschlussrohr 2 mit diesem verbundenen Flansch 3, insbesondere eines Expansionsorgan 3', auf. Das Expansionsorgan 3' steuert dabei die Expansion im Verdampfer 1 so, dass möglichst kein flüssiges Kältemittel mehr übrig bleibt. Hierzu durchqueren das Expansionsorgan 3' üblicherweise eine dünne Leitung mit flüssigem Kältemittel zum Verdampfer 1 hin und eine dicke Leitung mit gasförmigem, vom Verdampfer 1 zu einem nicht gezeigten Kompressor. Über die dünne Leitung wird dabei der Zufluss zum Verdampfer 1 geregelt. Das gemäß den 1 bis 3 dargestellte Anschlussrohr 2 kann dabei sowohl die dünne Leitung als alternativ auch die dicke Leitung darstellen. Die jeweils andere Leitung ist zeichnerisch in den dargestellten Ausschnitten nicht gezeigt.
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Üblicherweise wurden dabei bislang die Anschlussrohre 2 über eine nicht gezeigte Halteplatte mit dem Expansionsorgan 3' verschraubt, während eine Dichtung der Anschlussrohre 2 im/am Expansionsorgan 3' üblicherweise von O-Ringdichtungen übernommen wurde. Nachteilig hierbei war jedoch, dass es immer wieder zu Undichtheiten an der Verbindungsstelle, insbesondere an der O-Ringdichtung, bspw. durch eine Beschädigung oder Verschmutzung derselben kommen kann. Zugleich wurden zur dichten Anbindung der Anschlussrohre 2 am/im Expansionsorgan 3' zusätzliche Teile und zusätzliche Montagekosten fällig, was eine vergleichsweise aufwendige und damit teure Fertigung bedingte.
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Erfindungsgemäß wird nun erstmals zumindest ein Anschlussrohr 2, vorzugsweise die Anschlussrohre 2, des Verdampfers 1 dicht und zugleich mechanisch stabil über eine Klebeverbindung 4 mit dem Flansch 3, der insbesondere Bestandteil eines Expansionsorgans 3' sein kann, verbunden. Hierzu weist der Flansch 3 bzw. das Expansionsorgan 3' erfindungsgemäß für zumindest ein Anschlussrohr 2 eine zugehörige Aufnahme 5 auf, deren Innendurchmesser komplementär zu einem Außendurchmesser des zugehörigen Anschlussrohres 2 ausgebildet ist und wobei die Anschlussrohre 2 bzw. in den gezeichneten Figuren das jeweils dargestellte Anschlussrohr 2 in der jeweils zugehörigen Aufnahme 5 über die zuvor erwähnte Klebeverbindung 4 fixiert ist.
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Betrachtet man dabei bspw. die Aufnahmen 5 des Flanschs 3 gemäß den 1 und 2, so kann man erkennen, dass diese jeweils eine Fase 6 aufweisen, wodurch nicht nur ein vereinfachtes Einschieben des Anschlussrohres 2 in die zugehörige Aufnahme 5 am Flansch 3 erreicht werden kann, sondern zusätzlich auch eine gleichmäßige, das heißt insbesondere flächige Verteilung des Klebstoffs 7 zur Herstellung der Klebeverbindung 4. Da die Klebeverbindung 4 sowohl die Aufgabe hat, die mechanische Stabilität zu gewährleisten, als auch eine Dichtheit gegenüber Kältemittel, muss für die Klebeverbindung 4 ausreichend Klebefläche zur Verfügung gestellt werden. Bei den gemäß den 1b und 2 gezeigten Klebeverbindungen 4 wird vorzugsweise nahezu die gesamte Außenmantelfläche des Anschlussrohres 2 als Klebefläche zur Verfügung gestellt, welche innerhalb der Aufnahme 5 angeordnet ist. Zur Herstellung der Klebeverbindung 4 wird üblicherweise der Klebstoff 7 auf eine Außenmantelfläche des Anschlussrohres 2 in Form einer ringförmigen Kleberaupe (vgl. 1a) aufgebracht, wodurch sich der Klebstoff 7 beim Einschieben des Anschlussrohres 2 in die zugehörige Aufnahme 5 am Flansch 3 gleichmäßig flächig in der Art einer zylinderförmigen Hülse zwischen dem Anschlussrohr 2 und der Aufnahme 5 verteilt.
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Betrachtet man die Aufnahmen 5 gemäß den 1 und 2, so kann man erkennen, dass diese jeweils eine Radialstufe 8 aufweisen, die als Axialanschlag für das darin aufgenommene Anschlussrohr 2 dient. Die Radialstufe 8 kann dabei bspw. durch eine Stufenbohrung hergestellt werden, wie dies bspw. gemäß den 1a und 1b dargestellt ist. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass eine derartige Radialstufe 8 lediglich partiell im Bereich der Aufnahme 5 angeordnet ist, wie dies bspw. gemäß der 2 dargestellt ist.
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Betrachtet man den Verdampfer 1 gemäß der 2, so kann man erkennen, dass bei diesem die Aufnahme 5 an dem Flansch 3 konisch ausgebildet ist und zugleich das Anschlussrohr 2 einen konischen Abschnitt 9 aufweist, dessen Außengeometrie komplementär zu einer Innengeometrie der konisch ausgebildeten Ausnahme 5 ausgebildet ist. In diesem Fall kann eine Radialstufe 8 als Axialanschlag vorgesehen sein, muss jedoch nicht, da ab einer vordefinierten Einschiebestrecke der konische Abschnitt 9 des Anschlussrohres 2 in der Aufnahme 5 verklemmt. Eine hierzu vergleichsweise einfache Ausführungsform stellt eine zylindrische Aufnahme 5 dar, wie diese bspw. gemäß den 1 und 3 dargestellt ist. In diesem Fall ist das damit dicht zu verbindende Anschlussrohr 2 ebenfalls zylindrisch ausgebildet.
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Betrachtet man das Anschlussrohr 2 gemäß den 3a und 3b, so kann man erkennen, dass dieses einen Radialkragen 10 aufweist, der ebenfalls als Axialanschlag dient und der zugleich einen vordefinierten Aufbringungsort für den Klebstoff 7 in der Art einer ringförmigen Kleberaupe zur Verfügung stellt. In diesem Fall ist auch eine axiale Verklebung des Anschlussrohres 2 mit dem Flansch 3 bzw. mit dem Expansionsorgan 3' möglich, das heißt eine in Axialrichtung 11 wirksame Klebeverbindung 4 (vgl. 3b). Bei den gemäß den 1 und 2 dargestellten Klebeverbindungen 4 wirken diese hauptsächlich in Radialrichtung. Der Radialkragen 10 kann selbstverständlich auch als Sicke ausgebildet sein.
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Als Klebstoff 7 zur Herstellung der Klebeverbindung 4 können insbesondere thermisch aktivierbare Klebstoffe oder Zweikomponentenklebstoffe Verwendung finden, bspw. auf Epoxidharzbasis. Thermisch aktivierbare Klebstoffe bieten dabei den großen Vorteil, hohe Topfzeiten bei gleichzeitig schnellen Zykluszeiten in der Verarbeitung aufzuweisen.
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Generell kann der erfindungsgemäße Verdampfer 1 Bestandteil einer Klimaanlage 12 eines Kraftfahrzeugs 13 sein. In den 1 bis 3 ist dabei jeweils lediglich eines der Anschlussrohre 2 gezeigt, was zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Klebeverbindung 4 ausreicht, wobei jedoch klar ist, dass je Flansch 3 bzw. je Expansionsorgan 3' üblicherweise zwei Aufnahmen 5 und zwei dicht damit verbundene Anschlussrohre 2 vorgesehen sind. Die Anschlussrohre 2 weisen dabei üblicherweise einen unterschiedlichen Durchmesser auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verdampfer 1 lässt sich nicht nur eine deutliche Kostenreduzierung bei der Anwendung des Flanschs 3 bzw. des Expansionsorgans 3' am Verdampfer 1 erreichen, sondern zugleich lassen sich auch bislang auftretende Schwächen im Hinblick auf eine Dichtheit zumindest reduzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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