-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein luftführendes Gehäuse mit einem Wärmetauscher und einer Dichtungsanordnung zwischen dem luftführenden Gehäuse und dem Wärmetauscher. Die Erfindung betrifft ferner ein Klimagerät mit einem solchen luftführenden Gehäuse.
-
Gattungsgemäße luftführende Gehäuse umfassen typischerweise wenigstens einen Lufteingang und einen Luftausgang, sowie einen Wärmetauscher mit wenigstens einer Vielzahl wärmetauschender Elemente, welche parallel zueinander ausgerichtet von einem Fluid in einer ersten Richtung durchströmbar sind, und einer dazwischen angeordneten Lamellenstruktur, welche in körperlichem Kontakt mit den jeweils benachbarten wärmetauschenden Elementen steht. In eigebautem Zustand ist die erste Richtung senkrecht zur Luftströmung im luftführenden Gehäuse ausgerichtet, sodass die Lamellenstruktur von Luft durchströmbar ist.
-
Typischerweise sind mehrere Lufteinlässe (zum Beispiel ein Frischluft- und ein Umlufteingang), mehrere Luftauslässe und mehrere Wärmetauscher (zum Beispiel wenigstens ein Verdampfer und ein Heizwärmetauscher) in einem solchen luftführenden Gehäuse angeordnet, wie dies aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Die wärmetauschenden Elemente sind dabei insbesondere Rohre oder Flachrohre, können aber auch anders, zum Beispiel als Platten ausgestaltet sein. Das durchströmende Fluid ist insbesondere ein Kältemittel eines durch einen Kompressor angetriebenen Kältemittelkreises. Ferner kann das Fluid auch je nach Ausgestaltung eine Kühlflüssigkeit oder ein Gas sein. Eine Lamellenstruktur ist insbesondere ein Verbund oder Netzwerk von Lamellen, welche typischerweise aus demselben oder ähnlichen Material wie dem der wärmetauschenden Elemente, beispielsweise Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall, hergestellt sind, wie dies ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist.
-
Die Abdichtung zwischen luftführendem Gehäuse und dem darin eingesetzten Wärmetauscher ist aus verschiedenen Gründen wichtig. Der Wärmetauscher soll sicher und schwingungsarm im luftführenden Gehäuse liegen, die Dichtungsanordnung soll einfach zu montieren sein und sicher sitzen. Insbesondere bei Verdampfern muss vermieden werden, dass feuchtwarme Luft zwischen den Rändern des Wärmetauschers und dem luftführenden Gehäuse vorbeiströmen kann, wodurch das Klimatisierungsziel erschwert würde. Wenn die wärmetauschenden Elemente als Flachrohre ausgebildet sind, ist die Abdichtung an den hierzu parallelen Rändern besonders schwierig.
-
Bekannte Lösungen umfassen eine Dichtanordnung mit Schaum, welcher allerdings dazu neigt, feucht zu werden und folglich Probleme mit Bakterienbesiedlung und Geruchsbildung hat. Verwendung von Zweikomponenten-Kunststoffdichtungen sind bei der Herstellung aufwendig und vergleichsweise teuer. In der
EP 2 739 493 A1 wird eine Dichtanordnung mit horizontalen und vertikalen Rippen angegeben. Ferner ist bekannt, Dichtrippen an die Flachrohre des Wärmetauschers anzulegen. Dies erfordert allerdings in erhöhtem Maße das Einhalten von Fertigungstoleranzen sowie eine exakte Positionierung beim Zusammenbau.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein luftführendes Gehäuse mit einer Dichtungsanordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, welche diese aus dem Stand der Technik genannten Nachteile weiter reduziert und insbesondere eine einfache und kostengünstige Montage erlaubt, ohne dabei die sonstigen Anforderungen an die Einbettung des Wärmetauschers im luftführenden Gehäuse zu vernachlässigen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein luftführendes Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Klimagerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Das erfindungsgemäße luftführende Gehäuse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtanordnung Eingriffsmittel umfasst, welche in die Lamellenstruktur eingreifen. Das Eingreifen in den Zwischenraum zwischen den wärmetauschenden Elementen hat mehrere Vorteile. Da der Zwischenraum typischerweise größer als die Breite der wärmetauschenden Elemente ist, ist die Montage einfacher und bei der Herstellung können großzügigere Toleranzen verwendet werden. Zudem wird der Wärmetauscher nicht an den wärmetauschenden Elementen direkt abgestützt. Dadurch werden Oberflächenbeschädigungen vermieden und es wird kein direkter Druck auf die wärmetauschenden Elemente ausgeübt, wodurch das Risiko einer Leckage reduziert wird.
-
Vorteilhafterweise wird die Lamellenstruktur durch die Eingriffsmittel wenigstens abschnittsweise plastisch deformiert. Bei einer automobilen Verwendung des luftführenden Gehäuses bieten im Falle eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs die Lamellen einen sicheren Halt des Wärmetauschers in einer definierten Position sowie eine bessere Pufferzone.
-
In einer Ausgestaltung ist die Lamellenstruktur zwischen den wärmetauschenden Elementen schichtartig aus geknickten oder gebogenen Metallblechen ausgebildet, sodass die Flächennormalen der Metallbleche durch die Biegung oder Knickung eine Ebene aufspannen, und die Eingriffsmittel senkrecht zu dieser Ebene in die Lamellenstruktur eingreifen.
-
Vorteilhafterweise ist die Lamellenstruktur nur in einem Bereich benachbart zu wärmetauschenden Elementen an den Rändern des Wärmetauschers, vorzugsweise vollständig an zwei gegenüberliegenden Rändern, plastisch deformiert. Die leichte plastische Deformation hat dann praktisch keine funktionale Einschränkung zur Folge, weil die Störung des durch den Wärmetauscher hindurchgehenden Luftstroms gering ist.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Eingriffsmittel als Rippe (oder auch mehrere Rippen) ausgestaltet ist, welche vorzugsweise in Eingriffsrichtung pfeilförmig zugespitzt oder halbkreisförmig ausgebildet ist. Dies ermöglicht einen stabilen Eingriff in die Lamellenstruktur. Alternativ kann das Rippenprofil aber auch andere Formen aufweisen, z.B. kann es in Eingriffsrichtung rechteckig, hexagonal oder oktogonal sein.
-
In typischen Ausgestaltungen verlaufen die durch die wärmetauschenden Elemente vorgegebene erste Richtung und die Rippen im verbauten Zustand vertikal, d.h. die Tanks verlaufen horizontal und liegen übereinander. Es sind aber auch andere Ausrichtungen denkbar, z.B. dass die Tanks vertikal verlaufen, nebeneinander liegen und die wärmetauschenden Elemente und die Rippen horizontal verlaufen.
-
Je nach Ausgestaltung der Erfindung können die Eingriffsmittel auf verschiedene Art bereitgestellt werden. In einer vorteilhaften Variante sind die Eingriffsmittel integral im luftführenden Gehäuse ausgebildet. Dieses wird typischerweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt, sodass die Eingriffsmittel dann aus demselben Kunststoff in einem Verfahrensschritt hergestellt werden kann. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Eingriffsmittel an einem Einsatz ausgebildet sind, welcher als separates Bauteil zwischen dem Wärmetauscher und dem luftführenden Gehäuse angeordnet ist. Dies erlaubt eine nachträgliche Anpassung an ein bereits bestehendes Design.
-
Wenn der Wärmetauscher als Flachrohrwärmetauscher mit gegenüberliegenden Tanks und dazwischen angeordnetem plattenförmigen Rohrblock, welcher die wärmetauschenden Elemente und das Lamellennetz umfasst, ausgebildet ist, können die Eingriffsmittel von der Anströmseite im luftführenden Gehäuse in die Lamellenstruktur eingreifen. Dies ermöglicht eine gute Abdichtung. Je nach Bautyp des Wärmetauschers und Anforderungen an den Einbau kann der Eingriff alternativ auch seitlich oder abströmseitig vorgesehen sein.
-
Erfindungsgemäß umfasst ein Klimagerät, insbesondere für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, eine zuvor genannte Anordnung eines luftführenden Gehäuses, wobei der Wärmetauscher insbesondere ein Verdampfer, Kondensator, Heizwärmetauscher oder Gaskühler ist.
-
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug zu den 1 bis 8 näher erläutert.
- Die 1 zeigt schematisch ein gattungsgemäßes Klimagerät mit einer Dichtanordnung zwischen dem luftführenden Gehäuse und einem darin angeordneten Wärmetauscher,
- die 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Wärmetauschers, wie dieser im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist,
- die 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines luftführenden Gehäuses gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung,
- die 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsvarianten der Dichtanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
- die 6 bis 8 zeigen schematisch Ausführungsvarianten sowie vorgesehene Deformationsbereiche der für die im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung verwendbaren Lamellen und
- die 9 zeigt schematisch ein Ausschnitt eines luftführenden Gehäuses mit einer Dichtanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
-
In der 1 ist schematisch ein Klimagerät 10 für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einer Dichtanordnung 30 zwischen dem luftführenden Gehäuse 11 und einem darin angeordneten Wärmetauscher, hier einem Verdampfer 20, dargestellt, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Über einen Lufteingang 12 trifft der Luftstrom auf der Anströmseite L-A in spitzem Winkel auf den Verdampfer 20. Der Lufteingang 12 kann an sich beliebig ausgestaltet sein und umfasst seinerseits typischerweise einen Frischlufteinlass, einen Umlufteinlass und ein Gebläse (nicht dargestellt). Nach dem Durchgang der Luftströmung L durch den Verdampfer 20 strömt die Luft im luftführenden Gehäuse 11 weiter Richtung Luftausgang 13, welcher wiederum typischerweise mehrere Luftauslässe, z.B. einen Fußauslass, einen Mannanströmer und einen Defrostkanal mit Auslass an der Scheibenwurzel der Frontscheibe umfasst (nicht dargestellt). Zwischen Verdampfer 20 und Luftausgang 13 sind typischerweise weitere Komponenten, wie z.B. ein Heizwärmetauscher und eine Luftmischeinrichtung vorgesehen (nicht dargestellt).
-
In der 2 ist schematisch der Aufbau eines Verdampfers 20 dargestellt, wie dieser aus dem Stand der Technik bekannt ist und typischerweise im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist. Gemäß vorgesehener Einbaulage ist der Verdampfer 20 in der linken Darstellung in Richtung Y (entlang der Fahrzeugquerachse) und in der rechten Darstellung in Richtung X (entlang zur Fahrzeuglängsachse) dargestellt.
-
Der Verdampfer 20 weist einen Rohrblock 22 zwischen einem oberen Tank 21A und einen unteren Tank 21 B auf. Der Rohrblock 22 wird in verbautem Zustand in X-Richtung durchströmt. Er besteht aus einer Vielzahl wärmetauschender Elemente in Form von Flachrohren 23, welche parallel zueinander ausgerichtet von einem Kältemittel vertikal (in Z-Richtung) durchströmbar sind. Zwischen den Flachrohren 23 steht eine Lamellenstruktur 25 in körperlichem Kontakt mit den jeweils benachbarten Flachrohren 23. In verbautem Zustand werden der obere und untere Rand 24A, 24C in einer dafür vorgesehenen Vertiefung je einer Halbschale des luftführenden Gehäuses 11 aufgenommen, wodurch an diesen Rändern eine ausreichende Dichtung gegenüber dem Luftstrom erreicht wird.
-
Die seitlichen Ränder 24B, 24D werden dann gegenüber dem Luftstrom mit einer Dichtanordnung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung abgedichtet, wie dies nun mit Bezug zu den 3 bis 5 erläutert wird.
-
In der 3 ist schematisch ein Ausschnitt eines luftführenden Gehäuses 11 analog zu der 1 dargestellt. Der Luftstrom auf der Anströmseite L-A trifft in spitzem Winkel auf den Verdampfer 20, welcher in dieser Darstellung in Draufsicht (Z-Richtung) zu sehen ist. Die Dichtanordnung 30 an der vorderen Anströmkante verläuft als vertikale Rippe 32 (d.h. senkrecht zur Zeichenebene) in der Nähe zum linken Rand des Verdampfers 20 - wie dies am besten in den 4 und 5 zu sehen ist. Die Dichtanordnung an der hinteren Anströmkante ist analog ausgebildet, sodass der Verdampfer 20 an den gegenüberliegenden vertikalen Rändern vollständig abgedichtet ist.
-
Die vertikale Rippe 32 mit einem Eingriffsprofil 33 greift von der Anströmseite L-A in die Lamellenstruktur 25 des Verdampfers 20 ein. Das Eingriffsprofil 33 ist dabei in Eingriffsrichtung pfeilförmig zugespitzt, dringt in eingebautem Zustand in die Lamellenstruktur 25 ein und deformiert diese plastisch. In den beiden gezeigten Ausführungsvarianten gemäß den 4 und 5 greift die Rippe 32 zwischen das äußerste und zweitäußerste Flachrohr 23, wobei die dazwischenliegende Lamellenstruktur 25 über die gesamte Höhe des Rohrblocks 22 entlang der Deformationslinie 34 (siehe 2) deformiert wird. Anstelle des äußersten Flachrohrs kann auch eine Seitenwand vorgesehen sein. In dem Falle greift die Rippe 32 zwischen die Seitenwand und das äußerste Flachrohr 23 in die Lamellenstruktur 25 ein (nicht dargestellt).
-
Bei der in der 4 gezeigten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die vertikale Rippe 32 mit dem Eingriffsprofil 33 integral mit dem luftführenden Gehäuse 11 ausgebildet ist. Von der neben dem Verdampfer 20 abgekanteten Wand des Gehäuses 11 verlängert sich ein Steg 31 parallel zu Vorderseite des Verdampfers 20 bis in Höhe des ersten Zwischenraums der beiden ersten Flachrohre 23 (bzw. der Seitenwand und dem äußersten Flachrohr 23). Von dort aus erstreckt sich die vertikale Rippe 32 senkrecht bis in den Lamellenbereich.
-
Bei der in der 5 gezeigten Ausführungsvariante ist die vertikale Rippe 32 an einem Einsatz 35 ausgebildet. Die vertikale Rippe 32 mit dem Eingriffsprofil 33 ist analog zu der 4 ausgestaltet Der Übersicht halber wurden diese Bezugszeichen in der 5 weggelassen. Der Einsatz 35 ist als separates Bauteil zwischen dem Verdampfer 20 und dem luftführenden Gehäuse 11 angeordnet. Zur Montage wird der Einsatz 35 beispielsweise an Befestigungsmitteln (z.B. Rastmitteln - nicht dargestellt) an der inneren Wand des Gehäuses 11 oder auf andere an sich bekannte Art befestigt.
-
Mit Bezug zu den 6 bis 8 sind schematisch Ausführungsvarianten sowie vorgesehene Deformationsbereiche 34 der verwendbaren Lamellen beispielhaft dargestellt. Die Lamellen können an sich beliebige Bauform haben. Sie bestehen in der einfachsten Form aus geknickten oder gebogenen Metallstreifen oder Metallblechen 26. Die Schar der Flächennormalen N (in der Zeichenebene) spannen durch die Knicke oder die Faltung 27 die gesamte Zeichenebene auf. Die Deformationsrichtung entlang der Deformationslinie 34, welche durch den Eingriff der Rippe 33 erzeugt wird, erfolgt dann senkrecht zu dieser Ebene. Es sind alternativ auch beliebig andere an sich bekannte Lamellenstrukturen 23 und eine andere Deformationsrichtung verwendbar.
-
In der 9 ist schematisch ein Ausschnitt eines luftführenden Gehäuses 11 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Offenbarung dargestellt. Anders als im ersten Ausführungsbeispiel trifft der Luftstrom auf der Anströmseite L-A frontal in rechtem Winkel auf die Stirnseite des Verdampfers 20, welcher wie in der 3 in Draufsicht (Z-Richtung) zu sehen ist. Die vertikale Rippe 32 mit dem Eingriffsprofil 33 greift in die Metalllamellen 26 der seitlich am Verdampfer 20 vorgesehene Lamellenstruktur 25 ein.
-
Die gezeigten Merkmale der Offenbarung sind an sich beliebig kombinierbar. So sind auch Ausführungsvarianten denkbar, in denen der Anströmwinkel L-A frontal auf den Verdampfer 20 treffen und die Dichtanordnung 30 seitlich in eine an sich geeignete, beliebige Lamellenstruktur des Verdampfers 20 eingreift. Auch ist es unerheblich in welchem Maße der Eingriff stattfindet (ob nur punktuell oder über die gesamte Länge) und um welchen Wärmetauscher es sich konkret handelt, ohne dabei auf einen Verdampfer 20 eingeschränkt zu sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Klimagerät
- 11
- luftführendes Gehäuse
- 12
- Lufteingang
- 13
- Luftausgang
- 20
- Verdampfer
- 21A, 21B
- Tank
- 22
- Rohrblock
- 23
- Flachrohre (wärmetauschende Elemente)
- 24A - 24D
- Ränder
- 25
- Lamellenstruktur
- 26
- Metalllamelle
- 27
- Knick, Faltung
- 30
- Dichtanordnung
- 31
- Steg
- 32
- vertikale Rippe
- 33
- Eingriffsprofil
- 34
- Deformationslinie
- 35
- Einsatz
- L
- Luftströmung
- L-A
- Anströmseite
- N
- Flächennormale
- X, Y, Z
- 3-D Koordinatensystem
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
