DE19711034A1 - Anschlußvorrichtung für Plattenwärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Anschlußvorrichtung für Plattenwärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlußvorrichtung für einen Plattenwärmetauscher, insbesondere für einen Verdampfer, der zu einer Klimaanlage für Kraftfahr­ zeuge gehört.
Es sind bereits Wärmetauscher bekannt, die einen Stutzen mit zylindrischem Ende umfassen, das mittels eines Klemmrings mit einem Fluidumlaufrohr verbunden werden kann.
Üblicherweise umfaßt ein solcher Wärmetauscher zwei Stutzen, die als Einlaß bzw. als Auslaß eines Fluids dienen, das durch den Wärmetauscher strömt. Wenn der Wärmetauscher ein Verdampfer ist, handelt es sich bei diesem Fluid um ein Kältemittel für den Wärmeaus­ tausch mit einem Luftstrom, um diesen im Hinblick auf seine Einleitung in den Innenraum eines Kraftfahr­ zeugs zu kühlen.
Bei den bekannten Anschlußvorrichtungen der vorge­ nannten Art wird das Fluidumlaufrohr in das zylindri­ sche Ende des Stutzens eingepaßt, woraufhin der Klemmring axial um den Stutzen herum eingesetzt wird, um diesen Ring um den Stutzen herum aufzuklemmen und aufzupressen.
Diese Klemmwirkung führt zu einer radialen Verformung des Stutzens und des Rohrs, die dadurch mittels Auf­ pressen fest miteinander verbunden werden.
Der benutzte Klemmring ist üblicherweise ein Ring aus Aluminium mit besonderem Profil, um ein fortschrei­ tendes radiales Aufklemmen im Zuge seines axialen Aufschiebens um den Stutzen herum herbeizuführen.
Unter bestimmten Umständen kann es jedoch vorkommen, daß die durch den Ring ausgeübte Klemmwirkung nicht gleichmäßig ausfällt, was wiederum zu unkontrollier­ ten Verformungen des Stutzens und/oder des Rohrs und gegebenenfalls zu Fluidaustritten am Anschluß zwi­ schen dem Stutzen und dem Rohr führen kann.
Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zu­ grunde, diesen Nachteil zu beseitigen.
Dementsprechend schlägt sie eine Anschlußvorrichtung der eingangs genannten Art vor, welche eine Einsatz­ muffe enthält, die einen ersten zylindrischen Teil, der um das zylindrische Ende des Stutzens herum auf­ gesteckt werden kann, und einen zweiten zylindrischen Teil umfaßt, der sich in der Verlängerung des zylin­ drischen Endes des Stutzens erstrecken kann, wobei der Klemmring um den zweiten zylindrischen Teil der Muffe herum eingesetzt und aufgeklemmt werden kann, um das Aufpressen dieses zweiten zylindrischen Teils um das zuvor in diesen zweiten zylindrischen Teil und in das zylindrische Ende des Stutzens eingeführte Rohr herum zu bewirken.
Das Adjektiv "zylindrisch" wird hier in seiner übli­ chen Bedeutung benutzt, in der es ein zylindrisches Element mit kreisförmigem Querschnitt bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt somit eine Einsatzmuffe mit gestufter Form, die als Zwischen­ stück zwischen dem Stutzen und dem Rohr dient.
Der erste zylindrische Teil dieser Einsatzmuffe paßt sich um das zylindrische Ende des Stutzens herum an, während der zweite zylindrische Teil der Muffe das zylindrische Ende des Stutzens verlängert und die Funktionen übernimmt, die bisher von diesem zylindri­ schen Ende des Stutzens ausgeübt wurden.
Denn dieser zweite zylindrische Teil der Einsatzmuffe nimmt innen das Rohr und außen den Klemmring auf.
Bei der durch den Klemmring ausgeübten Klemmwirkung wird infolgedessen die Einsatzmuffe und nicht der Stutzen verformt. Wenn eine unkontrollierte Verfor­ mung am zweiten zylindrischen Teil der Einsatzmuffe stattfindet, kann sie demzufolge nicht zu etwaigen Fluidaustritten führen, da die Abdichtung zwischen dem Rohr und dem zylindrischen Ende des Stutzens, der selbst nicht vorformt wird, gewährleistet ist.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung besitzt der erste zylindrische Teil der Einsatzmuffe einen Innen­ durchmesser, der in etwa gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Endes des Stutzens ist.
Dadurch kann die Einsatzmuffe weich, oder gegebenen­ falls mit leichtem Druck, um das zylindrische Ende des Stutzens herum aufgesteckt werden.
Der zweite zylindrische Teil der Einsatzmuffe besitzt vorteilhafterweise einen Innendurchmesser, der in et­ wa gleich dem Innendurchmesser des zylindrischen En­ des des Stutzens ist.
Dieses Merkmal trägt zu einer sicheren Einpassung des Rohrs im Innern des zweiten zylindrischen Teils der Einsatzmuffe und anschließend im Innern des zylindri­ schen Endes des Stutzens bei.
Nach einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfin­ dung besitzt der zweite zylindrische Teil der Ein­ satzmuffe einen Außendurchmesser, der in etwa gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Endes der Muf­ fe ist.
Dieses Merkmal ermöglicht insbesondere die Benutzung der gleichen Klemmringe, wie sie auch ohne Verwendung der Einsatzmuffe benutzt würden.
Der erste zylindrische Teil und der zweite zylindri­ sche Teil der Einsatzmuffe sind vorzugsweise durch eine ringförmige Innenschulter verbunden, die einen Anschlag für das Aufstecken der Einsatzmuffe um das zylindrische Ende des Stutzens herum bildet.
Nach einem anderen bevorzugten Merkmal der Erfindung sind der erste zylindrische Teil und der zweite zy­ lindrische Teil der Einsatzmuffe außerdem durch eine ringförmige Außenschulter verbunden, die einen An­ schlag für das Einsetzen des Klemmrings um den zwei­ ten zylindrischen Teil der Einsatzmuffe herum bildet.
Die Erfindung sieht darüber hinaus vor, daß die Ein­ satzmuffe eine Lötauflage umfaßt, die zumindest an der Innenfläche des ersten zylindrischen Teils der Einsatzmuffe vorgesehen ist, um das Auflöten dieser Muffe um den Stutzen des Wärmetauschers herum zu er­ möglichen.
Der erste zylindrische Teil der Einsatzmuffe endet vorteilhafterweise in einem Bund, der beim Einsetzen des Klemmrings um das zweite zylindrische Ende der Einsatzmuffe herum an einer Auflage zum Anschlag kom­ men kann.
Die axiale Verschiebung des Klemmrings kann daher mit einem geeigneten Werkzeug erfolgen, das zwei Auflagen enthält, die am Klemmring bzw. am Bund der Einsatz­ muffe zum Anschlag kommen, um sie einander anzunä­ hern.
In der nachstehenden, nur als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine ausgebrochene Seitenteilansicht eines Plattenwärmetauschers, von dem ein Ansatzstück anhand einer erfindungsgemäßen Anschlußvorrichtung an ein Fluidumlaufrohr angeschlossen ist;
Fig. 2 eine Teilschnittansicht der Einsatzmuffe, die um das zylindrische Ende des Stutzens des Wärme­ tauschers von Fig. 1 herum eingesetzt ist;
Fig. 3 ein Detail von Fig. 1, in vergrößertem Maßstab, vor dem Einsetzen des Klemmrings; und
Fig. 4 eine ähnliche Schnittansicht wie Fig. 3 nach dem Einsetzen des Klemmrings.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Wärmetauscher 10 darstellt, der eine Mehrzahl von an­ einandergeschichteten Platten 12 umfaßt. Jede der Platten 12 besteht aus zwei Halbplatten 14, die durch entsprechende Umfangskanten 16, die einen geschlosse­ nen Umriß begrenzen, beiderseits einer gemeinsamen Verbindungsebene miteinander verbunden sind, so daß sie eine zwischen ihnen liegende Fluidumlaufkammer begrenzen.
Außerdem umfaßt der Wärmetauscher einen Anschlußstut­ zen 18, der als Einlaß oder als Auslaß für ein Fluid dienen kann, das durch den Wärmetauscher 10 strömt. Der Stutzen 18 wird durch die Verbindung zweier Halbschalen 20 und 22 gebildet, die aneinandergefügt und in die Schichtung der Platten 12 eingefügt sind. Der Stutzen 18 umfaßt ein zylindrisches Ende 24, das mit einem kegelstumpfartigen Zwischenteil 26 verbunden ist (Fig. 2). Das zylindrische Ende 18 hat einen In­ nendurchmesser d und einen Außendurchmesser D.
Der Stutzen 18 ist für den Anschluß an ein Fluidum­ laufrohr 28 bestimmt, das zumindest an seinem Ende 30 einen Außendurchmesser mit einem Wert aufweist, der in etwa gleich d ist. Dabei ist das zylindrische Ende 30 des Rohrs 28 für die reibungsfreie oder gegebenen­ falls mit leichtem Druck erfolgende Einführung in das Innere des zylindrischen Endes 24 des Stutzens 26 vorgesehen, bis das Ende 30 des Rohrs am Anschluß 32 zwischen den Teilen 24 und 26 des Stutzens 18 zum An­ schlag kommt (Fig. 2).
Die erfindungsgemäße Anschlußvorrichtung umfaßt eine Einsatzmuffe 34, die in Fig. 2 deutlicher zu erken­ nen ist. Diese Muffe enthält einen ersten zylindri­ schen Teil 36, der um das zylindrische Ende 24 des Stutzens 18 herum aufgesteckt werden kann, und einen zweiten zylindrischen Teil 38 mit kleinerem Durchmes­ ser, der sich in der Verlängerung des zylindrischen Endes 24 des Stutzens 18 erstrecken kann.
Der erste zylindrische Teil 36 der Muffe besitzt ei­ nen Innendurchmesser, der in etwa gleich dem Außen­ durchmesser D des zylindrischen Endes 24 des Stutzens ist, damit diese ineinandergepaßt werden können. Im übrigen besitzt der zweite zylindrische Teil 38 der Einsatzmuffe einen Innendurchmesser, der in etwa gleich dem Innendurchmesser d des zylindrischen Endes des Stutzens ist.
Daraus ergibt sich, daß das Rohr 28 mit seinem Ende 30 nacheinander in den zweiten zylindrischen Teil 38 der Muffe und in das zylindrische Ende 24 des Stut­ zens eingeführt werden kann, wie dies in Fig. 3 zu erkennen ist.
Darüber hinaus besitzt der zweite zylindrische Teil 38 der Einsatzmuffe einen Außendurchmesser, der in etwa gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Endes des Stutzens ist. Dieses Merkmal ermöglicht, wie weiter unten noch dargelegt wird, die Verwendung von standardmäßigen Klemmringen, wie sie bisher be­ nutzt wurden, um direkt mit dem zylindrischen Ende 24 des Stutzens zusammenzuwirken.
Der erste zylindrische Teil 36 und der zweite zylin­ drische Teil 38 der Einsatzmuffe 34 sind durch eine ringförmige Innenschulter 40 verbunden (Fig. 2), die einen Anschlag für das Aufstecken der Einsatzmuffe um das zylindrische Ende des Stutzens herum bildet.
Außerdem sind die vorgenannten zylindrischen Teile 36 und 38 durch eine ringförmige Außenschulter 42 ver­ bunden (Fig. 2), die einen Anschlag für das Einset­ zen des weiter unten beschriebenen Klemmrings bildet.
Der erste zylindrische Teil 36 der Muffe 34 endet in einem Bund 44 mit konisch erweiterter Form (Fig. 2), der nicht nur das Aufstecken der Einsatzmuffe 34 um das Ende des Stutzens herum erleichtert, sondern auch als Anschlag beim Zusammenbauverfahren dient.
Die Einsatzmuffe 34 umfaßt eine Lötauflage, die zu­ mindest an der Innenfläche des ersten zylindrischen Teils 36 vorgesehen ist, um das Auflöten der Einsatz­ muffe um den Stutzen 18 des Wärmetauschers herum zu ermöglichen. Dadurch kann die Einsatzmuffe 34 gleich­ zeitig mit den Platten 12 und den Schalen 20 und 22 in einem geeigneten Ofen verlötet werden. Bei 46 (Fig. 2) ist schematisch die so gebildete Verlötung zwischen dem Ende 24 des Stutzens und dem zylindri­ schen Teil 36 der Einsatzmuffe 34 dargestellt.
Um eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Rohr 28 und dem Stutzen 18 herbeizuführen, wird ein Klemmring 48 (Fig. 3) mit einer an sich bekannten Gestaltung verwendet, der bisher für das direkte Zusammenwirken mit dem zylindrischen Ende 24 des Stutzens 18 benutzt wurde.
Dieser Ring weist einen Eingangsdurchmesser DE und einen Ausgangsdurchmesser DS auf, die größer bzw. kleiner als der Außendurchmesser D des zylindrischen Teils 34 (und damit auch des zylindrischen Endes 24 des Stutzens) sind.
Der Ring 48 ist für das Aufschieben entlang der Achse X-X des Rohrs 28 bestimmt (Fig. 3), um fortschrei­ tend eine radiale Klemmwirkung und damit ein Aufpres­ sen des zylindrischen Teils 34 der Einsatzmuffe um das Rohr 28 herum herbeizuführen. Das relative axiale Aufschieben des Rings 48 und der Muffe 34 erfolgt an­ hand eines Spezialwerkzeugs, das in Fig. 3 schema­ tisch dargestellt ist. Dieses Werkzeug umfaßt eine erste Auflage 50 in Form eines Ständers, der das Rohr 28 umgreifen kann und in einer ringförmigen Aufnahme 52 endet, deren Form an die des Klemmrings 48 ange­ paßt ist. Außerdem umfaßt das Werkzeug eine zweite Auflage 54, in die eine kreisförmige Öffnung 56 für den Durchgang des Stutzens 18 eingearbeitet ist, die am Bund 44 der Muffe 34 zur Anlage kommen kann. Wenn die beiden Auflagen 50 und 54 einander angenähert werden, wie dies in Fig. 3 durch die Pfeile F sche­ matisch angedeutet wird, nähert sich der Ring 48 der Schulter 42 der Muffe, wobei er fortschreitend eine radiale Klemmwirkung auf den zweiten zylindrischen Teil 38 der Muffe 34 ausübt. Diese radiale Klemmwir­ kung führt zu einer Verformung des zylindrischen Teils 38 und eines Zwischenteils 58 des Rohrs 18, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Aufgrund der Einwirkung der Auflagen 50 und 54 neigt der Bund 54 zu einer Abflachung, wie dies in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht wird.
Der Klemmring 48 kann an der Schulter 42 der Muffe zum Anschlag kommen oder in einem geringen Abstand von dieser Schulter aufsitzen, wie dies in Fig. 4 zu erkennen ist.
Nach dem vollständigen Einsetzen des Klemmrings wer­ den die Auflagen 50 und 54 des Werkzeugs entfernt, um eine endgültige Verbindung zwischen dem Rohr 28 und dem Stutzen 18 herbeizuführen, wie dies in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist.
Dabei ist zu beachten, daß der Klemmring 48 seine Klemmwirkung nicht wie nach dem bisherigen Stand der Technik auf das zylindrische Ende 24 des Stutzens 18 ausübt, sondern auf den zylindrischen Teil 38 der Einsatzmuffe 34.
Wenn eine unkontrollierte Verformung an der Verbin­ dung zwischen dem zylindrischen Teil 38 und dem Rohr 28 auftritt, kann demzufolge diese Verformung keine Undichtigkeit verursachen, da das zylindrische Ende 24 des Stutzens 18 (das innen das Ende 30 des Rohrs 28 aufnimmt) nicht verformt wird. Darüber hinaus wird dieses zylindrische Ende 24 außen durch den ersten zylindrischen Teil 36 der Einsatzmuffe 34 geschützt.
Daraus ergibt sich, daß alle durch den Zusammenbau bedingten Beanspruchungen durch den zylindrischen Teil 38 der Klemmuffe 34 und nicht, wie nach dem bis­ herigen Stand der Technik, durch das zylindrische En­ de 24 des Stutzens 18 aufgenommen werden.
Die Einsatzmuffe 34 ist ein einfaches und leicht her­ zustellendes Teil, das beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung geformt werden kann.
Außerdem ist die Einsatzmuffe mit den Klemmringen vereinbar, wie sie bisher für einen direkten Anschluß zwischen dem Rohr und dem Stutzen verwendet wurden.
Die erfindungsgemäße Anschlußvorrichtung eignet sich insbesondere für den Anschluß eines Verdampfers mit geschichten Platten, der zu einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gehört und der von einem Kältemittel durchströmt wird.

Claims (8)

1. Anschlußvorrichtung für einen Plattenwärme­ tauscher, enthaltend einen Stutzen (18) mit einem zy­ lindrischen Ende (24), das mittels eines Klemmrings (48) mit einem Fluidumlaufrohr (28) verbunden werden kann , dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einsatzmuffe (34) enthält, die einen er­ sten zylindrischen Teil (36), der um das zylindrische Ende (24) des Stutzens (18) herum aufgesteckt werden kann, und einen zweiten zylindrischen Teil (38) um­ faßt, der sich in der Verlängerung des zylindrischen Endes (24) des Stutzens (18) erstrecken kann, und daß der Klemmring (48) um den zweiten zylindrischen Teil (38) der Einsatzmuffe (34) herum eingesetzt und auf­ geklemmt werden kann, um das Aufklemmen dieses zwei­ ten zylindrischen Teils um das zuvor in diesen zwei­ ten zylindrischen Teil und in das zylindrische Ende (24) des Stutzens eingeführte Rohr (28) herum zu be­ wirken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste zylindrische Teil (36) der Einsatzmuffe einen Innendurchmesser be­ sitzt, der in etwa gleich dem Außendurchmesser (D) des zylindrischen Endes (24) des Stutzens (18) ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite zylindrische Teil (38) der Einsatzmuffe (34) einen Innendurchmesser besitzt, der in etwa gleich dem Innendurchmesser (d) des zylindrischen Endes (24) des Stutzens (18) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite zylindrische Teil (38) der Einsatzmuffe (34) einen Außendurchmesser besitzt, der in etwa gleich dem Außendurchmesser (D) des zylindrischen Endes (24) des Stutzens (18) ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der er­ ste zylindrische Teil (36) und der zweite zylindri­ sche Teil (38) der Einsatzmuffe (34) durch eine ring­ förmige Innenschulter (40) verbunden sind, die einen Anschlag für das Aufstecken der Einsatzmuffe (34) um das zylindrische Ende (24) des Stutzens (18) herum bildet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der er­ ste zylindrische Teil (36) und der zweite zylindri­ sche Teil (38) der Einsatzmuffe (34) durch eine ring­ förmige Außenschulter (42) verbunden sind, die einen Anschlag für das Einsetzen des Klemmrings (48) um den zweiten zylindrischen Teil (38) der Einsatzmuffe (34) herum bildet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einsatzmuffe (34) eine Lötauflage (46) umfaßt, die zumindest an der Innenfläche des ersten zylindrischen Teils (36) der Einsatzmuffe vorgesehen ist, um das Auflöten (46) der Einsatzmuffe (34) um den Stutzen (18) des Wärmetauschers (10) herum zu ermöglichen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der er­ ste zylindrische Teil (36) der Einsatzmuffe (34) in einem Bund (44) endet, der beim Einsetzen des Klemm­ rings (48) um das zweite zylindrische Ende (38) der Einsatzmuffe (34) herum an einer Auflage (54) zum An­ schlag kommen kann.
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