DE19746772A1 - Verdampfer mit verbessertem Plattenpaket für eine Klimaanlage, insbesondere von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der Verdampfer mit Plattenpaket, die als Bestandteil von Klimaanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestimmt sind.

Sie betrifft im einzelnen Verdampfer mit geschichte­ ten Platten, die einerseits paarweise innere Hohlräu­ me mit ausgewählter Höhe begrenzen, die von einem Kältemittel durchströmt werden können, und die ande­ rerseits Mittelteile umfassen, deren Außenflächen von einem Luftstrom beströmt werden können und die mit Vorsprüngen versehen sind, die zum Innern des Hohl­ raums ausgerichtet sind, zu dessen Begrenzung sie je­ weils beitragen.

In einigen Verdampfern dieser Art sind die Vorsprünge jeder Platte, die zu einem Plattenpaar gehört, weit­ gehend punktförmig (geringe Ausdehnung) ausgebildet und besitzen einen oberen Teil, dessen Höhe gleich der halben Höhe des Hohlraums ist. Wenn zwei Platten aufeinander geschichtet werden, um einen Hohlraum zu begrenzen, berühren sich demzufolge die oberen Teile ihrer Vorsprünge.

Diese oberen Teile sind mit einer Plattierung be­ schichtet, die beim Durchgang durch einen Lötofen ei­ ne "punktweise" feste Verbindung der Vorsprünge er­ möglicht.

Sehr geringe Verformungen der oberen Teile der Vor­ sprünge können jedoch eine solche feste Verbindung verhindern, was zur Folge hat, daß die Fähigkeit des nicht fest verbundenen Bereichs, hohen Drücken stand­ zuhalten, örtlich verringern kann. Diese örtliche Verschwächung kann eine durch Überdruck bedingte me­ chanische Ablösung der benachbarten Vorsprünge ermög­ lichen und dadurch die Ablösung der betroffenen Plat­ ten bewirken.

Darüber hinaus begünstigt die große Anzahl von punkt­ förmigen Vorsprüngen die Zurückhaltung von Kondensa­ ten an den Außenflächen der Platten, was einerseits die Entwicklung von äußerst übelriechenden Mikroorga­ nismen ermöglichen und eine entsprechende Belästigung für die Benutzer der Klimaanlage verursachen und an­ dererseits die Korrosion der Platten begünstigen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der Verdampfer mit Plattenpa­ keten nach dem Stand der Technik insgesamt oder teil­ weise zu beseitigen.

Dazu schlägt die Erfindung einen Verdampfer mit ge­ schichteten Platten der eingangs genannten Art vor, bei dem einerseits der obere Teil der Vorsprünge je­ des Mittelteils im Verhältnis zu seinen Bereichen oh­ ne Vorsprünge um eine Höhe gleich der Höhe des Hohl­ raums, der sie enthält, erhöht ist und andererseits die jeweilige Form und der jeweilige Anbringungsort der Vorsprünge einer Platte eines Paars so gewählt sind, daß ihre oberen Teile mit Bereichen ohne Vor­ sprung der anderen Platte des besagten Paars in Be­ rührung kommen.

Die feste Verbindung erfolgt dann zwischen den oberen Teilen der Vorsprünge und den in etwa ebenen Berei­ chen der gegenüberliegenden Platten, so daß diese fe­ ste Verbindung dementsprechend nicht mehr punktför­ mig, sondern ausgedehnt ist.

Vorzugsweise sind zumindest einige der Vorsprünge in Form einer in etwa durchgehenden gebrochenen Linie mit einer Längsausdehnung ausgeführt, die kleiner als die des Hohlraums ist. Dadurch können die Vorsprünge der Platten eines Paars in dem Hohlraum Umlaufkanäle für das Kältemittel begrenzen.

Die Vorsprünge können natürlich ausgedehnt sein, ohne dabei eine Ausdehnung zu besitzen, die mit den Längs- oder Querabmessungen des Hohlraums vergleichbar wäre. Es können jedoch auch punktförmige Vorsprünge vorge­ sehen sein.

Die Vorsprünge werden vorteilhafterweise durch Tiefziehen ausgeführt. Wenn die Vorsprünge eine rela­ tiv große Ausdehnung im Vergleich zu den Abmessungen des Hohlraums aufweisen, können dadurch auf den Au­ ßenflächen der Platten äußere Furchen gebildet wer­ den, die in der Lage sind, die dort gebildeten Kon­ densate aufzufangen und die Anzahl der Stellen, an denen sie sich festsetzen könnten, zu verringern.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Platte eine zum Innern des Hohlraums ge­ richtete mittige Rippe, die eine Höhe gleich der hal­ ben Höhe des besagten Hohlraums und eine Längsausdeh­ nung aufweist, die kleiner als die dieses Hohlraums ist, und die diesen in einen etwa gleich großen er­ sten und zweiten Teil unterteilt, die miteinander in Verbindung stehen, um eine Kältemittelzirkulation von einem Teil zum anderen zu ermöglichen.

In diesem Fall ist es vorteilhaft, jedes Paar mit zwei Platten auszuführen, deren Mittelteile identisch sind, wobei der erste Teil einer Platte in einem mittleren Zentralbereich einen mittigen Vorsprung in Form einer gebrochenen Linie enthält, während der zweite Teil der besagten Platte in zwei seitlichen Bereichen, die einen mittleren Zentralbereich einfas­ sen, zwei seitliche Vorsprünge in Form einer gebro­ chenen Linie enthält, so daß nach der Zusammenfügung der zwei Platten eines Paars der mittige Vorsprung des ersten Teils jeder Platte durch die zwei seitli­ chen Vorsprünge des zweiten Teils jeder anderen Plat­ te eingefaßt ist.

Die mittige Rippe ist vorzugsweise ebenfalls durch Tiefziehen ausgeführt, so daß jede Platte durch ein einziges Werkzeug geformt werden kann.

In der nachstehenden, nur als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Be­ zug genommen. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines Ver­ dampfers;

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht eines er­ findungsgemäßen Verdampfers in einer bevorzugten Aus­ führungsart; und

Fig. 3 eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III von zwei geschichteten Platten in der Art der in Fig. 2 veranschaulichten Platte.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, um einen Verdampfer mit einem Plattenpaket zu beschreiben.

Ein solcher Verdampfer enthält eine Vielzahl von Platten 1, die in entgegengesetzter Anordnung so auf­ einander geschichtet sind, daß sie in Paaren P Hohl­ räume 2 begrenzen, die den Umlauf des Kältemittels ermöglichen.

Jedes Paar P_i (i = 0 bis 2 in Fig. 1) besteht aus zwei Platten, beispielsweise in der Art der in Fig. 2 veranschaulichten Platten. Im folgenden werden die­ se beiden Platten jeweils mit 1a und 1b bezeichnet. Wie dies in Fig. 2 veranschaulicht wird, ist jede Platte 1 vorzugsweise in zwei Teile 4 und 5 mit in etwa gleicher Fläche unterteilt, die durch eine mit­ tige Längsrippe 6 voneinander getrennt sind, die vor­ zugsweise durch Tiefziehen ausgeführt ist. Diese mit­ tige Rippe erstreckt sich auf einer Länge, die deutlich kleiner als die Länge (größere Seite) der Platte 1 ist, so daß der erste 4 und zweite 5 Teil in einem unteren Teil 7 miteinander in Verbindung ste­ hen.

Um die Zirkulation des Kältemittels von einem ersten Paar P0 zu einem zweiten Paar P1 zu ermöglichen, ist im oberen Teil 3 jeder Platte, auf dem ersten 4 oder zweiten 5 Teil, eine Öffnung 8 vorgesehen. In dem in Fig. 2 veranschaulichten Beispiel ist die Öffnung 8 im zweiten Teil 5 angeordnet. Wenn daher ein Platten­ paar gebildet wird, indem beispielsweise zwei Platten verbunden werden, die mit den in Fig. 2 veranschau­ lichten Platten identisch sind, befindet sich der er­ ste Teil 4a der ersten Platte 1a gegenüber dem zwei­ ten Teil 5b der zweiten Platte 1b, während sich der zweite Teil 5b der ersten Platte 1a gegenüber dem er­ sten Teil 4 der zweiten Platte 1b befindet (siehe Fig. 3).

Dadurch, daß auf dem gesamten Umfang jeder Platte 1 geformte Kanten 8 vorgesehen sind, die durch Tiefzie­ hen ausgeführt werden und die eine ausgewählte Höhe H aufweisen, wird bei der Schichtung zweier Platten 1a und 1b zur Bildung eines Plattenpaars in Höhe des er­ sten und zweiten Teils eines Paars P ein Hohlraum 2 gebildet, der in etwa U-förmig ausgebildet ist und eine Höhe (oder Tiefe) etwa gleich 2H aufweist.

Das Kältemittel gelangt so in den ersten Teil eines ersten Paars P1, zirkuliert in dem Abschnitt des Hohlraums 2, der durch den ersten Teil 4a der ersten Platte 1a und den zweiten Teil 5b der zweiten Platte 1b begrenzt wird, gelangt dann in den unteren Teil 7 und strömt anschließend in den anderen Abschnitt des Hohlraums 2, der durch den zweiten Teil 5a der ersten Platte 1a und den ersten Teil 4b der zweiten Platte 1b begrenzt wird. Es gelangt dann zur Öffnung 8, die mit dem folgenden Paar P2 in Verbindung steht, und so weiter, bis das Kältemittel durch alle Plattenpaare des Verdampfers geströmt ist.

Wie dies in Fig. 1 deutlicher veranschaulicht ist, und um die Sammlung des Kältemittels in Höhe jedes Paars zu erleichtern, weisen die oberen Teile 3 der Platten 1a und 1b eine Dicke (oder Höhe) E auf, die deutlich größer als die halbe Höhe H des Hohlraums 2 ist. Dadurch kann außerdem zwischen zwei aufeinander­ folgenden Plattenpaaren eine offene Kammer 9 ausge­ bildet werden (die durch die Außenflächen 10 der er­ sten Platte 1a eines Paars P0, beispielsweise, und die zweite Platte 1b des folgenden Paars P1 begrenzt wird).

Im Innern jeder offenen äußeren Kammer 9 können dann Einsätze 11 angeordnet werden, die eine Verstärkung des Wärmeaustauschs zwischen den Platten und einem Luftstrom ermöglicht, der in den durch die Platten begrenzten offenen äußeren Kammern 9 zirkuliert.

Jede Platte 1 umfaßt außerdem in jedem ersten 4 und zweiten 5 Teil einen Mittelteil, der zwischen dem oberen Abschlußteil 3 und dem unteren Abschlußteil 7 angeordnet ist.

In jedem Mittelteil 12 sind (auch als "Verwirbler" bezeichnete) Vorsprünge 13 mit länglicher Form ausge­ führt, deren Aufgabe darin besteht, im Innern des Ab­ schnitts des Hohlraums 2 das darin umlaufende Kälte­ mittel gleichmäßig zu verteilten.

Erfindungsgemäß umfassen die Vorsprünge 13 einen obe­ ren Teil 14, der im Verhältnis zu den (in etwa ebe­ nen) Bereichen 15 ohne Vorsprung der Platte um eine Höhe 2H erhöht ist, die in etwa gleich der Höhe des Hohlraums, der sie enthält, ausfällt.

Darüber hinaus werden die besondere Form sowie der Anbringungsort jedes Vorsprungs einer Platte 1 eines Paars P so gewählt, daß die oberen Teile 14 dieser Vorsprünge mit Bereichen ohne Vorsprung 15 der ande­ ren Platte, mit der sie ein Paar bilden, in Berührung kommen.

Insoweit die Umfangskanten 8 und die oberen Teile 14 der Vorsprünge mit einer Plattierung beschichtet sind, werden bei der Einführung des zusammengebauten Verdampfers in einen Ofen, beispielsweise in einen Lötofen, die oberen Teile 14 dem Vorsprünge fest mit den Bereichen 15 ohne Vorsprung der anderen Platte verbunden. Eine solche feste Verbindung ist daher nicht mehr nur punktförmig, sondern ausgedehnt ausge­ führt.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, sind die im ersten 4 und zweiten 5 Teil der Mittelteile 12 ausgebildeten Vorsprünge 13 vorzugsweise in Form einer in etwa durchgehenden gebrochenen (oder zickzackförmigen) Li­ nie mit einer Längsausdehnung ausgeführt, die in etwa gleich der Längsausdehnung der mittigen Rippe 6 in Höhe der Mittelteile 12 ist.

In dem veranschaulichten Beispiel sind im ersten Teil 4 jeder Platte 1 zwei Vorsprünge 13 in Form einer ge­ brochenen Linie vorgesehen, die in Höhe der seitli­ chen Bereiche 16 des Mittelteils 12 in etwa symme­ trisch beiderseits einer Mittelängsachse X-X angeordnet sind.

Im Mittelteil 12 des zweiten Teils 5 ist dagegen nur eine einziger Vorsprung 13, ebenfalls in Form einer gebrochenen Linie, vorgesehen, der in einem mittleren Bereich 18 angeordnet ist, der eine Mittellängsachse Y-Y enthält, die der Achse X-X des ersten Teils 4 entspricht.

Wenn daher eine erste Platte 1a auf eine zweite Plat­ te 1b der in Fig. 2 veranschaulichten Art geschich­ tet wird, wird der mittige Vorsprung 13 des zweiten Teils 5a der ersten Platte 1a durch die zwei seitli­ chen Vorsprünge 13 des ersten Teils 4b der zweiten Platte 1b eingefaßt. Ebenso wird der mittige Vor­ sprung 13 des zweiten Teils 5b der zweiten Platte 1b durch die zwei seitlichen Vorsprünge 13 des ersten Teils 4a der ersten Platte 1a eingefaßt.

Durch das Zusammenwirken dieser drei Vorsprünge 13 in jedem ersten und zweiten Abschnitt des Hohlraums 2 können in dessen Innern Kanäle 19 ausgebildet werden, in denen das Kältemittel umlaufen kann, wobei es gleichzeitig aufgrund der Form der gebrochenen Linie der Vorsprünge verteilt wird.

Diese Vorsprünge werden vorzugsweise, ebenso wie die mittige Rippe 6, durch Tiefziehen der Metallplatte 1 ausgeführt. Dabei ist es möglich, in einem einzigen Tiefziehvorgang, mit Hilfe eines einzigen Werkzeugs, zugleich die Umfangskanten 8, die Vorsprünge 13 und die mittige Rippe 6, sowie gegebenenfalls die gewölb­ ten Teile auszuführen, die an den oberen Enden 3 der Platten ausgebildet sind.

Dank solcher- Vorsprünge ergibt sich eine feste Ver­ bindung der Mittelteile 12 der Platten 1a und 1b, die in etwa entlang der Längsachse der Paare ausgedehnt ist (wobei diese Achse in etwa parallel zu den Achsen X-X und Y-Y verläuft).

Wenn die Vorsprünge mittels Tiefziehen ausgeführt sind, werden ferner auf den Außenflächen 10 der Plat­ ten, in flöhe der Bereiche, in denen sie ausgebildet sind, äußere Furchen 20 geschaffen, die eine große Längsausdehnung aufweisen, so daß die Kondensate ge­ sammelt werden können, die sich auf den Außenflächen 10 der Platten 1a und 1b des Verdampfers bilden, wenn bestimmte Luft-Temperaturverhältnisse gegeben sind. Aufgrund der großen Ausdehnung dieser Furchen 20 la­ gern sich die gesammelten Kondensate nicht ab, son­ dern werden zu den unteren Teilen des Verdampfers ab­ geleitet. Dadurch wird es möglich, die Korrosions­ erscheinungen erheblich einzudämmen und die Entwick­ lung von äußerst übelriechenden Mikroorganismen zu verhindern, die die Luft verunreinigen könnten, die aufzubereiten und anschließend, beispielsweise im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, zu verteilen ist.

Wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist, können auch im unteren Teil 7 der Platten punktförmige Vorsprünge mit unterschiedlicher Form vorgesehen sein, um eine bessere Verteilung des Kältemittels in diesem Bereich zu ermöglichen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend als Bei­ spiel beschriebene Ausführungsart begrenzt, sondern sie erstreckt sich auch auf andere Varianten, die der Fachmann im Rahmen der nachstehenden Ansprüche ent­ wickeln kann.

So können die Form und Anzahl der an jeder Platte vorgesehenen Vorsprünge erheblich anders ausfallen, als dies bei den in Fig. 2 veranschaulichten Vor­ sprüngen der Fall ist.

Claims (8)

1. Verdampfer in der Ausführung mit geschichteten Platten (1), die paarweise Hohlräume (2) mit ausge­ wählter Höhe begrenzen, durch die ein Kältemittel strömen kann, und die Mittelteile (12) umfassen, die von einem Luftstrom beströmt werden können und mit Vorsprüngen (13) versehen sind, die zum Innern des Hohlraums (2) gerichtet sind, zu dessen Begrenzung sie jeweils beitragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (12) jedes Mittelteils (12) einen oberen Teil (14) aufweisen, der im Verhältnis zu den Berei­ chen (15) ohne Vorsprünge des besagten Mittelteils (12) um eine Höhe gleich der Höhe des Hohlraums (2), der sie enthält, erhöht ist, und daß die jeweilige Form und der jeweilige Anbringungsort der Vorsprünge (13) einer Platte (1a) eines Paars (P) so gewählt sind, daß ihre oberen Teile (14) mit Bereichen ohne Vorsprung (15) der anderen Platte (1b) des besagten Paars (P) in Berührung kommen.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest einige der Vorsprünge (13) in Form einer in etwa durchgehenden gebrochenen Linie und mit einer Längsausdehnung aus­ geführt sind, die kleiner als die des Hohlraums (2) ist, wobei die besagten Vorsprünge (13) der Platten eines Paars (P) so im Hohlraum (2) Umlaufkanäle (19) für das besagte Kältemittel begrenzen.

3. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß einige Vorsprünge (21) punktförmig oder mit geringer Ausde­ hnung im Vergleich zu den Abmessungen des Hohlraums (2) ausgeführt sind.

4. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13) durch Tiefziehen ausgeführt sind.

5. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Platte (1) eine zum Innern des Hohlraums (2) gerich­ tete mittige Rippe (6) umfaßt, die eine Höhe gleich der halben Höhe des besagten Hohlraums und eine Längsausdehnung aufweist, die kleiner als die des be­ sagten Hohlraums ist, und die ihn in einen etwa gleich großen ersten (4) und einen zweiten (5) Teil unterteilt, die miteinander in Verbindung stehen, um eine Zirkulation des Kältemittels von einem Teil zum anderen zu ermöglichen.

6. Verdampfer nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mittige Rippe (6) durch Tiefziehen ausgeführt ist.

7. Verdampfer nach einem der Ansprüche 5 und 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die mittige Rippe (6) eine Längsausdehnung aufweist, die, bezogen auf den größeren Wert, in etwa gleich der der Vorsprünge (13) in Form einer gebrochenen Linie ist.

8. Verdampfer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittelteile (12) der beiden Platten (1a, 1b) eines Paars (P) identisch sind und daß der erste Teil (4) einer Platte (1) in einem mittleren Zentralbereich (18) einen mittigen Vorsprung (13) in Form einer ge­ brochenen Linie aufweist, während der zweite Teil (5) der besagten Platte (1) in zwei seitlichen Bereichen (16, 17), die einen mittleren Zentralbereich (18) einfassen, zwei seitliche Vorsprünge (13) in Form ei­ ner gebrochenen Linie enthält, so daß nach der Zusam­ menfügung der beiden Platten eines Paars der mittige Vorsprung (13) des ersten Teils (4) jeder Platte (1) durch die zwei seitlichen Vorsprünge (13) des zweiten Teils (5) jeder anderen Platte (1) eingefaßt wird.