Die Erfindung betrifft einen Verdampfer für eine
Kompressionskälteanlage, insbesondere für eine Klimaanlage
in einem Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Gattung.
In der EP 0 590 306 A1 ist ein Verdampfer für eine Kraft
fahrzeugklimaanlage beschrieben. Dieser Verdampfer besteht
aus einem Stapel zusammengesetzter Scheiben, wobei jede
Scheibe aus zwei aufeinanderliegenden Blechen besteht, die
einen Hohlraum zwischen sich einschließen und auf diese
Weise Rohrelemente bilden. Die Scheiben sind an einem ihrer
Enden mit Ausprägungen versehen, an denen die benachbarten
Scheiben zur Anlage kommen. In diesen Ausprägungen befinden
sich Öffnungen zum Durchtritt des Kältemittels von einer
Scheibe in die nächste. An den endseitigen Scheiben des
Stapels befinden sich Anschlußelemente für eine Kälte
mittelzuleitung und eine Heißgasrückleitung, wobei an diese
Anschlußelemente Anschlußrohre angelötet sind, deren freie
Enden mit Anschlußnippeln für weitere Rohrleitungen ver
sehen sind.
Bei dem bekannten Verdampfer wird der aus Scheiben be
stehende Stapel mit dazwischen befindlichen Wellrippen mit
Seitenblechen und Anschlußstücken versehen und dann ge
lötet. In einem weiteren Lötvorgang müssen dann die An
schlußrohre in die Anschlußelemente eingelötet werden, wozu
eine erneute Erwärmung der Anschlußelemente erforderlich
ist. Diese Bearbeitung in mehreren Arbeitsgängen führt
nicht nur zu einem erhöhten Zeitaufwand, sondern kann
darüber hinaus auch zu einer Beeinträchtigung des Material
gefüges und der Lötverbindungen zwischen Anschlußelement
und Endscheibe führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Verdampfer der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der
kostengünstiger herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Verdampfer mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se
hen, daß der Verdampfer einschließlich der Anschlußrohre in
einer kompletten Lötung ausführbar ist und Verbindungs
stellen von Rohrstücken zwischen Anschlußstück und Flansch
des Expansionsventils vermieden werden. Die freien Rohr
enden der Anschlußrohre werden mechanisch mit dem Flansch
verbunden, so daß keine weitere Wärmebehandlung erforder
lich ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind in
dem Flansch für das Expansionsventil zwei abgestufte Boh
rungen zur Aufnahme der Enden der Anschlußrohre vorgesehen,
wobei sich ein radial erweiterter Abschnitt auf der dem Ex
pansionsventil zugewandten Seite befindet. Durch die Ab
stufung kann ein Formschluß zwischen Flansch und Anschluß
rohr erreicht werden. Zweckmäßigerweise sind die Anschluß
rohre in dem Flansch mittels radialem Aufweiten befestigt,
d. h. das Rohrende ist auf getulpt und liegt durch radiale
Pressung dichtend an der Innenwandung der Bohrung an. In
bevorzugter Weise sind in jeder Bohrung zwei Stufen vorge
sehen, so daß insgesamt drei Bohrungsabschnitte in jeder
Bohrung gebildet sind. Durch die mehreren Bohrungs
abschnitte und -stufen kann die Dichtheit der Verbindung
auch bei extremen Druckverhältnissen gewährleistet werden.
Der mittlere Abschnitt jeder Bohrung beträgt vorzugsweise
etwa die Hälfte der Gesamtlänge der jeweiligen Bohrung in
dem Flansch.
Um den unterschiedlichen Volumina des Kältemittels zuström
seitig und abströmseitig des Verdampfers aufgrund der
Änderung des Aggregatzustandes Rechnung zu tragen, weisen
die Anschlußrohre unterschiedliche Querschnitte auf, wobei
das als Saugleitung dienende Anschlußrohr gegenüber dem
anderen Anschlußrohr mindestens etwa den 1,5-fachen Quer
schnitt besitzt. Es ist außerdem von Vorteil, daß die als
Kältemitteleintritt in den Verdampfer dienende Öffnung
einen geringeren Querschnitt aufweist als die Öffnung des
Heißgasaustritts.
Die Aussparungen in den Anschlußelementen sind der Form der
Öffnung zweckmäßigerweise angepaßt, und vorzugsweise sind
die Aussparungen und Öffnungen deckungsgleich. Die Gestalt
der Öffnungen bzw. Aussparungen kann sich an den gegebenen
Platzverhältnissen orientieren, wobei es als zweckmäßig an
gesehen wird, daß die Öffnung für den Kältemitteleintritt
als Langloch mit parallelen Seitenkanten ausgeführt ist und
die Öffnung für den Heißgasaustritt im wesentlichen die
Form eines Rechtecks besitzt.
Die Anschlußelemente sind an ihrem äußeren Ende zu
schließen, wobei es als zweckmäßig angesehen wird, in das
offene stirnseitige Ende des Anschlußelementes lot
plattierte Scheiben einzupressen, die mitgelötet werden,
wodurch ein kältemitteldichter Abschluß erfolgt. Zur
exakten Positionierung des Anschlußelementes an der je
weiligen Scheibe ist es vorteilhaft, die Öffnung an der
Scheibe mit einem Durchzug zu versehen, der in die Aus
sparung des Anschlußelementes greift. Durch diesen form
schlüssigen Eingriff wird das Anschlußelement bis zur
Durchführung der Lötung exakt positioniert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an
hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Kältemittelverdampfer einer Kraftfahrzeug
klimaanlage in der Ansicht auf die luftbeauf
schlagte Stirnseite,
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Anschlußflansch,
Fig. 5 eine Ansicht auf einen Verdampferblock in Richtung
des Pfeiles V in Fig. 1 ohne Anschlußrohr,
Fig. 6 eine Ansicht auf den Verdampferblock in Richtung
des Pfeiles VI in Fig. 1,
Fig. 7 ein als Saugleitung dienendes Anschlußrohr,
Fig. 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VIII in Fig.
7,
Fig. 9 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IX in Fig. 7,
Fig. 10 ein als Kältemittelzuführung dienendes Anschluß
rohr,
Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit IX in
Fig. 10,
Fig. 12 eine Ansicht der Stirnseite XII in Fig. 10,
Fig. 13 eine flächige Ansicht eines Blechs der endseitigen
Scheibe,
Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 13,
Fig. 15 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XV in
Fig. 14, jedoch im Schnitt durch die Öffnung,
Fig. 16 eine Ausführungsvariante zu Fig. 15.
In den Fig. 1 bis 3 ist ein kompletter Verdampfer 1 für
eine Kompressionskälteanlage gezeigt, und zwar in ver
schiedenen Ansichten, nämlich in Fig. 1 die luftbeauf
schlagte Stirnseite, in Fig. 2 eine Draufsicht und in Fig.
3 eine Seitenansicht. Der Verdampfer 1 besteht aus ge
stapelten Scheiben 2, wobei jede Scheibe 2 aus zwei anein
anderliegenden Blechen 4, 5 besteht. Diese Bleche 4, 5
schließen zwischen sich Hohlräume ein und bilden auf diese
Weise Rohrelemente, die vom Kältemittel durchströmt werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind an einem Ende der
Scheiben 2 die Bleche 4, 5 (Fig. 2) mit Ausprägungen 6, 7
versehen, an denen die jeweils benachbarten Scheiben 2 zur
gegenseitigen Anlage kommen. Die jeweils am Ende des Sta
pels angeordneten Scheiben sind in Fig. 1 mit den Bezugs
zeichen 8 und 9 bezeichnet. Sie unterscheiden sich von den
Scheiben 2 dadurch, daß sie auf der Außenseite Bleche auf
weisen, die nicht mit den endseitigen Ausprägungen der
übrigen Scheiben 2 versehen sind. Zwischen den Scheiben 2
des Scheibenstapels sind Rippen 3 angeordnet, die mit den
Scheiben 2 verlötet sind und somit einerseits zur Ver
besserung des Wärmeübergangs und andererseits zur jeweili
gen Abstützung der Scheiben dienen. Die Rippen 3 sind vor
zugsweise als Well- oder Stegrippen ausgeführt.
Den jeweils äußeren Scheiben 8 und 9 ist ein Abschlußblech
10 zugeordnet, das sich parallel zur benachbarten Scheibe 8
bzw. 9 erstreckt und zwischen diesem und der Scheibe 8, 9
ebenfalls eine Rippe 3 angeordnet ist. Die Abschlußbleche
10 erstrecken sich über die Höhe der Scheibe, ausgenommen
von dem Bereich des mit Ausprägungen versehenen Endes der
Scheiben 2. Die Abschlußbleche 10 weisen in ihrer Längser
streckung eine Versteifungsrippe 11 auf (Fig. 1 und 3).
Diese Versteifungsrippe 11 kann durch eine Sicke im Ab
schlußblech 10 gebildet sein. Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen,
ist der Verdampfer 1 mit Anschlußrohren 12 und 13 versehen,
deren dem Scheibenstapel abgewandte Enden in einen Flansch
14 geführt sind. Die Anschlußrohre 12 und 13 weisen umge
formte Anschlußelemente 15 und 16 auf, die gemäß Fig. 1
eine flache Anlagefläche zur Verbindung mit den endseitigen
Scheiben 8 und 9 aufweisen und sich parallel zur Luft
strömungsrichtung L (Fig. 2 und 3) unterhalb der Abschluß
bleche 10 erstrecken. Alle Bestandteile des Verdampfers 1,
mit Ausnahme des Flansches 14, sind in einem einzigen
Arbeitsgang miteinander verlötet.
Der Flansch 14 zum Anschluß eines Expansionsventils weist
eine Flanschfläche 17 auf mit einer im mittleren Bereich
der Flanschfläche 17 angeordneten Gewindebohrung 18 zur Be
festigung des,Expansionsventils. Außerdem sind in dem
Flansch 14 zwei abgestufte Bohrungen 19 und 20 vorgesehen,
die zur Aufnahme der freien Enden 12', 13' der Anschluß
rohre 12 und 13 dienen. Wie aus den Fig. 1 bis 3 deutlich
wird, weist das als Saugleitung dienende Anschlußrohr 13
einen wesentlich größeren Durchmesser als das das Kälte
mittel zuführende Anschlußrohr 12 auf, so daß dem unter
schiedlichen Aggregatzustand des Kältemittels eingangs
seitig bzw. ausgangsseitig des Verdampfers Rechnung getra
gen ist.
Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Flansch 14 mit den
darin aufgenommenen Enden 12', 13' der Anschlußrohre 12 und
13. Dieser Schnitt durch den Flansch 14 macht deutlich, daß
es sich bei den Bohrungen 19 und 20 um abgestufte Bohrungen
handelt, wobei jede dieser Bohrungen jeweils zwei Stufen
21, 21' und 22, 22' aufweist, wodurch drei Bohrungs
abschnitte 23, 24, 25 bzw. 26, 27, 28 gebildet sind. Dabei
weisen die der Flanschfläche 17 abgewandten Bohrungsab
schnitte 23, 26 den jeweils geringsten Durchmesser auf, an
den sich ein mittlerer Bohrungsabschnitt 24, 27 mit radial
vergrößertem Durchmesser anschließt. Der Flanschfläche 17
benachbart befindet sich jeweils der Bohrungsabschnitt 25,
28 mit dem größten Radialmaß.
Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, besitzen die mittleren Boh
rungsabschnitte 24, 27 eine deutlich größere axiale Er
streckung als die übrigen Bohrungsabschnitte, wobei der
mittlere Bohrungsabschnitt 24 eine axiale Länge aufweist,
die etwa der Hälfte der Gesamtlänge der Bohrung 19 bzw. 20
entspricht. Die Rohrenden 12', 13' sind in den Bohrungen
19, 20 ausschließlich mechanisch befestigt und abgedichtet,
was durch radiales Aufweiten in den Bohrungsabschnitten 24,
25 bzw. 27, 28 erfolgt. Durch dieses sogenannte Auftulpen
legt sich die, Rohrwand mit radialer Pressung gegen die
Innenwandung der Bohrungen 19, 20 an, wobei die Stufen 21,
21' bzw. 22, 22' einen Formschluß gegen axiales Verschieben
bzw. Herausziehen der Rohrenden 12', 13' erzeugen und
außerdem zur Erhöhung der Dichtigkeit beitragen. Zwischen
den Bohrungen 19 und 20 befindet sich die Gewindebohrung 18
zur Befestigung des Expansionsventils.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Befestigung der
Rohrenden 12', 13' im Flansch 14 ist die Dichtheit durch
einen zwischen dem Rohrende und der Innenwandung der Boh
rungen 19, 20 im Bereich der Abstufung eingelegten O-Ring
erzeugt. In diesem Fall dient die radiale Aufweitung aus
schließlich der mechanischen Fixierung.
Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht auf einen Verdampferblock in
Richtung des Pfeiles V in Fig. 1 ohne Anschlußrohre. Dabei
erstreckt sich das Abschlußblech 10 vom oberen Rand des
Verdampfers bis zu dem Bereich, an dem die endseitige
Scheibe 8 zur Aufnahme des in Fig. 3 gezeigten Anschluß
elementes 15 vorgesehen ist. In diesem Bereich ist die end
seitige Scheibe 8 mit einer Öffnung 29 zum Eintritt des
Kältemittels versehen, so daß das in dem Anschlußrohr 12
dem Verdampfer 1 zugeführte Kältemittel den Scheiben 2 zu
führbar ist (vgl. Fig. 1). Wie Fig. 5 zeigt, ist die
Öffnung 29 zum Eintritt des Kältemittels als Langloch mit
parallelen Seitenkanten 29', 29'' ausgeführt.
Die Fig. 6 zeigt eine Ansicht auf den Verdampferblock in
Richtung des Pfeiles VI in Fig. 1 ebenfalls ohne Anschluß
rohre. Diese Darstellung ist ähnlich derjenigen der Fig. 5,
lediglich am unteren Rand ist das Abschlußblech 10 anders
gestaltet. An der von dem Abschlußblech 10 nicht verdeckten
Fläche der endseitigen Scheibe 9 wird das in Fig. 1 darge
stellte Anschlußelement 16 befestigt, durch das das ver
dampfte Kältemittel, das sogenannte Heißgas, durch das als
Saugleitung dienende Anschlußrohr 13 zum Expansionsventil
geführt wird. Zum Austritt des Heißgases aus der end
seitigen Scheibe 9 in das daran befestigte Anschlußstück
dient eine Öffnung 30, die im wesentlichen die Form eines
Rechtecks besitzt.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen verschiedene Ansichten des als
Saugleitung dienenden Anschlußrohres 13. Dabei ist das An
schlußelement 16 einstückig an dem Anschlußrohr 13 ange
formt und zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt
umgeformt, so daß sich eine flache Anlagefläche 16' zur
Verbindung mit der endseitigen Scheibe 9 ergibt. Wie Fig. 9
zeigt, ist an der Flachseite 16' des Anschlußelementes 16
eine Aussparung 31 vorgesehen, deren Form der Öffnung 30
der endseitigen Scheibe 9 entspricht. Sofern die Öffnung 30
mit einem zum Anschlußelement 16 gerichteten Durchzug ver
sehen ist, wird die Aussparung 31 derart bemessen, daß der
Durchzug in die Aussparung greift.
Die Fig. 10 zeigt das der Kältemittelzuführung dienende An
schlußrohr 12 mit einem daran angeformten Anschlußelement
15. Dieses Anschlußelement 15 ist gemäß Darstellung in Fig.
12 im wesentlichen rechteckig gestaltet, wodurch sich eine
ebene Anlagefläche 15' zur Verbindung mit der endseitigen
Scheibe 8 ergibt. An dieser Fläche 15' ist eine Aussparung
32 vorgesehen, die bezüglich ihrer Form der als Langloch
ausgeführten Öffnung 29 entspricht, so daß diese Aussparung
32 mit der Öffnung 29 beim Zusammenbau des Verdampfers in
Überdeckung kommt.
In Fig. 11 ist vergrößert die Einzelheit XI der Fig. 10
dargestellt. Daraus wird deutlich, daß nahe dem Ende des
Anschlußelementes 15 in dieses eine Scheibe 33 eingesetzt
ist, die beim Löten des Verdampfers stoffschlüssig mit der
inneren Umfangsfläche des Anschlußelementes 15 verbunden
wird, wodurch der Innenraum des Anschlußelementes 15 gegen
die Außenseite kältemitteldicht geschlossen wird.
Die Fig. 13 zeigt eine flächige Ansicht eines Blechs 35 der
endseitigen Scheibe, das nahe einem Ende seiner Längs
erstreckung die Öffnung 29 aufweist, die mit einem Durchzug
34 versehen ist. Am anderen Ende der Längserstreckung sind
unmittelbar am Rand des Blechs rechtwinklig ausgestellte
Lappen 36 angeordnet, wie dies aus Fig. 14 ersichtlich ist.
Die Fig. 14 zeigt auch den Durchzug 34, der in derselben
Richtung aus der Blechebene hervorsteht wie die Lappen 36.
Die Fig. 15 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Schnit
tes durch die als Langloch gestaltete Öffnung 29 mit dem
Durchzug 34. Alternativ hierzu kann das Langloch 29 auch
ohne Durchzug ausgeführt sein, wie dies am Beispiel der
Fig. 16 gezeigt ist, bei dem das Blech 35 im Bereich um die
Öffnung 29 völlig eben ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verdampfer kann die Aufweitung
des Rohrendes 12', 13' im Flansch 14 hinsichtlich Genauig
keit, Materialverformung und Oberfläche deutlich besser
ausgeführt werden, da das Material der Rohre durch die Er
wärmung im Ofen anschließend bessere Verformungseigen
schaften hat, nämlich weicher ist. Dies ist insbesondere
für O-Ring-Sitze von Vorteil.