DE19843031A1 - Sammelkasten mit integriertem Behälter für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Kühlkondensator - Google Patents
Sammelkasten mit integriertem Behälter für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen KühlkondensatorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Sammelkasten mit inte
griertem Behälter für einen Wärmetauscher.
Sie kommt insbesondere bei einem Sammelkasten eines
Kondensators zur Anwendung, der Bestandteil eines
Kühlkreislaufs sein kann, der von einem Kältemittel
durchströmt wird, beispielsweise für eine Klimaanlage
eines Kraftfahrzeugs.
In einem Kühlkreislauf dieser Art wird das Kältemit
tel in der Heißdampfphase über einen Kompressor zu
einem Kondensator geleitet, in dem es anschließend
gekühlt oder "entüberhitzt", zu einer Warmflüssigpha
se verflüssigt und danach zu einer Kaltflüssigphase
"unterkühlt" wird.
Das zuvor verflüssigte und gekühlte Kältemittel wird
daraufhin über ein Druckminderventil zu einem Ver
dampfer geleitet, in dem ein Wärmeaustausch mit einem
Luftstrom stattfindet, der in den Fahrgastraum des
Fahrzeugs einzuleiten ist. In diesem Verdampfer wird
das Kältemittel in die Dampfphase umgewandelt, wäh
rend der Luftstrom gekühlt wird, um klimatisierte
Luft zu liefern. Das Kältemittel tritt in der Dampf
phase aus dem Verdampfer aus, um zum Kompressor zu
gelangen, und so weiter.
Der Kondensator umfaßt üblicherweise ein Rippenrohr
bündel, das zwischen zwei Sammelkästen angebracht
ist, von denen einer mit einem Behälter in Verbindung
steht.
In der französischen Patentanmeldung Nr. 96 03 695 hat
die Anmelderin einen Kondensator mit integriertem Be
hälter vorgeschlagen, bei dem der Sammelkasten und
der Behälter durch ein gleiches Gehäuse begrenzt
sind. Dieses Gehäuse umfaßt eine zylindrische rohr
förmige Wand und eine Trennwand, die im Innern der
rohrförmigen Wand angeordnet ist, um einen Sammler
raum und einen Behälterraum zu begrenzen, wobei die
rohrförmige Wand mit zueinander beabstandeten Löchern
versehen ist, um die Enden der Rohre eines Rohrbün
dels aufzunehmen.
Die Trennwand wird dann in Längsrichtung in das Inne
re der rohrförmigen Wand eingeschoben und mit dieser
durch Verlöten verbunden, um den Sammlerraum und den
Behälterraum zu begrenzen.
Vor kurzem hat die Anmelderin in der französischen
Patentanmeldung Nr. 97 00 844 eine andere Lösung unter
Verwendung einer Trennwand vorgeschlagen, die einen
Mittelsteg enthält, der durch einen ersten Randbe
reich mit gekrümmtem Profil, der an die Innenseite
der rohrförmigen Wand angedrückt und an dieser verlö
tet werden kann, und durch einen zweiten Randbereich
verlängert wird, der in einen Längsschlitz der rohr
förmigen Wand eingesetzt und an dieser verlötet wer
den kann.
Die Erfindung schlägt noch eine andere Lösung vor, um
den Sammelkasten und den Behälter in ein und demsel
ben Gehäuse einzubauen, um die Vorgänge zur Montage
und zum Verlöten der Trennwand im Innern der rohrför
migen Wand zu verbessern.
Dazu schlägt sie einen Sammelkasten mit integriertem
Behälter für einen Wärmetauscher der eingangs genann
ten Art vor, bei dem die Trennwand einen Mittelsteg
umfaßt, der auf beiden Seiten durch einen ersten
Randbereich und durch einen zweiten Randbereich ver
längert wird, die entsprechend angepaßte Profile auf
weisen und jeweils an der Innenseite der rohrförmigen
Wand angedrückt und verlötet werden können.
Daraus ergibt sich, daß die Trennwand mit der rohr
förmigen Wand fest durch zwei Randbereiche verbunden
ist, die an die innere Gestaltung der rohrförmigen
Wand angepaßt sind, wodurch die feste Verbindung mit
tels Verlöten verbessert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist die rohrförmige Wand kreiszylindrisch ausgeführt,
während der erste und der zweite Randbereich jeweils
ein kreiszylindrisches Profil aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt
die rohrförmige Wand einen kreiszylindrischen Teil
und mindestens einen planzylindrischen Teil, während
der erste und der zweite Randbereich ein kreiszylin
drisches bzw. ein planzylindrisches Profil aufweisen.
Vorteilhafterweise umfaßt die rohrförmige Wand zwei
einander zugekehrte Längsränder, während einer der
Randbereiche der Trennwand die beiden Längsränder der
rohrförmigen Wand überdeckt.
Dadurch wird ein besserer Anschluß und eine bessere
Abdichtung im Bereich der Verbindung der Längsränder
der rohrförmigen Wand gewährleistet.
Diese beiden Längsränder können entweder glatte Rän
der, die durch ihre jeweiligen Kanten verbunden sind,
oder zur Außenseite des Sammelkastens umgebogene und
miteinander verbundene Ränder sein.
An der Gestaltung des ersten und des zweiten Randbe
reichs der Trennwand können zahlreiche Varianten vor
genommen werden.
Im allgemeinen haben der erste und der zweite Randbe
reich in etwa die gleiche Ausdehnung.
Es ist jedoch auch möglich, sie mit unterschiedlichen
Ausdehnungen auszuführen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
haben der erste und der zweite Randbereich der Trenn
wand jeweils einander zugekehrte Längsränder.
Daraus ergibt sich eine Verdoppelung der rohrförmigen
Wand im gemeinsamen Bereich mit dem Behälter.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung enthält der
Mittelsteg der Trennwand einen Teil mit kreiszylin
drischer Form.
Nach einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ei
nen Wärmetauscher mit einem Rohrbündel, das zwischen
einem Sammelkasten, wie er vorstehend definiert wur
de, und einem anderen Sammelkasten eingefügt ist.
In der nachstehenden, nur als Beispiel angeführten
Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Be
zug genommen. Darin zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Kondensa
tors, der einen Sammelkasten mit integriertem Behäl
ter gemäß der Erfindung umfaßt;
Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II
von Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht zu Fig. 2 zur
Detaildarstellung des Sammelkastens mit integriertem
Behälter; und
Fig. 4 bis 7 ähnliche Ansichten wie Fig. 3
zu anderen Ausführungsformen der Erfindung.
Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen,
die einen Kondensator darstellen, das als Bestandteil
einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug vorgesehen
ist.
Der Kondensator umfaßt ein Rohrbündel 10, das aus ei
ner Vielzahl von parallelen Flachrohren 12 besteht,
zwischen denen Einsätze 14 mit allgemein gewellter
Form angeordnet sind, die Wärmeaustauschrippen bil
den.
Das Rohrbündel 10 ist zwischen einem rohrförmigen
Sammelkasten 16 und einem rohrförmigen Gehäuse 18
eingebaut. Der Sammelkasten 16 besitzt einen kreis
förmigen Querschnitt und ist mit einem Einlaßstutzen
20 sowie mit einem Auslaßstutzen 22 für ein Kältemit
tel versehen. Die Stutzen 20 und 22 sind mit einem
Anschlußblock 24 verbunden, der für den Anschluß an
die anderen Bestandteile der Klimaanlage vorgesehen
ist. Der Sammelkasten 16 ist mit zwei Abschlußwänden
26 und 28 und mit zwei inneren Trennwänden 30 und 32
versehen, wodurch drei Teilräume begrenzt werden kön
nen, die mit den Rohren des Rohrbündels in Verbindung
stehen.
Das rohrförmige Gehäuse 18 (Fig. 1, 2 und 3) um
faßt eine rohrförmige Wand 34, die eine kreiszylin
drische Form mit einem Mittelpunkt c aufweist (Fig.
3).
Die rohrförmige Wand 34 enthält innen eine Trennwand
36 (Fig. 1 bis 3), die dazu bestimmt ist, einen
Sammlerraum 38 und einen Behälterraum 40 zu begren
zen. Der Sammlerraum 38 steht mit den Rohren des
Rohrbündels durch zueinander beabstandete Löcher 42
in Verbindung, die in der rohrförmigen Wand vorgese
hen sind, um die Enden der Rohre aufzunehmen.
Das rohrförmige Gehäuse 18 ist im unteren Teil durch
eine Abschlußwand 44 und im oberen Teil durch eine
Abschlußwand 46 verschlossen, die eine Öffnung für
die Einführung eines abnehmbaren Einsatzes 48 be
grenzt, der ein Filter und ein Trockenmittel enthält,
wobei sich dieser Einsatz in Längsrichtung im Innern
des Behälterraums 40 erstreckt.
Der Sammlerraum 46 ist durch Teiltrennwände 50 und 52
unterteilt (Fig. 1).
Das Kältemittel wird als Heißgasphase über einen
(nicht dargestellten) Kompressor zu einem Einlaßstut
zen 20 geleitet. Anschließend zirkuliert das Kälte
mittel im Kondensator entlang einem Verlauf mit vier
parallelen Durchläufen, wie durch die Pfeile darge
stellt. Dieses Kältemittel wird anschließend gekühlt
oder "entüberhitzt", zu einer Warmflüssigphase ver
flüssigt, dann zu einer Kaltflüssigphase "unter
kühlt", bevor es den Kondensator durch den Auslaß
stutzen 22 verläßt.
Der Behälterraum 40 steht mit dem Sammlerraum 38 in
Verbindung und ermöglicht einen Ausgleich der Volu
menänderungen des Kältemittels im Innern des Konden
sators.
Es wird nun im einzelnen auf Fig. 3 Bezug genommen,
um den Aufbau des rohrförmigen Gehäuses 18 zu be
schreiben, das den Sammelkasten mit integriertem Be
hälter bildet.
Die Trennwand 36 umfaßt einen Mittelsteg 54, der mit
zwei Randbereichen 56 und 58 verbunden ist, die je
weils ein entsprechend angepaßtes kreiszylindrisches
Profil aufweisen, um sich eng an die Innenform der
rohrförmigen Wand 34 anzuschmiegen. Letztere ist
durch Rundbiegen einer Metallplatte und die Verbin
dung ihrer Längsränder 60 und 62 gebildet. Die Rand
bereiche 56 und 58 haben in etwa die gleiche Ausdeh
nung, das heißt, daß sie sich in etwa auf dem
gleichen Winkelbereich erstrecken. Der Randbereich 56
ist so angeordnet, daß er sich beiderseits der Längs
ränder 60 und 62 der rohrförmigen Wand erstreckt, um
sie zu überdecken.
Der Steg 54 der Wand 36 umfaßt einen Mittelteil 64
mit kreiszylindrischer Form und zwei radiale Teile 66
und 68, die zu den beiden Randbereichen 56 und 58
führen. Die radialen Teile 66 und 68 sind in der Ver
längerung des Mittelpunkts c der rohrförmigen Wand 34
angeordnet.
Die Trennwand 36 wird in das Innere der rohrförmigen
Wand 34 eingeschoben und anschließend an dieser in
einer Position verlötet, die so angeordnet ist, daß
die beiden Randbereiche 56 und 58 eng am unteren Teil
der rohrförmigen Wand 34 anliegen. Daraus ergibt sich
eine bessere feste Verbindung mittels Verlötung. Da
der Randbereich 56 auf die Längsränder 60 und 62 der
rohrförmigen Wand 34 übergreift, ergibt sich außerdem
eine bessere Abdichtung.
In der Ausführungsform von Fig. 4 haben die Randbe
reiche 56 und 58 der Trennwand 36 unterschiedliche
Ausdehnungen, wobei sich der Randbereich 58 auf einem
größeren Winkelbereich als der Randbereich 56 er
streckt, um die Längsränder 60 und 62 der rohrförmi
gen Wand 34 zu überdecken.
In der Ausführungsform von Fig. 5 umfaßt die rohr
förmige Wand 34 einen kreiszylindrischen Teil 70 und
zwei planzylindrische Teile 72 und 74, wobei die bei
den zuletzt genannten Teile einen zwischen ihnen lie
genden Winkel von etwa 90° bilden. In dem planzylin
drischen Teil 72 sind die Schlitze 42 ausgebildet,
die zum Einsetzen der Enden der Rohre dienen.
Der Randbereich 56 hat eine kreiszylindrische Form
und kommt an der Innenseite der rohrförmigen Wand 34
zur Anlage, indem er die Ränder 60 und 62 übergreift.
Der Randbereich 58 weist dagegen ein planzylindri
sches Profil auf und kommt an dem planzylindrischen
Teil 74 zur Anlage.
In der Ausführungsform von Fig. 6 umfaßt die rohr
förmige Wand zwei halbkreiszylindrische Teile 34 und
34', die durch Längsränder 60 und 62 sowie 60' und
62' miteinander verbunden sind. Die beiden Randberei
che 56 und 58 haben unterschiedliche Ausdehnungen und
sind stumpf aneinandergefügt. Der Randbereich 56
weist eine deutlich größere Ausdehnung als der Rand
bereich 58 auf. Er weist stumpfaneinandergesetzte
Längsränder 76 und 78 auf. Daraus ergibt sich, daß
die Wand 34 im Bereich des Behälterraums 40 verdop
pelt ist.
Die Ausführungsform von Fig. 7 entspricht weitgehend
derjenigen von Fig. 3, wobei der Hauptunterschied
darin besteht, daß die rohrförmige Wand 34 zwei Rän
der 80, 82 aufweist, die zur Außenseite des Sammelka
stens umgebogen und miteinander verbunden sind. Auch
hier überdeckt der Randbereich 56 der Trennwand 36
die beiden Ränder 80 und 82.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend als Bei
spiel beschriebenen Ausführungsformen beschränkt,
sondern sie erstreckt sich auch auf andere Varianten.
So kann die rohrförmige Wand 34 nicht kreiszylindri
sche Formen aufweisen. Die Randbereiche der Trennwand
haben jeweils ein entsprechend angepaßtes Profil.
Darüber hinaus wurde die Erfindung zwar unter beson
derer Bezugnahme auf einen Kondensator beschrieben;
sie kann aber auch bei anderen Wärmetauscherarten zur
Anwendung kommen.
Claims (11)
1. Sammelkasten mit integriertem Behälter für einen
Wärmetauscher, umfassend eine zylindrische rohrförmi
ge Wand (34) und eine Trennwand (36), die im Innern
der rohrförmigen Wand angeordnet ist, um einen Samm
lerraum (38) und einen Behälterraum (40) zu begren
zen, wobei die rohrförmige Wand (34) mit zueinander
beabstandeten Löchern (42) versehen ist, um die Enden
der Rohre (12) eines Rohrbündels (10) aufzunehmen,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennwand (36) einen Mittelsteg (54) enthält, der auf
beiden Seiten durch einen ersten Randbereich (56) und
durch einen zweiten Randbereich (58) verlängert wird,
die entsprechend angepaßte Profile aufweisen und je
weils an der Innenseite der rohrförmigen Wand (34)
angedrückt und verlötet werden können.
2. Sammelkasten nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die rohrförmige Wand
(34) kreiszylindrisch ausgeführt ist und daß der er
ste und der zweite Randbereich (56, 58) jeweils ein
kreiszylindrisches Profil aufweisen.
3. Sammelkasten nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die rohrförmige Wand
(34) einen kreiszylindrischen Teil (70) und minde
stens einen planzylindrischen Teil (72, 74) umfaßt
und daß der erste und der zweite Randbereich (56, 58)
ein kreiszylindrisches bzw. ein planzylindrisches
Profil aufweisen.
4. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
rohrförmige Wand (34) zwei einander zugekehrte Längs
ränder (60, 62; 80, 82) umfaßt und daß einer der
Randbereiche (56) der Trennwand (36) die beiden
Längsränder der rohrförmigen Wand überdeckt.
5. Sammelkasten nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Längsränder
(60, 62) der rohrförmigen Wand glatte Ränder sind,
die durch ihre jeweiligen Kanten verbunden sind.
6. Sammelkasten nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Längsränder
(80, 82) der rohrförmigen Wand zur Außenseite des
Sammelkastens umgebogene und miteinander verbundene
Ränder sind.
7. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der er
ste und der zweite Randbereich (56, 58) der Trennwand
in etwa die gleiche Ausdehnung haben.
8. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der er
ste und der zweite Randbereich (56, 58) der Trennwand
unterschiedliche Ausdehnungen haben.
9. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der er
ste und der zweite Randbereich (56, 58) der Trennwand
jeweils einander zugekehrte Längsränder (76, 78) ha
ben.
10. Sammelkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Mittelsteg (54) der Trennwand einen Teil mit kreiszy
lindrischer Form umfaßt.
11. Wärmetauscher, der ein Bündel (10) von Rohren
(12) umfaßt, das zwischen einem Sammelkasten (18)
nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem anderen
Sammelkasten eingefügt ist.
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