DE19843031A1 - Sammelkasten mit integriertem Behälter für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Kühlkondensator - Google Patents

Sammelkasten mit integriertem Behälter für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Kühlkondensator

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DE19843031A1
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Pierre Sabathie
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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.
DE19843031A 1997-10-02 1998-09-19 Sammelkasten mit integriertem Behälter für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Kühlkondensator Withdrawn DE19843031A1 (de)

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