DE19945223A1

DE19945223A1 - Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19945223A1
Application number: DE1999145223
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Krauss; Erwin Skiba; Karl-Heinz Staffa
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit ein Wärmeübertragungsfluid führenden parallel verlaufenden Rohrleitungen (12) und Wärmeleitungsrippen, die einen Rippen-Rohr-Block bilden und mit einen Zu- bzw. Ablauf bildenden Sammelrohren (16), in die die Rohrleitungen (12) münden. Um einen gattungsgemäß aufgebauten Wärmeübertrager bereitzustellen, der für Hochdruckanwendungen mit Betriebsdrücken von über 100 bar geeignet ist und der in einfacher Weise kostengünstig herstellbar ist, wird vorgeschlagen, daß die Sammelrohre (16) doppelwandig ausgebildet sind und aus einem Innen- (18) und einem Außenrohr (20) bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wärmeübertragers.

Wärmeübertrager in Rohr-Rippenbauweise mit Sammelrohren sind seit langem bekannt und werden beispielsweise im Fahrzeugbau als Kühlmittelkühler, Kältemittelverdampfer oder Kältemittelkondensator einer Fahrzeugklimaanlage eingesetzt. Ein solcher Kondensator ist beispielsweise aus der EP 0 851 188 bekannt.

Eine in letzter Zeit zunehmend an Bedeutung gewinnende Anwendung sind Wärmeübertrager für Klimaanlagen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die mit dem Kältemittel R744, d. h. Kohlendioxid, arbeiten. Hier sind Wärmeübertragerstrukturen erforderlich, die einem Betriebsdruck von über 100 bar zuverlässig standhalten. Die das Wärmeübertragungsfluid führenden Rohre müssen entsprechend dickwandig ausgebildet sein. Aus der DE 196 08 049 sind doppelwandige Rohrleitungen bekannt, um zuverlässig ein Austreten eines Wärmeübertragungsfluids zu verhindern, insbesondere wenn dies brennbar ist. Dieser Wärmeübertrager besteht ausschließlich aus der serpentinenförmigen, doppelwandigen Rohrleitung. Sammelrohre weist er nicht auf.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung einen gattungsgemäß aufgebauten Wärmeübertrager bereitzustellen, der für Hochdruckanwendungen mit Betriebsdrücken von über 100 bar geeignet ist und der in einfacher Weise kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung dieses Wärmeübertragers mit den Merkmalen des Anspruchs 6.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Sammelrohre, in die die Rohrleitungen münden, doppelwandig ausgebildet sind und aus einem Innen- und einem Außenrohr bestehen. Dann ist eine ausreichende Sicherheit gegen Bersten gegeben, wobei doppelwandige Sammelrohre mit Innen- und Außenrohr erfindungsgemäß herstellbar sind, indem das Außenrohr ein- oder beidseitig lotplattiert wird und das Außenrohr über das Innenrohr geschoben wird und dann das Außenrohr in seinem Durchmesser verkleinert wird, so daß es fest zur Anlage an das Innenrohr kommt. Zur Aufnahme der Rohrleitungen werden Öffnungen in die Sammelrohre eingebracht und diese dann wenigstens mit dem lotplattierten Außenrohr verlötet. So kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager im wesentlichen in herkömmlicher Weise mit den bekannten Maschinen kostengünstig hergestellt werden.

Um Außenrohr und Innenrohr fest miteinander zu verbinden, kann das Außenrohr auf das Innenrohr aufgeschrumpft werden oder mittels eines Ziehrings in seinem Durchmesser verringert werden oder mit einem Rundhämmerverfahren auf das Innenrohr aufgebracht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in das Innenrohr Öffnungen eingebracht, die größer sind als die Abmessungen der Rohrleitungen. Nach Aufbringen des Außenrohrs auf das Innenrohrs können in einfachster Weise die Öffnungen in das Außenrohr durch Eindrücken, Einreisen oder Einstempeln hergestellt werden. Das Innenrohr dient dabei als Innenmatritze für das Außenrohr.

Ein Wärmeübertrager dieser Bauweise kann sehr flach ausgebildet sein, so daß der Durchmesser der Sammelrohre sogar kleiner als die Blocktiefe des Rippen-Rohr-Blocks sein kann. Zum Einbringen der Rohrleitungen in die Sammelrohre müssen die Enden der Rohrleitungen dann entweder entsprechend geformt oder verdreht sein, wie dies an sich bekannt ist. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes doppelwandiges Sammelrohr mit einer eingesetzten Rohrleitung;

Fig. 2 u. 3 zwei Möglichkeiten um Öffnungen in das Sammelrohr einzubringen.

Ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug weist ein Wärmeübertragungsfluid führende Rohrleitungen 12 und nicht näher dargestellte Wärmeleitungsrippen auf. Die Wärmeleitungsrippen können Wellrippen sein, die mit den Rohrleitungen, die als Flachrohre ausgebildet sein können, verlötet sind. Die Rohrleitungen 12 und die Wärmeleitungsrippen bilden einen Rippen-Rohr-Block. Die Enden 14 der Rohrleitungen 12 münden jeweils in Sammelrohre, von denen in Fig. 1 eines mit der Bezugsziffer 16 dargestellt ist. Eines der Sammelrohre bildet den Zulauf für das Wärmeübertragungsfluid und das andere, dass mit dem anderen, nicht dargestellten Ende der Rohrleitung 16 verbunden ist, den Ablauf.

Das Sammelrohr 16 ist doppelwandig ausgebildet und besteht aus einem Innenrohr 18 und einem Außenrohr 20, die aneinander anliegen. Zur Aufnahme der Enden 14 der Rohrleitungen 12 weist das Sammelrohr 16 Öffnungen 22 auf, die den Abmessungen der Enden 14 der Rohrleitungen 12 entsprechen. Nach Zusammensetzen des Wärmeübertragers, in dem die Wärmeleitungsrippen und die Rohrleitungen kasettiert werden und die Rohrleitungsenden 14 in die Öffnungen 22 der Sammelrohre 16 eingesetzt werden, werden sämtliche Komponenten miteinander verlötet, womit der Wärmeübertrager hergestellt ist.

Das doppelwandige Sammelrohr 16 mit seinen Öffnungen 22 kann wie folgt hergestellt werden: In einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst erste Öffnungen 24 in das Innenrohr 18 eingebracht, beispielsweise durch Sägen mit einem Sägeblatt 26 in Querschnittsrichtung 28, wie in Fig. 2 dargestellt oder durch Sägen in radialer Richtung 30 wie in Fig. 3 dargestellt. Durch Sägen werden schlitzförmige Öffnungen erhalten, in die Rohrleitungen die als Flachrohre ausgebildet sind, einsetzbar sind. Diese Schlitze können dabei senkrecht zur Rohrerstreckung oder auch in Rohrlängsrichtung verlaufen. Die Schlitze können auch durch Stanzen oder Laserschneiden eingebracht werden. Die Schlitzgeometrie entspricht dabei in etwa der der einzuführenden Rohrleitungsenden 14. Sie sind jedoch in ihren Erstreckung um ca. 40% der Wanddicke des Außenrohres größer. Das ein- oder beidseitig lotplattierte Außenrohr 20 wird über ein derartig vorgefertigtes Innenrohr 18 geschoben und mit diesem in engen Kontakt gebracht. Dies kann beispielsweise durch einen Aufschrumpfvorgang bewerkstelligt werden. Dabei wird das Innenrohr unterkühlt und das Außenrohr stark erwärmt, so daß sich bei Erwärmung des unterkühlten Innenrohres und Abkühlung des erwärmten Außenrohres der Innenrohrdurchmesser sich leicht vergrößert und der Außenrohrdurchmesser sich leicht verringert, so daß Innen- und Außenrohr zu einer festen Anlage gelangen. Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung von Innen- und Außenrohr kann dadurch bewirkt werden, daß das äußere Rohr mittels eines Ziehrings in seinem Durchmesser so verringert wird, daß die beiden Rohre in innigem Kontakt stehen. Auch könnte das Außenrohr mittels eines Rundhämmerverfahrens auf das Innenrohr aufgebracht werden.

Die zur Aufnahme der Rohrleitungsenden notwendigen Durchzüge 22 werden anschließend in bekannter Weise mit Hilfe von Stempeln, die den Abmessungen der einzuführenden Rohrleitungsenden 14 entsprechen, gefertigt. Dabei dient das Innenrohr 18 als Innenmatritze, wozu die Wandstärke des Innenrohres 18 bevorzugt größer ist als die des Außenrohres 20. Die Durchzüge 22 werden mit den Stempeln derart in das Außenrohr 20 gerissen, dass das lotplattierte Außenrohr 20 die Öffnungen 24 des Innenrohres berührt. Für die Lotplattierung können alle bekannten Lote zum Einsatz kommen, vorzugsweise ein Hartlot.

Claims

1. Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit ein Wärmeübertragungsfluid führenden parallel verlaufenden Rohrleitungen (12) und Wärmeleitungsrippen, die einen Rippen-Rohr- Block bilden und mit einen Zu- bzw. Ablauf bildenden Sammelrohren (16), in die die Rohrleitungen (12) münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre (16) doppelwandig ausgebildet sind und aus einem Innen- (18) und einem Aussenrohr (20) bestehen.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenrohr (20) auf das Innenrohr (18) aufgeschrumpft ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenrohr (20) auf das Innenrohr (18) aufgepresst ist.

4. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen des Innenrohres für die Rohrleitungen grösser sind als entsprechende Öffnungen des Aussenrohres.

5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Sammelrohre kleiner gleich der Blocktiefe des Wärmeübertragers ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte,

- das Aussenrohr (20) wird ein- oder beidseitig lotplattiert,
- das Aussenrohr (20) wird über das Innenrohr (18) geschoben,
- das Aussenrohr (20) wird in seinem Durchmesser verkleinert und kommt zur festen Anlage an das Innenrohr (18),
- zur Aufnahme der Rohrleitungen (12) werden Öffnungen (22) eingebracht,
- die Sammelrohre (16) werden mit den Rohrleitungen (12) verlötet.

7. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenrohr (20) auf das Innenrohr (18) aufgeschrumpft wird, indem zuvor das Innenrohr (18) durch Kühlen im Durchmesser verkleinert und das Aussenrohr (20) durch Erwärmen im Durchmesser vergrössert wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenrohr mittels eines Ziehrings in seinem Durchmesser verringert wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenrohr mittels eines Rundhämmerverfahrens auf das Innenrohr aufgebracht wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) in die Sammelrohre (16) eingesägt werden.

11. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor Zusammenfügen von Aussen- und Innenrohr in das Innenrohr (18) erste Öffnungen (24) eingebracht werden, die grösser sind als die aufzunehmenden Rohrleitungen (14) und nach Zusammenfügen die Öffnungen (22) in das Aussenrohr (20) eingedrückt, eingerissen oder eingestempelt werden.