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Die Erfindung betrifft einen Verbindungsanschluss für ein Einlasssammelrohr und ein Auslasssammelrohr eines Wärmetauscherblocks und einen Wärmetauscherblock mit einem Verbindungsanschluss gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 7.
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Die Verwendung von Wärmetauschsystemen ist in einer kaum zu überblickenden Zahl von Anwendungen aus dem Stand der Technik bekannt. Wärmetauscher werden in Kühlanlagen, wie z. B. in gewöhnlichen Haushaltskühlschränken verwendet, in Klimaanlagen für Gebäude oder in Fahrzeugen aller Art, vor allem in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen, als Wasser- oder Ölkühler in Verbrennungsmotoren, als Kondensatoren oder Verdampfer in Kühlmittelkreisen und in weiteren unzähligen verschiedenen Anwendungen, die dem Fachmann alle wohlbekannt sind.
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Was die unterschiedlichen Typen von Wärmetauschern angeht, wird im Wesentlichen eine Einteilung nach sogenannten „Lamellierten Wärmetauschern” einerseits, und „Minnichannel-” oder „Microchannelwärmetauschern” andererseits vorgenommen.
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Die seit sehr langer Zeit wohlbekannten lamellierten Wärmetauscher dienen, wie alle Typen von Wärmetauschern, zur Übertragung von Wärme zwischen zwei Medien, z. B., aber nicht nur, zur Übertragung von einem Kühlmedium auf Luft oder umgekehrt, wie es zum Beispiel von einem klassischen Haushaltskühlschrank bekannt ist, bei dem über den Wärmetauscher zur Erzeugung einer Kühlleistung im Inneren des Kühlschranks Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
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Das Umgebungsmedium ausserhalb des Wärmetauschers, also z. B. Wasser, Öl oder häufig einfach die Umgebungsluft, die zum Beispiel die Wärme aufnimmt oder von dem Wärme auf den Wärmetauscher übertragen wird, wird dabei entweder entsprechend abgekühlt oder erwärmt. Das zweite Medium kann z. B. ein flüssiger Kälte- bzw. Wärmeträger sein oder ein verdampfendes bzw. kondensierendes Kältemittel. In jedem Fall hat das Umgebungsmedium, also z. B. die Luft, einen wesentlich niedrigeren Wärmeübergangskoeffizienten als das zweite Medium, also z. B. das Kühlmittel, das im Wärmetauschersystem zirkuliert. Dies wird durch stark unterschiedliche Wärmeübertragungsflächen für die beiden Medien ausgeglichen: Das Medium mit dem hohen Wärmeübergangskoeffizienten strömt im Rohr, welches auf der Außenseite durch dünne Bleche (Rippen, Lamellen) eine stark vergrößerte Oberfläche aufweist, an der der Wärmeübergang z. B. mit der Luft stattfindet.
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Das Verhältnis von Außenoberfläche zur Innenoberfläche hängt dabei von der Lamellengeometrie (= Rohrdurchmesser, Rohranordnung und Rohrabstand), sowie vom Lamellenabstand d' ab. Der Lamellenabstand wird für unterschiedliche Anwendungen unterschiedlich gewählt. Rein thermodynamisch sollte er jedoch möglichst klein sein, jedoch nicht so klein, dass der Luftseitige Druckverlust zu groß ist. Ein wirtschaftliches Optimum liegt bei etwa 2 mm, was ein für Verflüssiger und Rückkühler typischer Wert ist.
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Der Wirkungsgrad ist dabei wesentlich durch die Tatsache bestimmt, dass die Wärme, die zwischen der Lamellenoberfläche und der Luft übertragen wird, über Wärmeleitung durch die Lamellen zum Rohr übertragen werden muss. Diese Wärmeübertragung ist umso effektiver, je höher die Leitfähigkeit bzw. die Dicke der Lamelle ist, aber auch je kleiner der Abstand zwischen den Rohren ist. Man spricht hier vom Lamellenwirkungsgrad. Als Lamellenmaterial kommt deshalb heutzutage überwiegend Aluminium zum Einsatz, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit (ca. 220 W/mK) zu wirtschaftlichen Bedingungen aufweist. Der Rohrabstand sollte dabei möglichst klein sein. Thermodynamisch wäre diese Lösung optimal: Sehr viele Rohre in engem Abstand mit kleinen Durchmessern. Ein wesentlicher Kostenfaktor ist jedoch auch die Arbeitszeit zum Aufweiten und Verlöten der Rohre. Dieser würde bei einer solchen Geometrie extrem ansteigen.
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Daher sind bereits vor einigen Jahren eine neue Klasse von Wärmetauschern, sogenannte Minichannel- oder auch Mircochannelwärmetauscher entwickelt worden, die nach einem völlig anderen Verfahren hergestellt werden und fast dem Idealbild eines lamellierten Wärmetauschers entsprechen: viele kleine Rohre mit kleinen Abständen.
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Anstatt kleiner Rohre werden jedoch beim Microchannelwärmetauscher Aluminiumstrangpressprofile verwendet, die sehr viele kleine Kanäle mit einem Durchmesser von z. B. etwa 1 mm haben.
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Im wesentlichen sind die bekannten Wärmetauscherblöcke aus einem oder mehreren lammellierten Wärmetauschern bzw. aus ein oder mehreren Microchannel Wärmetauschern aufgebaut, wobei jeweils eine Einlassseite des Wärmetauscherblocks mit einem Einlasssammelrohr und eine Auslassseite des Wärmetauscherblocks mit einem Auslasssammelrohr druckfest verlötet ist. Am Einlasssammelrohr und am Auslasssammelrohr des ein oder mehrere Wärmetauscher umfassenden Wärmetauscherblocks ist dabei jeweils ein Verbindungsanschluss vorgesehen, so dass der Wärmetauscherblock mit einem externen System, z. B. mit einer Kältemaschine derart strömungsverbunden werden kann, dass das Wärmemittel im Betriebszustand zum Austausch von Wärme mit dem Transportfluidum unter einem vorgebbaren Betriebsdruck vom Einlasssammelrohr durch den Wärmetauscher dem Auslasssammelrohr zugeführt werden kann.
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Bevorzugt werden solche Wärmetauscherblöcke umfassend die Wärmetauscher, das Einlasssammelrohr und das Auslasssammelrohr, sowie die Verbindungsanschlüsse für die Sammelrohre in einem Lötofen verlötet. Es versteht sich, dass der Wärmetauscherblock ausser den zuvor genannten Komponenten noch weitere Teile und Komponenten umfassen kann, die dem Fachmann wohl bekannt sind.
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Zur Herstellung des Wärmetauscherblocks werden alle Einzelteile in einem ersten Schritt lose zusammengesetzt, und eventuell unter Verwendung eines geeigneten Lots, Flussmittel und eventuell weiteren Hilfsmitteln in einem einzigen Lötprozess zusammen verlötet.
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Der Kunde bevorzugt dabei als Verbindungsanschluss oftmals einen Verbindungsstutzen der je nach Anwendung aus einem bestimmten Material bestehen soll, so dass der Kunde den Wärmetauscherblock über den Verbindungsstutzen optimal ankoppeln kann.
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Diese Forderung ist jedoch häufig nicht kompatibel mit dem optimalen Material aus dem das Einlasssammelrohr oder das Auslasssammelrohr bzw. der gesamte Wärmetauscherblock bevorzugt hergestellt sein sollte.
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So wird beispielsweise der Wärmetauscherblock mit Wärmetauschern und Einlass- und Auslasssammelrohr bevorzugt komplett aus Aluminium gefertigt, während der Kunde zum Beispiel einen Verbindungsanschluss mit einem Verbindungsstutzen aus Stahl, zum Beispiel aus VA-Stahl benötigt.
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Gerade Verbindungsanschlüsse aus VA-Stahl sind dabei häufig die bevorzugte Wahl, weil sich VA-Stahl hervorragend mit verschiedenen anderen Materialien, wie zum Beispiel mit Aluminium verlöten lässt, andererseits rostfrei, chemisch widerstandsfähig und auch mechanisch eine gute Stabilität garantiert. Das heisst insbesondere, dass an einen VA-Anschlussstutzen nicht nur äussere Zu- bzw. Ableitungen sicher und sehr gut dichtend angelötet werden können. Sondern es können auch sehr einfach und sicher lösbare Verbindungen mit äusseren Zu- und Ableitungen z. B. mittels Verbindungsschellen usw. hergestellt werden.
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Ein häufig zu beobachtender Nachteil einer Lötverbindung zwischen zwei verschiedenen Materialien liegt allerdings darin, dass die Lötverbindungen oftmals entweder eine gute Dichtigkeit haben, so dass z. B. des Wärmemittel auch unter einem hohen Betriebsdruck nicht durch die Lötverbindung, z. B. zwischen Verbindungsanschluss und einem Sammelrohr eines Wärmetauscherblocks entweichen kann.
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Anderseits ist es dann aber oft so, dass die Lötverbindung mechanisch nicht sehr stabil ist, was dazu führen kann, dass unter entsprechenden mechanischen Belastungen, z. B. der an sich gut dichtende Anschluss zwischen Sammelrohr und Verbindungsstutzen Risse bekommt oder sogar abreisst.
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Auch der umgekehrte Fall ist natürlich möglich. Die Lötverbindung zwischen zwei unterschiedlichen Materialien ist zum Beispiel mechanisch sehr belastbar, aber die Lötverbindung selber ist nicht ausreichend dicht, weil die Lötverbindung z. B. porös ist.
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Ein für die Praxis sehr wichtiges Beispiel betrifft einen Wärmetauscherblock, z. B. einen Wärmetauscherblock mit Microchannel Wärmetauschern, die bevorzugt komplett aus Aluminium gefertigt werden.
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Dabei sollte der Anschlussstutzen gemäss Kundenvorgaben beispielsweise möglichst aus Stahl, im Speziellen aus VA-Stahl sein, damit der Kunde einfach eine sehr gut dichtende Lötverbindung z. B. mit einem Aluminiumrohr, das zum Beispiel eine genügende Elastizität aufweist, herstellen kann oder ein und denselben Wärmetauscherblock auch mit einem anderen Anschlussrohr aus einem anderen Material verlöten kann oder aber den Wärmetauscherblock auch lösbar z. B. mit einer Schlauchschelle mit einem externen System verbinden kann.
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Eine solche Materialkombination, also Anschlussstutzen aus Stahl und Wärmetaucherblock aus Aluminium, hat bisher immer zu einem Kompromiss zwischen Dichtigkeit und mechanischer Festigkeit der Lötverbindung zwischen Anschlussstutzen und Sammelrohr des Wärmetauscher geführt, der für viele Anwendungen nicht akzeptabel ist.
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Stahl, z. B. VA-Stahl bildet nämlich beim Verlöten mit verschiedenen anderen Materialien, z. B. beim Verlöten mit Aluminium eine untermetallische Phase, die zwar eine gute Dichtigkeit der Verbindung garantiert, aber gleichzeitig mechanisch nur begrenzt belastbar ist. Insbesondere wenn der Wärmetauscherblock unter hohem Druck betrieben wird, in bestimmten Anwendungen sind Betriebsdrücke von bis zu 100 bar oder mehr durchaus üblich, kann es zu leichten Verformungen kommen, so dass die an sich sehr gut dichtenden, aber mechanisch nicht ausreichend festen Lötverbindungen zwischen den Anschlussstutzen aus VA-Stahl und den Sammelrohren aus Aluminium Risse bekommen oder sogar ganz abreissen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Verbindungsanschluss bereitzustellen, der sehr gut dichtend und gleichzeitig mit hoher mechanischer Festigkeit mit einem Einlasssammelrohr oder einem Auslasssammelrohr verbindbar ist, und gleichzeitig zumindest im Bereich eines Anschlussstutzens aus einem vorgebbaren Material besteht, dass den besonderen Anforderungen an den Anschluss an ein äusseres System, z. B. an eine Kältemaschine oder ein anderes äusseres System entspricht.
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Es soll insbesondere weiterhin ein neuer Wärmetauscherblock vorgeschlagen werden, welcher auch unter hohem Betriebsdruck und unter erheblichen mechanischen Belastungen, z. B. unter Biegebelastungen, sicher betrieben werden kann, lange Wartungsintervalle zulässt und eine deutlich höhere Lebensdauer als die aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauscherblöcke hat.
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Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 gekennzeichnet.
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Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Die Erfindung betrifft somit einen Verbindungsanschluss für ein Einlasssammelrohr oder ein Auslasssammelrohr eines Wärmetauscherblocks Erfindungsgemäß ist der Verbindungsanschluss als zweiteiliger Verbindungsanschluss ausgestaltet, umfassend einen Anschlussstutzen aus einem ersten Material und ein Befestigungselement aus einem zweiten Material, wobei das erste Material verschieden vom zweiten Material ist.
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Durch den erfindungsgemässen Verbindungsanschluss wird erstmals ein Verbindungsanschluss für einen Wärmetauscherblock vorgeschlagen, der die Anforderungen an die mechanische Festigkeit der Verbindung zum Einlasssammelrohr bzw. zum Auslasssammelrohr von der Anforderung der Dichtigkeit derselben Verbindung entkoppelt.
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Dadurch, dass gemäss der vorliegenden Erfindung ein zweiteiliger Verbindungsanschluss vorgeschlagen wird, bei welchem ein Anschlussstutzen aus einem ersten Material und ein Befestigungselement aus einem zweiten Material, wobei das erste Material verschieden vom zweiten Material ist, kombiniert wird, wird eine genügend feste und ausreichend dichte Verbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Sammelrohr geschaffen, indem das Material des Befestigungselement passend zum Material des Sammelrohrs gewählt wird.
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Der Anschlussstutzen selbst wird dabei formschlüssig bzw. kraftschlüssig mit dem Befestigungselement kombiniert, so dass mechanische Belastungen, die zwischen dem Anschlussstutzen und dem Befestigungselement auftreten können, durch den Formschluss und 1 oder den Kraftschluss zwischen Befestigungselement und Anschlussstutzen kompensiert werden.
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Die Dichtigkeit der Verbindung zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement kann dabei z. B. durch eine geeignete Lötverbindung oder eine geeignete mechanische Verbindung, z. B. eine Schrumpfverbindung hergestellt werden. Die Lötverbindung zwischen Befestigungselement und Anschlussstutzen muss dabei auftretende mechanische Kräfte oder Belastungen praktisch nicht mehr aufnehmen, sondern muss nur derart sein, dass kein Wärmemittel an der Lötstelle entweichen kann, muss also nur eine ausreichende Dichtigkeit aufweisen.
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Besonders bevorzugt sein bei einem erfindungsgemässen Verbindungsanschluss der Anschlussstutzen und das Befestigungselement zur Verbindung miteinander verlötbar, wobei der Anschlussstutzen und das Befestigungselement in speziellen Fällen auch mittels einer Schrumpfverbindung miteinander verbunden sein können.
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Bei einem für die Praxis sehr wichtigen Ausführungsbeispiel umfasst das erste Material des Anschlussstutzens Stahl, insbesondere VA-Stahl, wobei das zweite Material des Befestigungselements besonders bevorzugt Aluminium umfasst, weil zum Beispiel das Einlasssammelrohr und/oder das Auslasssammelrohr oder der gesamte Wärmetauscherblock aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel kann zwischen dem Befestigungselement aus Aluminium und dem Sammelrohr aus Aluminium eine optimale Lötverbindung hergestellt werden, die sowohl alle Anforderungen an die Dichtigkeit erfüllt, als auch gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit garantiert, da die Materialien aus denen das Befestigungselement und aus dem das Sammelrohr gefertigt ist in Bezug auf beide Eigenschaften absolut kompatibel sind.
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Der Anschlussstutzen aus VA-Stahl gewährt dem Anwender eine maximale Flexibilität bezüglich der Anbindung des Wärmetauscherblocks an ein externes System, z. B. an eine Kältemaschine. An den Anschlussstutzen aus VA-Stahl kann das externe System über eine Vielzahl von Möglichkeiten angeschlossen werden. So kann z. B. ein Anschlussrohr des externen Systems aus Kupfer bestehen, das zuverlässig an den VA-Stahl Verbindungsstutzen angelötet werden kann oder das Anschlussrohr des externen Systems kann aus einem anderen mit VA-Stahl gut verlötbaren Material bestehen, wobei die Verlötbarkeit mit dem Material des Wärmetauscherblocks an sich keine Rolle mehr spielt.
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Wegen der hohen mechanischen Festigkeit des Anschlussstutzens aus VA-Stahl kann aber auch z. B. eine zuverlässige mechanische Verbindung mit dem externen System, z. B. mittels einer Verbindungsschelle oder einem anderen mechanischen Verbindungsmittel hergestellt werden.
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Die sichere mechanische Verbindung des Anschlussstutzens mit dem Befestigungselement wird dabei über einen Form- bzw. Kraftschluss zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement gewährleistet, während die Dichtigkeit z. B. dadurch erreicht wird, dass der Anschlussstutzen und das Befestigungsmittel miteinander verlötet werden. An der Lötverbindung bildet sich dann eine intermetallische Phase aus, die besonders gut dichtet.
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Im Speziellen enthält das zweite Material des Befestigungselements Magnesium, insbesondere maximal 0.6%-Gewichtsprozent Magnesium, da eine Aluminiumlegierung mit einem Magnesiumgehalt von maximal 4.6%-Gewichtsprozent Magnesium eine besonders feste Lötverbindung mit einem anderen Aluminiumpartner eingeht, sofern der Gesamtgehalt an Magnesium beider Lötpartner 0.6%-Gewichtsprozent Magnesium nicht überschreitet. Diese Tatsache ist im Stand der Technik an sich bekannt und wird häufig bei der Verlötung von zwei Aluminiumteilen ausgenutzt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wärmetauscherblock mit einem Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen einem Wärmemittel und einem Transportfluidum, wobei eine Einlassseite des Wärmetauschers mit einem Einlasssammelrohr und/oder eine Auslassseite des Wärmetauschers mit einem Auslasssammelrohr derart strömungsverbunden ist, dass das Wärmemittel im Betriebszustand zum Austausch von Wärme mit dem Transportfluidum unter einem vorgebbaren Betriebsdruck vom Einlasssammelrohr durch den Wärmetauscher dem Auslassssammelrohr zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist am Wärmetauscherblock ein Verbindungsanschluss der vorliegenden Erfindung vorgesehen, wie er weiter oben eingehend beschrieben wurde.
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Der Wärmetauscher des erfindungsgemäßen Wärmetauscherblocks kann dabei ein an sich lammellierter Wärmetauscher oder ein Microchannel Wärmetauscher sein. In speziellen Anwendungen kann bei einem erfindungsgemäßen Wärmetauscherblock auch gleichzeitig ein lamellierter und ein Microchannel Wärmetauscher vorhanden sein.
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Besonders bevorzugt umfasst dabei das Einlasssammelrohr und/oder das Auslasssammelrohr eines erfindungsgemäßen Wärmetauscherblocks Aluminium bzw. ist zumindest teilweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
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Besonders bevorzugt enthält dabei das Material des Einlasssammelrohrs und das Material des Befestigungselements zumindest im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen Einlasssammelrohr und Befestigungselement zusammen höchstens 0.6%-Gewichtsprozent Magnesium, was einerseits zu einer mechanisch besonders festen Verbindung zwischen Einlasssammelrohr und Befestigungselement führt, wobei die Verbindung darüber hinaus auch eine sehr gute Dichtigkeit, auch bei sehr hohem Betriebsdruck von z. B. 50 bar, 70 bar oder sogar bei mehr als 100 bar bietet.
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Es versteht sich, dass auf die gleiche Weise auch das Auslasssammelrohr mit dem Befestigungselement unter Nutzung der gleichen Vorteile verbunden sein kann.
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Bei einem Lötverfahren zur Herstellung eines Wärmetauscherblocks mit einem Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen einem Wärmemittel und einem Transportfluidum wird eine Einlassseite des Wärmetauschers mit einem Einlasssammelrohr und/oder eine Auslassseite des Wärmetauschers mit einem Auslasssammelrohr derart strömungsverbunden, dass das Wärmemittel im Betriebszustand zum Austausch von Wärme mit dem Transportfluidum unter einem vorgebbaren Betriebsdruck vom Einlasssammelrohr durch den Wärmetauscher dem Auslasssammelrohr zugeführt werden kann. Erfindungsgemäß wird am Wärmetauscherblock ein oben beschriebener Verbindungsanschluss der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden der Wärmetauscher, das Einlasssammelrohr und/oder das Auslasssammelrohr und der Verbindungsanschluss in einem vorgängigen Verfahrensschritt lose zusammengefügt, in einem Lötofen platziert und in einem Lötschritt gemeinsam miteinander verlötet.
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Im Speziellen werden dabei der Anschlussstutzen und das Befestigungselement im Lötschritt miteinander verlötet. D. h., zur Verbindung des Anschlussstutzens und des Befestigungselements ist kein zusätzlicher Lötschritt notwendig. Der komplette Wärmetauscherblock wird in einem einzigen Lötschritt in einem Lötofen miteinander verbunden, wobei es sich von selbst versteht, dass je nach Anforderung der Lötschritt einzelne verfahrensbedingte Teilschritte umfassen kann.
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Dabei ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel selbstverständlich auch möglich, dass der Anschlussstutzen und das Befestigungselement bereits vor dem Lötschritt, insbesondere vor oder während des vorgängigen Verfahrensschritts mittels einer Schrumpfverbindung oder mittels einer Lötverbindung oder mittels einer anderen Verbindung, zum Beispiel mittels einer Schweissverbindung miteinander verbunden werden.
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In der Praxis kann das verwendete Lötverfahren dabei ein an sich bekanntes Lötverfahren, zum Beispiel ein Hartlötverfahren, insbesondere ein Aluminiumhartlötverfahren sein.
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In der Praxis ist der Wärmetauscherblock der vorliegenden Erfindung häufig ein Kühler, ein Kondensator oder ein Verdampfer, insbesondere für eine mobile oder stationäre Heizungsanlage, Kühlanlage oder Klimaanlage, insbesondere eine Kühlervorrichtung für eine Maschine, eine Datenverarbeitungsanlage oder für ein Gebäude ist oder ein Wärmetauscherblock für eine andere geeignete Anwendung.
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Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 einen erfindungsgemässen Wärmetauscherblock;
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2 elf erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Verbindungsanschlusses mit kegelförmigem Formschluss zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement;
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit halbkugelförmigem Formschluss zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement;
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit Labyrinthdichtung zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement;
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Schrumpfverbindung zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement.
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In 1 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmetauscherblocks 3 mit einer Mehrzahl von teilweise und im Schnitt dargestellten Wärmetauschern 4 zum Austausch von Wärme zwischen einem Wärmemittel 5 und einem Transportfluidum 6 schematisch dargestellt. Dabei ist eine Einlassseite der Wärmetauscher 4 mit einem Einlasssammelrohr 21 und eine Auslassseite des Wärmetauschers 3 mit einem Auslasssammelrohr 22 derart strömungsverbunden ist, dass das Wärmemittel 5 im Betriebszustand zum Austausch von Wärme mit dem Transportfluidum 6 unter einem vorgebbaren Betriebsdruck vom Einlasssammelrohr 21 durch den Wärmetauscher 4 dem Auslasssammelrohr 22 zuführbar ist. Erfindungsgemäss ist am Wärmetauscherblock 3 ein zweiteiliger Verbindungsanschluss 1 vorgesehen, der einen Anschlussstutzen 11 aus einem ersten Material und ein Befestigungselement 12 aus einem zweiten Material umfasst. Dabei ist das erste Material verschieden vom zweiten Material ist. Im Beispiel der 1 ist das erste Material des Anschlussstutzens 11 VA-Stahl und das zweite Material des Befestigungselements 12 ist Aluminium mit zum Beispiel 0.3%-Gewichtsprozent Magnesium, das mit den Sammelrohren 21, 22 verlötet ist, die ebenfalls aus Aluminium besten, das ca. 0.25% Magnesium hat, so dass insgesamt der oben erläuterte Grenzwert von insgesamt 0.6% Magnesium nicht überschritten wird, wodurch die Verbindung zwischen den Sammelrohren 21, 22 und dem Befestigungselement 12 mechanisch sehr fest und gleichzeitig eine ausreichende Dichtigkeit auch bei einem hohen Arbeitsdruck im Betriebszustand aufweist.
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Die 2 bis 5 zeigen verschiedene besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele zweiteiliger Verbindungsanschlüsse 1 gemäss der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Anschlussstutzen 11 aus einem ersten Material und ein Befestigungselement 12 aus einem zweiten Material, wobei das erste Material verschieden vom zweiten Material ist.
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In 1 ist ein Verbindungsanschluss 1 mit einem kegelförmigen Formschluss bzw. Kraftschluss zwischen Anschlussstutzen 11 und Befestigungselement 12 schematisch dargestellt. Mechanische Kräfte oder andere Belastungen, die am Anschlussstutzen 11 angreifen können, werden am kegelförmigen Form- bzw. Kraftschluss aufgefangen und an die Verbindung zwischen Befestigungselement 12 und Sammelrohr 21, 22 weitergeleitet. Befestigungselement 12 und Sammelrohr 21, 22 sind dabei über eine hochfeste und Kühlmittel dichte Lötverbindung miteinander verbunden. Dadurch werden an der Verbindungsstelle zwischen Befestigungselement 12 und Sammelrohr 21, 22 einerseits am Anschlussstutzen 11 angreifende mechanische Belastungen zuverlässig kompensiert, wobei gleichzeitig eine ausreichende Dichtigkeit an der Verbindungsstelle gewährleistet ist.
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Die 3, 4 und 5 zeigen drei weitere Ausführungsbeispiele gemäss 2, wobei beim Beispiel der 3 ein halbkugelförmiger Form- bzw. Kraftschlussschluss zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement realisiert ist.
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Die konkrete geometrische Ausgestaltung des Form- bzw. Kraftschlusses kann dabei von der speziellen Art der zu erwartenden mechanischen Belastungen abhängen oder durch andere Parameter bestimmt sein. Insbesondere ist die konkrete geometrische Ausgestaltung des Form- bzw. Kraftschlusses nicht auf die in den Figuren exemplarisch bezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch andere Formen, wie zum Beispiel die Form einer Pyramide haben, die den Anschlussstutzen 11 im Befestigungselement 12 zum Beispiel gegen eine axiale Verdrehung zusätzlich sichert.
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In 4 ist ein weiteres sehr spezielles Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, bei welchem der Form bzw. Kraftschluss zwischen Befestigungselement 12 und Anschlussstutzen 11 derart ausgestaltet ist, dass zusätzlich der Effekt einer Labyrinthdichtung zwischen Anschlussstutzen 11 und Befestigungselement 12 erreicht wird, was in bestimmten Fällen zu einer Verbesserung der Dichtwirkung führen kann.
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5 zeigt schliesslich ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Schrumpfverbindung zwischen Anschlussstutzen und Befestigungselement. Diese an sich wohlbekannte Verbindungsart, die durch eine geeignete unterschiedliche Temperaturbehandlung von Anschlussstutzen 11 und Befestigungselement 12 hergestellt werden kann, hat in bestimmten Fällen den Vorteil, dass auf eine Lötverbindung zwischen Anschlussstutzen 11 und Befestigungselement 12 ganz verzichtet werden kann.
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Der Fachmann weiss, dass die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich exemplarisch zu verstehen sind. Das heisst, die Erfindung ist nicht allein auf die beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind alle geeigneten Kombinationen der vorgestellten speziellen Ausführungsformen durch die Erfindung ebenfalls abgedeckt.
