DE3133665C2 - Verbindung von Rohren eines Wärmetauscherblocks mit einem Anschlußkasten, insbesondere für einen Verdampfer - Google Patents
Verbindung von Rohren eines Wärmetauscherblocks mit einem Anschlußkasten, insbesondere für einen VerdampferInfo
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Abstract
An die Verbindung von Rohren (6, 6Δ) eines Wärmetau scherblockes (3) mit einem Anschlußkasten (1) werden insbesondere bei Verdampfern von Klimaanlagen hohe Anforderungen bezüglich dauerhafter und zuverlässiger mechanischer Festigkeit und Kältemitteldichtheit gestellt. Gemäß Figur 1 wird daher vorgeschlagen, die Rohre (6, 6Δ) durch eine reibschlüssige Verbindung am Anschlußkasten (1) zu befestigen und für jedes Rohr (6, 6Δ) mindestens einen mit einem Dichtungsmittel gefüllten Raum (17, 17Δ) vorzusehen. Der Raum (17, 17Δ) ist ein von dem Anschlußkasten (1) und dem Rohr (6, 6Δ) begrenzter Hohlraum (17, 17Δ), der vorzugsweise mit einem Klebstoff gefüllt ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung von
Rohren eines Wiirmetauschcrbloeks mil einem Anschaukasten
der im Oberbegriff des Anspruchs I genannten
Gattung.
Aus der DL-AS 27 28 827 ist bereiis ein ;ils Verdampfer
wirkender Wärmetauscher bekannt, der aus einem in Rippen-Rohr-Bauweise aufgebauten Wärmetauscherblock
und einem Anschlußkasten aus Kunststoff besteht Der Anschlußkasten hat einen Verteilraum und
einen Sammelraum, wobei der Anfang jeden Verdampferrohres in den Verteilraum und das Ende in den Sammelraum
münden. Der Anschlußkasten weist eine Vielzahl von Anschlußstutzen auf, die jeweils von einer
Ringnut umgeben sind. Die Ringnuten werden mit einem aushärtbaren Kunststoff gefüllt, und dann werden
die Rohre auf die Anschlußstutzen geschoben, so daß deren Enden in den Ringnuten zu liegen kommen. Der
aushärtbare Kunststoff soll dabei sowohl für die mechanische
Befestigung als auch für die Dichtheit der Anordnung sorgen. Wegen dieser Doppelbeanspruchung des
aushärtbaren Kunststoffes, insbesondere bei hohen Druck- und Temperaturschwankungen, wie sie während
des Betriebes in einem Verdampfer von Krafuahrzeug-Klimaanlagen
auftreten, werden an die Haltbarkeit der Kunststoffschicht sehr große Anforderungen gestellt.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Verbindung
von Rohren eines Wärmetauschers mit einem Anschlußkasten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Art zu schaffen, die sowohl hinsichtlich der mechanischen
Kräfte als auch der Kältemitteldichtheit dauerhaft und äußerst zuverlässig ist. Diese Aufgabe
wird bei der gattungsgemäßen Anordnung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
i gelöst.
jo Durch die erfitidungsgemäßc Anordnung wird zwischen
dem Rohr und der Bodenplatte des Anschlußkastens durch Aufweitung des Rohres eine reibschlüssige
Verbindung erzeugt, die den auftretenden mechanischen Kräften standhält. Um die bei Verdampfern erforderliche
Kältemitteldichtheit zu erreichen, sind Hohlräume vorgesehen, die die Rohrenden umgeben und
welche mit einem Klebemittel gefüllt sind. Da bei Verwendung von Klebstoff dieser hauptsächlich eine Dichtfunktion
zu erfüllen hat, giut es fm die Ausgestaltung und Dimensionierung der das Klebemittel aufnehmenden
Hohlräume viele Möglichkeiten. Ebenso ist das Bodenteil mit dem Anschlußkasten durch das Klebemittel
kälicmitteldicht verbunden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegcnstandes
ist zusätzlich zur Klebeverbindung noch eine formschlüssige Befestigungseinrichtung vorgesehen.
Zum Erreichen einer großen Klebefläche und für die absolut sichere Abdichtung der einzelnen Rohranschlüsse
untereinander ist das Bodenteil mit einer so Vielzahl von Vorsprüngen versehen, die jedes Rohrende
bzw. jede Öffnung ringförmig umschließen und in Vertiefungen
des Ansehlußkastens greifen, wodurch im Verbindungsbereich zwischen Anschlußkasten und Bodcntei!
eine Vielzahl von Nut-Feder-Verbindungen gebildet ist. Sofern das Bodenteil und der Anschlußkasten
flanschartige Veibindungsflächen aufweisen, empfiehlt
es sich, im Randbereich des Ansehlußkastens die Bodenplatte zusätzlich mit Nieten zu befestigen. Insbesondere
in dem Fall, daß durch Aufweiten des Rohres in dem hü ßodenieil ein großer Reibschluß erzeugt werden soll,
empfiehlt es sieh, das fiodentcil zweiteilig auszubilden,
wobei es eine Metallplatte, vorzugsweise ;uis Aluminium,
und ein KuiislMoffidl umfal.ll. Die Metallplatte
kann im Kunststoff eingebettet oder mit diesem durch hi Schnappdanente verbunden sein; es besteht jedoch
auch die Möglichkeit, die Metallplatte zwischen dem KunsiMofftcil und dem Anscliliißkaslcn einzuspannen.
Als formschlüssige Verbindungsmittel zwischen dem
Bodenteil und dem Anschlußkasten werden Rasten oder Schnappleisten vorgeschlagen.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung sind nachstehend anhand der
Zeichnung näher erläutert. I η der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Anschlußkasien mil
schematisch dargestellten Verdampferbloclc mit einem Verteiler und Boden umfassenden Anschlußkasien und
schematisch dargestelltem Verdampferblock,
F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit y
aus F ig. 1,
F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 1-1 in F i g. 2,
Fig. 4 eine Rohr-Boden-Anschlußkasten-Verbindung, wobei der Boden zweiteilig ausgeführt ist,
F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie MI-III in Fig. 4.
F i g. 6 eine Ausführungsvarianle der F i g. 4,
F i g. 7 einen Schnitt nach Linie V-V in F i g. 6,
F i g. 8 eine vereinfachte Ausführung von F i g. 6,
Fig.9 eine Ausführungsvariante der Fig.8 mit zusätzlichen
Rasten am Verteiler und Boden,
F i g. 10 einen Schnitt nach der Linie VU-VIl in F i g. 9.
In F i g. 1 ist ein Verdampfer gezeigt, der im wesentlichen aus einem Anschlußkasten 1 und einem •Verdampferblock
2 besteht. Der Verdampferblock 2 besteht im wesentlichen aus mehreren Rohrgabeln 31, 32 und 33
sowie auf diesen befestigten Rippen 7. Der Anschlußkasten 1 besitzt einen Kältemittelzulauf 8, der auf der Einlaßseite
eines Venturi-Verteilers 9 angeschlossen ist. Der Venturi-Verteiler 9 hat mehrere Auslaßkanäle 10,
wobei für jedes Verdampferrohr 3 ein Auslaßkanal 10 vorgesehen ist. Die Auslaßkanäle 10 münden in Kanäle
11, die in je eine öffnung 18 führen. Der Anschlußkasten
1 ist mit einem Bodenteil 34 versehen, wobei der Anschlußkasten 1 und das Bodenteil 34 mit einer Vielzahl
von Vorsprüngen 35,44 und entsprechenden Verliefungen
an ihrer Verbindungsfläche versehen sind, durch die mehrere Nui-Feder-Verbindungen gebildet werden.
Zwischen dem Bodenteil 34 und den Kanälen 11 sind zwei quer zu den Kanälen 11 verlaufende öffnungen 36
vorhanden, in denen sich jeweils ein Finger 37 eines Einschubes befindet. In den Fingern 37 sind jeweils Umlenkkanäle
38 gebildet, die jeweils zwei Anschlußstutzen 39 und 40 oder 41 und 42 miteinander verbinden.
Die Rohrgabel 31 ist mit einem Ende im Anschlußstutzen 12 und mit dem anderen Ende im Anschlußstutzen
39 befestigt. Die Rohrgabel 32 führt vcm Anschlußstutzen
40 zum Anschlußstutzen 41. und die Rohrgabel 33 mündet in die Anschlußstutzen 42 und 13. Die Rohrgabeln
31, 32 und 33 sind in dem Anschlußstutzen im Bodenteil 34 durch Aufweiten der Rohrenden, wodurch
sich eine starke Pressung zwischen den Rohrgabeln und dem Bodent<?il 34 ergibt, befestigt. Anschließend wird
die dem Anschlußkasten 1 zugewandte Seite des Bodenteils 34 sowie die entsprechende Seite des Anschlußkastens
1 mit einem Klebemittel bestrichen, und dann werden Anschlußkasten und Bodenteil 34 so aneinandergefügt,
daß die Vorsprünge 35 des Bodenteils 34 in entsprechende Vertiefungen des Anschlußkastens 1 greifen.
In F i g. 2 ist die Einzelheit y der F i g. I in vergrößerter
Darstellung gezeigt. Wie daraus deutlich ersichtlich ist. wird die Rohrgabel 31 mit den Anschlußstutzen 12
und 39 durch die Aufweitung der Rohrgabel 31 fest verbunden. Die Vorsprünge 35 des Bodenteils 34 greifen
in Vertiefungen 43 des Anschlußkastens 1 und bilden somit eine Vielzahl von Nut-Feder-Verbindungen und
vergrößern somit die Ve .hindungsfläche. Da vor dem
Zusammenfügen des Anschlußkastens 1 mit dem Bodenteil 34 die Verbindungsflächen mit einem Klebemittel
bestrichen werden, wird beim Zusammenpressen des Bodenteils 34 mit dem Anschlußkasten 1 der Klebstoff
durch das iabyrinthartigen Kanalsystem in alle zwischen dem Anschlußkasten 1 bzw. dem Bodenteil 34 und
Rohrgabel 31 befindlichen Ritzen und Hohlräume verdrängt. Auf diese Weise wird eine starke Verbindung
des Anschlußkastens 1 mit dem Bodenteil 34 und eine gute Abdichtung, die den Austritt des Kältemittels ver-
lü hindert, erreicht.
Fi g. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2.
Es ist daraus ersichtlich, daß die Vorsprünge 35 und Vertiefungen 43 jeweils ringförmig um jeden Anschluß-Stutzen
12, 39 bzw. die Enden der Rohrgabel 31 angeordnet sind. Somit ist jeder Anschlußstutzen bzw. jede
Rohrgabel von einer Vielzahl ineinandergreifender, ringförmiger Vorsprünge 35 und 44 umgeben, wobei
jeweils die Vorsprünge 35 in Vertiefungen 43 zwischen den VorsprüRgen 44 des Anschlußkastens 1 liegen. Auf
diese Weise wird nicht nur eine gute Abdichtung nach außen erreicht, es wird außerdem verhindert, daß das
Kältemittel von der Rohrgabel eines Verdariipferrohres
zu einer Rohrgabel eines anderen Verdampferrohres übertritt.
Fig.4 zeigt einen Schnitt einer Verbindungsanordnung
von Anschlußkasten, Bodenteil und Rohrgabeln. Das Bodenteil besteht aus einer Metallplatte 46 und
einer Kunststoffplatte 47, die jeweils deckungsgleiche öffnungen zur Aufnahme der Rohrgabel 31 aufweisen.
Die Kunststoffplatte 47 ist mit mehreren Zapfen 48 versehen, die durch Bohrungen 49 der Metallplatte 46 in
Vertiefungen 50 des Anschlußkastens 1 ragen. Die Enden der Rohrgabel 31 werden durch Aufweiten an der
Metallplatte 46 befestigt, und die freien Enden der Rohrgabcln ragen in den Anschlußkasten 1. Zwischen
dem Anschlußkasten 1 und den Rohrgabelenden sind Ringräume 51 gebildet, die ebenso wie die Vertiefungen
50 nach dem Zusammenfügen der Platten 46,47 und den daran befestigen Rohrgabeln mit dem Anschlußkasten
1 mit einem Klebemittel gefüllt sind, das vor dein Zusammenfügen
auf die Verbindungsflächen gestrichen wurde. Durch das Klebemittel werden die Zapfen 48
und somit auch die Platten 46 und 47 mit dem Anschlußkasten 1 verbunden, und gleichzeitig wird durch das
Klebemittel in den Ringräumen 51 eine gue Kältemitteldichtung erreicht.
In Fig.5 ist der Schnitt nach Linie III-III in Fig.4
gezeigt. Man ersieht daraus, daß durch eine Vielzahl von Vertiefungen 50 im Anschlußkasten 1 und darin befindliehe
Zapfen 48 der Kunststoffplatte eine gute Verklebung und damit ausreichende mechanische Festigkeit
zwischen Anschlußkasten 1 und den Platten 46 und 47 erreicht wird.
Die Linie IV-IV in Fig.5 gibi den Schnitt an. nach
5r> dem Fig.4 dargestellt ist.
In Fig. 6 isl eine Verbindungsanordnung gezeigt, bei
der die Rohrgabel 31 an einer Metallplatte 46 durch Aufweiten befestigt ist. Die Metallplatte46 ist mit einem
Kunststoffboden 52 Jurch eine Vielzahl von Schnappelementen
53 verbunden. Der Anschlußkasten 1 weist an seiner dem Kunststoffboden 52 zugewandten Seite
mehrere ringförmige Vorsprünge 44 auf. di': in Vertiefungen des Kunststoffbodens 52 greifen. Am äußeren
Rand des Anschlußkastens 1 ist der Kunststoffboden 52
c5 mittels einer Schnappisiste 54. die hinter einen Vorsprung
55 am Anschlußkasten 1 greift, befestigt. Beim Zusammenbau wird zunächst die Rohrgabel 31 durch
Aufweiten an der Metallplatte 46 befestigt, die bereits
mit dem Kunststoffboden 52 verbunden ist. Danach werden die Verbindungsflächen zwischen dem Anschlußkasten
1 sowie der Rohrgabel 31 der Metallplatte 46 und dem Kunststoffboden 52 mit einem Klebemittel
benetzt und der Kunststoffboden 52 am Anschlußkasicn t mittels der Schnappleiste 54 befestigt. Dadurch daß
sich entlang der Trennfuge zwischen Anschlußkaslen 1 und dem Kunststoffboden 52 sowie der Rohrgabelenden
das Klebemittel befindet, ist eine gute Kältemiitclabdichtung nach außen und zwischen den einzelnen Anschlußstutzen
erreicht.
F i g. 7 zeigt einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 6. Die Bezugszeichen der entsprechenden Teile
stimmen mit denjenigen der Fig. 6 überein. Die Linie Vl-Vl in F i g. 7 gibt den Schnitt an, in dem F i g. 6 ge- π
zeigt ist.
In Fig. 8 ist eine Verbindungsanordnung dargestellt,
bei der die Bodenplatte 56 direkt mil den Anschlußkas;cr; S verbunden is!. Der Anschlüßkas'.eR 1 bilde! gemeinsam
mit Bodenplatte 56 integrierie Umlenkkanälc
38, in die jeweils ein F.nde der Rohrgabel M und der
Rohrgabel 32 mündet. Die Bodenplatte 56 weist einen flanschartigen Vorsprung 57 auf. der in eine entsprechende
flanschartige Vertiefung des Anschlußkastens 1 greift. Am äußeren Rand des Anschlußkastens sind Bohrungen
vorgesehen, die zur Aufnahme von Nieten 58 dienen, die Bestandteile der Bodenplatte 56 sind. Vor
dem Zusammenfügen der Bodenplatte 56 mit dem Anschlußkasten 1 werden zunächst die Rohrgabeln 31 und
32 in der Bodenplatte durch Aufweiten befestigt und die Verbindungsfuge zwischen dem Anschlußkasten 1 und
der Bodenplatte 56 mit einem Klebemittel benetzt. Sind Anschlußkasten 1 und Bodenplatte 56 ineinander gepreßt,
wird am Rand des Anschlußkastens 1 die Nietverbindung mittels Nieten 58 hergestellt.
In Fig.9 ist eine Verbindung eines zweiteilig ausgebildeten
Bodens mit dem Anschlußkasten 1 dargestellt, wobei die mechanische Verbindung zwischen dem Boden
und dem Anschlußkasten über eine Vielzahl von Rasten erfolgt. Im Anschluükasten I sind die Anschlußstutzen
12 und 13 sowie der Sammelraum 14 und integrierte Umlenkkanäle 38 vorhanden. An den Anschlußstutzen
12 und 13 sowie zwischen den Umlenkkanälen 38 sind mehrere Rasten 61,62 und 63 angeordnet, in die
entsprechend ausgestaltete Rasten 64, 65 und 66 einer Bodenplatte 59 eingreifen. Die Bodenplatte 59 hat einen
metallischen Kern 60. in dessen Bohrungen die Rohrgabeln 31,32 und 33 eingepreßt sind. Vor dem Zusammenfügen
der Bodenplatte 59 mil dem Anschlußkasten 1 werden die entsprechenden Rastverbindungen und Anlageflächen
sowie zwischen Bodenplatte und den Rohrenden gebildete Klebetaschen 67 mit einem Klebemittel
versehen, damit neben der mechanischen Befestigung eine zuverlässige Kältemitteldichtheit erreicht wird.
In Fig. 10 ist ein Schnitt nach der Linie VII-VII in
Fig.9 dargestellt. Es ist daraus zu erkennen, daß jeder
der Anschlußstutzen 12 und 13 und jeder Umienkkanal 38 von einer Nut-FederVerbindung umgeben ist Die
Bezugszeichen stimmen mit denjenigen der F i g. 9 überein. m>
Die vorstehend beschriebenen Anordnungen sind nicht auf die Anwendung bei Wärmetauschern (Verdampfer.
Kondensator) von Klima- oder Kälteanlagen beschränkt Auch für Wärmetauscher mil dünnf'.üssigerr.
Kühirniite!. welches durch Verbindungsstellen, die &5
nicht zusätzlich abgedichtet sind, dringen kann, ist die Verbindungsanordnung geeignet.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verbindung von Rohren eines Wärmetauscherblocks mit einem Anschlußkasten, insbesondere für
einen Verdampfer, wobei die Rohre am Anschlußkasten
befestigt und abgedichtet sind und für jedes Rohr mindestens ein das Rohrende umgebender, mit
einem Klebemittel gefüllter Ringraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkasten
(1) ein Bodenteil (34, 56) mit zylindrischen Öffnungen (18) aufweist und die Rohre (31,32,
33) mittels eines durch Aufweitung erzeugten Preßsitzes an dem Bodenteil (34,56) des Anschlußkastens
(1) befestigt sind und der Ringraum (51, 67) für das Klebemittel ein von dem Rohr (31,32,33) sowie dem
Bodenteil (34, 56) und dem Anschlußkasten (1) begrenzter Hohlraum ist und daß das Bodenteil (34,56)
zumindest durch ein Klebemittel mit dem Anschlußkasten (1) virbunden ist.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bodenteil (34) eine Vielzahl von Vorsprüngen (35) aufweist, die jedes Rohrende bzw.
jede öffnung (18) ringförmig umschließen und in Vertiefungen (43) des Anschlußkastens (1) greifen,
wodurch im Verbindungsbcreich zwischen Anschlußkastcn
(I) und Bodenteil (34) eine Vielzahl von Nut-Fedcr- Verbindungen gebildet ist.
J. Verbindung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet.
d;iß das Bodenteil (Bodenplatte 56) einen flanschartigen Vorsprung (57) aufweist, der in eine
entsprechende Vertiefung c.a Anschlußkastens (1)
eingreift, und daß die Bodenplatte (56) zusätzlich durch eine Vielzahl von Niete (58) im Randbereich
an dem Anschlußkasten (1) befestigt ist.
4. Verbindung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet,
daß das Bodenteil zweiteilig ausgebildet ist und eine Metallplatte (46,60), vorzugsweise aus Aluminium,
und ein Kunststoffteil (Platte 47, 59, Boden 52) umfaßt.
5. Verbindung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohre in Öffnungen der Metallplatte (46,60) befestigt sind und die Metallplatte (46,60)
in der Kunststoffplatte (59) eingebettet, mit dem Kunststoffboden (52) durch Schnappelemente (53)
verbunden oder zwischen Kunststoffplatte (47) und dem Anschlußkasten (1) eingespannt ist.
6. Verbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (47, 59, 52)
am Anschlußkasten (1) mittels Rasten (61 bis 66), einer Schnappieistc (54) oder durch Einkleben von
Zapfen (48)der Kunststoffplatte (47) in Vertiefungen (50) des Anschlußkastens (1) befestigt ist.
7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden
der Rohre (31, 32, 33) und dem Anschlußkasten (1) bzw. der Kunststoffplatte (59) Ringriiumc (51) bzw.
Klebetaschen (67) zur Aufnahme des Klebemittels vorgesehen sind.
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