DE3502619A1

DE3502619A1 - Waermetauscher, insbesondere kaeltemittel-verdampfer

Info

Publication number: DE3502619A1
Application number: DE19853502619
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 7077 Alfdorf Kern
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1985-01-26
Filing date: 1985-01-26
Publication date: 1986-07-31
Also published as: ES290846Y; JPS61175481A; IT8619176A0; ES290846U; DE3502619C2; JPH0541920B2; FR2576678A1; US4745967A; FR2576678B1; IT1188311B

Description

Wärmetauscher, insbesondere Kältemittel-Verdampfer

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Kältemittel-Verdampfer, bestehend aus mehreren parallel, aber im Abstand zueinander angeordneten und untereinander in Verbindung stehenden Hohlkörpern, zwischen denen eine Vielzahl von Rippen zur Erhöhung der Wärmeaustauschfläche eingesetzt ist.

Wärmetauscher dieser Art sind als sogenannte Scheibenverdampfer bekannt. Die Hohlkörper bestehen dabei aus zwei mit ihren Rändern aneinandergesetzten flachen schalenförmigen Scheiben, die an den Rändern dicht verlötet sind. Nachteilig ist, daß relativ große Flächen zu verlöten sind, so daß der Herstellungsaufwand wegen der einzuhaltenden Toleranzen für die aneinanderzulegenden Halbschalen und wegen der großen Lötfläche beträchtlich ist. Dazu kommt, daß auch ein relativ hoher Anteil von Ausschuß nicht vermieden werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Wärmetauscher zu schaffen, der einfacher herzustellen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art darin, daß die Hohlkörper Flachrohre sind, die beidseitig geschlossen und in bei- ' den Endbereichen jeweils mit quer zu ihrer Achse verlaufenden Verbindungsöffnungen zum nächsten Flachrohr oder zur nächsten Flachrohrgruppe versehen sind. Durch diese Ausgestaltung brauchen die Hohlkörper nicht mehr über ihre ganze Lange verlötet werden. Es genügt ein Verlöten im Bereich der Verbindungsöffnungen und gegebenenfalls an den geschlossenen Enden. Enge Toleranzen sind bei der Herstellung solcher Wärmetauscher nicht einzuhalten.

Eine einfache Aus fiihrungs form ergibt sich, wenn die Flachrohre durch eingesetzte Kappen verschlossen sind. Es kann durch Einpressen und anschließendes Verlöten oder auch durch eine anders geartete Abdichtung geschehen. Es hat sich aber auch gezeigt, daß sich die Flachrohre durch Verquetschen ihrer freien Rohrenden sehr einfach verschließen lassen, wobei die freien Rohrenden flach gequetscht und durch einen Falz abgedichtet sein können, der sich in einfacher Weise dicht löten läßt. Auch das zusätzliche Aufsetzen eines Dichtstreifens auf die zusammengequetschten Rohrenden ist möglich.

In die Verbindungsöffnungen können in einfacher Weise Rohrstutzen dicht eingesetzt werden, die z.B. mit zwei Anschlagkrägen versehen sind, so daß sie auch als Montagehilfe zum Zusammenfügen der Flachrohre dienen können und diese auf Abstand halten. Mit dem Einfügen der Rohrstutzen können auch die Wärmetauschrippen eingesetzt werden, so daß anschließend der Lötvorgang einfach auszuführen ist. ;

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rohrstutzen ovalen Querschnitt besitzen und mit ihren schmaleren Projektionsflächen in Richtung der Durchströmung des Wärmetauschers mit dem nicht im Inneren der Flachrohre befindlichen Wärmetauschmedium weisen. Der Strömungswiderstand durch den Wärmetauscher kann dadurch erniedrigt werden. Schließlich können die Verbindungsöffnungen auch als Öffnungen in einem aufgeweiteten Teil der Rohrwand selbst ausgebildet sein, wobei dieser Teil der Rohrwandung unmittelbar an einen entsprechenden Teil des benachbarten Rohres angelegt und mit diesem verbunden, insbesondere verlötet wird. Bei dieser Ausführung entfallen zusätzliche Rohrstutzen. Der Abstand zwischen den Flachrohren wird durch den aufgeweiteten Teil eingehalten.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische und teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines neuen Wärmetauschers mit Flachrohren, deren beide Enden durch eingesetzte Kappen verschlossen sind,

Fig. 2 die Stirnansicht des Wärmetauschers der Fig. 1,

Fig. 3 die Draufsicht auf einen Teil des Wärmetauschers der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 den Schnitt durch die Fig. 3 in Richtung der Linie IV-IV,

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, jedoch mit einem aus zwei hintereinander angeordneten Flachrohrgruppen aufgebauten Wärmetauscher,

Fig. 6 eine Ansicht gemäß Fig. 5, jedoch mit zwei, jeweils durch drei Rohrstutzen untereinander verbundenen Flachrohrkörpern,

Fig. 7 die schematische Darstellung einer anderen Möglichkeit, die freien Flachrohrenden dicht zu verschließen,

Fig. 8 die Ansicht des Rohrendes der Fig. 7 in Richtung des Pfeiles VIII gesehen,

Fig. 9 eine Variante eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, bei dem jeweils aufgeweitete Enden von Flachrohren unmittelbar aneinandergesetzt sind und

Fig. 10 die schematische Draufsicht auf zwei aneinandergesetzte Flachrohre gemäß Fig. 9.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein aus mehreren parallel und im Abstand zueinander gehaltenen Flachrohren 1 aufgebauter Wärmetauscher gezeigt, der als Kältemittelverdampfer, beispielsweise für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges o.dgl., eingesetzt werden soll. Bei dem Wärmetauscher der Fig. 1 sind die Flachrohre 1 dadurch auf Abstand zueinander gehalten, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Flachrohren 1 Verbindungsrohrstutzen 2 eingesetzt sind, die beidseitig mit je einem Kragen 3 versehen sind, und mit diesem Kragen dicht an dem zugeordneten Flachrohr 1 anliegen. Aus den Fig. 3 und 4 geht hervor, daß die Flachrohre 1 jeweils ovalen Querschnitt besitzen und sowohl an ihrem oberen als auch an ihrem unteren offenen Ende durch ebenfalls ovale Kappen 4 abgeschlossen sind. In diesen beiden Endbereichen, in denen auch die Kappen 4 vorgesehen sind, sind die Flachrohre 1 mit quer zu ihrer Längsachse 5 verlaufenden Verbindungsöffnungen 6 versehen, die mit dem Rohrstutzen 2 bzw. mit einem Anschlußstutzen 7 fluchten, der seinerseits dicht an ein Anschlußrohr 8 angeschlossen ist, welches zur Abfuhr des verdampften Kältemittels dient. Die Zufuhr des Kältemittels erfolgt in Richtung des Pfeiles 9 durch ein Anschlußrohr 10, das ebenso wie -das Rohr 8 eine seitliche Abdeckplatte 20 durchdringt und dann an einem Anschlußstutzen 11 mündet, der seinerseits in das erste Flachrohr 1 oben mündet, welches unten über einen Anschlußstutzen 2 in das zweite Flachrohr übergeht, weihe s Teil einer Gruppe von zwei Flachrohren ist, die demnach von oben nach unten durchströmt werden und dann unten in zwei benachbarte Rohrgruppen übergehen, die ihrerseits wieder oben in die benachbarte Rohrgruppe münden usw. Auf diese Weise wird eine Zick-Zack-Durchströmung der einzelnen Flachrohre 1 gewährleistet.

Zwischen den durch die Verbindungsstutzen 2 auf Abstand gehaltenen Flachrohren 1 sind jeweils Rippenkörper 12 bekannter Bauart eingesetzt, die, ebenso wie die Verbindungsstutzen 2 und die Anschlußrohre 8 bzw. 9 mit den Stutzen 7 und 11 beispielsweise durch Eintauchen in ein Lötbad fest mit den Flachrohren

bzw. den Abdeckplatten 20 verbunden sind. Der so hergestellte Wärmetauschkörper wird senkrecht zur Richtung der Achsen der Verbindungsrohrstutzen 2 in Richtung des Pfeiles 13 der Fig. 2 beispielsweise von Luft durchströmt, die sich an dem Verdampfer abkühlen kann.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Möglichkeit, beispielsweise zwei Flachrohrkörpergruppen la, Ib in Richtung der Durchströmung hintereinander anzuordnen, so daß die Wärmetauschfläche verdoppelt werden kann. Die einzelnen Flachrohre werden, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch Verbindungsrohrstutzen 2a, 2b untereinander verbunden. Natürlich ist auch die Möglichkeit gegeben, breitere Flachrohre hintereinander zu schalten und sie, so wie in Fig. 6 angedeutet, durch drei Verbindungsrohrstutzen 2c bis 2e untereinander zu verbinden. Alle Verbindungsrohrstutzen 2 und 2a bis 2e weisen ovalen Querschnitt auf und sind mit ihrer schmäleren Querschnittprojektion in Richtung der Durchströmung mit Luft (Teil 13) ausgerichtet. Der Strömungswiderstand solcher Verbindungsrohrstutzen ist bei gleichem freien Querschnitt geringer, als beispielsweise der Widerstand runder Verbindungsrohrstutzen. Die Hintereinanderschaltung von zwei oder mehr Verbindungsrohrstutzen bringt, da der in Strömungsrichtung liegende Querschnitt nicht breiter wird, trotz größerem freiem Querschnitt für den Durchlaß den Vorteil mit sich, daß sich der Strömungswiderstand nicht oder nur ganz unwesentlich erhöht. Auch die Verbindung von jeweils nur einem Flachrohr mit breiten Abmessungen durch zwei oder mehrere Verbindungsstutzen 2c bis 2e kann daher vorteilhaft sein.

Während in den Fig. 1 bis 4 der stirnseitige dichte Abschluß der Flachrohre 1 jeweils durch eingesetzte und gegebenenfalls verlötete Kappen 4 erfolgt, kann der dichte Abschluß aber auch auf andere Weise erzielt werden.

In den Fig. 7 und 8 wird die Stirnseite eines Flachrohres I¹ jeweils dadurch abgedichtet, daß die beiden Seitenwände 14 und

15 des Flachrohres 1' flach und eben aneinandergepreßt werden und einen flachen Flansch 16 bilden, der beim Ausführungsbeispiel durch einen darübergestülpten ü-förmigen Streifen 17 abgeschlossen ist, der beispielsweise dicht verlötet werden kann. Möglich wäre natürlich auch der Abschluß durch Bildung eines Flansches 16, der anschließend ein oder mehrfach umgefalzt wird.

Die Fig. 9 und 10 zeigen abweichend vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 die Möglichkeit, auf die Anordnung von Verbindungs.rohrstutzen 2 zu verzichten. Bei der Ausführungsform der Fig. 9 und 10 sind daher die Flachrohre I¹¹, von denen nur zwei schematisch dargestellt sind, jeweils an ihren beiden Stirnenden aufgeweitet, und zwar so, daß sie mit ihren aufgeweiteten Enden 18 unmittelbar aneinanderliegen. Die in diesen aufgeweiteten Enden 18 vorgesehenen Verbindungsöffnungen 6¹ fluchten miteinander. Die aneinanderliegenden Wände der aufgeweiteten Enden 18 können dann unmittelbar miteinander verlötet werden, so daß ebenfalls ein Abdichten der Verbindungsöffnungen 6' erreicht wird. Der obere Abschluß wird bei einer solchen Ausführungsform zweckmäßig durch eingesetzte Kappen 19 erreicht. Zwischen den unmittelbar aneinanderliegenden Flachrohren 1'' können in bekannter Weise die Rippenkörper 12 eingesetzt werden.

Die Herstellung der neuen Wärmetauscher ist äußerst einfach. Es genügt, die Flachrohre entweder gemäß Fig. 9 und 10 unmittelbar gegeneinander auszurichten, wobei in die Zwischenräume jeweils die Rippenkörper 12 eingelegt werden. Die so ausgerichteten Bestandteile können dann beispielsweise in einem Vorgang verlötet werden. In ähnlich einfacher Weise kann der Wärmetauscher gemäß Fig. 1 bis 4 hergestellt werden.

Claims

Patentanwälte
DR.-ING. H.H.WILHELM - DIPL.-ING. H.DAUSTER nrnop-j

D-7000 Stuttgart 1 Gymnasiumstr. 31B Tel. (0711) 291133/292857

Anmelder: Stuttgart, den 25.01.1985

Süddeutsche Kühlerfabrik D 7245
Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Dr.W/Ei

Mauserstraße 3

84-B-46

7 000 Stuttgart 30

Ansprüche

/1.) Wärmetauscher, insbesondere Kältemittel-Verdampfer, besterrend aus mehreren parallel aber im Abstand zueinander angeordneten und untereinander in Verbindung stehenden Hohlkörpern, zwischen denen eine Vielzahl von Rippen zur Erhöhung der Wärmeaustauschfläche eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper aus Flachrohren (1, I¹, I¹¹) bestehen, die beidseitig dicht geschlossen und in ihren beiden Endbereichen mit quer zu ihrer Längsachse (5) verlaufenden Verbindungsöffnungen (6, 6') zum benachbarten Flachrohr oder zur benachbarten Rohrgruppe versehen sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (1, I¹') durch eingesetzte Kappen (4, 19) verschlossen sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachrohre (I¹) durch Verquetschen der freien Rohrenden verschlossen sind.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Rohrenden zu einem Flansch (16) flach gequetscht

und durch einen Falz oder durch einen aufgesetzten Streifen (17) verschlossen sind.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fluchtend zu den Verbindungsöffnungen (6) jeweils Verbindungsrohrstutzen (2) vorgesehen sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohrstutzen (2) jeweils mit zwei Anschlagkragen (3) versehen sind.
7. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohrstutzen (2) ovalen Querschnitt besitzen und jeweils mit ihren schmaleren Projektionsflächen in Richtung (13) der Durchströmung weisen.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnungen (6') Öffnungen in einem aufgewei-

/ teten Teil (18) der Rohrwand sind und daß dieser Teil (18) der Rohrwandung unmittelbar an einen entsprechenden Teil des benachbarten Rohres angelegt und mit diesem verbunden, insbesondere verlötet ist.